KR102292821B1 - 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물 및 그 제작 방법 - Google Patents

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Abstract

제작 비용을 절감할 수 있는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 부력실용 바닥면을 형성하는 제1콘크리트 블록과 부력실용 개방구를 형성하는 제2콘크리트 블록과, 제1,2콘크리트 블록 사이에 위치되는 제1수밀용 패킹과, 제1,2콘크리트 블록을 서로 결합시키는 콘크리트 기둥을 포함한다.

Description

부유 가능한 콘크리트 블록 구조물 및 그 제작 방법{Floatable concrete block structure and manufacturing method therefor}
본 발명은 수중에서 제작하여 부상시키는 콘크리트 블록 구조물 및 그 제작 방법에 관한 것으로, 특히 해상에서 부유하는 콘크리트 구조물이나, 부유한 후 수중에 가라앉히는 콘크리트 구조물에 관한 것이다.
천연 자원에 대한 관심이 증대되고 있는 상황에서 바람을 이용하여 전력을 생산하기 위한 풍력발전이 대체 에너지원으로서 그 가치를 인정받고 있다. 풍력발전은 풍력 터빈을 이용하여 전력을 생산하는 방식으로, 공기의 흐름이 차단되지 않는 장소에 설치하는 것이 바람직하다.
종래의 육상에 설치된 풍력 터빈은 공기의 흐름을 최대한 확보할 수 있는 산이나 고지대에 설치되는 경우가 많았으나, 언덕, 숲, 건물 등의 장애요인으로 인하여 효과적으로 에너지를 생산해 내는 것에 한계가 있었다.
이에 근래에는 상기한 장애요인이 없는 해상에 풍력 터빈을 설치하기 위한 시도가 활발하게 이루어지고 있으나, 풍력 터빈을 지지하기 위한 기초 구조물의 설치가 동반되어 수심 25m 이하의 연안에만 풍력발전 구조물이 설치되는 한계가 있었다.
한편, 해상 풍력 자원의 대부분은 수심 50m 이상의 깊은 곳에서 발생되는 바, 연안에만 풍력발전 구조물을 설치는 것으로는 만족할 만한 에너지를 확보하는 것에 한계가 있었다.
따라서, 최근에는 풍력발전 구조물을 수심 50m 이상의 원해에 설치하기 위한 활발한 시도가 이루어지고 있으며, 이러한 시도로서, 해양 석유 및 가스 생산 플랫폼을 모티브로 하여, 원해에 적용할 수 있는 강재를 이용한 반잠수식 해상 풍력발전용 플랫폼이 설치되고 있다.
하지만, 강재를 이용하는 경우, 가격이 고가이며, 염분을 함유한 해수에 의하여 부식이 더욱 촉진되는 문제점이 있었으며, 해수의 압력에 의한 후프응력(hoop stress)에 취약한 문제점이 있었다.
한편, 해상 풍력발전용 반잠수식 플랫폼과 관련된 선행기술문헌으로는 일본 특허 제5022797호(2007. 07. 11. 출원, 2012. 6. 22. 등록)이 제안된 바 있다.
상기 선행기술문헌은 강재가 가지는 내구성의 문제를 극복하고자, 콘크리트 재질의 부유체를 형성하였다.
상기와 같은 목적 이외에도 다양한 목적으로 해양 콘크리트 구조물이 제작 및 사용되고 있다.
해양 콘크리트 구조물은, 풍력발전용 플랫폼과 같이 수면에서 부유하는 콘크리트 구조물이나, 방파제, 앵커 등의 목적으로 수중에 가라앉히는 콘크리트 구조물일 수 있다.
일반적으로 대형 콘크리트 구조물의 경우 케이슨 구조로 제작되는 것이 일반적이다.
이와 같은 대형 콘크리트 구조물을 육상에서 제작할 경우, 그 중량으로 인하여 육상에서 제작된 콘크리트 구조물을 해상으로 이동시키는 것이 매우 어렵다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 기술로서, 대형 바지선에서 부유 가능한 대형 콘크리트 구조물을 제작하는 방식이 최근 사용되고 있다. 이 경우에도 콘크리트 구조물을 바지선 위에서 제작하는 불편함이 있을 뿐만 아니라, 매우 오랜 기간 고가의 대형 바지선을 사용하여야 한다는 문제점이 있다.
일본 특허 제5022797호(2012. 6. 22. 등록) 대한민국 특허등록 제10-1355805호 "수중 콘크리트 블록 구조물 시공 방법 및 수중 콘크리트 블록 구조물"(2014. 1. 15. 등록) 대한민국 특허등록 제10-2022339호 "수중 콘크리트 블록 구조물 시공방법"(2019. 9. 10. 등록)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 대형 바지선을 장기간 사용할 필요가 없으며, 서로 조립되는 블록 형태로 인하여 육상 운반도 가능한 방식으로 콘크리트 블록 구조물을 형성하되, 특히 수중에서 제작하여 부상시키는 콘크리트 블록 구조물 및 그 제작 방법을 제공하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상면에 부력실용 바닥면이 형성되는 제1콘크리트 블록 몸체와 상기 제1콘크리트 블록 몸체의 상면에 상기 부력실용 바닥면을 포위하는 형태로 배치되는 제1수밀용 패킹을 포함하는 제1콘크리트 블록을 제작하는 제1콘크리트 블록 제작 단계 ; 상하방향으로 연장되는 부력실용 개방구와 상하방향으로 연장되는 복수의 제2기둥용 관통구가 형성된 제2콘크리트 블록 몸체를 포함하는 제2콘크리트 블록을 제작하는 제2콘크리트 블록 제작 단계 ; 상기 제1콘크리트 블록 제작 단계 이후 상기 제1콘크리트 블록을 수중에 가라앉히는 제1콘크리트 블록 설치 단계 ; 상기 제2콘크리트 블록 제작 단계 및 상기 제1콘크리트 블록 설치 단계 이후, 상기 제1콘크리트 블록의 상부에 상기 제2콘크리트 블록을 설치하여 콘크리트 블록 집합체를 형성하되, 상기 제2콘크리트 블록의 부력실용 개방구와 상기 제1콘크리트 블록의 부력실용 바닥면에 의하여 상기 콘크리트 블록 집합체에 하단이 막힌 부력실이 형성되며, 상기 제1수밀용 패킹은 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록 사이에 위치되어 외부에서 상기 부력실로의 물 유입을 차단하게 되는 제2콘크리트 블록 설치 단계 ; 상기 제2콘크리트 블록 설치 단계 이후, 상기 제2기둥용 관통구를 따라 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록을 서로 결합시키는 콘크리트 기둥을 형성하며 상기 콘크리트 기둥에 의하여 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록이 서로 결합된 콘크리트 블록 구조물을 형성하는 콘크리트 기둥 형성 단계 ; 상기 콘크리트 기둥 형성 단계 이후, 상기 부력실의 물을 배수하여 상기 부력실의 부력에 의하여 상기 콘크리트 블록 구조물을 수면으로 부상시키는 부력실 배수 단계 ; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서 : 상기 제1콘크리트 블록은 상기 제1콘크리트 블록 몸체의 내부와 연결된 하단부로부터 수직 방향 상부로 연장되어 상기 제1콘크리트 블록 몸체의 상부로 돌출되는 복수의 기둥용 철근 조립체를 포함하며 ; 상기 제2콘크리트 블록 설치 단계에서, 상기 제1콘크리트 블록의 기둥용 철근 조립체가 상기 제2콘크리트 블록의 제2기둥용 관통구에 삽입되도록 상기 제1콘크리트 블록의 상부에 상기 제2콘크리트 블록을 설치하며, 상기 제2콘크리트 블록의 제2기둥용 관통구와 상기 제1콘크리트 블록에 의하여 상기 콘크리트 블록 집합체에 하단이 막힌 콘크리트 기둥용 통공부가 형성되며 ; 상기 제2콘크리트 블록 설치 단계 이후, 상기 콘크리트 기둥용 통공부 내부의 물을 제거하는 기둥용 배수 단계가 부가되며 ; 상기 콘크리트 기둥 형성 단계는, 상기 기둥용 배수 단계 이후에 상기 콘크리트 기둥용 통공부에 콘크리트를 타설하여 상기 콘크리트 기둥용 통공부에 상기 기둥용 철근 조립체와 상기 타설된 콘크리트가 일체화된 상기 콘크리트 기둥을 형성하는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 제1콘크리트 블록의 제1수밀용 패킹은, 상기 부력실용 바닥면을 포위하는 제1내측 수밀용 패킹과 상기 제1내측 수밀용 패킹의 외측에 위치되어 상기 제1내측 수밀용 패킹을 포위하는 제1외측 수밀용 패킹을 포함하며, 상기 복수의 기둥용 철근 조립체는 상기 제1내측 수밀용 패킹과 상기 제1외측 수밀용 패킹 사이에 위치되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서 : 상하방향으로 연장되는 복수의 제3기둥용 관통구가 형성되며 하면에 상기 부력실의 상부를 덮는 부력실용 천정면이 형성되는 제3콘크리트 블록 몸체를 포함하는 제3콘크리트 블록을 제작하는 제3콘크리트 블록 제작 단계가 부가되며 ; 상기 제2콘크리트 블록 설치 단계 및 상기 제3콘크리트 블록 제작 단계 이후, 상기 제2콘크리트 블록의 상부에 상기 제3콘크리트 블록을 설치하는 제3콘크리트 블록 설치 단계가 부가되며 ; 상기 콘크리트 기둥 형성 단계는, 상기 제2기둥용 관통구 및 상기 제3기둥용 관통구를 따라 상기 콘크리트 기둥을 형성하며 상기 콘크리트 기둥에 의하여 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록과 상기 제3콘크리트 블록이 서로 결합된 상기 콘크리트 블록 구조물을 형성할 수 있다.
