KR20220152644A - 방조제 내의 물 순환 시스템 및 방법 - Google Patents

방조제 내의 물 순환 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

방조제 내의 물을 원활하게 순환시켜 수질 오염을 방지하고 수질 관리를 용이하게 할 수 있는 방조제 내의 물 순환 시스템 및 방법이 개시된다. 방조제 내의 물 순환 시스템은 하나 이상의 메인 수문을 갖는 방조제; 상기 방조제 내측에 구비되며 메인 수문에 의해 바다와 연결되는 메인 수역; 상기 방조제 내측에 구비되며 상기 메인 수역에 연결되는 서브 수역; 상기 메인 수역과 서브 수역 간을 개폐하는 유입 수문 및 유출 수문을 포함한다.

Description

방조제 내의 물 순환 시스템 및 방법{WATER CIRCULATIONE SYSTEM AND METHOD FOR INSIDE OF TIDE-EMBANKMENT}
본 발명은 방조제 내의 물 순환 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방조제 내의 물을 원활하게 순환시켜 수질 오염을 방지하고 수질 관리를 용이하게 한 방조제 내의 물 순환 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 방조제는 해안에 밀려드는 조수를 막아 간석지를 이용하거나 하구나 만 부근의 용수 공급을 위하여 인공으로 만든 제방으로서, 해면간척지에서는 바다로부터 농지 등을 보호하기 위하여 쌓게되며 간척지의 생명선이 된다. 아울러, 산업용지나 농업용지를 확보하기 위해 해안에 방조제를 세워 갯벌과 바다를 육지로 전환하는 간척지 조성방법이 널리 알려져 있으며, 대표적으로 국내에는 새만금 간척사업을 들 수 있다.
본 출원인에 의해 선 출원된 대한민국 등록특허공보 제10-0932091호(2009.12.08)에는 매립예정지 내의 일정한 지역을 굴착하여 얻어진 토사를 활용하여 성토함으로써 비용을 절감하고 외부 준설에 따른 환경 문제를 해결한 방조제 내의 간척지 조성방법이 개시된 바 있다.
도 1은 종래의 방조제가 시공된 해안 일부를 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 바다(1)와 육지(2)의 경계인 해안선 부근에 방조제(3)가 시공된다. 방조제(3)에는 하나 이상의 수문(4)(5)이 설치되어, 방조제(3) 내의 물(내수)의 수위를 조절할 수 있다. 수문(4)(5)에는 별도의 조력발전기가 설치되어 조력발전소로 이용하는 것도 가능하다. 도면부호 6은 하천을 도시한 것이다.
만조 시 밀물 현상이 일어나 바닷물은 수문(4)(5)을 통해 방조제(3) 내로 유입되어 내수의 수위는 높아지며, 간조 시 썰물 현상이 일어나 내수는 수문(4)(5)을 통해 바다(1)로 유출되어 내수의 수위는 낮아진다. 이와 같이, 방조제(3) 내의 물의 이동은 조수 간만의 차에 의해, 그리고 하천(6)의 유속 등에 의해 부분적으로 발생한다.
특히, 수문(5)(6)과 상대적으로 멀거나 하천(6)의 주요 유동 구간이 아닌 지엽적이고 구석진 구간에는 물의 순환이 원활하게 이루어지지 않는 정체구간(D)이 발생할 확률이 높다. 이러한 정체구간(D)의 물의 정체는 수질 오염을 일으키고 물에 부유하는 쓰레기로 인해 미관상 좋지 못할 뿐 아니라 악취의 원인이 되는 문제점이 있으며 수질을 관리하기 위한 별도의 천문학적인 비용을 요구하기도 한다.
한편, 전술한 물의 정체에 따른 문제들은 도 1에 도시된 방조제의 예에서 뿐 아니라 방조제 내에 간척지를 매립한 경우에도 동일하게 발생하게 된다.
