KR20130083181A - 해저배관 심해저 안정성 보강방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해저배관 심해저 안정성 보강방법에 관한 것으로, 두 개의 제1,2배관과 해저면에서 서로 직교되는 방향으로 교차 배관될 때 이들 해저배관의 주변에서 발생하는 침식을 방지하도록 해저배관의 안정성을 보강하는 방법에 있어서, 배관된 제1배관의 상부에서 직교되는 방향으로 제2배관을 교차배관하고, 교차 배관된 제2배관의 상부에 보강백을 눌러 지지하되, 상기 보강백은 길이방향과 높이방향 양쪽 모두 엔타시스 양식을 갖도록 배열하며, 보강백이 배열된 제2배관의 길이방향 양단에는 상기 보강백을 결속하면서 해저면에 지지되는 락아모어를 설치하고, 보강백의 상부는 콘크리트 메트리스로 눌러 커버링하는 것을 특징으로 하는 해저배관 심해저 안정성 보강방을 제공한다.
본 발명에 따르면, 발생되는 응력을 최소화할 수 있도록 중앙부가 배부른 형태로 설치된 배관의 해저 안정성 보강을 위해 크기별로 분할한 보강백을 사용하여 보강함으로써 심해저에서 수직으로 교차하는 두 개의 배관 주위의 패임현상을 극소화시키고, 이를 통해 안정적이고 안전한 배관 설치 환경을 제공하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

해저배관 심해저 안정성 보강방법{THE METHOD FOR IMPROVEMENT OF ON-BOTTOM STABILITY OF PIPELINE INSTALLED ON THE SEABED}

본 발명은 해저배관 심해저 안정성 보강방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 심해저의 해류에 의해 발생되는 외력 및 이로 인한 해저지반의 국부적인 패임 현상 등으로 인한 안정성 저하를 방지할 수 있도록 개선된 해저배관 심해저 안정성 보강방법에 관한 것이다.

일반적으로, 해저 특히, 심해저에 설치되는 해저배관은 안정성 측면을 충분히 고려하기 위해 동수력학적 외력에 대한 충분한 검토와 시뮬레이션 및 평가 결과에 따라 설계되고 시공된다.

설계 검토 결과에 따른 최소 중량 확보를 위해 해저배관은 대부분 콘크리트 웨이트 코팅(Concrete Weight Coating) 방법이 적용되고 있으며, 도 1의 예시와 같이, 해저면(10)에 설치된 해저배관(20)에 추가적인 웨이트가 필요할 경우 상기 해저배관(20) 위에 중량물인 콘크리트 메트리스(30)를 덮어 해저배관(20)을 보호하도록 시공하기도 한다.

아울러, 도 1에 도시된 바와 같이 또 다른 배관(40)이 해저배관(20)과 직교하는 경우, 보통 그 또다른 배관(40)의 상부는 중량물이 채워진 보강재(Grout Bag, 50)와 같은 수단으로 중량 보강 및 배관을 보호하는 것이 일반적이다.

그런데, 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 배관이 직교하는 경우 심해저에서의 해류로 인해 발생하는 와류로 특이한 패임 현상이 발생되었다.

즉, 두 개의 배관이 직교하는 경우 해류의 영향으로 직교하는 두 배관 중 상부 쪽 배관을 덮고 있는 콘크리트 메트리스(30)가 끝나는 지점의 양단 쪽에서 극심한 패임 현상이 발생됨으로서 경우에 따라서는 배관 파단이나 파열, 손상을 야기시켜 사고나 막대한 경제 손실을 초래하는 예가 파생되었다.

이에, 도 2의 예시와 같이, 해저배관(20) 상부를 덮고 있는 콘크리트 메트리스(30)와 동일하게 또 다른 배관(40)의 상부도 콘트리트 메트리스(60)로 보호하되, 더 넓은 면적에 걸쳐 보호하도록 조치하였지만 역부족이었다.

뿐만 아니라, 자갈 등을 이용하여 국부적인 보강을 실시해 보아도 패임 현상은 완전히 개선되지 않았다.

이는 해저 배관 주위의 독특한 해류 유동 변화에 의한 와류 때문인 것으로 예측되지만 해저에서의 해류 유동변화를 특정한 모델로 구현하기는 거의 불가하며 따라서 시뮬레이션 등을 통해 이를 정확히 규명하기는 힘들었다.