상기에 있어서 : 상기 콘크리트 기둥 형성 단계 이후, 상기 제2콘크리트 블록의 상부에 상기 부력실의 상부를 덮는 상치 콘크리트를 형성하는 상치 콘크리트 형성 단계가 부가될 수 있다.
상기에 있어서 : 상기 제2콘크리트 블록은, 상기 제2콘크리트 블록 몸체의 상면에 상기 부력실용 개방구를 포위하는 형태로 배치되는 제2수밀용 패킹이 마련되며 ; 상기 제2콘크리트 블록 설치 단계에서, 상기 제1콘크리트 블록의 상부에 복수의 상기 제2콘크리트 블록을 다단으로 설치하며, 상기 제2수밀용 패킹은 상하로 이웃하게 설치된 상기 제2콘크리트 블록 사이에 위치되어 외부에서 상기 부력실로의 물 유입을 차단할 수 있다.
본 발명의 다른 사상으로, 부유 가능한 콘크리트 구조물에 있어서 : 상면에 부력실용 바닥면이 형성되는 제1콘크리트 블록 몸체를 포함하는 제1콘크리트 블록과, 상기 제1콘크리트 블록의 부력실용 바닥면과 함께 하단이 막힌 부력실을 형성하기 위하여 상하방향으로 연장되는 부력실용 개방구와 상하방향으로 연장되는 복수의 제2기둥용 관통구가 형성된 제2콘크리트 블록 몸체를 포함하며 상기 제1콘크리트 블록의 상부에 설치되는 제2콘크리트 블록과, 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록 사이에 위치되어 외부에서 상기 부력실로의 물 유입을 차단하는 제1수밀용 패킹을 포함하는 콘크리트 블록 집합체 ; 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록을 서로 결합시키기 위하여 상기 제2기둥용 관통구를 따라 형성되는 콘크리트 기둥 ; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에 있어서, 상기 제1콘크리트 블록은 상기 제1콘크리트 블록 몸체의 내부와 연결된 하단부로부터 수직 방향 상부로 연장되어 상기 제1콘크리트 블록 몸체의 상부로 돌출되는 복수의 기둥용 철근 조립체를 포함하며, 상기 기둥용 철근 조립체는 상기 제2콘크리트 블록의 제2기둥용 관통구에 삽입되며, 상기 콘크리트 블록 집합체에 상기 제2콘크리트 블록의 제2기둥용 관통구와 상기 제1콘크리트 블록에 의하여 하단이 막힌 콘크리트 기둥용 통공부가 형성되며, 상기 콘크리트 기둥은 상기 콘크리트 기둥용 통공부에 타설된 콘크리트가 상기 기둥용 철근 조립체와 일체화되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 제1콘크리트 블록의 제1수밀용 패킹은, 상기 부력실용 바닥면을 포위하는 제1내측 수밀용 패킹과 상기 제1내측 수밀용 패킹의 외측에 위치되어 상기 제1내측 수밀용 패킹을 포위하는 제1외측 수밀용 패킹을 포함하며, 상기 복수의 기둥용 철근 조립체는 상기 제1내측 수밀용 패킹과 상기 제1외측 수밀용 패킹 사이에 위치되는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 상기 콘크리트 블록 집합체는, 상하방향으로 연장되는 복수의 제3기둥용 관통구가 형성되며 하면에 상기 부력실의 상부를 덮는 부력실용 천정면이 형성되는 제3콘크리트 블록 몸체를 포함하며 상기 제2콘크리트 블록의 상부에 설치되는 제3콘크리트 블록을 포함하며, 상기 콘크리트 기둥은 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록과 상기 제3콘크리트 블록을 서로 결합시키기 위하여 상기 제2기둥용 관통구 및 상기 제3기둥용 관통구를 따라 형성될 수 있다.
상기에 있어서, 상기 부력실의 상부를 덮도록 상기 제2콘크리트 블록의 상부에 형성되는 상치 콘크리트를 더 포함할 수 있다.
상기에 있어서, 상기 콘크리트 블록 집합체는, 상기 제2콘크리트 블록이 상기 제1콘크리트 블록의 상부에 다단으로 설치되며, 상하로 이웃하게 설치된 상기 제2콘크리트 블록 사이에 위치되어 외부에서 상기 부력실로의 물 유입을 차단하는 제2수밀용 패킹을 포함할 수 있다.
상기에 있어서, 상기 제1콘크리트 블록 몸체는 상하방향으로 연장되는 제1기둥용 관통구가 형성되며, 상기 콘크리트 기둥은 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록을 서로 결합시키기 위하여 상기 제1기둥용 관통구 및 상기 제2기둥용 관통구를 따라 형성될 수 있다.
상기에 있어서, 상기 제2콘크리트 블록의 상부에 상기 부력실의 상부를 덮는 제3콘크리트 블록 또는 상치 콘크리트가 마련되며, 상기 부력실의 부력을 조절하기 위하여 상기 부력실의 물을 외부로 배출하거나 상기 부력실로 물을 유입시키는 부력 조절 장치가 마련될 수 있다.
상기에 있어서, 상기 부력실에 속채움재가 채워질 수 있다.
상기와 같이 본 발명은, 대형 바지선을 장기간 사용할 필요가 없으며, 서로 조립되는 블록 형태로 인하여 육상 운반도 가능하므로 종래의 방식에 비하여 해양 콘크리트 구조물의 제작 비용이 매우 절감된다.
또한 제작 작업의 대부분이 수중에서 이루어지므로, 대형 콘크리트 블록의 육상 제작시 필요한 고소 작업이 불필요하게 되어 매우 안전한 작업이 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물에 사용되는 제1콘크리트 블록의 단면도,
도 2는 도 1의 사시도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물에 사용되는 제2콘크리트 블록의 단면도,
도 4는 도 3의 사시도,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물에 사용되는 제3콘크리트 블록의 단면도,
도 6은 도 5의 사시도,
도 7 내지 도 12는 본 발명의 제1실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물의 제작 방법을 순서대로 도시한 도면들,
도 13은 본 발명의 제1실시예에 의한 콘크리트 블록 구조물의 이용 형태를 보이는 도면,
도 14는 본 발명의 제1실시예에 의한 콘크리트 블록 구조물의 다른 이용 형태를 보이는 도면,
도 15는 도 12의 변형된 형태를 보이는 도면,
도 16은 도 14의 콘크리트 블록 구조물과 도 15의 콘크리트 블록 구조물를 응용한 사례를 보이는 도면,
도 17은 도 12의 다른 변형된 형태를 보이는 도면,
도 18은 도 17의 다른 변형된 형태를 보이는 도면,
도 19는 본 발명의 제2실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물에 사용되는 제1콘크리트 블록의 단면도,
도 20은 도 19의 사시도,
도 21은 도 19 이후 제1콘크리트 블록에 연장 철근 조립체가 결합되는 상태의 단면도,
도 22는 도 21 이후 제1콘크리트 블록에 가이드 폴이 착탈 가능하게 결합되는 상태의 단면도,
도 23은 도 22의 가이드 폴의 단면도,
도 24는 도 23의 A-A 기준 단면도,
도 25는 본 발명의 제2실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물에 사용되는 제2콘크리트 블록의 단면도,
도 26은 도 25의 사시도,
도 27 내지 도 34는 본 발명의 제2실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물의 제작 방법을 순서대로 도시한 도면들.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
먼저 본 발명의 제1실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물의 제작 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물에 사용되는 제1콘크리트 블록의 단면도이며, 도 2는 도 1의 사시도이며, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물에 사용되는 제2콘크리트 블록의 단면도이며, 도 4는 도 3의 사시도이며, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물에 사용되는 제3콘크리트 블록의 단면도이며, 도 6은 도 5의 사시도이며, 도 7 내지 도 12는 본 발명의 제1실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물의 제작 방법을 순서대로 도시한 도면들이다.
