KR101684340B1 - 연안의 세굴방지구조 및 그것의 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연안의 세굴방지구조 및 세굴방지구조 설치방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 "ㄱ"형상으로 절곡되게 형성되고, 상면에 한 개 이상의 구멍이 형성된 세굴방지판과, 상기 세굴방지판의 상면에 형성된 구멍을 통하여 세굴방지판을 지면에 고정하기 위한 고정말뚝, 상기 세굴방지판의 상부에 상기 고정수단과 세굴방지판을 누르기 위한 개비온과 복수의 세굴방지판을 서로 연결하기 위한 연결수단으로 구성되어 급류나 파도에 의한 연안의 세굴이나 침식을 안전하게 장기간 방지하기 위한 구조로, 연안에 서식하는 수중 동식물의 생태계의 서식공간을 파괴하지 않으면서도 장기간 동안 연안의 세굴이나 침식을 막을 수 있어 경제적이면서도 친환경적으로 연안을 보호할 수 있는 연안의 세굴방지구조에 관한 것이다.

Description

연안의 세굴방지구조 및 그것의 설치방법{Scour protection system for shore and its installation methods}

본 발명은 연안의 세굴방지구조 및 세굴방지구조 설치방법에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 급류나 파도에 의한 연안의 세굴이나 침식을 방지하기 위한 구조로 연안에 서식하는 수중 동식물 생태계의 서식공간을 파괴하지 않으면서도 장기간 동안 연안의 세굴이나 침식을 막을 수 있어 경제적이면서도 친환경적으로 연안을 보호할 수 있는 연안의 세굴방지구조 및 세굴방지구조의 설치방법에 관한 것이다.

폭우로 인한 하천 범람과 파도에 의한 해안이나 호안의 유실로 태고적부터 인류에게 수많은 재산상 손실이 초래되고 있었으며, 심지어는 사람의 생명을 잃는 일도 흔히 발생하여 인류는 태고적부터 이러한 홍수나 파도로 인한 하안, 해안 또는 호안이라고 불리우는 연안의 유실을 방지하고자 다양한 방법을 동원하여 오고 있었다. 세굴(scour)이란 강이나 바다 또는 호수에서 흐르는 물로 기슭이나 바닥의 토사가 씻겨 패이는 일로 유수에 접하는 토양입자는 유수의 힘이 한계 소류력 이상이 되면 물속에 말려들어가 하류로 밀려 내려가게 된다. 이러한 연안의 세굴로 인한 유실방지를 위해 일반적인 방법은 해안이나 둑의 전방에 무거운 바위나 돌로 방호층을 만들거나 새로운 둑을 만들어 파도나 수류에 의한 사면의 파괴로 인한 제방유실, 토양유실 등의 방지를 꾀하고 오고 있었다. 그러나 연안의 바닥이나 경사면에 바위나 돌을 쌓는 것은 환경에 어울리지 않아 미관상 좋지 않을 뿐만 아니라 인간에게 새로운 위험지역이 되는 문제점이 있으며, 새로운 둑을 쌓는 것도 어느 정도 기간이 지나면 둑이 수류를 이겨내지 못하고 다시 무너지는 문제점이 있었다.

해안이나 하안의 유실을 막기 위한 또 다른 방법은 강둑에 나무를 심거나 수생식물이 자라도록 하는 것으로 친환경적인 방법이라 할 수 있으나 염도가 높은 해안이나 생물이 성장할 수 없는 토질일 때는 적용하기 어려우며, 급류에 의한 세굴에는 기대에 부응하기 어렵다고 할 것이다.

이러한 단점을 극복하기 위하여 한국 실용공고 86-2703호 해안 및 강변 구조물 보호용 방책블록의 경우 상부, 저부 각부의 측면과 그 경사평면과의 사이의 연부, 그리고 전후 각 부의 인접 측면 사이의 연부를 모서리 다듬질한 구조물을 제공하고 있어 바위나 돌을 연안에 쌓는 것보다는 환경이 정비되어 있기는 하나 이들은 별도의 날개 구조물을 기반 위에 조립부착하여야 하는 것이기에 어느 한쪽이 유실되면 전체 구조가 파괴되는 문제가 있을 뿐만 아니라 수생식물 등이 살 수 있는 환경을 제공하지 못하는 단점이 있다.