대한민국 등록특허공보 제10-0932091호(2009.12.08)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 방조제 내의 물을 원활하게 순환시켜 수질 오염을 방지하고 수질 관리를 용이하게 할 수 있는 방조제 내의 물 순환 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 방조제 내의 물 순환 시스템은 하나 이상의 메인 수문을 갖는 방조제; 상기 방조제 내측에 구비되며 메인 수문에 의해 바다와 연결되는 메인 수역; 상기 방조제 내측에 구비되며 상기 메인 수역에 연결되는 서브 수역; 상기 메인 수역과 서브 수역 간을 개폐하는 유입 수문 및 유출 수문을 포함한다.
상기에서, 유입 수문 및 유출 수문의 작동을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 제어부는: 밀물 시 상기 유입 수문을 개방하여 메인 수역의 물을 서브 수역으로 유입시킴과 아울러 상기 유출 수문을 폐쇄하며, 썰물 시 상기 유입 수문을 폐쇄함과 아울러 유출 수문을 개방하여 서브 수역의 물을 메인 수역으로 유출시킨다.
상기에서, 방조제 내측에 시공되며 방조제 내의 물을 메인 수역과 서브 수역으로 구획하는 보조 제방부를 포함하고, 상기 유입 수문 및 유출 수문은 보조 제방부에 구비된다.
상기에서, 서브 수역은 메인 수역의 상류와 하류에서 각각 분지되는 수로의 형태로 이루어지고, 상기 유입 수문 및 유출 수문은 메인 수역과 서브 수역 간의 분지지점에 구비된다.
상기에서, 유입 수문 또는 유출 수문에 조력발전기가 더 설치될 수 있다.
상기에서, 메인 수역은 육지로부터 내려오는 하천과 합류하며, 상기 유출 수문은 유입 수문보다 육지를 기준으로 상류 지점에 배치된다.
본 발명에 따른 방조제 내의 물 순환 방법은 방조제의 내측에 형성되는 메인 수역과 서브 수역 간을 개폐하는 유입 수문 및 유출 수문의 작동을 제어하여 상기 방조제 내측의 물을 순환하는 방법으로서, 밀물 시 상기 유입 수문을 개방하여 메인 수역의 물을 서브 수역으로 유입시킴과 아울러 상기 유출 수문을 폐쇄하는 단계와, 썰물 시 상기 유입 수문을 폐쇄함과 아울러 유출 수문을 개방하여 서브 수역의 물을 메인 수역으로 유출시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 방조제 내의 물 순환 시스템 및 방법은 방조제 내의 물을 원활하게 순환시켜 수질 오염과 악취를 효율적으로 방지하고 큰 비용을 들이지 않으면서 수질 관리를 용이하게 할 수 있을 뿐 아니라, 필요에 따라 조력 발전이 가능하여 추가적인 에너지 생산이 가능한 매우 유용한 발명이다.
도 1은 종래의 방조제가 시공된 해안 일부를 도시한 것이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방조제 내의 물 순환 시스템을 도시한 것이며,
도 3은 도 2의 간조에서 만조로 넘어갈 때 물의 흐름을 도시한 것이고,
도 4는 도 3의 A-A선을 따른 단면도이며,
도 5는 도 2의 만조에서 간조로 넘어갈 때 물의 흐름을 도시한 것이고,
도 6은 도 5의 A-A선을 따른 단면도이며,
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방조제 내의 물 순환 시스템을 도시한 것이고,
도 8은 도 7의 간조에서 만조로 넘어갈 때 물의 흐름을 도시한 것이며,
도 9는 도 7의 만조에서 간조로 넘어갈 때 물의 흐름을 도시한 것이고,
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 방조제 내의 물 순환 시스템을 도시한 것이며,
도 11은 도 10의 간조에서 만조로 넘어갈 때 물의 흐름을 도시한 것이고,
도 12는 도 10의 만조에서 간조로 넘어갈 때 물의 흐름을 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 방조제 내의 물 순환 시스템 및 방법의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 방조제 내의 물 순환 시스템은 방조제(10)와, 보조 제방부(50)와, 메인 수역(30)과, 서브 수역(40)과, 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)과, 제어부를 포함한다.
방조제(10)는 바다(11)와 육지(12)의 경계인 해안선 부근에 시공되며, 하나 이상의 메인 수문(20)이 설치된다. 메인 수문(20)의 개폐를 통해 방조제(10) 내의 내수(이하 물이라 한다)의 수위를 조절할 수 있다. 메인 수문(20)에는 별도의 조력발전기가 설치되어 조력발전소로 이용할 수 있다. 방조제(10) 내측의 수역은 메인 수역(30)과 서브 수역(40)을 포함한다.