(1) 제1콘크리트 블록 제작 단계
본 실시예에서 도 1 및 도 2와 같은 제1콘크리트 블록(110)을 제작한다.
제1콘크리트 블록(110)은 직육면체 형태를 가지는 제1콘크리트 블록 몸체(111)를 포함한다.
제1콘크리트 블록 몸체(111)의 상면 중앙부에는 부력실용 바닥면(111a)이 오목하게 형성되어 있으며, 부력실용 바닥면(111a)의 가장자리를 따라 복수의 제1기둥용 관통구(111b)가 형성되어 있다.
본 실시예에서 부력실용 바닥면(111a)은 1개가 형성되며, 평면상 사각형 형태이다.
그러나 실시예에 따라서 부력실용 바닥면(111a)은 복수개가 형성될 수 있으며, 평면상 형태 또한 다양한 변형이 가능하다.
본 실시예에서 제1기둥용 관통구(111b)는 원뿔대 형태로 형성된다.
제1콘크리트 블록 몸체(111)의 상면에 제1패킹용 홈(111c)이 형성되며, 제1패킹용 홈(111c)에 제1수밀용 패킹(112)이 마련된다.
제1패킹용 홈(111c) 및 제1수밀용 패킹(112)은 부력실용 바닥면(111a)를 포위하는 사각 링 형태로 형성된다.
제1콘크리트 블록(110)의 제작은 육상에서 이루어지거나, 혹은 대형 바지선에서 이루어질 수 있다.
(2) 제2콘크리트 블록 제작 단계
본 실시예에서 도 3 및 도 4와 같은 제2콘크리트 블록(120)을 제작한다.
제2콘크리트 블록(120)은 직육면체 형태의 제2콘크리트 블록 몸체(121)를 포함한다.
제2콘크리트 블록 몸체(121)에는 부력실용 개방구(121a)와, 부력실용 개방구(121a)의 가장자리를 따라 복수의 제2기둥용 관통구(121b)가 형성되어 있다.
부력실용 개방구(121a)는 상하방향으로 연장되는 형태이며, 제2기둥용 관통구(121b) 또한 상하방향으로 연장되는 형태이다.
본 실시예에서 부력실용 개방구(121a)는 직육면체 형태이며, 제2기둥용 관통구(121b)는 실린더 형태이나, 그 형태는 다양하게 변경될 수 있다.
제2콘크리트 블록 몸체(121)의 상면에 제2패킹용 홈(121c)이 형성되며, 제2패킹용 홈(121c)에 제2수밀용 패킹(122)이 마련된다.
제2패킹용 홈(121c) 및 제2수밀용 패킹(122)은 부력실용 개방구(121a)를 포위하는 사각 링 형태로 형성된다.
(3) 제3콘크리트 블록 제작 단계
본 실시예에서 도 5 및 도 6과 같은 제3콘크리트 블록(130)을 제작한다.
제3콘크리트 블록(130)은 직육면체 형태의 제3콘크리트 블록 몸체(131)를 포함한다.
제3콘크리트 블록 몸체(131)의 하면 중앙부에는 부력실용 천장면(131a)이 형성되어 있으며, 부력실용 천장면(131a)의 가장자리를 따라 복수의 제3기둥용 관통구(131b)가 형성되어 있다.
본 실시예에서 제3기둥용 관통구(131b)는 역 원뿔대 형태로 형성된다.
또한 제3콘크리트 블록 몸체(131)에는 부력실용 천장면(131a)과 연통되도록 작업구멍(131c)이 형성되어 있다.
실시예에 따라 작업구멍(131c)에는 개폐 및 밀폐 가능한 도어가 장착될 수 있다.
(4) 제1콘크리트 블록 설치 단계
제1콘크리트 블록 제작 단계 이후 제1콘크리트 블록(110)을 도 7과 같이 수중에 가라앉힌다.
(5) 제2콘크리트 블록 설치 단계
제2콘크리트 블록 제작 단계 및 제1콘크리트 블록 설치 단계 이후, 도 8과 같이 제1콘크리트 블록(110)의 상부에 제2콘크리트 블록(120)을 설치하여 콘크리트 블록 집합체(100A)를 형성한다.
본 실시예는 제1콘크리트 블록(110)의 상부에 제2콘크리트 블록(120)을 일단으로 설치하나, 실시예에 따라서는 제1콘크리트 블록(110)의 상부에 복수의 제2콘크리트 블록(120)을 다단으로 설치할 수도 있다.
이와 같이 제2콘크리트 블록(120)의 설치에 따라 형성된 콘크리트 블록 집합체(100A)에는 하단이 막힌 부력실(140)이 형성된다.
도 8에서 부력실(140)은, 제2콘크리트 블록(120)의 부력실용 개방구(121a)와 제1콘크리트 블록(111)의 부력실용 바닥면(111a)에 의하여 형성되며, 상단은 개방되어 있다.
콘크리트 블록 집합체(100A)에서 제1수밀용 패킹(112)은 제1콘크리트 블록 몸체(111)와 제2콘크리트 블록 몸체(121) 사이에 위치되어 외부에서 부력실(140)로의 물 유입을 차단하게 된다.
즉 콘크리트 블록 집합체(100A)는, 도 8의 상태에서 부력실(140)에 물이 존재하나, 제1수밀용 패킹(114)에 의하여 부력실(140)로 물이 유입될 수 없는 상태가 된다.
(6) 제3콘크리트 블록 설치 단계
제3콘크리트 블록 제작 단계 및 제2콘크리트 블록 설치 단계 이후, 도 9와 같이 제2콘크리트 블록(120)의 상부에 제3콘크리트 블록(130)을 설치하여, 콘크리트 블록 집합체(100A)의 형태가 완성된다.
콘크리트 블록 집합체(100A)에서 제2수밀용 패킹(122)은 제2콘크리트 블록 몸체(121)와 제3콘크리트 블록 몸체(131) 사이에 위치되어 외부에서 부력실(140)로의 물 유입을 차단하게 된다.
제3콘크리트 블록(130)은 부력실(140)의 상부를 덮게 된다.
완성된 콘크리트 블록 집합체(100A)에서 부력실(140)은 제2콘크리트 블록(120)의 부력실용 개방구(121a)와 제1콘크리트 블록(110)의 부력실용 바닥면(111a)과 제3콘크리트 블록(130)의 부력실용 천장면(131a)에 의하여 상하가 모두 닫힌 형태가 된다.
또한 제1콘크리트 블록(110)의 제1기둥용 관통구(111b)와 제2콘크리트 블록(120)의 제2기둥용 관통구(121b)와 제3콘크리트 블록(130)의 제3기둥용 관통구(131b)는 서로 연통되어 콘크리트 기둥용 통공부(150)를 이루게 된다.
(7) 콘크리트 기둥 형성 단계
제3콘크리트 블록 설치 단계 이후, 콘크리트 기둥용 통공부(150)에 콘크리트 기둥(160)을 형성한다.
