KR200489456Y1

KR200489456Y1 - 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록

Info

Publication number: KR200489456Y1
Application number: KR2020190001644U
Authority: KR
Inventors: 최맥
Original assignee: (주)나우앤하우
Priority date: 2019-04-19
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2019-06-20

Abstract

본 고안은 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록에 관한 것으로, 인근 해안에 침설시켜 부딪히는 강한 해류 및 파랑의 이동이 구조적으로 자연스럽게 부딪히는 과정에서 와류되어 분산 상쇄될 수 있도록 하여 강한 해류에 의해 해안이 침식되는 것을 방지하고, 각종 해조류 및 수산 식생물의 서식공간을 형성하여 연안의 생태계 조성 및 자원 조성을 위한 구조물로서 사용될 수 있도록 한다. 이에 유속을 감소시키고 해수의 힘이 분산되어 상쇄될 수 있도록 각각 위쪽으로 좁아지는 단면이 역W형태의 삼각형 돌부몸체가 서로 높이를 달리하여 나란히 형성되고, 양쪽의 돌부몸체 폭방향 양측은 개방되어 식생공간을 형성하면서 이들 돌부몸체 길이방향 양측에는 파랑 분쇄효과와 표면적 증가를 통해 해조류 부착이 용이하도록 내측으로 점점 작아지는 다수의 와류상쇄홈들이 요홈 형성되며, 파랑 분쇄 및 조류의 이동속도 감소를 위해 해류의 유입 기능과 유출 기능이 교차되도록 다각 형태의 해류통과공들이 관통 형성되고, 저면이 해저 바닥에 직접 맞닿아 지지 고정되는 바닥몸체에는 수산생물의 자연적인 성장 및 서식이 용이하도록 망형태의 식생바구니가 안정되게 안착되는 바구니안착홈이 요홈 형성되며, 각각의 돌부몸체의 중앙 천장에는 어구지지구를 매개로 망형태의 통방형어구가 식생공간) 내의 일정높이로 설치 구성됨에 기술적 특징이 있다.

Description

인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록 {Coastal erosion resistant submerged block with artificial reef function}

본 고안은 인근 해안에 침설시켜 부딪히는 강한 해류 및 파랑의 이동이 구조적으로 자연스럽게 부딪히는 과정에서 와류되어 분산 상쇄될 수 있도록 한 역W형 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 높이의 단면이 복수개 삼각형태인 역W형 구조로서 안정적이고 상부에 다양한 종류의 해조류 이식이 가능하고 내부에는 오목형 요홈 및 어구 설치로 해조류 및 수중생물 부착에 유리할 뿐만 아니라 어구 및 양식시설 설치도 가능하여, 연안 어장의 바다 목장화는 물론 바다숲 조성으로 갯녹음 방지, 그리고 생물공생형 잠제블록으로서의 기본적으로 해수소통 효과와 파고전달율 감소 효과를 통해 확실한 해안침식 저감효과를 제공할 수 있는 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록에 관한 것이다.

일반적으로 해안침식 방지블록인 잠제블록은 통상 해안 5~30m 정도의 연안해역에 설치되며, 그 잠제블록에는 빠른 해수의 이동을 감쇠시킴과 아울러 각종 해조류가 부착되어 성장하게 되고, 어류의 서식장, 산란장, 치어의 성육장으로 사용된다. 즉, 잠제블록 부근에서는 지형을 끼고 상승류와 하강류가 생겨서 영양염류가 햇빛이 드는 상층까지 운반되기 때문에, 상층은 플랑크톤의 번식이 왕성해져서 이를 먹이로 하는 작은 고기가 모이고, 그것을 노리는 큰 고기가 모이게 됨으로써 좋은 어장이 형성된다.

