일반적으로 해저케이블 보호공법에는 매설공법이 많이 사용되고 있으나 한국 연안역에서는 양식어장이라고 하는 특수한 여건과 조업 선박의 어구어법으로 인하여 다양한 형태의 보호공법이 사용되고 있다. 현재 한국의 해저케이블에 적용되어 있는 보호공법에는 해양의 저질 상태에 따라서 깊이를 달리하는 매설공법, 연속적인 Concrete mattress 공법, 주철관과 U-duct를 이용한 공법, Concrete bag을 쌓는 공법, 돌을 쌓는 Rock berm 공법, Mortar bag을 쌓는 공법 및 FCM (Flexible Concrete Mattress) 공법 등이 있다. 이와 같은 보호공법은 설치 해역의 해양환경특성과 친환경적인 공법보다는 해저케이블의 위해요소에 대한 안정성만을 고려하여 해저케이블 보호공법을 선정하여 시공하고 있다. 따라서 본 논문은 해저케이블 위해요소와 수심, 해저질 등의 해양환경특성과 보다 친환경적인 측면을 고려하여 해양환경특성별 적정 보호공법을 제시한다.
일반적으로 해저케이블 보호공법에는 매설공법이 많이 사용되고 있으나 한국 연안역에서는 양식어장이라고 하는 특수한 여건과 조업 선박의 어구어법으로 인하여 다양한 형태의 보호공법이 사용되고 있다. 현재 한국의 해저케이블에 적용되어 있는 보호공법에는 해양의 저질 상태에 따라서 깊이를 달리하는 매설공법, 연속적인 Concrete mattress 공법, 주철관과 U-duct를 이용한 공법, Concrete bag을 쌓는 공법, 돌을 쌓는 Rock berm 공법, Mortar bag을 쌓는 공법 및 FCM (Flexible Concrete Mattress) 공법 등이 있다. 이와 같은 보호공법은 설치 해역의 해양환경특성과 친환경적인 공법보다는 해저케이블의 위해요소에 대한 안정성만을 고려하여 해저케이블 보호공법을 선정하여 시공하고 있다. 따라서 본 논문은 해저케이블 위해요소와 수심, 해저질 등의 해양환경특성과 보다 친환경적인 측면을 고려하여 해양환경특성별 적정 보호공법을 제시한다.
The burial method has been generally used for the protection methods of submarine cable. Especially in Korea, various types of protection methods have been used according to fisheries and fishing implements. In these days, all the protection methods - burial, continuous concrete mattress, cast iron ...
The burial method has been generally used for the protection methods of submarine cable. Especially in Korea, various types of protection methods have been used according to fisheries and fishing implements. In these days, all the protection methods - burial, continuous concrete mattress, cast iron pipes, U-duct, concrete bags, rock berm, mortar bags and FCM(Flexible Concrete Mattress) are applied to the submarine cable, but these methods just focus not on the characteristics of ocean environment and the protection of environment but on the safety of submarine cable against the external damages. This research presents the protection methods of submarine cable according as the characteristics of ocean environment - external damages, depth of water, seabed condition and the protection of environment.
The burial method has been generally used for the protection methods of submarine cable. Especially in Korea, various types of protection methods have been used according to fisheries and fishing implements. In these days, all the protection methods - burial, continuous concrete mattress, cast iron pipes, U-duct, concrete bags, rock berm, mortar bags and FCM(Flexible Concrete Mattress) are applied to the submarine cable, but these methods just focus not on the characteristics of ocean environment and the protection of environment but on the safety of submarine cable against the external damages. This research presents the protection methods of submarine cable according as the characteristics of ocean environment - external damages, depth of water, seabed condition and the protection of environment.
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문제 정의
따라서 본 연구는 해저케이블 설치 지역의 해양환경특성에 따른 해저케이블 설치 및 보호방안에 대해서 논의하고자 한다.
