KR20230061059A - 가동 피복형 해안 침식 방지 시설 - Google Patents

가동 피복형 해안 침식 방지 시설 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해변 지면을 피복하여 지반 토립자의 유실을 억제함으로써 침식을 방지하는 해안 침식 방지 시설에 관한 것으로, 천연 섬유매트(10)가 해안 지면에 전개되고, 섬유매트(10) 하단이 해양측에 선재(線材)로 결속됨으로써, 해안 지면에 피복체인 섬유매트(10)가 안착되면서도 소폭의 유동(遊動)은 보장되는 것이다.
본 발명을 통하여, 해안 지반의 침식 및 토립자 유실을 효과적으로 억제할 수 있을 뿐 아니라, 피복 구조물의 신속하고 경제적인 구축이 가능하다.

Description

가동 피복형 해안 침식 방지 시설{SHORE PROTECTION WITH MOVABLE COVERING}
본 발명은 해변 지면을 피복하여 지반 토립자의 유실을 억제함으로써 침식을 방지하는 해안 침식 방지 시설에 관한 것으로, 천연 섬유매트(10)가 해안 지면에 전개되고, 섬유매트(10) 하단이 해양측에 선재(線材)로 결속됨으로써, 해안 지면에 피복체인 섬유매트(10)가 안착되면서도 소폭의 유동(遊動)은 보장되는 것이다.
파랑에 의한 해수의 유입 및 유출이 반복되는 해안 지반은 하천 및 호소 등 여타의 수변 지역에 비하여 소류력 지속성 및 항상성 측면에서 불리한 조건이라 할 수 있으며, 이에 따라 해안 지반은 침식 작용에 상시 노출될 뿐 아니라 절대 침식량 역시 막대하다 할 수 있다.
해안 지형이 장기간 유지되거나 완만한 변동성을 가지는 것은 파랑에 의한 왕성한 침식에도 불구하고 이와 균형을 이루는 퇴사(堆沙)가 파랑 및 해류에 의하여 지속적으로 수행됨에서 기인하는 것으로, 침식과 퇴사가 작용상 진퇴를 반복하면서 점차 균형점에 수렴하는 정상상태(steady state)에 도달함에 따라 비로소 해안 지형의 안정화 내지 완속 변동이 달성되며, 자연상태에서는 이러한 안정 내지 완속 변동 상태가 조성되는 것이 일반적인 현상이라 할 수 있다.
그러나, 항만 또는 방파제 등 인공 구조물이 구축되는 경우 전술한 침식과 퇴사간 균형이 붕괴되고 어느 일측 작용이 촉진되거나 감퇴됨으로 인하여 해안 지형의 급격한 변동이 초래될 수 있다.
이러한 인공 구조물에 의한 유사(流沙) 유동상 불균형으로 인하여 소류력의 증대 및 퇴사량의 감소가 야기되는 경우 해안 지반의 침식이 가속될 수 밖에 없으며 이는 해안 지형의 변화는 물론 해안 구조물의 지지력 약화 및 해변 경관의 훼손을 야기하게 된다.
특히, 항만 시설이 구축되거나 해변 위락 시설 등이 소재한 해안의 경우 해안 지반의 침식은 구조물 성능 및 안전, 경관 보존 등 측면에서 심각한 문제를 초래할 수 있는 바, 이에 해안 지면을 피복하여 토립자 유실 및 침식을 억제하는 다양한 형식의 보호공이 개발되어 시공되고 있으며, 관련 종래기술로서 특허 제1462481호 등을 들 수 있다.
특허 제1462481호를 비롯한 종래의 해안 침식 방지 시설은 여타의 수변 호안공에서와 같이, 기본적으로 해안 지면을 고정상 피복하는 구조물로서, 주로 블록, 석재, 콘크리트 구체 또는 돌망태 등의 중량물을 피복 대상 지면에 적층 거치하는 방식으로 구성된다.
즉, 해변 지면에 경질 중량물을 피복함으로써 파랑의 내습 충격을 소산하는 소파 작용 및 토립자의 유실을 차단하는 정착 작용을 도모하는 것으로, 막대한 수량의 중량물을 광범위한 지역에 설치하는 대규모 공사가 수반될 수 밖에 없어, 상당한 공사비 및 공사 기간이 소요된다.