한국 등록실용신안 20-0378199호 하천 수중 바닥 세굴방지대 설치구조에서는 하천 바닥에 기초 콘크리트 판을 깔고, 바닥면과 법면(경사면)의 경계부분에 세굴방지판을 설치하고 앵커 말뚝을 세굴방지판을 통해 기초 크리트 판에 박아 고정하는 방식으로 이는 도시의 하천과 같이 폭이 좁은 하천에서는 효과가 있을지는 몰라도 폭이 넓은 하천이나 해안에서는 설치비용이 과도하여 적용할 수 없으며, 하천을 콘크리트로 밀봉하여 수중 동식물의 서식공간을 고려하지 않았다는 문제점이 있다.

한국 특허등록 10-0875999호 고화재가 함유된 법면 보강토를 이용한 법면 녹화시공법에서는 하안의 법면에 부엽토, 고화재, 펄프슬러지 등으로 조성된 보강토를 깔고, 지지파일을 박은 후 상부에 뿌리엉킴 식생매트를 포설한 후 지지파일 속의 관을 통해 고화재를 주입하여 보강토와 결합을 강화하고, 뿌리엉킴 식생매트에 야생화 등의 씨앗을 심어 하안의 법면을 녹화시공하는 공법에 대해 기재되었으나 고화재의 가격이 지나치게 고가일 뿐만 아니라, 섬유로 구성된 뿌리엉킴 식생매트의 하중이 적어 시간이 지날수록 수류에 의해 지지파일을 뽑아내는 힘이 반복, 누적되면 지지파일이 뽑혀 문제를 가져올 수도 있으며, 법면의 부엽토나 펄프슬러지, 고화재 등이 결합된 보강토의 지반 강도가 저하되어 결국 장기간에 걸쳐 급류에 의한 유실을 근본적으로 방지할 수 없다는 문제점을 안고 있다.

한편, 미국 공개공보 US2011/0033327호 DEVICE AND METHOD FOR FLOOR PROTECTION, COASTAL PROTECTION, OR SCOUR PROTECTION에 의하면 연안의 지반에 다수의 파일을 박은 파일벽을 소개하고 있으나 파일벽을 안정적으로 누르는 힘이 없으므로 장기간에 걸친 파도나 조류의 흐름이 파일벽에 파일을 뽑아내는 힘으로 작용하여 장기간 누적되면 지반과 파일벽의 결합이 헐거워져 파일벽이 이탈하면 세굴을 막을 수 없게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 수생동식물의 생태환경을 파괴하지 않으면서도 주변환경과 조화를 이루며, 설치비용이 저렴하면서도 시공이 간단하고, 장기간이 지나더라도 헐거위지거나 약해지는 일이 없이 급류나 파도에 의한 연안의 유실을 근본적으로 막을 수 있으며, 하천을 준설하는 경우에도 시설을 뜯어 내고, 준설 후 새로 설치할 필요가 없고, 구조체를 해체시에도 환경의 오염이나 자원의 낭비 없이 재사용이 가능한 연안의 세굴방지구조와 세굴방지구조 설치방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 "ㄱ"형상으로 절곡되게 형성되고, 상면에 한 개 이상의 구멍이 형성된 세굴방지판(11)과, 상기 세굴방지판의 상면에 형성된 구멍을 통하여 상기 세굴방지판을 지면에 고정하기 위한 고정수단(12), 상기 세굴방지판(11)의 상부에 상기 고정수단(12)과 상기 세굴방지판(11)을 누르기 위한 하나 이상의 개비온(13)과 복수의 세굴방지판을 서로 연결하기 위한 연결수단(14)으로 구성되었으며,

