항만을구해조
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 부산 마린시티의 지형특성을 고려한 친수식 방파제 설계방안
영문 : A Study on the Design Plan of the Breakwater considering Marine City, Busan’s geological characteristics
과제 팀명
항만을구해조
지도교수
조용준 교수님
개발기간
2021년 3월 ~ 2019년 6월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 토목공학과 20188600** 전*연(팀장)
서울시립대학교 토목공학과 20148600** 김*규
서울시립대학교 토목공학과 20148600** 박*진
서울시립대학교 토목공학과 20148600** 이*영
서울시립대학교 토목공학과 20188600** 이*현
서울시립대학교 토목공학과 20188600** 이*혁
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
태풍해일 방지시설에 대한 한계점을 인식하고 보완설계의 필요성을 느낀다. 이에 부산 마린시티의 사례에 적용해 보고자 한다
개발 과제의 배경
- 마린시티는 2003년을 시작으로 현재까지 4번의 해일피해를 입었고 2016년 행정안전부에서 지정한 해일위험지구에 해당한다.
- 마린시티의 허점은 2016년 태풍 [차바]에 의해서 드러났다. 바다제방을 넘어 바로 옆 아파트 단지로 바닷물의 범람이 일어나는 등 크고 작은 피해가 일어났던 것이다.
- 하지만 이에 적정한 예방 조치가 취해지고 있지 않는 상황이다. 이는 조망권을 중요하게 생각하는 주민들의 반발 때문이었다.
- 마린시티는 2012년 12월부터 마린시티 해안방수벽을 설치했지만 주민들의 민원 때문에 적정 높이의 절반에 불과한 1.2m 높이로 설치되었다.
- 결국 제대로 된 방재효과를 보지 못했다. 또한 주민들은 해일 피해 예방 조치로 인해 마린시티의 해안 경관의 훼손으로 부산의 대표 관광 명소의 명성을 잃을까 걱정하고 있다.
- 추가로 마린시티의 주택, 상가는 좁은 인도와 4차로의 차선을 사이에 두고 바로 해안가와 인접해있기 때문에 해일의 피해는
- 여타 다른 지역보다 훨씬 심할 것으로 예상 할 수 있다. 자칫하면 더 큰 침수피해가 태풍 [차바]때와 같이 일어날 수 있을 것이다.
- 이에 따라 우리는 조망권의 훼손을 최소화하면서 주민들의 안전권 또한 확보하기 위해 부산 마린시티에 가상으로 방파제 설계를 제안하는 바이다.
개발 과제의 목표 및 내용
- 목표 : 부산 마린시티의 한계점들을 보완하여 미관성, 안전성 및 조망권을 확보 할 수 있는 방파제를 설계 하고
- 3D프린팅등의 방법을 이용하여 적정성을 검토해보고자 한다.
- 내용
-과거 태풍으로 인한 마린시티의 피해 양상과 현황을 조사하여 현 실태를 더 자세히 알아본다.
태풍의 최고높이와 가능한 파도의 모양을 조사하여 향후의 피해를 예측한다.
-부산 마린시티의 재해방지 구조물에 대한 이해를 위해 자료조사를 실시한다.
현재 마린시티에 적용된 구조물 뿐 아니라 다양한 국내외 사례를 조사하여 적합한 방파제 및 재해방지 구조물을 알아본다.
-여러 구조물 중 마린시티에 적합한 방파제 종류와 시공방법을 조사한다.
여기서는 방파제의 설계에 대해 수치계산을 실시하는 방법으로 적합성을 결정한다.
-방파제나 침식을 보완하는 구조에 이론을 적용하여 설계한다.
안전이 우선이 되는 구조물을 설계하는 것도 중요하지만 주민들의 요구에 맞는 방향을 생각하여
창의적이고 조망권 확보 및 관광자원으로 부상 가능한 구조물을 설계한다.
-최종적으로 설계 한 것을 토대로 3D프린팅등의 검토방법을 정하고 검토를 실시한다.
이에 추가적인 한계점이나 보완점을 서로 이야기해본다.
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 해외 방파제 기술 현황
평소 파고가 높은 해안의 단일방파제에 비해 소파효과는 적지만 방파제 길이와 폭의 다양한 조합으로 특정 해안에 맞는 최적의 방파제 설계가 가능하다는 장점이 있다. 또한 단일방파제로 인해 발생하는 조망권의 손실을 분리방파제의 개방감으로 어느정도 완화할 수 있다.