즉 제1콘크리트 블록(110)의 제1기둥용 관통구(111b)와 제2콘크리트 블록(120)의 제2기둥용 관통구(121b)와 제3콘크리트 블록(130)의 제3기둥용 관통구(131b)를 따라 콘크리트 기둥(160)을 형성하며, 콘크리트 기둥(160)에 의하여 제1콘크리트 블록(110)과 제2콘크리트 블록(120)과 제3콘크리트 블록(130)이 서로 결합된 콘크리트 블록 구조물(100B)를 형성한다.
본 실시예에서 콘크리트 기둥(160)은 콘크리트 기둥 형성부를 콘크리트 기둥용 통공부(150)에 삽입하는 것으로 이루어진다.
콘크리트 기둥 형성부는, 상하방향으로 연장되는 형태의 기둥용 철근 조립체(161)와 기둥용 철근 조립체(161)의 하부 및 측부를 감싸는 방수막(162)과 방수막(162) 내부에 주입되는 미경화 콘크리트(163, "fresh concrete"라고 함.)를 포함한다.
이와 같은 콘크리트 기둥 형성부를 콘크리트 기둥용 통공부(150)에 삽입하면, 미경화 콘크리트(163)의 압력에 의하여 방수막(162)이 제1,2,3콘크리트 블록(110, 120, 130)에 밀착되면서 미경화 콘크리트(163)가 양생되어, 콘크리트 블록 집합체(100A)에 상하방향으로 연장되는 콘크리트 기둥(160)이 형성된다.
이와 같은 과정은, 본 명세서에 일체화된 대한민국 특허등록 제10-2022339호 "수중 콘크리트 블록 구조물 시공방법"(2019. 9. 10. 등록)에 보다 상세히 설명되어 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
도 10에 도시된 바와 같이 제1기둥용 관통구(111b)는 원뿔대 형태이며, 제3기둥용 관통구(131b)는 역 원뿔대 형태이므로, 콘크리트 기둥(160)은 제1콘크리트 블록(110)과 제2콘크리트 블록(120)과 제3콘크리트 블록(130)이 상호 이탈되는 것을 금지하는 구조를 가지게 된다.
본 실시예의 경우 제1콘크리트 블록(110)에 제1기둥용 관통구(111b)가 형성되도록 하였지만 이는 하나의 실시예일 뿐이다.
만일 제1콘크리트 블록(110)에 제1기둥용 관통구(111b)를 형성하지 않고 오히려 제1콘크리트 블록(110)에 제2기둥용 관통구(121b) 내부로 돌출되는 결속용 돌기가 형성되도록 하고, 제2콘크리트 블록(120)의 제2기둥용 관통구(121b)와 제3콘크리트 블록(130)의 제3기둥용 관통구(131b)에 콘크리트 기둥(160)을 형성하고, 콘크리트 기둥(160)이 제1콘크리트 블록(110)의 결속용 돌기와 결합된다면 마찬가지로 콘크리트 기둥(160)에 의하여 제1콘크리트 블록(110)과 제2콘크리트 블록(120)과 제3콘크리트 블록(130)이 서로 결합된 콘크리트 블록 구조물(100B)를 형성할 수 있다.
아직 이 단계에서 부력실(150)의 내부에는 물이 존재하고 있는 상태이다.
(8) 부력실 배수 단계
콘크리트 기둥 형성 단계 이후, 도 11과 같이 부력실(140) 내부의 물을 제거하는 부력실 배수 단계를 수행한다.
콘크리트 블록 구조물(100B)에 배수펌프(171)와 배수호스(172)를 포함하는 배수장치(170)를 마련하고, 배수펌프(171)의 가동에 의하여 부력실(140) 내부의 물이 배수장치(170)를 통하여 외부로 배출된다.
한편 제1수밀용 패킹(112)과 제2수밀용 패킹(122)에 의하여 외부로부터 부력실(140)로 물이 유입될 수 없는 상태이므로, 본 단계에 의하여 부력실(140)은 물이 없는 상태가 된다.
이와 같이 부력실(140) 내부의 물을 배수하면 도 12와 같이 콘크리트 블록 구조물(100B)은 부력실(140)의 부력에 의하여 수면으로 부상한다.
이에 의하여 본 콘크리트 블록 구조물(100B)이 완성된다.
본 실시예에서는 배수장치(170)가 임시로 설치되는 것을 기준으로 설명하지만, 실시예에 따라서는 배수장치(170)가 콘크리트 블록 구조물(100B)에 영구히 설치될 수도 있다.
도 13은 본 콘크리트 블록 구조물(100B)의 이용 형태를 보이는 것으로서, 콘크리트 블록 구조물(100B)의 상부에 해상 풍력 발전 장치를 설치하여 이용할 수 있음을 보여준다.
도 14는 본 콘크리트 블록 구조물(100B)의 다른 이용 형태를 보이는 것이다.
본 도면에서는 본 콘크리트 블록 구조물(100B)의 이용을 위하여, 이동 단계와 구조물 침강 단계를 더 포함한다.
- 이동 단계 ;
먼저 얕은 수심에서 콘크리트 블록 구조물(100B)을 제작하여 부상시킨 후(100B-a), 수면에 부상된 콘크리트 블록 구조물(100B-a)을 선박 등에 의하여 다른 곳(설치하고자 하는 지점으로 수심이 깊은 곳)으로 이동시킨다(100B-b).
- 구조물 침강 단계 :
이동 단계 후, 콘크리트 블록 구조물(100B-b)의 부력실(140)에 모래, 자갈 또는 사석 등의 속채움재(141)를 투입하여 콘크리트 블록 구조물(100B-b)을 수중에 가라앉힌다.
부력실(140)에 속채움재(141)가 채워지면 콘크리트 블록 구조물(100B-b)은 부력을 잃고 수중에 가라앉는다.
이와 같이 수중에 가라앉은 콘크리트 블록 구조물(100B-c)은 수중 콘크리트 블록 구조물로 이용될 수 있다.
도 15는 도 12의 변형된 형태를 보이는 것이다.
본 도면에서는 2개의 부력실(140)이 형성될 수 있음을 보여준다. 즉 실시예에 따라서 부력실(140)의 숫자를 다양하게 변경할 수 있다.
또한 본 도면에서는 배수 단계 후 작업구멍(131c)을 막도록 하여, 제3콘크리트 블록(130)에 작업구멍(131c)이 형성되지 않는 것으로 도시하였다.
도 16은 도 14의 콘크리트 블록 구조물(100B-14)과 도 15의 콘크리트 블록 구조물(100B-15)를 응용한 사례이다.
특히 콘크리트 블록 구조물(100B-15)은 도 15와 같이 수면에 부상된 후, 선박 등에 의하여 다른 곳(설치하고자 하는 지점으로 수심이 깊은 곳)으로 이동되며, 콘크리트 블록 구조물(100B-14)에 의하여 계류되도록 하였다.
특히 도 16에서는 콘크리트 블록 구조물(100B-15)의 자세가 90도 회전되어 콘크리트 블록 구조물(100B-14)에 의하여 계류될 수 있음을 보여준다.
또한 콘크리트 블록 구조물(100B-15)에는 그 상부에 해상 풍력 발전 장치를 설치한다.
도 17은 도 12의 다른 변형된 형태를 보이는 것이다.
본 변형예에서는 제2콘크리트 블록(120)을 다단으로 설치한 것이다.
여기에서 제2수밀용 패킹(122)은 상하로 이웃하게 설치된 제2콘크리트 블록(120) 사이에 위치되어 외부에서 부력실(140)로의 물 유입을 차단한다.
도 18은 도 17의 변형된 형태를 보이는 것이다.
본 변형예에서는 제3콘크리트 블록(130) 없이 제1콘크리트 블록(110)과 제2콘크리트 블록(120)에 의해서 콘크리트 블록 구조물(100B)을 형성할 수 있음을 보여준다.
이때 부력실(140)은 상부가 개방된 형태가 된다.
또한 가장 상부에 위치한 제2콘크리트 블록(120)의 제2기둥용 관통구(121b)는 역 원뿔대 형태를 가진다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물의 제작 방법을 설명한다.
