2019년 11월 21일, 목요일  



전층이 유공으로 연결된 계단식 DT소파블록 공법


항만·연안에서 파도 안전성을 확보한 전층이 유공으로 연결된 계단식 DT소파블록 공법
 
항만과 연안에서 안전성을 확보한 계단식 소파블록 공법이 나왔다.
최근 강풍을 동반한 태풍이 우리나라를 강타했다. 서해를 통해 들어온 제13호 태풍 링링은 수도권을 관통해 많은 비바람과 함께 지나가기도 했다. 이처럼 지구온난화로 인하여 해수면의 온도가 상승하면서 각종 기후변화와 파도로 인한 피해가 증가하고 있다.

해안에서는 조류와 파도에 의한 피해를 줄이기 위해 소파블록이 설치된다. 소파블록은 파도의 힘을 감소시키기 위하여 설치되는 콘크리트 블록이다. 대표적으로 테트라포드(TTP)가 있다. 테트라포드는 4개의 뿔 모양의 다리가 방사형으로 배치된 소파블록이다. 테트라포드는 파도의 에너지를 흡수할 수 있는 공간이 많아 소파 기능이 높지만 수변공간으로서의 접근성과 안전성은 떨어진다. 친수공간을 즐기기 위해 연안으로 나온 사람들이 거대한 구조물에서 떨어지기라도 한다면 인명사고로 이어질 수 있는 것이다.
 
■ 기술개발자
 · ㈜드림인테크 (대표이사 이경범)
   경기도 용인시 기흥구 흥덕1로 13, 비동 1217호 (영덕동)
   mrssb@hanmail.net
 · ㈜대영엔지니어링 (대표이사 정대연)
   경상남도 창원시 성산구 중앙대로 56, 301-2호 (상남동)
   www.dyengco.com
 · ㈜세광종합기술단 (대표이사 이재완)
   서울시 강남구 논현로 106길 27 (역삼동)
   www.sekwangeng.co.kr
■ 건설신기술 제854호
   보호기간 : 2018. 12. 07 ~ 2026. 12. 06 (8년)
 
항만·연안에서 안전성 확보한 계단식 소파블록
이러한 단점을 해결한 것이 바로 DT소파블록이다. 테트라포드와 같은 소파 기능을 확보하면서도 계단식으로 제작되어 파도로부터 안전성과 수변공간의 접근성을 동시에 확보했다. 테트라포드의 장점과 계단식의 장점을 동시에 보유한 것이다.

㈜드림인테크와 ㈜대영엔지니어링, ㈜세광종합기술단이 개발한 전층이 유공으로 연결된 DT소파블록 공법은 이러한 기술력을 바탕으로 건설신기술 제854호로 지정됐다.
구체적으로 살펴보면 이 공법은 소파블록의 전층이 유공으로 연결되어 파도를 유도하면서 소멸시키는 구조로 되어있다. 전층이 유공으로 연결되어 3m 미만의 파도가 계단의 정면과 좌우 측상부 및 후면으로 유도되어 감쇄되는 것이다.
 
 
 
공극률 48%, 소파(消波) 효율 높여
또한 블록의 공극을 극대화하여 콘크리트 사용량을 줄이고 계단식으로 곡선 구간 시공을 가능하게 하여 시공성을 높였다. 공극률은 48%이다. 이는 테트라포드 50%에 근접하는 수치로 소파 효율을 높인 것이다. 반면 기존 계단식의 공극률은 30% 미만으로 소파 효율이 떨어진다.

DT소파블록의 가장 큰 특징은 조류 및 파랑으로 인한 구조물의 침식을 방지하고 파도가 쳐 바닷물이 방파제를 뒤덮는 월파로 인한 피해를 줄여주는 것이다. 이와 함께 계단식으로 설치하여 이용자들이 친수공간에 대한 수변접근성을 용이하도록 했다.

DT소파블록은 수심이 낮고 설계 파고가 크지 않은 연안에서 활용성이 높다. 구조물의 안정성을 확보할 수 있으며 항만설계기준 상 압축강도 30MPa 이상인 콘크리트를 사용하여 내구성 및 안정성을 확보했다.

또한 전층 연결 유공구조를 이용한 소파형 침식방지 친수호안블록으로 호안과 방파제 등에 시공되어 해수 파력에너지를 효율적으로 감쇄하는 구조를 가지며, 구조물의 침식을 방지하여 시설물을 보호하고 월파를 저감시켜 이용객들의 안전을 확보할 수 있다. 연안 침식방지를 통해 환경을 보호하면서도 해안 접근성을 높여 관광객의 유입을 증대시킬 수 있는 것이다.
 

 
시공성 확보, 경량화로 블록간 연결 용이
시공성도 확보했다. 기존 구조물은 현장에서 타설하거나 소파 기능이 부여되지 않는 계단 블록을 시공한다. 현장에서 수중타설을 하는 경우에는 양생이 어렵고 품질이 고르지 못한 문제가 발생할 수 있다.
이러한 기존 공법은 연안구조물과 파도를 분리하는 기능은 있으나 소파 기능에서는 큰 효과를 기대하기 어렵다. 또한 분리구조는 파도의 힘을 더 크게 작용시키기 때문에 연안을 침식시키는 요인이 되기도 한다. 소파 효과가 없기 때문에 블록 전면부에 소파 시설을 별도로 설치하여 이를 유지하는 관리비용이 소요되기도 한다.