기존에 소개된 대부분의 해안침식방지용 잠제블록은 콘크리트를 이용하여 제조된 구조물로서, 직사각형의 긴 관이나 블록 형상으로 형성되고, 그 외면에는 해수가 통과하도록 다수개의 통수구가 형성되어 있는 것이 보통이다. 그러나 이와 같은 잠제블록은 해수의 강한 소용돌이나 파랑에 의해 쉽게 이동되거나 넘어지는 문제점이 있으며, 해조류 등이 외면에 부착되어 식생하게 되므로 소용돌이나 파랑에 의해 쉽게 떨어져 나가는 문제점이 상존하게 된다.

한편, 인공적으로 어패류를 기르고 번식시키는 어패류 양식 중 특히 패류양식의 경우, 어린 패류인 종패를 바다에 자연 방류하는 종패방류사업이 실시되고 있으나, 성장과정 중 불가사리, 문어, 광어 및 가자미 등의 포식자들에게 잡아먹혀 수확률이 현저하게 떨어지는 폐단이 있었다. 이에 수산자원의 번식, 조장을 위해 해저에 설치되는 인공구조물인 인공어초의 필요성이 요구되며, 점차 인공어처 기능을 갖으면서 해안침식방지 기능도 기본적으로 제공되는 잠제블록이 다양하게 소개되고 있다.

기존에 소개된 인공어초에 관한 선행기술로서 본 출원인의 특허등록 제10-0754920호(패류양식용 인공어초) 및 특허등록 제10-0953619호(바다숲 조성용 터널형 다기능 인공어초), 그리고 타인의 특허등록 제10-0969232호(개량 요철형 인공어초) 및 실용신안등록 제20-0235846호(해중림 신요철형 인공어초) 등을 통해서도, 인근 해안에 침설시켜 해안이 침식되는 것을 어느 정도 방지하고 각종 해조류 및 수산 식생물의 서식공간을 형성하여 연안의 생태계 조성 및 자원 조성을 위한 구조물로서의 기능을 부여시키고는 있으나, 생물공생형 잠제블록으로서의 기본적으로 해수소통 효과와 파고전달율 감소 효과를 통해 확실한 해안침식 저감효과가 상당히 부족한 것으로 알려졌다.

물론, 상부몸체가 기본적으로 복수의 삼각형태를 형성한 등록특허 제10-0969232호(개량 요철형 인공어초)의 경우에는, 바닥면의 면적이 넓게 확보되므로 해저의 강한 조유나 파도에도 하부가 안정적으로 고정되기에 연한 또는 파도가 심한 해역에 설치가 가능하고, 내부홀을 넓게 구성항 정착성 어류의 서식공간과 산란장소를 제공할 뿐만 아니라 치어와 조개류의 은신처를 제공하는 등의 해안 생태계와 수산자원을 조성하는 효과가 어느 정도 제공될 수 있었으나, 복잡한 구조에도 불구하고 기존 잠제블록에 비해 높은 파랑 제어효과와 구조물 배후에서 평균수위 상승에 대한 억제효과가 미비하다는 한계가 극복되지 못하였다.