본 발명의 상기 세굴방지판(11)의 양옆 가장자리에는 원기둥, 삼각기둥 또는 다각기둥의 형상으로 돌출부(15)를 형성하고, 상기 연결수단(14)은 상기 세굴방지판의 양옆 가장자리에 형성된 상기 돌출부(15)를 세로로 끼움결합할 수 있도록 양옆 파임부(16)가 형성된 H빔인 것을 특징으로하며, 본 발명은 상기 고정수단(12)이 설치상의 편의를 위하여 나사산이 형선된 볼트의 형상으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 수생동식물의 서식환경을 파괴하지 않으면서도 주변환경과 조화를 이루며, 설치비용이 저렴하면서도 시공이 간단하고, 장기간에 걸쳐 헐거위지거나 약해지는 일이 없이 급류나 파도에 의한 연안의 유실을 근본적으로 막을 수 있으며, 하천을 준설하는 경우에도 시설을 뜯어내거나, 준설 후 새로 설치할 필요가 없고, 해체시에도 환경의 오염이나 자원의 낭비 없이 재사용이 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기본형 세굴방지구조를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 상자형 개비온을 기본형 세굴방지구조에 적층한 일 실시예를 나타내는 도면이며, 도 3은 두 장의 세굴방지판을 연결한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 세굴방지판을 2단으로 결합한 도면이다.
도 5는 연결부가 부설된 세굴방지판으로 세굴방지판들을 연결한 도면이다.
도 6은 본 발명의 기본형 세굴방지구조에 매트리스 개비온을 결합한 도면이고, 도 7은 본 발명의 기본형 세굴방지구조에 생태블럭을 결합한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 연안의 세굴방지구조 및 세굴방지구조 설치방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기본형 세굴방지구조를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 기본형 세굴방지구조에 상자형 개비온을 적층한 일 실시예를 나타내는 도면이며, 도 3은 본원 발명의 제1 실시예에 따른 세굴방지판을 연결한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 세굴방지판을 2단으로 결합한 도면이고, 도 5는 본원발명의 제2 실시예에 따른 세굴방지판을 연결한 도면이고, 도 6과 도 7은 본 발명의 기본형 세굴방지구조에 매트리스형 개비온과 생태블럭을 결합한 도면이다.

통상, 세굴 현상은 바닷가, 하천이나 호수의 둑이 파도나 수류에 의해 파이고 토사가 유수에 흘러 내려가 둑이나 사면이 무너지는 것을 초래하는 현상을 말하며, 흔히 열대성 저기압에 의한 태풍이나 허리케인 등이 발생하였을 때 크게 발생하여 강둑이 무너져 농작물이 물에 잠겨 재산상 손실을 초래하고 심지어 인명을 앗아가는 사고로 이어지기도 한다.

본원 발명의 제1 실시예는 상기와 같은 연안의 세굴을 방지하기 위하여, "ㄱ"형상으로 절곡되게 형성되고, 상면에 한 개 이상의 구멍이 형성된 세굴방지판(11)과, 상기 세굴방지판의 상면에 형성된 구멍을 통하여 상기 세굴방지판을 지면에 고정하기 위한 고정수단(12), 상기 세굴방지판(11)의 상부에 상기 고정수단(12)과 상기 세굴방지판(11)을 누르기 위한 하나 이상의 개비온(13)과 복수의 세굴방지판을 서로 연결하기 위한 연결수단(14)으로 구성된 것을 특징으로 한다. 상기 세굴방지판(11)을 판 형상으로 형성한 것은 판 형상이 수류나 파도를 만났을 때 후면에 위치한 연안과 접촉을 막아 토사가 유실되는 것을 막을 수 있기 때문이다. 상기 세굴방지판(11)은 "ㄱ"형상으로 경사지의 지형에 맞는 각도로 절곡되는 것이 좋으나 상부는 위에 적재한 상기 개비온(13)이 미끌어지지 않도록 지면과 수평을 이루어야 한다.

상기 세굴방지판(11)을 복수개 연장 설치하기 위하여 세굴방지판의 가장자리를 겹치게 놓고 본드로 붙이거나 볼트로 조여 붙이는 방법도 있을 수 있으나, 바람직하게는 상기 세굴방지판(11)의 양옆 가장자리를 원기둥, 삼각기둥 또는 다각기둥의 형상으로 돌출부(15)를 형성하고, 상기 연결수단(14)을 상기 세굴방지판(11)의 양옆 가장자리에 형성된 상기 돌출부(15)를 끼움결합할 수 있도록 양옆에 파임부(16)가 형성된 H빔으로 하면 연결된 세굴방지판들이 간단하게 결합되고, 서로 분리되지 않을 뿐만 아니라 연안이 둥그런 형상으로 휘어졌을 경우에도 휘어있는 각도를 충분히 수용할 수 있게 된다. 상기 세굴방지판(11)을 직선인 연안에 설치할 경우에는 세굴방지판의 상부에도 상기와 같은 연결수단(14)을 적용할 수 있으나 연안이 휘어있는 경우에는 상부에는 H빔을 설치하지 않아도 무방하다.