특히, 종래의 해안 침식 방지 시설은 고정 피복 구조물로서 일단 구축된 후에는 구조의 변경 내지 이설이 근본적으로 불가능한 바, 피복 소요 지점 예측의 오류로 인하여 침식 방지 효과가 반감되는 사례가 빈발할 뿐 아니라, 피복 구조물 역시 인공 구조물로서 역으로 퇴사를 억제하거나 예기치 못한 타 지역의 침식을 초래하는 등의 부작용 역시 심각한 실정이다.
이에, 침식 방지 시설 소요 지역에 대한 피복 구조물 구축을 부분적으로 순차 실시하거나, 전술한 부작용 발생시 피복 구조물을 이설하는 등의 조치가 시도되고 있으나, 전자의 경우 기민한 침식 대처에 한계가 있을 수 밖에 없으며 후자의 경우 막대한 공사비가 소모될 뿐 아니라 장대 구조물의 이설에 따른 부차적인 환경 파괴가 불가피한 심각한 문제점을 가진다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 피복형 해안 침식 방지 시설에 있어서, 천연로프(11)로 편성된 섬유매트(10)가 해안 경사 지면에 전개 거치되되, 섬유매트(10)의 하단은 수면 하부에 침설되고 섬유매트(10)의 하단에서 원해측으로 이격된 지점의 해저에는 다수의 침적체(21)로 구축되는 잠제(20)가 설치되어 섬유매트(10)의 하단과 잠제(20)가 수중선(25)으로 결속됨을 특징으로 하는 가동 피복형 해안 침식 방지 시설이다.
또한 본 발명은 상기 섬유매트(10)의 상단은 육역측으로 노출되고 섬유매트(10)의 하단은 수면 하부에 침설되어, 침수선 상측 및 하측 지반을 동반 피복하고, 섬유매트(10)의 상단에서 육상측으로 이격된 지점에는 지반에 고정된 정착부(30)가 설치되어 섬유매트(10)의 상단과 정착부(30)가 육상선(35)으로 결속됨을 특징으로 하는 가동 피복형 해안 침식 방지 시설이다.
또한, 본 발명은 상기 잠제(20)는 집합 침설된 다수의 돌쌈지(22)로 구성되되, 돌쌈지(22)는 망낭(23)에 충전석(24)이 충전된 후 폐합되어 구성됨을 특징으로 하는 가동 피복형 해안 침식 방지 시설이자, 상기 천연로프(11)로 편성되는 섬유매트(10)에는 평면상 침수선과 직교하는 방향인 종방향으로 천연로프(11)에 비하여 단면적이 확대된 배력로프(12)가 삽입됨을 특징으로 하는 가동 피복형 해안 침식 방지 시설이며, 상기 수중선(25)은 다수의 복합선(28)이 연선되어 구성되고, 복합선(28)은 신축성 신축선(26)과 고강도 보강선(27)이 연선되어 구성됨을 특징으로 하는 가동 피복형 해안 침식 방지 시설이다.
본 발명을 통하여, 해안 지반의 침식 및 토립자 유실을 효과적으로 억제할 수 있을 뿐 아니라, 피복 구조물의 신속하고 경제적인 구축이 가능하다.
특히, 피복 구조물의 신속하고 간편한 설치, 해제 및 이설이 가능하여 급변하는 해안 침퇴 작용에 대한 기민한 대처가 가능하며, 주요 시설의 대부분을 재사용할 수 있는 바, 소요 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.