결국, 해안지역에 심각한 문제로 제기되고 있는 해안 침식현상을 해결하기 위해서는 현재의 해안시설을 유지하면서 침식을 해결할 방법으로 인공적인 해수소통 잠제의 시공방법이 최선이라 할 수 있는데, 특히 소파블록이라 하는 기존의 TTP(테트라포드) 형태의 잠제 시공에서 한발 더 나아가 다기능성 해수소통 잠제로의 인식 전환이 필요하며, 해안침식 저감효과 및 수중생태계 복원, 수중테마공원 조성 등으로 어민소득 증대로 이어질 수 있는 다기능 해수소통잠제의 시설이 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 고안은 이와 같은 사정을 감안하여 TTP 형태의 잠제블록 뿐만 아니라 터널형이나 반파형은 물론 단순한 삼각형 등의 다양한 형태의 기존 소개된 종래기술들의 제반 한계를 구조적으로 좀더 확실하게 개선시킬 수 있도록 하는바, 기본적으로 높이를 달리하는 안정된 역W형태의 돌부몸체에 적절하게 와류상쇄홈과 해수통과공에 형성되어 소용돌이인 와류와 쇄파에 의한 파랑 감쇠가 구조적으로 확실하게 작동 발휘되면서 해수소통 효과와 파고전달율 감소 효과를 통해 확실한 해안침식 저감효과를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 식생공간에는 통발형어구와 함께 식생바구니까지도 사용될 수 있어 인공어초 기능의 생물공생형 잠제블록으로서 해조류 및 수중생물 부착에 유리하고 어구 및 양식시설 설치도 가능하여 연안 어장의 바다 목장화를 이루면서 바다숲 조성으로 갯녹음까지도 방지할 수 있는 전혀 새로운 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록을 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 기본 해안침식방지 잠제블록들과 차별화된 기술적 수단으로 본 고안의 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록은, 기본적으로 유속을 감소시키고 해수의 힘이 분산되어 상쇄될 수 있도록 각각 위쪽으로 좁아지는 단면이 역W형 삼각형태인 돌부몸체가 서로 높이를 달리하여 나란히 형성되고, 이들 양쪽의 돌부몸체 폭방향 양측은 개방되어 식생공간을 형성하면서 이들 돌부몸체 길이방향 양측에는 파랑 분쇄효과와 표면적 증가를 통해 해조류 부착이 용이하도록 내측으로 점점 작아지는 다수의 요홈인 와류상쇄홈이 형성되며, 해류의 유입 기능과 유출 기능이 교차되면서 파랑 분쇄 및 조류의 이동속도 감소를 위해 다각 형태의 관통된 구멍인 해류통과공이 형성되고, 저면이 해저 바닥에 직접 맞닿아 지지 고정되는 바닥몸체에도 각각 요홈인 바구니안착홈이 형성된다.

특히, 해저 바닥에 직접 맞닿아 지지 고정되는 바닥몸체의 바구니안착홈에는 망형태의 식생바구니가 안착되면서, 각각의 돌부몸체의 중앙 천장에는 앵커볼트로써 결속되는 어구지지구를 매개로 망형태의 통방형어구가 식생공간 내의 일정높이로 설치됨에도 기술적 특징이 있다.

본 고안에 따른 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록은, 수중생태 복원을 위한 바다숲 조성효과를 제공할 수 있는바, 이는 표면적이 넓어 바다숲 조성 어초로서 우수한 효과는 물론, 요철홈인 와류상쇄홈 부위에 다양한 부착생물 정착 및 서식에 유리하고, 사질대에 인공 암반숲 조성효과까지도 기대할 수 있다.

또한 어업인 소득증대 효과를 제공할 수 있는바, 이는 부착생물 및 위집어류의 개체수 증가로 인한 어업인 소득증대 효과는 물론, 어업인 소득에 직접적으로 영향을 줄 수 있는 다양한 종(갑각류, 패류, 해삼 등)의 인공종묘 이식이 가능하고, 내부 양식시설을 통한 어민소득의 직접적인 증가를 가져올 수 있다.

또한 다양한 부가효과를 제공할 수 있는바, 이는 스킨스쿠바 등 다양한 수중레저 관광지 조성이 가능함은 물론, 어초시설을 통한 파력 감소로 인해 해안침식 저감효과를 확실하게 기대할 수 있다.

즉, 본 고안의 역W형 인공어초 기능의 해안침식방지 잠제블록을 통해 황폐화되어가는 연안생태의 복원에 탁월한 효과를 제공할 수 있는바, 어업인 소득증대에 직접적으로 기여하고 바다숲 조성 및 기능성 어초로의 다양한 활용의 기대 효과를 제공할 수 있다.