본원발명의 제2 실시예는 연안의 세굴을 방지하기 위하여, "ㄱ"형상으로 절곡되게 형성되고, 상면에 한 개 이상의 구멍이 형성된 세굴방지판(11)과, 상기 세굴방지판의 상면에 형성된 구멍을 통하여 상기 세굴방지판을 지면에 고정하기 위한 고정수단(12), 상기 세굴방지판(11)의 상부에 상기 고정수단(12)과 상기 세굴방지판(11)을 누르기 위한 하나 이상의 개비온(13)으로 구성되고, 상기 세굴방지판(11)들을 연결하기 위하여 세굴방지판(11)의 일측 가장자리를 원기둥, 삼각기둥 또는 다각기둥의 형상으로 돌출부(15)를 형성하고, 반대 측에는 상기 돌출부(15)를 끼움결합할 수 있는 파임부(16)가 형성된 것을 특징으로 한다.

세굴방지구조의 소재는 물과 접촉을 해도 녹이 슬거나 화학적으로 결합하지 않는 알루미늄, FRP나 플라스틱 종류로 형성하는 것이 바람직하며, 상기 고정수단(12)은 탈부착이 용이하도록 나사산이 형성된 볼트의 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

개비온은 사각형, 육각형 등 일정한 형식에 의해 짜여진 철망안에 사석 또는 잡석을 채움으로써 중력식 옹벽과 같이 채움재 자중에 의해 배면 토압에 저항하는 돌망태로 철망의 재료로 아연도금을 한 철사나 철심을 재생고무나 FRP로 씌운 철심고무개비온, FRP개비온 수지개비온 등이 있으며, 개비온의 수명은 수질의 오염도에 따라 다르나 수지개비온은 청정지역에서는 100 ~ 12O년의 정도의 수명을 가지고 있으므로 옹벽의 재료로 적합한 소재라고 할 수 있다.

또한, 개비온 설치 후 개비온에 채워진 사석이나 잡석이 시간이 지나면서 제자리를 잡고, 돌틈 사이에 바람이나 물에 의해 토사가 채워지면 개비온 전체가 한 덩어리의 돌처럼 단단하게 굳어 쉽게 부서지지 않게 된다. 근래에 들어 개비온 구조물이 빠르게 퍼져나가고 있는 이유는 돌망태 사이에 흙이 쌓여 초목이 자랄 수 있으며, 수중에서는 돌틈이 물고기들의 서식지로 적합하기 때문에 자연을 훼손하지 않으면서도 안정성 면에 있어서 매우 우수한 공법이기 때문이다.

도면 1의 기본형 세굴방지구조는 다양하게 응용이 가능하여, 도 2는 기본형 세굴방지구조에 하나 이상의 상자형 개비온을 더 적층한 형태이며, 도 4는 세굴방지판을 상하로 겹쳐 설치한 구조이고, 도 6과 같이 기본형 세굴방지구조에 법면(둑의 경사면)에 하나 이상의 매트리스형 개비온을 결합하여 설치할 수도 있고, 도 7과 같이 기본형 세굴방지구조에 하나 이상의 생태블럭을 결합하여 세굴방지구조로를 형성할 수도 있다. 상자형 개비온은 개비온의 형태가 정육면체 또는 이와 유사한 개비온으로 상자와 형상이 유사하여 붙여진 명칭이고, 매트리스형 개비온은 높이가 20cm - 60cm 정도이고 바닥이 넓고 높이가 낮아 매트리스형상과 유사하여 붙여진 명칭이며, 생태블럭은 블럭의 내부를 원형, 사각형이나 클로버형상 등의 여러가지 모양으로 관통하는 구멍을 내어 그 구멍을 통하여 지면에 식물의 씨앗이나 묘목을 심어 자라게 하는 호안블럭의 일종이다.

세굴방지구조의 설치방법은 공사구간 앞에 물막이 시설을 설치하여 공사구역의 물을 배수하는 공사준비공정, 세굴 예상구역의 둑의 사면을 정리하고 세굴방지판을 설치하는 세굴방지판 설치공정, 세굴방지판을 지면에 고정하는 고정수단 설치공정, 고정수단과 세굴방지판의 상부에 개비온을 적재하는 개비온 적재공정으로 구성된다.