또한, 피복 시설물의 원해측 고정 구조물은 영구 구조물인 잠제(20)로서 활용될 수 있어, 피복 구조물 자체는 물론 관련 항만 시설 공사에 있어서 상당한 이점을 얻을 수 있으며, 지상 고정 구조물 및 피복체는 용이한 해체 및 철수가 가능할 뿐 아니라, 해체 및 철수 과정에서 해당 지반에 대한 일체의 훼손을 야기하지 않는 바, 시설물의 구축, 해체 내지 이설 전과정에 있어서 초래되는 환경 파괴를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 구조도
도 2는 본 발명의 육상 결속형 실시예 구조도
도 3은 본 발명의 피복 구조도
도 4는 본 발명의 돌쌈지 실시예 구조도
도 5는 본 발명의 섬유매트 발췌 사시도
도 6은 본 발명의 가동 상태 설명도
도 7은 본 발명의 수중선 신축 상태 설명도
본 발명의 상세한 구성 및 작용을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 1은 본 발명의 침식 방지 시설이 구축된 해안을 도시한 구조도로서, 도시된 바와 같이, 본 발명은 섬유매트(10) 및 잠제(20) 등의 구조물과, 이들 구조물을 연결하는 선재(線材)로서 수중선(25)이 결속되어 구성된다.
도 1에서와 같이, 섬유매트(10)의 상단부는 수면 하부에 위치하거나 육상측으로 소폭 노출될 수도 있으며, 동 도면에서와 같이, 섬유매트(10)의 하단부는 수중선(25)으로 결속되는 반면, 섬유매트(10)의 상단부는 별도의 선재(線材)를 통한 결속 또는 타입식 앵커 등에 대한 직접 고정도 가능하다.
따라서, 침식 방지 처리 대상 지역에 대한 피복 작용을 도모함과 동시에, 주요 구조체인 섬유매트(10)가 완전 결착 고정되는 것이 아니라, 도 1에서 가상선으로 도시된 바와 같이, 파랑의 유출입에 따라 섬유매트(10)가 소폭 유동될 수 있으며, 이러한 유동 작용을 통하여 침식 방지 시설을 구성하는 주요 구조체가 유연성 및 가변성을 발현하게 되는 바, 파랑 및 해저 수류의 유동에 따른 충격을 효과적으로 흡수할 수 있음은 물론 불규칙한 해저 지면에도 안정적인 밀착이 가능하게 된다.
한편, 도 2는 본 발명의 침식 방지 시설이 구축됨에 있어서 섬유매트(10)의 상단부가 육상측에 고정되는 실시예를 도시한 구조도로서, 도시된 바와 같이, 섬유매트(10), 잠제(20) 및 정착부(30) 등의 구조물과, 각 구조물을 연결하는 선재(線材)로서 수중선(25) 및 육상선(35)이 결속되어 구성된다.
도 2 및 도 3에서와 같이, 본 발명의 육상 결속형 실시예 역시 일종의 피복형 해안 침식 방지 시설로서, 섬유매트(10)가 해안 경사 지면에 전개되어 거치되되, 섬유매트(10)의 상단은 육역측으로 노출되고 섬유매트(10)의 하단은 수면 하부에 침설되어, 침수선 상측 및 하측 지반을 동반 피복하는 구조를 가지며, 섬유매트(10)의 양단은 각각 육상의 정착부(30)와 해저의 잠제(20)에 육상선(35) 및 수중선(25)을 통하여 결속되어 지지되는 구조를 가지는 것이다.
즉, 섬유매트(10)의 하단에서 원해측으로 이격된 지점의 해저에는 다수의 침적체(21)로 구축되는 잠제(20)가 설치되어 섬유매트(10)의 하단과 잠제(20)가 수중선(25)으로 결속되고, 섬유매트(10)의 상단에서 육상측으로 이격된 지점에는 지반에 고정된 정착부(30)가 설치되어 섬유매트(10)의 상단과 정착부(30)가 육상선(35)으로 결속되는 것이다.
도 3의 발췌 확대부에서와 같이, 본 발명의 섬유매트(10)는 천연로프(11)로 편성되는 것으로, 다수의 천연로프(11)가 직물 또는 편물 형식으로 가공되어 섬유매트(10)를 구성하게 되는데, 천연로프(11)의 구체적인 소재로는 내구성 및 습윤 강도가 우수하면서도 가요성 및 복원성이 양호한 코이어(coir) 로프를 적용하는 것이 바람직하다.
코이어(coir)란 코코넛(coconut)의 겉껍질에서 얻어지는 섬유를 일컫는 것으로 환경 친화적이며 가공성이 양호할 뿐 아니라, 염수를 비롯한 습윤 상태에서도 우수한 강도 및 유연성을 발현한다.