도 1과 도 2는 본 고안의 기본 실시예에 따른 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록의 외부 구조를 보인 사시도와 평면도.
도 3과 도 4는 본 고안의 기본 실시예에 따른 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록의 내부 구조를 보인 도 2의 A-A선과 B-B선 방향 단면도.
도 5와 도 6은 본 고안의 응용 실시예에 따른 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록의 외부 구조와 내부 구조를 보인 사시도와 단면도.
도 7은 본 고안의 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록 사용상태도.
도 8은 본 고안의 역W형태 삼각형과 기존의 테드라포드(TTP) 형태를 포함한 반파형 및 터널형의 잠제블록에 대한 전달율 특성의 수리모형 실험결과 도표.
도 9는 본 고안의 잠제블록 형태(구조)와 기존의 블록 형태(구조)에 대해 수치계산을 통한 에너지 소산 메커니즘 검증비교 그림.
도 10은 본 고안의 역W형태의 삼각형 잠제블록과 기존 TTP 형태의 잠제블록을 대비한 제작단가 비교그림.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안의 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록에 대한 구체적인 구성원리 및 제공되는 작용효과를 상세히 설명하고자 한다. 참고로 도면은 도시된 선들의 두께나 본 고안의 구성원리에 대한 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

기본적으로 본 고안의 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록은 도 1 내지 도 6에서 보는 것처럼, 구조적으로 유속을 감소시키고 해수의 힘이 분산되어 상쇄될 수 있도록 단면이 위쪽으로 2개의 삼각형이 이웃하는 역W형태의 삼각형 구조로서 서로 높이를 달리하여 복수개로 돌출된 돌부몸체(10a)(10b)가 나란히 형성되고, 각각 삼각기둥 형태인 양쪽의 돌부몸체(10a)(10b) 폭방향 양측은 개방되면서 이들 돌부몸체(10a)(10b) 길이방향 양측에는 파랑 분쇄효과와 표면적 증가를 통해 해조류 부착이 용이하도록 내측으로 점점 작아지는 다수의 요홈인 와류상쇄홈(12a)(12b)이 형성되면서, 파랑 분쇄 및 조류의 이동속도 감소를 위해 다각 형태의 관통된 구멍인 해류통과공(14a)(14b)이 해류의 유입 기능과 유출 기능이 교차되게 형성된다.

그리고 본 고안의 해저 바닥에 직접 맞닿아 지지 고정되는 바닥몸체(20)에는 각각 일정깊이의 바구니안착홈(22a)(22b)이 요홈 형성되고, 기본적으로 망형태의 식생바구니(30a)(30b)가 상기 바구니안착홈(22a)(22b)의 요홈 공간에 안정되게 안착되며, 상기 식생바구니(30a)(30b)에는 각각 별도의 덮개(도면 도시 생략)가 필요에 따라 탈부착 결속될 수 있다. 이는 상기 식생바구니(30a)(30b) 안에 서식시켜 양식되는 각종 어패류 및 해조류 등이 해류에 휩쓸리지 않고 보다 안정되게 식생될 수 있도록 하며, 당연히 본 고안에서 적용되는 상기 식생바구니(30a)(30b)는 덮개의 구성없이 자체만으로 사용될 수 있다.

물론 식생바구니(30a)(30b) 자체도 필요에 따라 생략하고, 해당 돌부몸체(10a)(10b)의 내부 공간인 식생공간((30a)(30b) 아래쪽의 바닥몸체(20) 상측에 요홈된 바구니안착홈(22a)(22b) 자체만으로도 충분히 어패류 및 해조류 등이 식생하는 구조체로 사용될 수도 있다.

또한 각각의 돌부몸체(10a)(10b)의 중앙 천장에는 망형태의 통방형어구(32a)(32b)가 설치될 수 있도록 기본적으로 앵커볼트로써 결속되는 어구지지구(34a)(34)가 상기 통방형어구(32a)(32b)를 식생공간(24a)(24b) 내의 일정 높이 구성시킬 수 있다.