도 19는 본 발명의 제2실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물에 사용되는 제1콘크리트 블록의 단면도이며, 도 20은 도 19의 사시도이며, 도 21은 도 19 이후 제1콘크리트 블록에 연장 철근 조립체가 결합되는 상태의 단면도이며, 도 22는 도 21 이후 제1콘크리트 블록에 가이드 폴이 착탈 가능하게 결합되는 상태의 단면도이며, 도 23은 도 22의 가이드 폴의 단면도이며, 도 24는 도 23의 A-A 기준 단면도이며, 도 25는 본 발명의 제2실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물에 사용되는 제2콘크리트 블록의 단면도이며, 도 26은 도 25의 사시도이며, 도 27 내지 도 34는 본 발명의 제2실시예에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물의 제작 방법을 순서대로 도시한 도면들이다.
(1) 제1콘크리트 블록 제작 단계
본 실시예에서 제1콘크리트 블록 제작 단계는 도 19 및 도 21의 순서대로 진행된다.
먼저 도 19 및 도 20과 같은 제1콘크리트 블록(110)을 제작한다.
제1콘크리트 블록(110)은 도 20과 같이 직육면체 형태를 가지는 제1콘크리트 블록 몸체(111)를 포함한다.
제1콘크리트 블록 몸체(111)의 상면 중앙부에는 부력실용 바닥면(111a)이 형성되어 있다.
아울러 제1콘크리트 블록 몸체(111)에는 부력실용 바닥면(111a)의 가장자리를 따라 복수의 예비 철근 조립체(113-1)와 복수의 블록측 커플러(114)가 마련된다.
본 실시예는 14개의 예비 철근 조립체(113-1)가 마련되며, 각 예비 철근 조립체(113-1)마다 블록측 커플러(114)가 마련된다.
예비 철근 조립체(113-1)는 그 하단부가 제1콘크리트 블록 몸체(111)의 내부(구체적으로는 제1콘크리트 블록 몸체(111)의 내부 철근)와 연결되며, 하단부로부터 수직 방향 상부로 연장되어 제1콘크리트 블록 몸체(111)의 상부로 돌출된다.
예비 철근 조립체(113-1)에는 도 21과 같이 연장 철근 조립체(113-2)가 연결되어, 예비 철근 조립체(113-1)와 연장 철근 조립체(113-2)는 함께 기둥용 철근 조립체(113)를 이루게 된다.
블록측 커플러(114)는 예비 철근 조립체(113-1)를 포위하는 형태로 마련된다.
본 실시예에서 블록측 커플러(114)는 파이프 형태로서 그 내부에 예비 철근 조립체(113-1)가 배치되며 외주면에 수나사산(114a)이 형성되어 있다.
제1콘크리트 블록 몸체(111)의 상면에 2개의 제1패킹용 홈(111c)이 형성되며, 제1패킹용 홈(111c)마다 제1수밀용 패킹(112)이 마련된다.
제1패킹용 홈(111c) 및 제1수밀용 패킹(112)은 부력실용 바닥면(111a)를 포위하는 사각링 형태로 형성된다.
한편 제1수밀용 패킹(112)은, 부력실용 바닥면(111a)을 포위하는 제1내측 수밀용 패킹(112-1)과, 제1내측 수밀용 패킹(112-1)의 외측에 위치되어 제1내측 수밀용 패킹(112-2)을 포위하는 제1외측 수밀용 패킹(112-2)로 구분될 수 있다.
복수의 예비 철근 조립체(113-1)는 제1내측 수밀용 패킹(112-1)과 제1외측 수밀용 패킹(112-2) 사이에 위치된다.
도 19와 같이 제1콘크리트 블록(110)을 제작한 후, 도 21과 같이 예비 철근 조립체(113-1)에 연장 철근 조립체(113-2)를 연결하여 제1콘크리트 블록(110)의 제작을 완료한다.
이에 의하여 제1콘크리트 블록(110)은, 제1콘크리트 블록 몸체(111), 제1수밀용 패킹(112), 기둥용 철근 조립체(113), 블록측 커플러(114)를 포함하게 된다.
(2) 가이드 폴 설치 단계
제1콘크리트 블록 제작 단계 이후, 도 22와 같이 제1콘크리트 블록(110)의 블록측 커플러(114)에 가이드 폴(180)을 착탈 가능하게 결합한다.
가이드 폴(180)은 도 23 및 도 24에 도시된 바와 같이, 가이드 파이프(181)와, 상부측 삽입 안내부(182)와, 파이프측 커플러(183)와, 제3수밀용 패킹(184)과, 배수관(18)을 포함하여 이루어진다.
가이드 파이프(181)는 상하방향으로 연장되는 파이프 형태로서, 그 내부를 따라 상하방향으로 연장되는 중공이 형성되며, 상부와 하부가 각각 개방되어 있다.
따라서 가이드 파이프(181) 내부를 따라 기둥용 철근 조립체(113)가 삽입될 수 있다.
가이드 파이프(181)의 하단부에는 배수구멍(181a)이 형성되어 있다.
상부측 삽입 안내부(182)는 가이드 파이프(181)의 상단부에 상방으로 테이퍼진 형태를 가진다.
상부측 삽입 안내부(182)는 후술하는 제2콘크리트 블록(120)의 설치를 안내하기 위한 것이다.
파이프측 커플러(183)는 가이드 파이프(181)의 하단부 내주면에 마련되어 제1콘크리트 블록(110)의 블록측 커플러(114)에 착탈 가능하게 결합되기 위한 것이다.
이를 위하여 파이프측 커플러(183)에는 블록측 커플러(114)의 수나사산(114a)에 나사 결합되기 위한 암나사산(183a)이 형성되어 있다.
본 실시예에서 파이프측 커플러(183)와 블록측 커플러(114)는 착탈 가능하게 결합되기 위하여 나사 결합을 예시로 하고 있지만, 착탈 가능한 결합 구조는 매우 다양하게 응용될 수 있다.
제3수밀용 패킹(184)은 가이드 파이프(181)의 하단부에 마련되며, 가이드 폴(180)이 블록측 커플러(114)에 결합되면, 즉 파이프측 커플러(183)가 블록측 커플러(114)에 나사 결합되면, 외부에서 가이드 파이프(181) 내부로의 물 유입을 차단하기 위한 것이다.
가이드 폴(180)의 파이프측 커플러(183)가 블록측 커플러(114)에 나사 결합되면 제3수밀용 패킹(184)은 제1콘크리트 블록(110)에 밀착되어 가이드 파이프(181) 내부로 물이 유입되는 것을 차단할 수 있다.
배수관(185)은 가이드 폴(180)의 내부에서 상하방향으로 연장되는 관으로서, 배수관(185)의 하단은 가이드 파이프(181)의 하단부에 형성된 배수구멍(181a)을 통하여 외부와 연통되며, 배수관(185)의 상단은 가이드 폴(180)의 상단부까지 연장된다.
본 실시예에서 배수관(185)은 가이드 파이프(181)의 내주면에 밀착되어 상하방향으로 연장된다.
도 3과 같이 가이드 폴(180)을 블록측 커플러(114)에 결합하면 제1콘크리트 블록(110)을 수중에 설치할 수 있는 상태가 된다.
경우에 따라 가이드 폴(180)은 단순히 제1콘크리트 블록(110)의 상부에 거치되는 형태로 제작될 수 있으며, 이 경우 가이드 폴 설치 단계는 제1콘크리트 블록 설치 단계 이후에 진행될 수도 있다.
(3) 제2콘크리트 블록 제작 단계
본 실시예에서 도 25 및 도 26과 같은 제2콘크리트 블록(120)을 제작한다.
제2콘크리트 블록(120)은 직육면체 형태의 제2콘크리트 블록 몸체(121)를 포함한다.
제2콘크리트 블록 몸체(121)에는 부력실용 개방구(121a)와, 부력실용 개방구(121a)의 가장자리를 따라 복수의 제2기둥용 관통구(121b)가 형성되어 있다.
부력실용 개방구(121a)는 상하방향으로 연장되는 형태이며, 제2기둥용 관통구(121b) 또한 상하방향으로 연장되는 형태이다.
제2콘크리트 블록 몸체(121)의 상면에 2개의 제2패킹용 홈(121c)이 형성되며, 제2패킹용 홈(121c)마다 제2수밀용 패킹(122)이 마련된다.
제2패킹용 홈(121c) 및 제2수밀용 패킹(122)은 부력실용 개방구(121a)를 포위하는 사각 링 형태로 형성된다.