중급정도의 파도 환경에 적합하며 해수의 흐름을 방해하지 않아 친환경적이고 조석간만 차에 상관없이 기능 유지가 가능하다. 또한 기초공사를 할 필요가 없어 해안 생태계의 파괴 없이 방파제 시공이 가능하다. 하지만 고정식 방파제에 비해 낮은 마루높이를 가지고 있어 월파 방지효과는 적지만 대신 조망권의 손실을 최소화 할 수 있다.
- 국내 방파제 기술 현황
- 기초처리공법 : 강제치환공법 - 소파블록 종류 : TRI-BLOCK, 개량형 TTP - 케이슨 혼성식 공법 : 구조물을 육상에서 작업하기 때문에 해상작업을 줄일 수 있다.
- 기초처리공법 : 표층고화처리공법(영일만항 앞바다의 연약한 점토지반을 보강하기 위해 특수고화제를 주입하여 소정의 강도를 가지는 경질지반으로 개량) - 태극 요철형 케이슨 공법 사용: 케이슨의 외해측면에는 다층의 수평슬릿이 형성된 만골돌출벽 및 만곡요입벽을 구성하여
평면상 태극형상의 요철이 형성되도록 함으로써 다양한 입사각 및 파장을 가지는 반사파의 소파가 가능하록 했다. - 소파블록 종류 : TRI-BLOCK, 개량형 TTP - 케이슨 혼성식 공법 : 구조물을 육상에서 작업하기 때문에 해상작업을 줄일 수 있다.
*2021년 완공으로 1360m(방파호안 700m, 방파제 660m)의 외곽시설, 1202m의 계류시설을 구축 - 기본 설계 시 50년 주기의 설계파*로 DL(Datum Level, 수심 기준면)(+) 8.5m였던 방파제 마루 높이를 100년 빈도 설계파를 적용, DL(+) 9.5~13.5m - 내진 1등급 설계로 구조물의 안정성을 높이며 월파를 방지하고 안전한 정온수역을 확보 - 공사 초기, 구간별 지반 특성에 따라 준설치환공법과 DCM(Deep Cement Mixing)공법을 혼용해 - 지반 안정성을 확보하는 것은 물론 엄선된 규격의 사석, 피복석, 테트라포트를 적용
기술 로드맵
시장상황에 대한 분석
- 경쟁제품 조사 비교
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- 마케팅 전략 제시
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개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
- 플랩게이트를 활용한 방파제는 기존 방파제에 비해 동일한 월파 방지 효과를 가지면서 방파제 크기를 작게 할 수 있다.
- 부력의 원리를 이용하여 플랩게이트가 작동하기 때문에 거대한 동력을 필요로 하지 않아 사후관리가 용이하다.
- 해수면 상승에 따라 게이트가 스스로 작동하기 때문에 조작 오차를 줄일 수 있다.
경제적, 사회적 기대 및 파급효과
>> 경제적 분석
수차례의 태풍에 의한 침수 피해에도 불구하고 지금까지 부산 마린시티에 제대로 된 방재시설이 마련되지 않았다.
실제로 2016년 차바 태풍으로 막대한 피해를 입은 후에 부산시에서 790억원 대의 방파제 사업을 계획 하였지만
시 차원의 예산 확보 문제와 조망권 훼손으로 인한 주민들의 반대로 인해 방파제 사업계획이 무산되었다.
우리 조는 사업이 실패한 두 가지 이유에 초점을 맞추어 마린시티에 방파제가 설치되는 것이 그렇지 않는 것 보다 충분한 경쟁력을 갖는 다는 것을 보여주고자 한다.
마린시티의 태풍 피해액
태풍 ‘차바’로 인한 부산지역 재산피해액이 727억 원에 이르는 것으로 나타났다.
부산시가 태풍 피해 상황을 최종 집계한 결과, 사망자 3명 등 인명피해를 제외하고, 공공시설과 사유시설 파손 등으로
총 727억 원의 재산피해를 입은 것으로 파악했다. 뿐만 아니라 태풍 ‘매미’, ‘뎬무’, ‘볼라벤’에 의한 침수 피해액도 각각 100억원 이상으로 집계되었다.