즉, 본 고안은 해저 바닥에 안정되게 접지 안착되어 고정될 수 있는 양쪽의 삼각기둥 형태인 삼각돌부(10a)(10b)는 서로 높이를 달리하는 역W형 삼각구조 형태로서, 통과되는 해수가 부딪치면서 구조적으로 높이를 달리하는 이들 삼각돌부(10a)(10b)에 의해 와류 생성으로 인한 용존산소 발생효과로 플랑크톤 서식으로 인한 여러 종류의 어류 및 패조류 위집효과가 발생될 수 있으며, 이는 기존의 다른 형태의 인초어초 기능을 갖는 잠제블럭들과 비교해서 탁월한 작용효과가 발휘됨을 도 8 내지 도 10 등의 실험증거 자료들을 통해 확실히 알 수 있다.

또한 경사진 각각의 삼각돌부(10a)(10b) 내측에는 패조류나 갑각류, 연체류 등의 수산생물의 자연적인 성장 및 서식될 수 있으면서, 바닥 상층에는 조개류나 전복, 해상 등의 각종 수산생물이 서식 및 양식될 수 있도록, 덮개가 탈부착 결속되는 식생바구니(30a)(30b)가 설치되는 바구니안착홈(22a)(22b)이 요홈 형성됨으로서, 내면 사각 구조체에 패조류, 갑각류, 연체류 등의 수산생물의 자연적인 성장 및 서식에 도움되도록 한다.

또한 식생공간(30a)(30b)인 내부 상부에 앵커볼트를 사용한 어구지지구(34a)(34b)를 통해 일정높이로 지지되는 통발형어구(32a)(32b)를 설치하여 패조류 및 수산생물의 양식이 가능하도록 함으로서, 생물공생형 잠제블록으로서의 기본적으로 해수소통 효과와 파고전달율 감소 효과의 확실한 해안침식 저감효과는 물론, 다양한 종류의 해조류 이식이 가능하고 해조류 및 수중생물 부착에 유리할 뿐만 아니라 어구 및 양식시설 설치도 가능하여 연안 어장의 바다 목장화를 구현시킬 수 있다.

참고로 도 7은 이와 같은 구성원리로서 실제 연안의 해저 바닥에 설치된 상태에서 작동되는 사용상태를 표현한 것으로, 인근 해안에 침설시켜 부딪히는 강한 해류 및 파랑의 이동이 기본적으로 서로 높이를 달리하는 복수개(2개)의 삼각기둥인 역W형태의 돌부몸체(10a)(10b)에 의해 구조적으로 자연스럽게 부딪히는 과정에서 와류되어 분산 상쇄될 수 있으며, 이때 함께 이들 역W형 돌부몸체(10a)(10b)에 요홈된 다수의 와류상쇄홈(12a)(12b)들에 의해서도 와류 분산되면서 동시에 관통된 해류통과공(14a)(14b)들을 통해서도 해류가 통과되면서 자연스럽게 그 압력이 상쇄 절감될 수 있다.

또한 역W형 복수개의 삼각기둥 형태인 돌부몸체(10a)(10b)의 내부 공간인 식생공간(24a)(24b)과 함께, 상기 식생공간(24a)(24b)의 상부쪽과 하부쪽에 각각 설치되는 통발형어구(32a)(32b) 및 식생바구니(34a)(34b) 등에 의해 자연스럽게 어류의 산란 및 은신이 용이하여 어류 위집효과가 상승되며, 구조적으로 불법 조업 및 남획 방지의 효과도 제공될 수 있으며, 특히 본 고안의 기본 기능인 역W형 삼각형태로 인한 해파에 의한 용승류 발생으로 영양염류 및 플랑크톤 증가가 일어나 새로운 생태환경이 조정되는 효과까지도 제공될 수 있다.

한편, 도 8은 본 고안의 역W형태 삼각형과 기존의 테드라포드(TTP) 형태를 포함한 반파형 및 터널형의 잠제블록에 대한 전달율 특성의 수리모형 실험결과를 도표한 것이고, 도 9는 본 고안의 잠제블록 형태(구조)와 기존의 블록 형태(구조)에 대해 수치계산을 통한 에너지 소산 메커니즘 검증비교 그림화한 것이며, 도 10은 본 고안의 역W형태 잠제블록과 기존의 TTP 형태 잠제블록 대비한 제작단가를 비교 그림화시킨 것이다.