제2수밀용 패킹(122)은, 부력실용 개방구(121a)를 포위하는 제2내측 수밀용 패킹(122-1)과, 제2내측 수밀용 패킹(122-1)의 외측에 위치되어 제2내측 수밀용 패킹(122-2)을 포위하는 제2외측 수밀용 패킹(122-2)으로 구분될 수 있다.
복수의 제2기둥용 관통구(121b)는 제2내측 수밀용 패킹(122-1)과 제2외측 수밀용 패킹(122-2) 사이에 위치된다.
제2기둥용 관통구(121b)는 가이드 파이프(181)의 직경보다 큰 직경을 가진다.
(4) 제1콘크리트 블록 설치 단계
제1콘크리트 블록 제작 단계 및 가이드 폴 설치 단계 이후, 제1콘크리트 블록(110)을 도 27과 같이 수중에 가라앉힌다.
즉 도 22와 같이 가이드 폴(180)이 제1콘크리트 블록(110)에 설치된 후, 도 27과 같이 제1콘크리트 블록(110)을 수중에 설치한다.
도 27에 도시된 바와 같이 제3수밀용 패킹(184)이 제1콘크리트 블록(110)에 밀착되어 가이드 폴(180) 내부로 물이 유입되는 것이 차단된다.
아울러 가이드 폴(180)의 상단부는 수면으로부터 돌출된 상태이다.
따라서 본 실시예에서 기둥용 철근 조립체(113)는 가이드 폴(180)에 의하여 해수와 접하지 않는다. 따라서 기둥용 철근 조립체(113)가 해수와의 접촉으로 인하여 부식될 위험이 없다.
(5) 제2콘크리트 블록 설치 단계
제2콘크리트 블록 제작 단계 및 제1콘크리트 블록 설치 단계 이후, 도 28과 같이 제1콘크리트 블록(110)의 상부에 제2콘크리트 블록(120)을 설치하여 콘크리트 블록 집합체(100A)를 형성한다.
도 28과 같이 수중에 설치된 제1콘크리트 블록(110)의 기둥용 철근 조립체(113)가 제2콘크리트 블록(120)의 제2기둥용 관통구(121b)에 삽입되도록 제2콘크리트 블록(120)을 설치한다.
이와 같이 제2콘크리트 블록(120)의 설치에 따라 형성된 콘크리트 블록 집합체(100A)에는 하단이 막힌 부력실(140)이 형성된다.
부력실(140)은, 제2콘크리트 블록(120)의 부력실용 개방구(121a)와 제1콘크리트 블록(111)의 부력실용 바닥면(111a)에 의하여 형성되며, 상단은 개방되어 있다.
콘크리트 블록 집합체(100A)에서 제1수밀용 패킹(112)은 제1콘크리트 블록 몸체(111)와 제2콘크리트 블록 몸체(121) 사이에 위치되어 외부에서 부력실(140)로의 물 유입을 차단하며, 제2수밀용 패킹(122)은 상하로 이웃하게 배치된 제2콘크리트 블록 몸체(121) 사이에 위치되어 외부에서 부력실(140)로의 물 유입을 차단한다.
즉 콘크리트 블록 집합체(100A)는, 부력실(140)에 물이 존재하나, 제1수밀용 패킹(114) 및 제2수밀용 패킹(124)에 의하여 부력실(140)로 물이 유입될 수 없는 상태가 된다.
보다 자세하게 제2콘크리트 블록(120)의 설치 과정에 대하여 설명한다.
제2콘크리트 블록(120)의 제2기둥용 관통구(121b)에, 제1콘크리트 블록(110)에 설치된 가이드 폴(180)이 삽입되도록, 제2콘크리트 블록(120)을 상부에서 하부로 하강시킨다.
이때 가이드 폴(180)의 상부측 삽입 안내부(182)는 제2콘크리트 블록(120)의 제2기둥용 관통구(121b)에 용이하게 삽입되면서, 제2콘크리트 블록(120)의 안착 위치를 안내한다.
이와 같은 과정은, 본 명세서에 일체화된 대한민국 특허등록 제10-2022339호 "수중 콘크리트 블록 구조물 시공방법"(2019. 9. 10. 등록)에 보다 상세히 설명되어 있으므로 상세한 설명을 생략한다.
도 28에 도시된 것처럼 제1콘크리트 블록(110)의 상부에 복수의 제2콘크리트 블록(120)을 다단으로 설치하거나, 혹은 다른 실시예에서는 제1콘크리트 블록(110)의 상부에 제2콘크리트 블록(120)을 일단으로 설치할 수 있을 것이다.
이와 같이 제2콘크리트 블록(120)의 설치에 따라 형성된 콘크리트 블록 집합체(100A)에는 하단이 막힌 콘크리트 기둥용 통공부(150)가 형성된다.
콘크리트 기둥용 통공부(150)는, 제2콘크리트 블록(120)의 제2기둥용 관통구(121b)와 제1콘크리트 블록(110)에 의하여 형성되는 것이다.
콘크리트 블록 집합체(100A)에서 제1수밀용 패킹(112)은 제1콘크리트 블록 몸체(111)와 제2콘크리트 블록 몸체(121) 사이에 위치되어 외부에서 콘크리트 기둥용 통공부(150)로의 물 유입을 차단하게 되며, 제2수밀용 패킹(122)은 상하로 배치된 제2콘크리트 블록 몸체(121) 사이에 위치되어 외부에서 콘크리트 기둥용 통공부(150)로의 물 유입을 차단한다.
즉 콘크리트 블록 집합체(100A)는, 콘크리트 기둥용 통공부(150)에 물이 존재하나 가이드 폴(180) 내부에는 물이 존재하지 않으며, 가이드 폴(180)의 외부 공간에만 물이 존재하며, 아울러 제1수밀용 패킹(112)과 제2수밀용 패킹(122)에 의하여 콘크리트 기둥용 통공부(150)로 물이 유입될 수 없는 상태가 된다.
(6) 기둥용 배수 단계
제2콘크리트 블록 설치 단계 이후, 도 29와 같이 콘크리트 기둥용 통공부(150) 내부의 물을 제거하는 기둥용 배수 단계를 수행한다.
이를 위하여 배수관(185)의 상단에, 배수펌프(171)와 배수호스(172)를 포함하는 배수장치(170)를 연결하며, 배수펌프(151)의 가동에 의하여 콘크리트 기둥용 통공부(150) 내부의 물이 배수관(185) 및 배수장치(150)를 통하여 외부로 배출된다.
한편 제1수밀용 패킹(112)과 제2수밀용 패킹(122)에 의하여 외부로부터 콘크리트 기둥용 통공부(150)로 물이 유입될 수 없는 상태이므로, 본 단계에 의하여 콘크리트 기둥용 통공부(150)는 물이 없는 상태가 된다.
본 실시예는 콘크리트 기둥용 통공부(150) 내부에서 가이드 폴(180) 외부 공간의 물만 배수하도록 하고 있어, 배수 시간이 매우 절약된다.
실시예에 따라서는 가이드 폴(180)을 이용하지 않는 경우가 있을 수 있으며, 이 경우에는 콘크리트 기둥용 통공부(150)의 하부까지 배수호스 등을 삽입하여야 하는 번거로움이 있으며, 또한 콘크리트 기둥용 통공부(150) 내부에 물이 가득 차 있는 상태이므로 배수 작업에 다소 시간이 걸리게 된다.
(8) 가이드 폴 제거 단계
기둥용 배수 단계 이후 도 30과 같이 가이드 폴(180)을 제거하는 가이드 폴 제거 단계를 수행한다.
가이드 폴(180)을 회전시켜 파이프측 커플러(183)가 블록측 커플러(114)와의 나사 결합이 해제되도록 하고, 가이드 폴(180)을 상부로 이탈시켜 가이드 폴(180)을 제거한다.
(9) 콘크리트 기둥 형성 단계
가이드 폴 제거 단계 이후 도 31과 같이 콘크리트 기둥용 통공부(150)에 미경화 콘크리트(163)를 타설하여, 콘크리트 기둥용 통공부(150)에 기둥용 철근 조립체(113)와 타설된 미경화 콘크리트(163)가 일체화된 콘크리트 기둥(160)을 형성한다.
이때 콘크리트 기둥용 통공부(150)에는 물이 존재하지 않는 상태이며, 아울러 제1수밀용 패킹(112)과 제2수밀용 패킹(122)에 의하여 외부로 미경화 콘크리트(163)가 누설될 위험도 없으므로, 별도의 방수막을 필요로 하지 않는다.