우리 조는 부산의 평균해수면 상승과 대형 태풍의 발생빈도의 증가를 고려하여
앞으로 있을 월파 피해로 인한 재산 및 인명 피해액이 방파제 시공 예산보다 더 클 것으로 예측하는 바이다.
공사비 추정
- 항만부문 사업의 예비타당성조사 표준지침 연구(제3판), 한국개발 연구원 자료 참고 - 목포항 재해취약지구 정비사업, 공공투자 관리센터 자료 참고 - 플랩게이트 크기를 고려하여 대략적으로 산정 (500m길이, 호안으로부터 100m)
>> 사회적 분석
친수식 방파제 관광 효과
국내에서도 방파제에 친수식 공간을 마련하는 사례들이 증가하고 있다. ‘여수신북항방파제’, ‘포항영일만남방파제’, ‘울산신항남방파제’ 는 방파제 직립체 상부에 산책로를 조성하여
새로운 관광명소로 부상했다.
우리 조는 마린시티 방파제에 산책로를 조성하여 부산의 새로운 관광명소로 만듦으로써 지역경제 활성화에 도움이 될 수 있다고 판단하였다.
여수신북항방파제의 외곽시설(방파제)에는 해시계 광장을 비롯해 파도소리 쉼터, 오르간 등대, 오션 오르간, 전망대 등 낭만적인 방파제를 만들어 새로운 관광명소로 떠오를 전망이다. 여수지방해양수산청은 "여수신북항이 완성되면 2012여수세계박람회 개최에 따라 여수·광양지역 11개 장소에 분산 배치된 관공선, 역무선 등이 여수신북항으로 통합되어 광양만권의 항만 종합서비스가 향상될 것으로 기대된다"고 밝혔다” 「오마이뉴스」 2019.03.17.
포항해양항만청은 울산항에 이어 국내 두번째로 조성된 친수공간 활용을 위해
지난해 용역을 실시했으며 올 10월 준공을 앞두고 있는 포항운하 개통에 맞춰 관광상품을 판매할 예정이다.
포항해양항만청 관계자는 "포항운하에서 친수공간까지 30~40분이면 도착할 수 있다"며 "포항을 대표하는 관광상품으로 만들 것"이라고 말했다. 「NEW1신문」 2013.6.28.
국내에서 처음으로 친수시설로 개방된 울산신항 남방파제가 시민들과 낚시꾼들에게 큰 인기를 끌고 있다.
5일 울산항만공사(UPA)에 따르면 울산시 울주군 온산읍 앞바다에 있는 울산신항 남방파제를 지난
8월9일부터 친수시설로 개방했는데, 지금까지 약 2개월간 하루 평균 50여명씩 모두 3,210명이 찾았다. 「경향신문」 2010.10.05.
>> 사회적 효과
- 플랩게이트를 활용하여 방파제 크기를 최소화함으로써 마린시티의 조망권 피해를 줄일수 있다.
- 태풍 해일 발생 시 월파 피해를 감소시킴으로써 침수 피해에 대한 안전성을 확보할 수 있다.
- 방파제에 마린시티와 연결된 산책로를 조성하여 새로운 관광명소로 부상함으로써 지역 경제 활성화에 도움이 될 수 있다 .
>>결론
-우리 조는 방파제 기초사석과 직립체 설치에 필요한 예산을 400억으로 예상하였고 플랩게이와 친수시설 조성 그리고 기타 부대비용을 900억 정도를 산정하여 총 1300억의 비용을 예상하였다. 기존의 방파제 보강사업으로 고려했던 790억보다 1.6배 정도 예산이 더 소요되지만 태풍해일에 의한 월파 피해 (차바 태풍 침수피해 : 800억)를 크게 줄일 수 있다는 점과 관광객 유치로 인한 경제적 파급효과까지 고려하면 편익이 더 클 것으로 예상하였다.
-기존의 방파제 보강은 단순히 파력을 상쇄시키기 위한 거대한 구조물이어서 경관적 손해도 크고 이에 따른 지역주민들의 반발도 심하다. 하지만 플랩게이트를 활용한 방파제는 기존의 거대한 방파제에 비해 크기가 작아 조망권의 피해를 줄일 수 있고 추가적인 친수공간을 확보할 수 있다는 장점이 있어 위와 같은 기존의 문제점까지도 해결할 수 있다.