특히, 평평한 지형보다는 특수한 지형을 갖는 해저면에서는 그 현상이 더 가속화되었으며, 나아가 경우에 따라서는 배관이 수직으로 교차하는 지점을 중심으로 그 지점에 대해 사선방향으로도 패임 현상이 발생하였다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 해저면에 설치된 배관의 양측에서 발생되는 패임 현상은 물론 사선방향으로의 패임 현상도 억제하기 위해 패임 현상이 주로 발생되는 방향으로의 보강과 함께 중앙부를 길이방향으로 보았을 때 엔타시스양식(배흘림양식)으로 형성하여 내침식성을 강화하고 패임 현상을 극소화시킨 해저배관 최적 심해저 안정성 보강방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 두 개의 제1,2배관과 해저면에서 서로 직교되는 방향으로 교차 배관될 때 이들 해저배관의 주변에서 발생하는 침식을 방지하도록 해저배관의 안정성을 보강하는 방법에 있어서, 배관된 제1배관의 상부에서 직교되는 방향으로 제2배관을 교차배관하고, 교차 배관된 제2배관의 상부에 보강백을 눌러 지지하되, 상기 보강백은 길이방향과 높이방향 양쪽 모두 엔타시스 양식을 갖도록 배열하며, 보강백이 배열된 제2배관의 길이방향 양단에는 상기 보강백을 결속하면서 해저면에 지지되는 락아모어를 설치하고, 보강백의 상부는 콘크리트 메트리스로 눌러 커버링하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 보강백은 크기별로 규격화시켜 세그먼트로 분할하고, 분할된 각 세그먼트들을 연결하는 형태로 배열한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2배관이 설치되기 전에 상기 제1배관과 제2배관이 교차하는 교점에서 해류 유동장 변화에 의한 침식 작용이 발생하는 방향으로 일정폭과 길이를 갖는 락아모어를 추가 시공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 주로 기둥의 건축양식에 사용되던 엔타시스양식을 응용하여 중앙부를 배부른 형태로 보강함으로써 심해저에서 수직으로 교차하는 두 개의 배관을 고정 지지할 때 사선방향 패임 현상을 극소화시키고, 이를 통해 안정적이고 안전한 배관 설치 환경을 제공하는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 해저배관 시공예를 보인 예시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 해저배관의 또다른 시공예를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 해저배관의 시공예를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 해저배관의 시공예 중 일부를 발췌하여 측단면으로 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 해저배관의 시공예를 보인 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 해저배관의 시공예를 측단면으로 보인 예시도이다.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해저배관 심해저 안정성 보강방법은 길이방향으로 보았을 때 배관에 발생되는 응력을 최소화하기 위해 적절한 곡선을 유지하도록 길이방향으로 중앙부가 배부른 형태로 설계하고, 이를 콘크리트 메트리스 및 락아모어 등으로 보강함으로써 기본적인 침식방지 기능을 갖추도록 한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명에 따르면 해저에서는 특이하게도 직교되게 배관되는 제1배관(100)과 제2배관(200) 사이의 배관 관계가 형성되면 기존 해저면 위로 배관이 돌출됨으로써 해류 유동장의 변화로 인해 반드시 이들의 교차점을 중심으로 보강부재들, 이를 테면 콘크리트 메트리스가 끝나는 지점인 양단 쪽의 침식이 빈번하고 심하게 발생된다.

본 발명은 이를 해결하기 위해 각고의 노력을 거쳐 연구에 연구를 거듭한 결과, 단순한 보강 차원이 아닌 해저에서의 해류 유동저항을 해소할 수 있는 방안을 검토하였고 그 결과 놀랍게도 패임 현상이 극소화되면서 침식이 방지됨을 확인하였다.

즉, 제1배관(100)이 배관된 상태에서 그 상부에는 기존처럼 콘크리트 메트리스(110)를 덮는다.

그리고, 그 위로 도 3에 도시된 바와 같이 제2배관(200)이 제1배관(100)과 직교되는 방향으로 배관된다.

이후, 본 발명에서는 상기 제2배관(200)의 상부에 보강백(Reinforced Bag, 210)을 깔아 덮되, 도시와 같이 길이방향으로 되도록 한다.

이때, 상기 보강백(210)은 일정크기를 갖도록 분할된 것들을 서로 겹치게 배열함이 바람직하고, 길이방향으로 보았을 때 중앙부가 폭방향으로 배부른 형태를 갖도록 하여 준다.

특히, 상기 보강백(210)의 길이방향 양단, 다시 말해 양쪽 최종단에는 그물망에 담겨진 락아모어(Rock Armour, 220)가 설치된다.

상기 락아모어(220)는 일종의 방패 기능을 수행하는 것으로, 해류에 의해 쓸림을 방지하고, 보강백(210)을 견고히 고정하는 역할을 수행한다.