즉 미경화 콘크리트(163)의 타설 작업이 육상과 동일한 환경에서 이루어질 수 있다.
한편 기둥용 철근 조립체(113)의 상단부는 콘크리트 기둥(160)을 형성하지 않고, 콘크리트 기둥(160)의 상부로 돌출되어 있다.
즉 제1콘크리트 블록(110)의 기둥용 철근 조립체(113)는, 콘크리트 기둥용 통공부(150)를 지나 콘크리트 기둥용 통공부(150)의 상부로 돌출될 수 있는 길이를 가지고 있다.
(10) 상치 콘크리트 형성 단계
콘크리트 기둥 형성 단계 이후, 도 32와 같이, 콘크리트 블록 집합체(100A)의 상부에 상치 콘크리트(190)를 형성하여 콘크리트 블록 구조물(100B)을 완성한다.
이때 콘크리트 기둥용 통공부(150)의 상부로 돌출된 기둥용 철근 조립체(113)의 상단부는, 상치 콘크리트(190)의 내부 철근과 연결되도록 한다.
상치 콘크리트(190)는 부력실(140)의 상부를 덮게 된다.
즉 콘크리트 블록 구조물(100B)에서 부력실(140)은 제2콘크리트 블록(120)의 부력실용 개방구(121a)와 제1콘크리트 블록(110)의 부력실용 바닥면(111a)과 상치 콘크리트(190)에 의하여 밀폐된 형태가 된다.
한편 상치 콘크리트(190)에는 부력실(140)의 배수 작업 등을 위한 작업구멍(191) 등이 형성되어 있다.
(11) 부력실 배수 단계
콘크리트 기둥 형성 단계 이후, 도 33과 같이 부력실(140) 내부의 물을 제거하는 부력실 배수 단계를 수행한다.
콘크리트 블록 구조물(100B)에 배수펌프(171)와 배수호스(172)를 포함하는 배수장치(170)를 마련하고, 배수펌프(171)의 가동에 의하여 부력실(140) 내부의 물이 배수장치(170)를 통하여 외부로 배출된다.
한편 제1수밀용 패킹(112)과 제2수밀용 패킹(122)에 의하여 외부로부터 부력실(140)로 물이 유입될 수 없는 상태이므로, 본 단계에 의하여 부력실(140)은 물이 없는 상태가 된다.
이와 같이 부력실(140) 내부의 물을 배수하면 도 34와 같이 콘크리트 블록 구조물(100B)은 부력실(140)의 부력에 의하여 수면으로 부상한다.
상기와 같이 제작된 수중 콘크리트 블록 구조물(100B)은, 기둥용 철근 조립체(113)의 하단부가 제1콘크리트 블록(110)에 연결되며 기둥용 철근 조립체(113)의 상단부가 상치 콘크리트(190)에 연결되어 매우 견고한 구조를 가지게 된다.
즉 콘크리트 기둥(160)과 제1콘크리트 블록(160)과 상치 콘크리트(190)가 기둥용 철근 조립체(113)에 의하여 일체로 형성될 수 있다.
한편, 실시예에 따라서는 부력실(140)의 부력을 조절하기 위하여 부력 조절 장치(미도시)가 더 마련될 수 있다.
부력 조절 장치는 부력실(140)의 물을 외부로 배출하거나 부력실(140)로 물을 유입시켜 부력실의 부력을 조절할 수 있다.
이와 같이 부력실의 부력이 조절되면 본 콘크리트 블록 구조물은 잠수함과 같이 수면으로 부상하거나 수중으로 가라앉을 수 있다.
경우에 따라 본 콘크리트 블록 구조물에는 부력을 더 가지도록 부력 보조용 튜브 등이 장착될 수도 있으며, 또한 경우에 따라 본 콘크리트 블록 구조물에는 스스로 수면에서 이동할 수 있도록 추진 장치 등이 더 장착될 수도 있다.
상기와 같이 본 발명은, 대형 바지선을 사용하지 않거나 대형 바지선을 매우 짧은 기간 사용하는 것으로 콘크리트 블록 구조물을 제작할 수 있어 그 제작 비용이 매우 경제적이다.
또한 콘크리트 블록 구조물을 이루는 콘크리트 블록의 육상 운반이 가능하며, 설치 작업도 단순화되어 전체적인 공사 비용을 절감시킨다.
또한 콘크리트 블록 구조물의 제작 작업의 대부분이 수중에서 이루어지므로, 고소 작업이 불필요하여 비교적 안전한 환경에서 작업할 수 있다.
본 발명에 의한 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물은 부유식 방파제, 풍력/조력 발전용 플랫폼, 일반적인 대형 케이슨을 대체하는 용도 등 매우 다양한 용도로 이용될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100A : 콘크리트 블록 집합체
100B : 콘크리트 블록 구조물
110 : 제1콘크리트 블록
111 : 제1콘크리트 블록 몸체 111a : 부력실용 바닥면
111b : 제1기둥용 관통구 111c : 제1패킹용 홈
112 : 제1수밀용 패킹 112-1 : 제1내측 수밀용 패킹
112-2 : 제1외측 수밀용 패킹
113 : 기둥용 철근 조립체 113-1 : 예비 철근 조립체
113-2 : 연장 철근 조립체
114 : 블록측 커플러 114a : 수나사산
120 : 제2콘크리트 블록
121 : 제2콘크리트 블록 몸체 121a : 부력실용 개방구
121b : 제2기둥용 관통구 121c : 제2패킹용 홈
122 : 제2수밀용 패킹 122-1 : 제2내측 수밀용 패킹
122-2 : 제2외측 수밀용 패킹
130 : 제3콘크리트 블록
131 : 제3콘크리트 블록 몸체 131a : 부력실용 천정면
131b : 제3기둥용 관통구 131c : 작업구멍
140 : 부력실 141 : 속채움재
150 : 콘크리트 기둥용 통공부
160 : 콘크리트 기둥 161 : 기둥용 철근 조립체
162 : 방수막 163 : 미경화 콘크리트
170 : 배수장치
171 : 배수펌프 172 : 배수호스
180 : 가이드 폴
181 : 가이드 파이프 181a : 배수구멍
182 : 상부측 삽입 안내부 183 : 파이프측 커플러
183a : 암나사산 184 : 제3수밀용 패킹
185 : 배수관
190 : 상치 콘크리트 191 : 작업구멍

Claims (15)

  1. 상면에 부력실용 바닥면이 형성되는 제1콘크리트 블록 몸체와 상기 제1콘크리트 블록 몸체의 상면에 상기 부력실용 바닥면을 포위하는 형태로 배치되는 제1수밀용 패킹을 포함하는 제1콘크리트 블록을 제작하는 제1콘크리트 블록 제작 단계 ;
    상하방향으로 연장되는 부력실용 개방구와 상하방향으로 연장되는 복수의 제2기둥용 관통구가 형성된 제2콘크리트 블록 몸체를 포함하는 제2콘크리트 블록을 제작하는 제2콘크리트 블록 제작 단계 ;
    상기 제1콘크리트 블록 제작 단계 이후 상기 제1콘크리트 블록을 수중에 가라앉히는 제1콘크리트 블록 설치 단계 ;
    상기 제2콘크리트 블록 제작 단계 및 상기 제1콘크리트 블록 설치 단계 이후, 상기 제1콘크리트 블록의 상부에 상기 제2콘크리트 블록을 설치하여 콘크리트 블록 집합체를 형성하되, 상기 제2콘크리트 블록의 부력실용 개방구와 상기 제1콘크리트 블록의 부력실용 바닥면에 의하여 상기 콘크리트 블록 집합체에 하단이 막힌 부력실이 형성되며, 상기 제1수밀용 패킹은 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록 사이에 위치되어 외부에서 상기 부력실로의 물 유입을 차단하게 되는 제2콘크리트 블록 설치 단계 ;
    상기 제2콘크리트 블록 설치 단계 이후, 상기 제2기둥용 관통구를 따라 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록을 서로 결합시키는 콘크리트 기둥을 형성하며 상기 콘크리트 기둥에 의하여 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록이 서로 결합된 콘크리트 블록 구조물을 형성하는 콘크리트 기둥 형성 단계 ;
    상기 콘크리트 기둥 형성 단계 이후, 상기 부력실의 물을 배수하여 상기 부력실의 부력에 의하여 상기 콘크리트 블록 구조물을 수면으로 부상시키는 부력실 배수 단계 ;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물의 제작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서 :
    상기 제1콘크리트 블록은 상기 제1콘크리트 블록 몸체의 내부와 연결된 하단부로부터 수직 방향 상부로 연장되어 상기 제1콘크리트 블록 몸체의 상부로 돌출되는 복수의 기둥용 철근 조립체를 포함하며 ;
    상기 제2콘크리트 블록 설치 단계에서, 상기 제1콘크리트 블록의 기둥용 철근 조립체가 상기 제2콘크리트 블록의 제2기둥용 관통구에 삽입되도록 상기 제1콘크리트 블록의 상부에 상기 제2콘크리트 블록을 설치하며, 상기 제2콘크리트 블록의 제2기둥용 관통구와 상기 제1콘크리트 블록에 의하여 상기 콘크리트 블록 집합체에 하단이 막힌 콘크리트 기둥용 통공부가 형성되며 ;
    상기 제2콘크리트 블록 설치 단계 이후, 상기 콘크리트 기둥용 통공부 내부의 물을 제거하는 기둥용 배수 단계가 부가되며 ;
    상기 콘크리트 기둥 형성 단계는, 상기 기둥용 배수 단계 이후에
    상기 콘크리트 기둥용 통공부에 콘크리트를 타설하여 상기 콘크리트 기둥용 통공부에 상기 기둥용 철근 조립체와 상기 타설된 콘크리트가 일체화된 상기 콘크리트 기둥을 형성하는 것 ;
    을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물의 제작 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1콘크리트 블록의 제1수밀용 패킹은, 상기 부력실용 바닥면을 포위하는 제1내측 수밀용 패킹과 상기 제1내측 수밀용 패킹의 외측에 위치되어 상기 제1내측 수밀용 패킹을 포위하는 제1외측 수밀용 패킹을 포함하며,
    상기 복수의 기둥용 철근 조립체는 상기 제1내측 수밀용 패킹과 상기 제1외측 수밀용 패킹 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물의 제작 방법.