기술개발 일정 및 추진체계
개발 일정
구성원 및 추진체계
- 구성원 및 역할
-전*연(팀장) 전체적인 회의진행 및 일정추진 활동내역 및 회의기록 예산안 관리 조별,최종 보고서작성/ 최종피피티 작성 / 발표 프로토타입제작
-김*규 회의참석 및 아이디어제시 조별,최종보고서 작성 방파제이론계산 프로토타입제작
-박*진 회의참석 및 아이디어제시 조별,최종보고서 작성 / ppt작성 방파제이론계산 프로토타입제작
-이*영 회의참석 및 아이디어제시 조별보고서 작성
-이*현 회의참석 및 아이디어제시 조별보고서 작성 ppt작성 / 발표 캐드작업 및 모델링 판넬 제작 프로토타입제작
-이*혁 회의참석 및 아이디어제시 조별보고서 작성 조별, 최종ppt작성 / 발표 프로토타입제작 조별 관련 문서작성
- 일정
-2021.03.21 과제제안서 발표
-2021.04.07 경쟁력분석 보고서 발표
-2021.04.28 개념설계보고서 발표
-2021.05.17 3D 프린팅 제작 및 모델 결정
-2021.05.19 ~ 2021.06.04 프로토타입 제작
-2021.05.24 한국건설기술연구원 방파제실험동 방문견학 및 자문
-2021.05.26 상세설계보고서 발표
-2021.06.02 최종보고서 및 프로토타입 관련 회의
-2021.06.07 판넬 제작완료
-2021.06.09 최종보고서 발표 및 프로토타입 전시
설계
설계사양
제품의 요구사항
설계 사양
개념설계안
가. 개요
부산 마린시티에 태풍해일이 발생하였을 때 일어날 수 있는 현상들을 예측하고 이를 보완하기 위해 알맞은 방파제를 설계하기로 한다. 우리 팀이 중점적으로 한 것은 마린시티의 지형특성을 고려하여 플랩게이트의 크기와 방파제의 치수를 산정하고 또한 이를 친수식으로 설계하는 방안을 마련하고자 하였다.
▶ 방파제 설계의 과업 ① 방파제를 배치할 위치를 정한다. ② 배치 위치의 수문정보를 파악한다. ③ 방파제 형식을 결정한 후 기본단면을 가정한다. ④ 방파제에 가해지는 외력을 계산한다. ⑤ 외력에 대한 안정성을 검토한 후 기본단면을 결정한다.
나. 수문 정보
▶ 마린시티 수문 정보
① 약최고고조위(A.H.H.W) : 부산의 경우 1.32m [논문 참조] ② 방파제 위치 수심 : 호안에서 100m지점의 수심 8~10m [기사 참조]
▶ 차바태풍 내습 당시 수문 정보 (2016.10.4. AM10:30경)
① H1/3(유의파고) : 5.93m [논문 참조] ② Hmax(최대파고) : 7.77m [논문 참조] ③ 조위(WL) : 1.6m [논문 참조] ④ L(파장) : 73.38m [Hunt식 참조]
다. 방파제 규격 산정
▶ 기초사석부 규격 ① 기초사석부의 높이 : 1.5m 이상 ② 기초사석부의 항외측 어깨폭 : 5m 이상 기초사석부의 항내측 어깨폭 : 항외측의 2/3 이상 ③ 기초사석부의 경사 : 1:1.5~1:2
▶ 직립체 규격 ① 직립체 높이 : A.H.H.W + 0.6H1/3 이상 ② 상치콘크리트 두께 : H1/3>2m일 때 1m 이상 ③ 직립체 폭 : 안전율 계산으로 산정
라. 파력 산정
▶ Goda 식 ① 직립벽에 작용하는 최대파력 및 양압력은 Goda식을 표준으로한다. ② Goda식은 파압실험 결과와 현지 방파제에 적용한 성과 등을 감안한 다음 파향에 대해 수정한 것으로 중복파에서 쇄파까지의 파력을 연속적으로 계산이 가능하다.