본 논문에서는 우리나라 연안해역에 해저케이블을 설치하기 위해서 어장 환경, 운행 선박 현황 등과 같은 위해요소 뿐 만아니라 수심, 저질 상태 등의 해양환경특성을 고려한 해저케이블 보호공법을 제시하였다.
제안 방법
이 공법은 해저의 온도 변화 정도를 감안하지 못하고 온도 응력에 대한 검토 없이 얇고 긴 구조로 보호공법을 설치하여 Concrete mattress에 지속적으로 융기, 절단 현상이 발생하여 계속 보강공사를 시행했다. 그러나 보강공사로 사용한 Mortar bag 공법이 시멘트 분말의 확산으로 인한 환경 문제가 제기되어 콘크리트를 유연하게 결합한 FCM방법을 이용하여 보강공사를 수행했다.
국내의 배전케이블은 특별한 보호공법 없이 케이블 자체의 방호력으로 포설되어 있으며, HVDC 해저케이블에 적용된 보호 공법은 일반적인 매설방법과 더불어 위해요소에 따라서 Concrete mattress, Concrete bag, Rock berm, 주철관(Cast iron pipe), U-duct 등을 적용하여 해저케이블을 보호하고 있다. 그러나 횡간수도 구간에서 시공 당시에 예상하지 못했던 대형 선박의 묘박으로 인한 해저케이블 고장이 발생하여 현재 새로운 보호공법을 적용했다. 또한 제주연안 구간에서는 강한 파력으로 인하여 U-duct의 전도 및 주철관 손상과 해저케이블 손상이 지속적으로 발생하여 재활용전주를 활용한 인공어초 구조물을 설치하여 그 성능에 대한 장기적인 모니터링을 실시했다.
제주～해남 HVDC 해저케이블 구간에서는 시설 당시 제주해협의 안강망어선의 조업도구로 인한 위해요소를 고려하지 않고 매설 없이 포설로만 시공하여 해저케이블 고장이 발생했다. 따라서 안강망어선의 앵커에 대한 실증시험을 실시하고 그 결과를 적용하여 저질의 특성에 따라서 1.2～3.0 m 깊이로 케이블을 매설했다. 저질의 상태가 딱딱하여 계획되어 있는 충분한 매설깊이를 확보하지 못하는 경우에는 추가로 Rock berm을 설치하여 케이블을 보호한다.
따라서 이와 같은 현상을 고려하여 해저케이블 설치 지역의 해양 저질 상태, 조류의 세기, 어장 현황, 운행 선박 현황 및 파력 등을 고려하여 해양환경특성에 의한 해저케이블 구간의 보호공법을 제시 한다(Table 2).
그러나 횡간수도 구간에서 시공 당시에 예상하지 못했던 대형 선박의 묘박으로 인한 해저케이블 고장이 발생하여 현재 새로운 보호공법을 적용했다. 또한 제주연안 구간에서는 강한 파력으로 인하여 U-duct의 전도 및 주철관 손상과 해저케이블 손상이 지속적으로 발생하여 재활용전주를 활용한 인공어초 구조물을 설치하여 그 성능에 대한 장기적인 모니터링을 실시했다. 또한 일부 Concrete mattress 설치구간에서 발생되는 문제점에 대해서는 Concrete bag, Mortar bag와 같은 보수·보강 공법이 사용했다.
첫 번째로 국내·외의 해저 케이블 설치에 따른 보호공법을형태별로 구분하여 최적의 보호공법을 분류한다. 또한 한국 남해안의 제주～해남 및 전라남도 신안지역의 해양의 지형 및 환경특성에 따른 해저케이블 설치현황을 조사한다(Fig. 1 및 Fig. 2). 두 번째로는 해저케이블 설치지역에서 이상구간 발생및 그 원인에 대한 적절한 보호공법에 대하여 설명한다.
두 번째로는 해저케이블 설치지역에서 이상구간 발생및 그 원인에 대한 적절한 보호공법에 대하여 설명한다. 마지막으로는 현재 해저케이블 이상구간 발생 시 보수․보강 공법의사용으로 인하여 발생하는 환경문제에 대해서 파악하고, 해양환경특성에 따른 구간별 해저게이블 보호공법을 제시한다.