  4. 제 1 항에 있어서 :
    상하방향으로 연장되는 복수의 제3기둥용 관통구가 형성되며 하면에 상기 부력실의 상부를 덮는 부력실용 천정면이 형성되는 제3콘크리트 블록 몸체를 포함하는 제3콘크리트 블록을 제작하는 제3콘크리트 블록 제작 단계가 부가되며 ;
    상기 제2콘크리트 블록 설치 단계 및 상기 제3콘크리트 블록 제작 단계 이후, 상기 제2콘크리트 블록의 상부에 상기 제3콘크리트 블록을 설치하는 제3콘크리트 블록 설치 단계가 부가되며 ;
    상기 콘크리트 기둥 형성 단계는, 상기 제2기둥용 관통구 및 상기 제3기둥용 관통구를 따라 상기 콘크리트 기둥을 형성하며 상기 콘크리트 기둥에 의하여 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록과 상기 제3콘크리트 블록이 서로 결합된 상기 콘크리트 블록 구조물을 형성하는 것 ;
    을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물의 제작 방법.
  5. 제 1 항에 있어서 :
    상기 콘크리트 기둥 형성 단계 이후, 상기 제2콘크리트 블록의 상부에 상기 부력실의 상부를 덮는 상치 콘크리트를 형성하는 상치 콘크리트 형성 단계가 부가되는 것 ;
    을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물의 제작 방법.
  6. 제 1 항에 있어서 :
    상기 제2콘크리트 블록은, 상기 제2콘크리트 블록 몸체의 상면에 상기 부력실용 개방구를 포위하는 형태로 배치되는 제2수밀용 패킹이 마련되며 ;
    상기 제2콘크리트 블록 설치 단계에서, 상기 제1콘크리트 블록의 상부에 복수의 상기 제2콘크리트 블록을 다단으로 설치하며, 상기 제2수밀용 패킹은 상하로 이웃하게 설치된 상기 제2콘크리트 블록 사이에 위치되어 외부에서 상기 부력실로의 물 유입을 차단하는 것 ;
    을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물의 제작 방법.
  7. 상면에 부력실용 바닥면이 형성되는 제1콘크리트 블록 몸체를 포함하는 제1콘크리트 블록과, 상기 제1콘크리트 블록의 부력실용 바닥면과 함께 하단이 막힌 부력실을 형성하기 위하여 상하방향으로 연장되는 부력실용 개방구와 상하방향으로 연장되는 복수의 제2기둥용 관통구가 형성된 제2콘크리트 블록 몸체를 포함하며 상기 제1콘크리트 블록의 상부에 설치되는 제2콘크리트 블록과, 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록 사이에 위치되어 외부에서 상기 부력실로의 물 유입을 차단하는 제1수밀용 패킹을 포함하는 콘크리트 블록 집합체 ;
    상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록을 서로 결합시키기 위하여 상기 제2기둥용 관통구를 따라 형성되는 콘크리트 기둥 ;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1콘크리트 블록은 상기 제1콘크리트 블록 몸체의 내부와 연결된 하단부로부터 수직 방향 상부로 연장되어 상기 제1콘크리트 블록 몸체의 상부로 돌출되는 복수의 기둥용 철근 조립체를 포함하며,
    상기 기둥용 철근 조립체는 상기 제2콘크리트 블록의 제2기둥용 관통구에 삽입되며,
    상기 콘크리트 블록 집합체에 상기 제2콘크리트 블록의 제2기둥용 관통구와 상기 제1콘크리트 블록에 의하여 하단이 막힌 콘크리트 기둥용 통공부가 형성되며,
    상기 콘크리트 기둥은 상기 콘크리트 기둥용 통공부에 타설된 콘크리트가 상기 기둥용 철근 조립체와 일체화되어 형성된 것을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1콘크리트 블록의 제1수밀용 패킹은, 상기 부력실용 바닥면을 포위하는 제1내측 수밀용 패킹과 상기 제1내측 수밀용 패킹의 외측에 위치되어 상기 제1내측 수밀용 패킹을 포위하는 제1외측 수밀용 패킹을 포함하며,
    상기 복수의 기둥용 철근 조립체는 상기 제1내측 수밀용 패킹과 상기 제1외측 수밀용 패킹 사이에 위치되는 것을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 콘크리트 블록 집합체는, 상하방향으로 연장되는 복수의 제3기둥용 관통구가 형성되며 하면에 상기 부력실의 상부를 덮는 부력실용 천정면이 형성되는 제3콘크리트 블록 몸체를 포함하며 상기 제2콘크리트 블록의 상부에 설치되는 제3콘크리트 블록을 포함하며,
    상기 콘크리트 기둥은 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록과 상기 제3콘크리트 블록을 서로 결합시키기 위하여 상기 제2기둥용 관통구 및 상기 제3기둥용 관통구를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 부력실의 상부를 덮도록 상기 제2콘크리트 블록의 상부에 형성되는 상치 콘크리트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 콘크리트 블록 집합체는, 상기 제2콘크리트 블록이 상기 제1콘크리트 블록의 상부에 다단으로 설치되며, 상하로 이웃하게 설치된 상기 제2콘크리트 블록 사이에 위치되어 외부에서 상기 부력실로의 물 유입을 차단하는 제2수밀용 패킹을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1콘크리트 블록 몸체는 상하방향으로 연장되는 제1기둥용 관통구가 형성되며,
    상기 콘크리트 기둥은 상기 제1콘크리트 블록과 상기 제2콘크리트 블록을 서로 결합시키기 위하여 상기 제1기둥용 관통구 및 상기 제2기둥용 관통구를 따라 형성되는 것을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2콘크리트 블록의 상부에 상기 부력실의 상부를 덮는 제3콘크리트 블록 또는 상치 콘크리트가 마련되며,
    상기 부력실의 부력을 조절하기 위하여 상기 부력실의 물을 외부로 배출하거나 상기 부력실로 물을 유입시키는 부력 조절 장치가 마련되는 것
    을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 부력실에 속채움재가 채워진 것을 특징으로 하는 부유 가능한 콘크리트 블록 구조물.
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