특히, 코이어 로프는 습윤과 건조가 반복되고 직사광선에 노출되는 가혹한 조건에서도 전술한 재료 특성을 유지하는 장점을 가지므로, 본 발명에서와 같이, 해변 지면에 전개되는 섬유매트(10)의 소재로서 최적의 특성을 가진다 할 수 있다.
도 2 및 도 3에서와 같이, 본 발명의 육상 결속형 실시예에 있어서, 섬유매트(10)는 해안 경사 지면에 전개 거치되되, 섬유매트(10)의 상단은 육역측으로 노출되고 섬유매트(10)의 하단은 수면 하부에 침설되어, 침수선 상측 및 하측 지반을 동반 피복하는데, 이는 침식 작용의 최대 취약부라 할 수 있는 침수선 주변 지반에 대한 충분한 피복 효과를 도모하는 동시에, 육상측 전개 부위의 자중(自重) 및 지면 마찰을 통하여 전체 섬유매트(10)의 견고한 안착을 유도하기 위한 것이다.
특히, 파랑의 육역측 전파 내지 내습 과정에서 발생되는 천수효과(shoaling effect) 및 쇄파(Wave breaking) 작용에 따라 침수선 직하부 및 주변 지반에 강력한 충격이 반복적으로 가해지므로, 섬유매트(10)의 피복 지점을 수면 하부에 국한하지 않고 침수선 상측 육역으로 충분히 확대할 필요가 있다.
도 2 및 도 3에서와 같이, 섬유매트(10)의 하단에서 원해측으로 이격된 지점의 해저에는 다수의 침적체(21)로 구축되는 잠제(20)가 설치되어 섬유매트(10)의 하단과 잠제(20)가 수중선(25)으로 결속되는데, 여기서 잠제(潛堤)(20)는 수중에 침설된 방파제로서 평면상 침수선과 평행하게 설치되며, 중량물인 침적체(21) 다수를 수중에 집합 침설하여 구축하게 된다.
도 1 내지 도 3에 예시된 실시예에서는 침적체(21)로서 통상의 방파제 최외곽 피복재로 주로 활용되는 테트라포드(Tetrapod)가 적용되었으나, 이 밖에도 대형 석괴 또는 콘크리트 블록 등이 적용될 수 있다.
또한, 섬유매트(10)의 상단에서 육상측으로 이격된 지점에는 지반에 고정된 정착부(30)가 설치되어 섬유매트(10)의 상단과 정착부(30)가 육상선(35)으로 결속되는데, 도시된 실시예에서는 정착부(30)로서 육상측 지반에 관입된 지주 형태의 구조물이 적용되었으며, 이 밖에도 중량물이나 기존 건물 등의 구조체가 정착부(30)로서 활용될 수 있다.
이러한 해저 고정 구조물인 잠제(20)와 육상 고정 구조물인 정착부(30)는 각각 수중선(25)과 육상선(35)을 통하여 섬유매트(10)에 결속되는데, 여기서 수중선(25) 및 육상선(35)으로는 통상의 구조용 로프는 물론 계류용 로프 또는 강연선(鋼撚線) 등이 적용될 수 있다.
또한, 도 4에서와 같이, 잠제(20)가 정형 중량물인 테트라포드 등의 침적체(21)로 구축되는 것이 아니라, 소기의 유연성이 부여된 충전체로 구성될 수도 있는데, 동 도면에 도시된 실시예에서는 잠제(20)가 집합 침설된 다수의 돌쌈지(22)로 구성되고 있다.
돌쌈지(22)는 망체로 구성된 주머니인 망낭(網囊)(23)에 충전석(24)이 충전된 후 폐합되는 중량물로서, 상대적으로 소형 석재인 충전석(24)이 조합되어 대형 석괴와 같은 수중 거동 특성을 발현하게 되며, 특히 거대한 중량에도 불구하고 망낭(23)과 충전석(24)의 유기적인 유동 작용을 통하여 유연성 및 가변성을 발현하게 되는 바, 파랑 및 해저 수류의 유동에 따른 충격을 효과적으로 흡수할 수 있음은 물론 불규칙한 해저 지면에도 안정적인 밀착이 가능하게 된다.