보조 제방부(50)는 방조제(10) 내측에 시공되며, 방조제(10) 내의 물을 메인 수역(30)과 서브 수역(40)으로 구획한다. 메인 수문(20)과 하천(15)의 연장선과 대략 나란하도록 방조제(10)에서 육지(12)까지를 연결하도록 연장될 수 있다. 보조 제방부(50)의 상단에는 도로를 설치하여 차량과 보행자가 다닐 수 있도록 구성함으로써, 보조 제방부(50)가 다리(Bridge) 기능을 함께 수행할 수 있다.
메인 수역(30)은 방조제(10) 내측에 구비되며, 메인 수문(20)에 의해 바다(11)와 연결된다. 메인 수역(30)은 육지(12)로부터 내려오는 하천(15)과 합류한다. 메인 수역(30)은 하천(15)으로부터 내려오는 물과 밀물과 썰물이 유동하는 주요 수역으로서, 메인 수문(20)이 개방될 때 바다(11)와 직접 통한다.
서브 수역(40)은 방조제(10) 내측에 구비되며, 메인 수역(30)에 연결된다. 서브 수역(40)은 방조제(10) 내측 수역 중에서 메인 수역(40)에 비해 구석지거나 후미진 곳에 위치하며, 메인 수문(20)에 의해 조수가 유동할 때 상대적으로 물의 유동이 적은 수역이다. 서브 수역(40)은 유입 수문(60) 또는 유출 수문(70)이 개방될 때 메인 수역(30)과 직접 통한다.
유입 수문(60) 및 유출 수문(70)은 보조 제방부(50)에 구비되며, 메인 수역(30)과 서브 수역(40) 간을 개폐한다. 즉, 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)이 폐쇄되면 메인 수역(30)과 서브 수역(40)이 구획되며, 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)이 개방되면 메인 수역(30)과 서브 수역(40)이 통한다.
제어부는 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)의 개폐 작동을 제어한다. 더욱 상세하게는, 제어부는 간조에서 만조로 넘어갈 때(밀물 시) 유입 수문(60)을 개방함과 아울러 유출 수문(70)을 폐쇄하여, 메인 수역(30)의 물을 서브 수역(40)으로 유입시킨다. 아울러, 제어부는 만조에서 간조로 넘어갈 때(썰물 시) 유입 수문(60)을 폐쇄함과 아울러 유출 수문(70)을 개방하여, 서브 수역(40)의 물을 메인 수역(30)으로 유출시킨다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 간조에서 만조로 넘어갈 때 바닷물은 메인 수문(20)을 통해 메인 수역(30)으로 유입되어 메인 수역(30)의 수위는 높아진다. 유입 수문(60)은 개방되어, 메인 수역(30)의 물은 유입 통로(65)를 통해 메인 수역(30)에서 서브 수역(40)으로 이동한다. 도면 부호 19는 수역의 바닥면을 도시한 것이다.
이 경우, 유출 수문(70)은 폐쇄되어, 메인 수역(30)의 물은 오로지 유입 수문(60)을 통해서만 서브 수역(40)으로 이동하게 된다. 결국, 서브 수역(40)의 수위도 높아지며, 이 과정에서 서브 수역(40)의 구석까지 물의 유속이 발생하여 서브 수역(40) 전체에 걸쳐 원활하게 물이 유동하게 된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 만조에서 간조로 넘어갈 때 메인 수역(30)의 물은 메인 수문(20)을 통해 바다(11)로 유출되어 메인 수역(30)의 수위는 낮아진다. 유출 수문(70)은 개방되어, 서브 수역(40)의 물은 유출 통로를 통해 서브 수역(40)에서 메인 수역(30)으로 이동한다.
이 경우, 유입 수문(60)은 폐쇄되어, 서브 수역(40)의 물은 오로지 유출 수문(70)을 통해서만 메인 수역(30)으로 이동하게 된다. 결국, 서브 수역(40)의 수위도 낮아지며, 이 과정에서 서브 수역(40)의 구석까지 물의 유속이 발생하여 서브 수역(40) 전체에 걸쳐 원활하게 물이 유동하게 된다.