▶ 활동에 대한 안전율
▶ 전도에 대한 안전율
◇ 플랩게이트 적용의 개념
>베네치아 모세프로젝트를 모티브
가. 모세프로젝트의 원리
▶설계
세 곳의 입구에 폭 20 m, 높이 18.5-29 m(건설되는 입구의 수심에 따라 차이가 존재) 두께 3.6-5m 정도 되는 내부가 빈 철문(배리어)이 건설된다. 이 배리어는 평소에는 바닥에 누워있어서 바닷물이나 배가 자유롭게 통과가 가능하다. 하지만 해수면이 높아지면 내부에 공기가 주입되면서 철체 배리어가 둥둥 뜨는 원리로, 물의 유입을 막게 된다.
▶시공
배리어는 총 78 개가 설치될 예정인데 첫번째 4개의 배리어가 2013년 10월 12일에 성공적으로 테스트를 마쳤다. 이 배리어는 해수면이 정상 보다 110cm 높을 때 작동해서 최대 3 미터 높이의 해수로 부터 베네치아를 보호할 수 있다.
나. 플랩게이트 기술적 타당성 검토
■ 플랩게이트 구성요소
평상시 게이트는 만수 상태로 있으며, 게이트를 작동시키기 위해 압축공시를 주입하여 물을 배출 조류가 후퇴하여 라군 안과 밖의 조위가 같게 되면 게이트를 물로 다시 채우게 되고 원래의 자리로 돌아감
■ 기술적 타당성 검토
구조물을 제작, 설치하기 위해서는 이론적으로 예상되는 현상을 구현할 수 있도록 기계적, 구조적 설계 과정이 필요하다. 플랩게이트는 잠수함과 작동 원리와 구조는 동일하므로, 잠수함의 원리로 판단해 볼 때 부력식 플랩게이트 제작, 설치, 운영이 가능할 것으로 판단됨
■ 플랩게이트의 장단점
>>장점 - 교각 없이도 설치 가능 - 비용이 저렴 - 수압이 하부 고정구조물에 전달되어 안정적 - 구조물이 보이지 않음
>>단점 - 개별작동시 구조물정렬이 어려움 - 토션에 대한 강성이 많이 요구됨
다. 플랩게이트 안정성 검토
▶ 일본논문 ‘FLAP GATE TO PREVENT URBAN AREA FROM TSUNAMI’ - 쓰나미로부터 보호하기 위해 플랩 게이트를 제안하고 게이트의 특성과 디자인 및 유압에 대한 연구 진행 - 2차원 유압 모델 테스트와 VOF 방법을 사용하여 쓰나미로 인한 수력 특성을 시뮬레이션으로 진행 -‘쓰나미 플랩 게이트는 항구 거주 지역에 대한 쓰나미 침해에 효율적’이라는 결론 도출
이론적 계산 및 시뮬레이션
가. 방파제 기본 단면
부산 마린시티의 방파제의 길이를 산정하기 위해서 해양수산부가 제공한 항만설계기준에 따른다.
1) 기초사석부 규격
① 기초사석부의 높이 : 1.5m 이상 ② 기초사석부의 항외측 어깨폭 : 5m 이상
기초사석부의 항내측 어깨폭 : 항외측의 2/3 이상 ③ 기초사석부의 경사 : 1:1.5~1:2
2) 직립체 규격
① 직립체 높이 : A.H.H.W + 0.6H1/3 이상 ② 상치콘크리트 두께 : H1/3>2m일 때 1m 이상 ③ 직립체 폭 : 안전율 계산으로 산정 ▷ 직립체 폭을 W로 가정
3)파압
-전면파압 P=802.59 (KN/m2) -양압력 U=28.09*W (KN/m2)
나. 외력에 대한 안전성 검토
활동과 전도에 안전한 직립체 폭 W를 구하기 위해 안전성 검토를 한다. 직립부의 중량은 2500KN으로 가정한 후 계산을 진행한다.
마찰계수μ는 콘크리트와 사석의 마찰계수인 0.6을 사용한다.
<활동에 대한 안전율>
▶ 안전율 1.2이상을 만족하기 위해서 직립체 폭 W가 7.83m 이상이다.
<전도에 대한 안전율>
▶ 안전율 1.2이상을 만족하기 위해서 직립체 폭 W가 1m이상 19.3m 이하이다.
따라서, 직립체 폭 W가 7.83m 이상 19.3m 이하일 때 활동과 전도에 대해 안전하다.