반면 DT소파블록은 기존 계단블록에 비해 공극률이 높은 계단형 소파블록으로 경량화됐다. 블록중량이 작게 설계되기 때문에 시공 시 장비를 이용한 거치속도가 빠르고 상부에 인양고리가 형성되어 시공 효율이 높다. 경량화한 블록당 무게는 보통 2톤이다. 2톤 블록은 약 2.6m 파고까지 안전하며 50년 빈도의 구조물 설계파 이상의 높은 파도에서 안전한 것으로 나타났다.
또한 측면에는 반원형 형태의 결합부가 형성되어 블록간 연결을 할 때 쉽게 설치가 가능하고 블록의 배열이 용이하다.
 
반사파로 인한 침식문제 해결
DT소파블록의 효율성은 시험을 통해 입증됐다. 한국건설기술연구원에서 수리모형시험을 실시한 결과 블록안정계수(Kd값)는 6.7, 반사율은 0.38~0.53으로 나타났다. Kd값이 클수록 블록의 중량은 낮아진다. 그만큼 콘크리트 사용량이 적다는 이야기다. 또한 Kd값이 확보되어있기 때문에 파고에 따른 블록의 크기를 조절할 수 있다. 반사율은 파도가 몰아친 뒤 쓸려가는 파도의 에너지를 말한다. 반사율이 높으면 지반침식이 발생해 구조물의 안전에 악영향을 끼친다. 이에 따라 DT소파블록은 월파고 H=2.0m 기준으로 기존기술대비 3.7배를 저감하여 안전성을 확보하고 있는 것으로 나타났다.
 
공사기간 단축, 공사비 29.8% 절감
이러한 시공성과 경량화는 공사기간 단축으로 이어진다. 이 공법은 2018년 무녀도 쾌적한 어항 만들기 조성사업과 선유도 내부 관광로 개설공사 등에 활용되었는데 시공시 DT소파블록의 하루 거치량은 50~80EA 범위로 나타났으며 현장평가 결과 예정 공사기간보다 공사기간을 10% 단축하는 효과를 보였다. m당 블록 공사비는 기존기술 대비 29.8% 절감되는 것으로 나타났다.

또한 DT소파블록은 지그재그 방식으로 쌓이는 블록으로 부분 파손시 하자보수를 통해 유지보수를 할 수 있다. 파손이 커 교체가 필요한 경우에는 손상 블록 상단의 블록을 이동시키고 손상 블록을 교체하는 방법으로 유지 보수가 가능하다.

DT소파블록은 공장에서 제작 생산되기 때문에 현장에서는 설치만 하면 된다. 제품 상단에 인양고리는 운반이나 시공 시에도 사용이 가능하다. 블록의 색상 또한 자유롭게 반영할 수 있다. 계단식으로 형성되어 경사 구배를 현장설계에 맞게 설치할 수 있다.

또한 높은 공극으로 제작되어 월파를 방지할 수 있으며 내부 공극의 이물질 제거 및 관리가 용이하다. 소파블록이 설치되면 블록 전면에 있는 해안 토사의 자연적인 움직임에 따라 블록 공극 일부가 채워졌다가 고파랑이 내습하면 다시 빠져나오게 된다. 따라서 인위적인 모래 등 토석의 제거가 필요하지 않다.
 

 
파도로부터 안전성과 수변공간의 접근성, 동시 확보
해안 및 연안은 최근 친수공간의 활용과 레저활동 등으로 활발히 활용되고 있다. 이에 따라 전층 연결 유공구조로 소파 효과를 가지면서도 상부가 계단식으로 조성되어 이용자들의 접근이 가능한 친수형 DT소파블록은 그 활용도가 높을 것으로 기대된다.

DT소파블록은 평균 가로 1m, 세로 1m의 블록을 연결해 설치된다. 가운데 공간의 크키는 가로 60㎝, 세로 50㎝ 정도로 일반 계단식에 비해 넓다. 블록을 연결할 경우 가로 60㎝, 높이 30㎝의 계단이 만들어진다. 사람이 걷기 충분한 넓이다. 이를 반영하면 연안에서 충분한 친수공간을 구성하여 이용자들의 낙상사고를 방지할 수 있다.

우리나라의 연안 재해 침식 우려·심각지역은 2008년 42.5%에서 2017년 55.2%로 지속적으로 증가하고 있다. 이에 정부는 어촌 뉴딜 300 사업 등을 통해 국내에서 연안정비가 시급한 지역을 선정하고 다양한 사업이 추진되고 있다. 이에 따라 항만·연안에서 파도 안전성을 확보한 전층이 유공으로 연결된 계단식 DT소파블록 공법은 파도로부터 안전성과 수변공간의 접근성을 동시에 확보하여 친수공간 활용이 필요한 내항을 비롯한 국내외 항만 및 연안에서 활발히 활용될 것으로 기대된다.
 
김정현 기자(ltmkjh@ltm.or.kr)
기자 김정현 기자        
작성일 2019-11-06 (수) 14:02
분류 건설신기술
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