또한, 유출 수문(70)은 유입 수문(60)보다 육지를 기준으로 상류 지점에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 유출 수문(70)은 유입 수문(60)보다 하천(15)에 더 가깝게 배치된다. 따라서, 밀물 시 물이 상대적으로 하류 지점인 유입 수문(60)을 통해 메인 수역(30)에서 서브 수역(40)으로 이동하고 썰물 시 상대적으로 상류 지점인 유출 수문(70)을 통해 서브 수역(40)에서 메인 수역(30)으로 이동하게 되어, 물의 높이 에너지 차이에 의한 물의 더욱 원활한 흐름을 기대할 수 있다.
아울러, 유입 수문(60) 또는 유출 수문(70)에 조력발전기가 더 설치될 수 있다. 따라서, 밀물과 썰물 시 유입 수문(60) 또는 유출 수문(70)을 유동하는 조수에 의해 조력 발전이 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 방조제 내의 물 순환 방법은 밀물 시 유입 수문(60)을 개방하여 메인 수역(30)의 물을 서브 수역(40)으로 유입시킴과 아울러 유출 수문(70)을 폐쇄하는 단계와, 썰물 시 유입 수문(60)을 폐쇄함과 아울러 유출 수문(70)을 개방하여 서브 수역(40)의 물을 메인 수역(30)으로 유출시키는 단계를 포함한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 방조제 내의 물 순환 시스템을 도시한 것이고, 도 8은 도 7의 간조에서 만조로 넘어갈 때 물의 흐름을 도시한 것이며, 도 9는 도 7의 만조에서 간조로 넘어갈 때 물의 흐름을 도시한 것이다.
도 7 내지 도 9에 도시된 제2 실시 예는 제1 실시 예와 비교하여 방조제(10) 내의 수역 일부를 매립하여 매립지(80)를 시공한 상태를 도시한 것이다. 이 경우, 매립지(80)는 서브 수역(40)에 형성되었으며, 메인 수역(30)에도 형성 가능하다. 매립지(80)는 산업단지, 농업단지, 공업단지 및 관광단지 등 다양한 이용이 가능하다.
한편, 도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 방조제 내의 물 순환 시스템을 도시한 것이며, 도 11은 도 10의 간조에서 만조로 넘어갈 때 물의 흐름을 도시한 것이고, 도 12는 도 10의 만조에서 간조로 넘어갈 때 물의 흐름을 도시한 것이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 방조제 내의 물 순환 시스템은 방조제(10)와, 메인 수역(30)과, 서브 수역(40)과, 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)과, 제어부를 포함한다.
방조제(10)는 바다(11)와 육지(12)의 경계인 해안선 부근에 시공되며, 하나 이상의 메인 수문(20)이 설치된다. 메인 수문(20)의 개폐를 통해 방조제(10) 내의 물의 수위를 조절할 수 있다. 방조제(10) 내측의 수역은 메인 수역(30)과 서브 수역(40)을 포함한다.
메인 수역(30)은 방조제(10) 내측에 구비되며, 메인 수문(20)에 의해 바다(11)와 연결된다. 메인 수역(30)은 육지(12)로부터 내려오는 하천(15)과 합류한다. 메인 수역(30)은 하천(15)으로부터 내려오는 물과 밀물과 썰물이 유동하는 주요 수역으로서, 메인 수문(20)이 개방될 때 바다(11)와 직접 통한다.
서브 수역(40)은 방조제(10) 내측에 구비되며, 메인 수역(30)에 연결된다. 서브 수역(40)은 메인 수역(30)의 상류와 하류에서 각각 분지되는 수로의 형태로 이루어진다. 즉, 도 2에 도시된 제1 실시 예의 상태에서 방조제(10) 내부를 매립하여, 매립지(90)를 형성하고 서브 수역(40)을 수로의 형태로 만들 수 있다. 이 경우, 매립지(90)의 중간에는 호수 형태의 저류지(95)를 더 형성할 수 있다.