다. 마린시티 플랩게이트 치수산정
1) 플랩게이트 길이 결정
▶ 방파제가 설치 될 위치인 호안으로부터 100m떨어진 해안의 수심은 8m이고 2016년 차바 태풍 당시 부산 마린시티 해안 부근의 최대 파고는 7.7m로 측정.
▶ 부산의 평균해수면 상승과 대형 태풍의 발생빈도의 증가를 고려하여 마린시티의 효과적인 방재를 위해 플랩게이트 길이를 해안의 수심과 태풍 당시의 최대파고의 합인 15.7m로 결정.
2) 플랩게이트 높이 결정
▶ 플랩게이트는 내부가 비어있는 박스 형태로 내부에 공기와 물이 출입하여 부력에 의해 작동하기 때문에 플랩게이트에 문제 발생 시 수리를 위해 게이트 내부로 인력이 동원되어야 한다. 따라서 인력의 출입이 가능한 적정 높이를 가져야 한다.
▶ 위와 같은 이유로 플랩게이트 높이를 2.4m로 결정.
상세설계 내용
가. 마린시티의 지반특성 조사
>부산마린시티에 방파제를 설계하기 위해서는 지반에 방파제를 고정시키는 기초가 필요하다. 지반특성을 고려하여 이에 맞는 기초공법을 찾아야 하는 것이 필요하다 생각이 들었다. 부산 마린시티는 연약 지반이며 액상화 위험지역으로 분류된 바가 있으며 이에 대한 기사와 논문을 참고하였다.
부산발전연구원과 부산대는 액상화, 지진동, 산사태, 지진해일 등 4개 유형으로 지역별 위험도를 연구했다.
연구결과 부산 낙동강 하구와 강서구 평야 지역, 수영만 일대, 부산항 북항 매립지 등에서
지하수로 땅이 물러지는 액상화 현상이 나타날 위험이 높은지역으로 분류됐다. “부산 낙동강 하구·수영만 ‘지진 액상화’ 위험” 「경향신문」 2017.12.01.
부산과 경남도 해안이나 강 유역 매립지가 많아 액상화 위험이 도사리고 있는 것으로 분석되고 있다.
지질학계에서는 부산과 경남도 매립지나 낙동강 하구 및 항만 쪽은 퇴적물이 많아 지진의 2차 피해인 액상화가 일어날 수 있는 요소를 다 갖춰
향후 일대에 강한 지진이 발생할 경우 얼마든 액상화 피해가 발생할 수 있을 것으로 보고 있다.
부산지역의 경우 물금신도시나 수영만(마린시티), 북항부두 일대 등이 대표적인 매립지로, 곳곳에 연약지반이 산재돼 있다. “연약지반 많은 부ㆍ울ㆍ경… 지진 후 ‘액상화’ 무대책” 「한국일보」 2017.11.21.
>> 마린시티 앞 해안은 수영만으로 액상화 현상이 일어날 연약지반임을 알 수 있다.
기존의 방파제 축조시 사석 및 모래치환공법 및 SCP공법으로 연약지반을 처리하여 왔으나, 대수심, 대심도 구간의 연약지반처리가 요구되어질 뿐만 아니라
사석 및 모래치환에 따른 준설토 처리문제와 재 료비상승으로 인한 원가적인 문제해결과 잔류침하등의 문제로
원지반 상태로 개량할 수 있고 잔류침하 등의 문제를 해결하기 위해 고결공법의 일종인 DCM 공법의 적용이 증가하고 있다. 조명현. "해상 DCM공법의 시공사례에 관한 연구." 국내석사학위논문 울산대학교, 2011. 울산
>> 해상 방파제 축조에 DCM공법을 사용함을 알 수 있으며 이는 연약지반 처리에 효과적이다.
나.기초 처리공법 비교 및 선택
- DCM공법의 지반개량공법의 비교
라. 플랩게이트 원리 및 크기산정
>이탈리아는 해수면 상승으로 인한 침수피해를 대비하기 위해 모세프로젝트를 시행하였다.
이의 원리를 이용해 부산 마린시티만의 특성을 고려하여 모세프로젝트에 이용된 플랩게이트를 설치하기로 결정하였다.