1) 공사준비공정

공사준비공정으로 세굴방지판, 고정수단, 상자형개비온과 H빔을 둑의 특성에 따라 필요한 매트리스형 개비온이나 생태블럭을 미리 제작하여 준비하고, 연안의 법면에 물막이 공사를 하거나 배수를 하여 세굴방지구조를 설치하기 위해 사전 준비를 하는 공정이다.

2) 세굴방지판 설치공정

세굴방지구조를 설치할 연안에 있는 초목이나 뿌리 등을 깨끗하게 정리하고, 세굴방지판을 경사면에 맞게 설치하는데, 세굴방지판의 밑부분은 지면에 일정 부분 박혀 있어야 하며, 세굴방지판과 경사면 사이에 빈틈이 없도록 토사를 채워 다짐질을 하여야 하고, 세굴방지판과 세굴방지판의 결합을 H빔으로 연결할 경우에는, 직선구간의 연안에서는 세굴방지판의 상부에도 H빔으로 결합하는 것이 바람직하다. 또한, 세굴방지판을 서로 겹쳐놓고 볼트로 체결하는 경우에는 볼트의 머리가 작고 둥그런 형태가 바람직하며, 볼트를 지면방향으로 조여 설치 후 돌출부에 돌 등이 부딪혀 세굴방지판에 충격을 주거나, 주변을 통과하는 사람이나 동물에게 안전사고가 나지 않도록 하여야 한다.

3) 고정수단 설치공정

고정수단은 보통 끝이 날카롭고 나사산이 있는 볼트형상으로 형성되어 세굴방지판의 상부에 있는 구멍을 통하여 지면에 돌려 박아 넣는다.

4) 개비온 적재공정

상기 세굴방지판(11)과 고정수단(12)의 상부에 개비온(13)을 적재한다. 고정수단의 머리가 상기 개비온의 철망에 걸려 미끌어지지 않도록 하는 작용을 하게 된다. 상기와 같은 기본형 세굴방지구조에 상자형개비온을 더 추가하거나 매트리스 개비온(15)이나 생태블럭(16)을 결합하여 연안의 세굴방지구조를 완성할 수 있다.

이상 본 발명의 일 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

11 세굴방지판 12 고정수단
13 개비온 14 연결수단
15 돌출부 16 파임부
17 매트리스형 개비온 18 생태블럭

Claims (9)

1. 연안의 세굴을 방지하기 위하여,
   "ㄱ"형상으로 절곡되게 형성되고, 상면에 구멍이 형성된 세굴방지판(11)과, 상기 세굴방지판(11)의 상면에 형성된 구멍을 통하여 상기 세굴방지판(11)을 지면에 고정하기 위한 볼트형상의 고정수단(12), 상기 세굴방지판(11)의 상부에 상기 고정수단(12)과 상기 세굴방지판(11)을 누르기 위한 개비온(13)과, 인접한 세굴방지판(11)을 서로 연결하기 위한 연결수단(14)을 포함하여 구성되며,
   상기 고정수단(12)의 머리가 상기 개비온(13)의 철망에 걸려 개비온이 미끌어지지 않도록 구성된 것을 특징으로하는 세굴방지구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 연결수단(14)은 상기 세굴방지판(11)의 일측 가장자리를 원기둥, 삼각기둥 또는 다각기둥의 형상으로 돌출부(15)를 형성하고, 반대 측에는 상기 돌출부(15)를 끼움결합할 수 있는 파임부(16)가 형성된 것을 특징으로 하는 세굴방지구조.
3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 세굴방지판(11)을 서로 연결하기 위한 상기 연결수단(14)이 둥근 머리 볼트로 구성된 것을 특징으로 하는 세굴방지구조.
4. 공사구간 앞에 물막이 시설을 설치하여 공사구역의 물을 배수하는 공사준비공정, 세굴 예상구역의 둑의 사면을 정리하고 세굴방지판(11)을 설치하는 세굴방지판 설치공정, 세굴방지판(11)을 지면에 고정하는 고정수단(12) 설치공정, 상기 고정수단(12)과 세굴방지판(11)의 상부에 상기 고정수단(12)의 머리가 개비온(13)의 철망에 걸려 상기 개비온(13)이 미끌어지지 않도록 개비온을 적재하는 개비온 적재공정으로 구성되는 세굴방지구조 설치방법.
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