유입 수문(60) 및 유출 수문(70)은 메인 수역(30)과 서브 수역(40) 간의 분지지점에 구비되며, 메인 수역(30)과 서브 수역(40) 간을 개폐한다. 즉, 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)이 폐쇄되면 메인 수역(30)과 서브 수역(40)이 구획되며, 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)이 개방되면 메인 수역(30)과 서브 수역(40)이 통한다.
제어부는 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)의 개폐 작동을 제어한다. 더욱 상세하게는, 제어부는 간조에서 만조로 넘어갈 때(밀물 시) 유입 수문(60)을 개방함과 아울러 유출 수문(70)을 폐쇄하여, 메인 수역(30)의 물을 서브 수역(40)으로 유입시킨다. 아울러, 제어부는 만조에서 간조로 넘어갈 때(썰물 시) 유입 수문(60)을 폐쇄함과 아울러 유출 수문(70)을 개방하여, 서브 수역(40)의 물을 메인 수역(30)으로 유출시킨다.
지금까지 본 발명에 따른 방조제 내의 물 순환 시스템 및 방법은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 방조제 11: 바다
12: 육지 15: 하천
20: 메인 수문 30: 메인 수역
40: 서브 수역 50: 보조 제방부
60: 유입 수문 70: 유출 수문
80,90: 매립지 95: 저류지

Claims (7)

  1. 하나 이상의 메인 수문(20)을 갖는 방조제(10);
    상기 방조제(10) 내측에 구비되며 메인 수문(20)에 의해 바다(11)와 연결되는 메인 수역(30);
    상기 방조제(10) 내측에 구비되며 상기 메인 수역(30)에 연결되는 서브 수역(40);
    상기 메인 수역(30)과 서브 수역(40) 간을 개폐하는 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방조제 내의 물 순환 시스템.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)의 작동을 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는:
    밀물 시 상기 유입 수문(60)을 개방하여 메인 수역(30)의 물을 서브 수역(40)으로 유입시킴과 아울러 상기 유출 수문(70)을 폐쇄하며,
    썰물 시 상기 유입 수문(60)을 폐쇄함과 아울러 유출 수문(70)을 개방하여 서브 수역(40)의 물을 메인 수역(30)으로 유출시키는 방조제 내의 물 순환 시스템.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 방조제(10) 내측에 시공되며 방조제(10) 내의 물을 메인 수역(30)과 서브 수역(40)으로 구획하는 보조 제방부(50)를 포함하고,
    상기 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)은 보조 제방부(50)에 구비되는 방조제 내의 물 순환 시스템.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 서브 수역(40)은 메인 수역(30)의 상류와 하류에서 각각 분지되는 수로의 형태로 이루어지고,
    상기 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)은 메인 수역(30)과 서브 수역(40) 간의 분지지점에 구비되는 방조제 내의 물 순환 시스템.
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 유입 수문(60) 또는 유출 수문(70)에 조력발전기가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 방조제 내의 물 순환 시스템.
  6. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 메인 수역(30)은 육지(12)로부터 내려오는 하천(15)과 합류하며,
    상기 유출 수문(70)은 유입 수문(60)보다 육지를 기준으로 상류 지점에 배치되는 것을 특징으로 하는 방조제 내의 물 순환 시스템.
  7. 방조제(10)의 내측에 형성되는 메인 수역(30)과 서브 수역(40) 간을 개폐하는 유입 수문(60) 및 유출 수문(70)의 작동을 제어하여 상기 방조제(10) 내측의 물을 순환하는 방법으로서,
    밀물 시 상기 유입 수문(60)을 개방하여 메인 수역(30)의 물을 서브 수역(40)으로 유입시킴과 아울러 상기 유출 수문(70)을 폐쇄하는 단계와,
    썰물 시 상기 유입 수문(60)을 폐쇄함과 아울러 유출 수문(70)을 개방하여 서브 수역(40)의 물을 메인 수역(30)으로 유출시키는 단계를 포함하는 방조제 내의 물 순환 방법.
KR1020210059783A 2021-05-10 2021-05-10 방조제 내의 물 순환 시스템 및 방법 KR20220152644A (ko)

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