위와 같은 문제에 대해서는 U-duct의 측면부를 mortar bag을 사용하여 보강, U-duct의 전도를 방지하는 공법을 사용했다. 그러나 파력의 영향이 강하게 작용하는 수심 5 m 부근 해역에서는 계속적인 보강에도 불구하여 U-duct의 전도 현상은 계속되어서 재활용전주를 활용하여 인공어초의 역할도 함께 수행할 수 있는 구조물을 제작·설치하여 보수·보강을 하였으며 그후 이상구간은 발생하지 않았다(한국전력공사, 2007b).
또한 해양환경특성에 대한 고려가 부족하여 문제점이 발생하고 있는 경우를 보면 해남-제주간 HVDC 해저케이블 소안도 구간과 횡간수도 구간에 적용한 연속 Concrete mattress 공법을 들 수 있다. 이 공법은 해저의 온도 변화 정도를 감안하지 못하고 온도 응력에 대한 검토 없이 얇고 긴 구조로 보호공법을 설치하여 Concrete mattress에 지속적으로 융기, 절단 현상이 발생하여 계속 보강공사를 시행했다. 그러나 보강공사로 사용한 Mortar bag 공법이 시멘트 분말의 확산으로 인한 환경 문제가 제기되어 콘크리트를 유연하게 결합한 FCM방법을 이용하여 보강공사를 수행했다.
첫 번째로 국내·외의 해저 케이블 설치에 따른 보호공법을형태별로 구분하여 최적의 보호공법을 분류한다.
해저케이블 설치 해역의 해양환경 특성에 따른 해저 케이블 설치 및 보호 방안을 제시하였다.
대상 데이터
한편 전라남도 신안지역의 배전선 해저케이블은 총 5회선으로 장산도와 자라도, 대야도와 능산도, 상수치도와 비금도, 상수치도와 상사치도, 당사도와 소악도 구간에 시설되어 있다. 해저케이블의 총연장은 9,459 m이며, 5개 구간 모두 1979년에 준공하였다(한국전력공사 전남지사, 2005)(Fig. 2).
성능/효과
따라서 수중 이동에 의한 시멘트 분말이 대량으로 확산되어 환경 적인 문제가 제기되어 시공 시 많은 민원이 발생하고 있는 공법이다. 또한 나무말목이나 쇠말목에 대한 실증시험 결과 안정성에서도 문제가 있는 것으로 확인되었다. 그리고 해남 구간에 시설되어 있는 Concrete mattress도 쇠말목 투하와 앵커의 투하 및 끌림에 대해서 안정성을 확보하고 있지 않는 것으로 확인되었으며, 제주연안 구간의 U-duct에서도 파력에 의한 문제점들이 확인되었다(한국전력공사, 2005; 한국전력공사, 2006a; 2006b; 한국전력공사, 2007a).
5 m 이상 매설 후 Concrete mattress를 상단부에 설치하여 해저케이블을 보호했다. 또한 저질의 특성에 의해 해저케이블을 매설하지 못하고 포설만 한 구간인 동화도 동쪽 구간과 횡간수도 구간의 보호공법은 먼저 동화도 동쪽 구간은 1차로 주철관으로 보호한 후 Concrete bag 을 쌓아서 보호하였으며, 횡간수도 구간은 포설된 상태 위로 Concrete mattress를 설치하여 해저케이블을 보호했다.
또한 일부 Concrete mattress 설치구간에서 발생되는 문제점에 대해서는 Concrete bag, Mortar bag와 같은 보수·보강 공법이 사용했다. 한편 이러한 공법은 시멘트를 분말상태로 수중에 거치하는 시공 방법상의 문제로 인하여 환경문제를 야기하였으며, 나무말목과 쇠말목 등의 위해요소에 대해서 해저케이블을 완벽하게 보호하지 못하는 것으로 확인되었다. 이에 대한 환경 문제를 최소화 시킬 수 있는 케이블의 보호공법에 대한 연구의 필성이 제기된다.