뿐만 아니라, 도 4에서와 같이, 상기 보강백(210)은 높이 방향으로도 배부른 형태를 가져야 한다. 이는 중량보강을 위한 것이며, 이 또한 해류의 흐름을 바꾸어 양단부에서의 패임현상을 억제하는데 효과가 있다. 여기에서, 양단부란 배관의 양단부가 아니라 배관을 덮고 있는 보강백(210)이 끝나는 지점을 의미한다.

이때, 도 4는 제2배관(200) 만을 따로 떼어 예시적으로 도시하였으며, 락아모어(220)의 설치시 락아모어(220)가 설치되는 지점부터 락아모어(220)가 설치되는 반대쪽인 바깥쪽으로 제2배관(200)은 해저면에 매립되는 형태로 설치된다.

덧붙여, 상기 보강백(210)은 크기별로 규격화시켜 세그먼트로 분할하고, 분할된 각 세그먼트들을 연결하는 형태로 배열함으로써 중량감과 안정성을 더욱 더 높일 수 있다.

아울러, 도 3에서와 같이, 상기 제2배관(200) 주위의 해류 유동장 변화로 인한 침식 작용이 가장 심하게 발생되는 방향(도3의 경우는 사선방향)으로 일정폭을 갖는 락아모어 (Rock Armour, 240)을 시공함으로써 해저면이 그 방향으로의 침식이 억제되거나 아예 발생하지 않게 예방할 수 있게 된다.

물론, 상기 락아모어 (240)는 예시된 방향과 180° 대칭되는 방향으로도 시공될 수 있는데, 이는 해저면에 흐르는 해류의 방향을 보고 시공시 결정하면 되고, 본 발명에서는 제1배관(100)과 제2배관(200)이 만나는 교점에서 사선방향으로 락아모어 (240)를 시공하는 것에 특징이 있는 것으로 그러한 개념을 모두 포함한다고 보면 된다.

이와 같이, 본 발명에서는 보강백의 양단부에서 발생되는 극심한 패임에 의한 침식, 그로 인한 배관 파열이나 파손 등의 문제를 일거에 해소할 수 있고, 이에 더하여 해류 유동장의 변화로 인해 발생되는 국부적 패임에 의한 침식도 방지할 수 있게 되므로 파이프들이 배관된 상태로 안정적이고 안전한 운용이 가능하게 되어 손해가 발생하지 않게 된다.

특히, 해류의 유동에 의해 발생하는 유동저항을 보강백(210)을 이용하여 해소시키되, 보강백(210)의 배열을 길이방향 및 높이방향 양쪽 방향으로 모두 엔타시스 양식을 갖추도록 하여 해류의 유동저항을 극소화시킬 수 있게 된다.

이에 더하여, 보강백(210)의 양단에 추가적으로 락아모어(220)를 설치함으로써 제1,2 배관(100,200) 자체의 떨림이나 해류 유동에 의한 해저 침식을 더욱 더 효과 있게 차단할 수 있게 된다.

이를 통해, 특히 원유 수송용 해저배관의 경우 안정성이 극대화됨으로 비용손실을 줄이고, 추후 유지보수 비용도 줄일 수 있게 된다.

100 : 제1배관 110, 230 : 콘크리트 메트리스
200 : 제2배관 210 : 보강백
220 : 락아모어 240 : 락아모어

Claims (3)

1. 두 개의 제1,2배관과 해저면에서 서로 직교되는 방향으로 교차 배관될 때 이들 해저배관의 주변에서 발생하는 침식을 방지하도록 해저배관의 안정성을 보강하는 방법에 있어서,
   배관된 제1배관의 상부에서 직교되는 방향으로 제2배관을 교차배관하고,
   교차 배관된 제2배관의 상부에 보강백을 눌러 지지하되, 상기 보강백은 길이방향과 높이방향 양쪽 모두 엔타시스 양식을 갖도록 배열하며,
   보강백이 배열된 제2배관의 길이방향 양단에는 상기 보강백을 결속하면서 해저면에 지지되는 락아모어를 설치하고,
   보강백의 상부는 콘크리트 메트리스로 눌러 커버링하는 것을 특징으로 하는 해저배관 심해저 안정성 보강방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보강백은 크기별로 규격화시켜 세그먼트로 분할하고, 분할된 각 세그먼트들을 연결하는 형태로 배열한 것을 특징으로 하는 해저배관 심해저 안정성 보강방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2배관이 설치되기 전에 상기 제1배관과 제2배관이 교차하는 교점에서 해류 유동장 변화에 의한 침식 작용이 발생하는 방향으로 일정폭과 길이를 갖는 락아모어를 추가 시공하는 것을 특징으로 하는 해저배관 심해저 안정성 보강방법.

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