도면에서 보는 것처럼, 잠제블럭의 전달율 특성에 대한 수리모형의 실험결과, 파고전달계수(Kt)는 삼각형(역W형태) < 반파형 < 터널형 < TTP(통상의 테트라포드) 순으로, 다양한 형상중 본 고안에 적용시킨 삼각형(역W형태)처럼 전후 블록간 일정공간이 있는 경우에 파의 전달율이 낮게 나타나는 것으로 확인되었다. 참고로 전달율은 구조물 통과전 파고를 분자로 하여 구조물 통과후 파고를 분모로 대비시켜 산출하는 잠제블럭의 특성을 파악하는 계산방법이다.

또한 수치계산을 통한 에너지 소산 메커니즘은 검증해 본 결과, 소용돌이인 와류(Vortex)와 쇄파에 의한 파랑 감쇠가 있었는데, 연속적인 잠제블록으로 구성된 잠수구조물은 동일한 천단수심을 갖는 기존 잠제블록에 비해 높은 파랑 제어효과와 구조물 배후에서 평균수위 상승에 대한 억제효과를 가지게 되는 것을 확인할 수 있다.

결국 이는, 전체 수심을 통해 파랑에너지가 전달되는 해역에 본 고안의 인공구조물 설치한 이후 구조물에 의한 쇄파로 인한 파랑에너지 소산, 구조물 사이의 와류에 의한 에너지 소산을 유도하여 구조물 배후로의 파랑 전달을 저감시킬 수 있다. 특히 동일한 천단고의 경우(밋밋한 판상형) 쇄파로 인한 소산을 동일하나, 구조물 사이의 와류 발생이 많이 되고 있는 삼각형과 반파형이 효과적으로 판단된 것을 확인할 수 있다.

10a,10b : 돌부몸체 12a,12b : 와류상쇄홈
14a,14b : 해류통수공 20 : 몸체바닥
22a,22b : 바구니안착홈 24a,24b : 식생공간
30a,30b : 식생바구니 32a,32b : 통발형어구
34a,34b : 어구지지구

Claims

유속을 감소시키고 해수의 힘이 분산되어 상쇄될 수 있도록 각각 위쪽으로 좁아지는 단면이 역W형태의 삼각형 돌부몸체(10a)(10b)가 서로 높이를 달리하여 나란히 형성되고,
양쪽의 돌부몸체(10a)(10b) 폭방향 양측은 개방되어 식생공간(24a)(24b)을 형성하면서 이들 돌부몸체(10a)(10b) 길이방향 양측에는 파랑 분쇄효과와 표면적 증가를 통해 해조류 부착이 용이하도록 내측으로 점점 작아지는 다수의 와류상쇄홈(12a)(12b)들이 요홈 형성되며,
파랑 분쇄 및 조류의 이동속도 감소를 위해 해류의 유입 기능과 유출 기능이 교차되도록 다각 형태의 해류통과공(14a)(14b)들이 관통 형성되고,
저면이 해저 바닥에 직접 맞닿아 지지 고정되는 바닥몸체(20)에는 수산생물의 자연적인 성장 및 서식이 용이하도록 망형태의 식생바구니(30a)(30b)가 안정되게 안착되는 바구니안착홈(22a)(22b)이 요홈 형성되며,
각각의 돌부몸체(10a)(10b)의 중앙 천장에는 앵커볼트로써 결속되는 어구지지구(34a)(34b)를 매개로 망형태의 통방형어구(32a)(32b)가 식생공간(24a)(24b) 내의 일정높이로 설치 구성되는 것을 특징으로 하는 인공어초 기능을 갖는 해안침식방지 잠제블록.