후속연구
따라서 해저케이블의 위해요소에 대한 정확한 판단과 자원 재활용 측면, 친환경적인 측면 및 해양환경특성 등을 고려한 재활용전주-인공어초 구조물, 재활용전주-mattress, 인공어초 형태의 duct 구조물 등과 같은 새로운 해저케이블 보호설비 개발이 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해저케이블의 종류에는 무엇이 있는가?
해저케이블의 종류에는 직류송전의 HVDC (High-Votage, Direct Current) 해저케이블과 배전케이블 및 광통신케이블이 있다. 국내에서는 제주와 해남을 연결하는 2회선의 HVDC 해저케이블과 도서지역의 전력 공급을 위한 19개소의 배전케이블, 그리고 일본, 홍콩, 중국, 유럽, 미국 등을 연결하는 8개소의 광통신케이블이 있다(한국전력공사, 1998; 2005).
HVDC 해저케이블과 배전케이블을 포설 및 매설하기 위해서는 무엇이 필요한가?
일반적으로 광통신케이블은 특별한 보호설비 없이 포설되어 있다. 그러나 HVDC 해저케이블과 배전케이블은 포설 및 매설하기 위해서는 주변 환경을 적용한 적절한 보호 설비가 필요하다.
해저케이블 설치 해역의 해양환경 특성에 따른 해저 케이플 설치 및 보호방안 제시는 어떻게 이뤄지는가?
첫 번째로 국내․외의 해저 케이블 설치에 따른 보호공법을형태별로 구분하여 최적의 보호공법을 분류한다. 또한 한국 남해안의 제주～해남 및 전라남도 신안지역의 해양의 지형 및 환경특성에 따른 해저케이블 설치현황을 조사 한다(Fig. 1 및 Fig. 2). 두 번째로는 해저케이블 설치지역에서 이상구간 발생및 그 원인에 대한 적절한 보호공법에 대하여 설명한다. 마지막으로는 현재 해저케이블 이상구간 발생 시 보수․보강 공법의사용으로 인하여 발생하는 환경문제에 대해서 파악하고, 해양환경특성에 따른 구간별 해저게이블 보호공법을 제시한다.
참고문헌 (12)
한국전력공사(1998), 제주-육지간 전력계통 연계공사 건설지 p. 3-5, pp. 340-388.
한국전력공사(2001a), HVDC #2 해저케이블 긴급복구공사 종합보고서, pp. 1-5.
한국전력공사(2001b), HVDC 해저케이블 #2 POLE 고장원인 분석 용역(종합보고서), pp.57-82.
한국전력공사(2005), HVDC 송전선로 위탁정비공사 해저 케이블 SSS & ROV 점검보고서, pp. 4-10, pp. 49-83.
한국전력공사 전남지사(2005), 신안지역 해저케이블 수중 탐사용역 결과보고서, pp. 1-53.
한국전력공사(2006a), HVDC 송전선로 해양분야 정비공사 제주 구간 잠수점검 보고서, pp. 16-23.
한국전력공사(2006b), HVDC 송전선로 해양분야 정비공사 해남 구간 잠수점검 보고서, pp. 19-58.
한국전력공사(2007a), HVDC 송전선로 보호설비 적정성 검토 및 보강용역 최종보고서, pp. 479-481.
한국전력공사(2007b), 인공어초를 활용한 해저케이블 보호 공법 개발연구용역 최종보고서, pp. 104-122.
한국전력공사(2008), 2008년 인천 해저케이블 잠수 점검 용역 결과 보고서, pp. 20-25.
Alcatel(1997), CABLE PROTECTION IN THE SEA FARMS AREA AND HAING KAN STRAIT "AS-BUILT" DOCUMENTATION Volume 1 REPORT, pp. 7-15.
McDermott(1998), Cable Protection in Cheju Strait for the 300 MW HVDC link between Haenam - Gun and Chefu Do - Korea AS BUILT REPORT Volume 1, pp.
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