1) 플랩게이트 작동원리
기존 모세프로젝트에서 이용된 플랩게이트는 잠수함과 같은 부력의 원리를 이용, 대형 철제 게이트가 평상시에는 해조에 가라앉아 있고 해일 예보 시 압축공기를 주입하여 구조물을 부력으로 일으켜 세운다. 이에 가장 중요한 부분은 공기를 주입하는 이음새부분이며 작동원리를 살펴보고자 한다.
- 평상시에는 빈 게이트에 물이 채워져 있어 지반에 가라앉아 있다. - 해수면이 상승하게 되면 이음새부분에서 압축공기가 주입이 되고 물이 빠져나가 부력으로 인해 게이트가 뜨게 된다.
2) 플랩게이트 구조적 특징
>기존 베네치아 플랩게이트의 작동특성을 알아본다.
부력식 (베네치아 플랩게이트) > 구조적 특징 -공기제어를 위한 컴프레서 또는 블로어, 공기저장 탱크, 제어밸브, 배관으로 구성됨 - 게이트와 힌지부가 기계적으로 연결됨
> 장점 - 공기의 원거리 이송 및 저장, 공급이 용이하여 원거리 제어가 가능함 - 온도에 따른 영향이 거의 없음 - 기름유출과 같은 오염요인이 없음
> 단점 - 압축공기를 만드는 곳에 먼지나 습기가 있으면 안됨 - 큰 배기소음 발생
3) 마린시티 플랩게이트 설계방안
기존 플랩게이트의 작동원리를 이용하여 마린시티의 지형특성과 우리 팀의 목표에 알맞은 설계방안을 정하고자 한다.
고려사항 - 평상시에는 일반 방파제로 사용가능해야한다. - 친수형 방파제 설계방안을 적용할 수 있어야한다. - 기존 플랩게이트의 원리가 적용가능 해야 한다. - 태풍 해일이 일어날 때를 대비할 수 있어야한다.
기존 플랩게이트와 비슷하게 압축공기를 이음새부분에서 주입이 되게 설계한다.(예시모형 상 이음새부분은 간소화하였다.)
기존 플랩게이트와 차이가 나는 부분은 게이트와 연결되어있는 부분은 직립제로 평상시에는 일반 방파제의 역할을 하다가 태풍해일의 피해로 인해 파고가 높아질 때 플랩게이트를 작동하는 방식으로 한다.
다. 친수 공간 조성
1) 국내 시공사례 조사
부산 마린시티는 대부분이 주거지역으로 주민들의 생활에도 많은 영향을 미칠것이라 생각이 들었으며 부산의 명소답게 관광객의 수 또한 적지 않다.
따라서 국내 방파제의 친수식 방파제 시공사례를 조사하여 마린시티에 적용가능한 설계방안을 생각한다.
국내에서 처음으로 친수시설로 개방된 울산신항 남방파제가 시민들과 낚시꾼들에게 큰 인기를 끌고 있다. 5일 울산항만공사(UPA)에 따르면 울산시 울주군 온산읍 앞바다에 있는 울산신항 남방파제를 지난 8월9일부터 친수시설로 개방했는데, 지금까지 약 2개월간 하루 평균 50여명씩 모두 3,210명이 찾았다. 「경향신문」 2010.10.05.
포항해양항만청은 울산항에 이어 국내 두번째로 조성된 친수공간 활용을 위해 지난해 용역을 실시했으며, 올 10월 준공을 앞두고 있는 포항운하 개통에 맞춰 관광상품을 판매할 예정이다. 포항해양항만청 관계자는 "포항운하에서 친수공간까지 30~40분이면 도착할 수 있다"며 "포항을 대표하는 관광상품으로 만들 것"이라고 말했다. 「NEW1신문」 2013.6.28.
>>울산과 포항은 국내에서 선도적으로 방파제에 친수공간을 조성한 후 시민들에게 개방함으로써 관광효과를 얻었다.
마린시티의 방파제 또한 바다위의 흉물로 취급되는 방파제에 산책로를 조성하여 친수공간으로 활용함으로써 마린시티 주민과 관광객이 이용할 수 있는 새로운 관광 명소로 만들고자 한다.
결과 및 평가
완료 작품의 소개
프로토타입 사진 혹은 작동 장면
포스터
관련사업비 내역서
내용
완료작품의 평가
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향후계획
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특허 출원 내용
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