또한, 다수의 돌쌈지(22)를 적층함에 있어서도 인접한 돌쌈지(22)가 자연스럽게 변형되면서, 긴밀하게 상호 치합되는 구조가 형성될 수 있으며, 이로써 전체 잠제(20)의 조직 치밀성 및 유효 중량의 증대효과는 물론, 전체 잠제(20)의 구조적 안정성도 확보할 수 있다.
이렇듯, 해역 고정부인 잠제(20)와 육역 고정부인 정착부(30)에 수중선(25) 및 육상선(35)을 통하여 섬유매트(10)가 고정됨으로써, 섬유매트(10)를 해안 지면과 직접 결속하는 앵커 등을 설치하지 않고도, 섬유매트(10)의 해안 지면 안착 상태를 유지함과 동시에 섬유매트(10)의 유실을 억제할 수 있으며, 섬유매트(10)의 해안 설치 과정에서 초래될 수 있는 해안 지반의 손상을 근본적으로 차단할 수 있다.
특히, 섬유매트(10)를 지면에 직접 결속하지 않으므로 섬유매트(10)의 유연성 및 가동성을 확보할 수 있으며, 이로써 후술할 섬유매트(10) 수중부의 자연스럽고 부드러운 유동 작용이 가능하게 된다.
다만, 천연로프(11)로 편성되는 섬유매트(10) 자체의 강도에는 한계가 있는 바, 이를 육상선(35) 또는 수중선(25)을 통하여 고정 구조물과 직접 결속함에 있어서, 결속부위가 파열되거나 섬유매트(10) 본체에도 손상이 발생될 수 있으므로, 이에 대한 보강 조치로서 도 5에서와 같이, 천연로프(11)로 편성되는 섬유매트(10)에, 평면상 침수선과 직교하는 방향인 종방향으로 천연로프(11)에 비하여 단면적이 확대된 배력로프(12)를 삽입할 수 있다.
배력로프(12)는 그 사전적 의미에서와 같이, 섬유매트(10)와 육상선(35) 또는 수중선(25)간 결속부에 집중되는 외력을 섬유매트(10) 전반으로 분배하는 기능을 수행하는 삽입물로서, 도 5에서와 같이, 본 발명 섬유매트(10)의 사용 과정에서 주요 긴장력이 조성되는 방향인 종방향 즉, 섬유매트(10)의 길이 방향이자 침수선과 직교하는 방향으로 삽입되는 것이 바람직하며, 육상선(35) 또는 수중선(25) 등의 결속 선재가 섬유매트(10) 외곽부의 천연로프(11)에 직결되는 것이 아니라, 동 도면에서와 같이 배력로프(12)에 결속되는 것이 바람직하다.
이렇듯, 수중 잠제(20)와 육상 정착부(30)에 각각 수중선(25) 및 육상선(35)으로 결속되는 본 발명의 섬유매트(10)는 견고한 결속 강도는 충분히 발현하면서도, 섬유매트(10) 특유의 유연성을 통하여 도 6에서와 같은 자연스럽고 부드러운 유동(遊動) 특성을 나타내게 된다.
즉, 본 발명의 섬유매트(10)는 고정 피복체가 아닌 일종의 가동체로서 거동하는 것으로, 특히 섬유매트(10)의 수중 부위는 도 6 및 도 7에서와 같이, 파랑의 육상측 내습에 및 원해측 반파과정에서, 그 말단부가 소폭 승강되면서 파랑의 에너지를 소산함은 물론 섬유매트(10)에 가해지는 충격 및 반복 조성되는 응력을 해소하게 되며, 이로써 해안 지반의 침식 및 토립자의 유실을 억제함과 동시에 섬유매트(10)의 파손 역시 억제하게 된다.
한편, 이러한 섬유매트(10) 수중부 말단의 승강 유동에 있어서, 수중선(25)에 신축성이 부여됨으로써, 일층 원활한 유동이 가능한데, 그 구체적 실시예가 도 7에 예시되어 있다.
수중선(25)에 대한 신축성 부여는 수중선(25)의 소재로서 고무 또는 합성수지 등의 신축성 소재를 적용하는 방식으로 간단하게 해결할 수 있으나, 이 경우 파랑에 의하여 섬유매트(10)에 반복 작용하는 충격에 대한 충분한 지지력을 확보할 수 없으며, 수중선(25)이 쉽게 파단되는 문제가 초래될 수 있다.
이에, 본 발명에서는 수중선(25)에 충분한 강도를 부여하면서도 소기의 신축성 역시 조성할 수 있도록, 도 7에서와 같이, 수중선(25)을 구성함에 있어서 다수의 복합선(28)을 연선(stranding)하여 구성하고, 이들 복합선(28)은 신축성 신축선(26)과 고강도 보강선(27)을 연선하여 구성하는, 다종 다중 연선 구조를 형성하였다.
여기서 신축선(26)으로는 고무 또는 합성수지 등을 제작되는 신축성 로프를 적용하고, 보강선(27)으로는 강연선 또는 고강도 수지선 등을 적용하는 방식이 활용될 수 있으며, 복합선(28)은 2조 연선으로서 개별 신축선(26) 및 보강선(27)을 연선하되, 수중선(25) 본선은 3조 이상의 복합선(28)을 연선하는 방식을 적용함으로써, 가혹 조건에서도 수중선(25)의 파단은 억제할 수 있도록 하였다.
이러한 본 발명 수중선(25)의 다종 다중 연선 구조를 통하여, 수중선(25)의 파단은 효과적으로 억제하면서도 적정 수준의 신축은 보장할 수 있으며, 이로써 전술한 섬유매트(10) 유동 작동의 일층 원활한 수행이 가능하게 된다.
10 : 섬유매트
11 : 천연로프
12 : 배력로프
20 : 잠제
21 : 침적체
22 : 돌쌈지
23 : 망낭
24 : 충전석
25 : 수중선
26 : 신축선
27 : 보강선
28 : 복합선
30 : 정착부
35 : 육상선

Claims (5)

  1. 피복형 해안 침식 방지 시설에 있어서,
    천연로프(11)로 편성된 섬유매트(10)가 해안 경사 지면에 전개 거치되되, 섬유매트(10)의 하단은 수면 하부에 침설되고 섬유매트(10)의 하단에서 원해측으로 이격된 지점의 해저에는 다수의 침적체(21)로 구축되는 잠제(20)가 설치되어 섬유매트(10)의 하단과 잠제(20)가 수중선(25)으로 결속됨을 특징으로 하는 가동 피복형 해안 침식 방지 시설.
  2. 청구항 1에 있어서,
    섬유매트(10)의 상단은 육역측으로 노출되고 섬유매트(10)의 하단은 수면 하부에 침설되어, 침수선 상측 및 하측 지반을 동반 피복하고;
    섬유매트(10)의 상단에서 육상측으로 이격된 지점에는 지반에 고정된 정착부(30)가 설치되어 섬유매트(10)의 상단과 정착부(30)가 육상선(35)으로 결속됨을 특징으로 하는 가동 피복형 해안 침식 방지 시설.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    잠제(20)는 집합 침설된 다수의 돌쌈지(22)로 구성되되, 돌쌈지(22)는 망낭(23)에 충전석(24)이 충전된 후 폐합되어 구성됨을 특징으로 하는 가동 피복형 해안 침식 방지 시설.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    천연로프(11)로 편성되는 섬유매트(10)에는 평면상 침수선과 직교하는 방향인 종방향으로 천연로프(11)에 비하여 단면적이 확대된 배력로프(12)가 삽입됨을 특징으로 하는 가동 피복형 해안 침식 방지 시설.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    수중선(25)은 다수의 복합선(28)이 연선되어 구성되고, 복합선(28)은 신축성 신축선(26)과 고강도 보강선(27)이 연선되어 구성됨을 특징으로 하는 가동 피복형 해안 침식 방지 시설.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102565944B1 (ko) * 2023-04-27 2023-08-11 (주)우연산림산업 천연 소재를 이용한 건설 자재의 방염 처리 방법

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