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문제 정의
- 따라서 본 연구의 목적은 새만금방조제의 해측피복석의 재료특성에 따른 마모원인을 분석하여 방조제의 안정성 확보에 필요한 기초자료를 제공하고자 하였다.
- 본 연구는 새만금방조제 해측피복석의 재료특성에 따른 마모원인을 구명하기 위하여 새만금방조제의 전 구간에 대하여 현장조사 및 재료시험을 실시하였다. 이에 대한 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
- 원위치 피복석의 표면 위를 오르내리며 피복석의 표면에 물리적인 충격을 가하는 유동석은 원위치 피복석의 재료특성과 비교하는 것이 중요하다. 따라서 현장조사 결과 유동석이 가장 많이 발생하는 4호방조제 4개구간 (No.28, No.46, No.56,No.85)에 대한 원위치 피복석과 유동석의 압축강도와 마모율 등 재료특성을 비교하였다. 이에 대한 비교 결과는 Table14~Table 15에서 보는 바와 같다.
- 새만금 방조제는 외해에 축조되었기 때문에 북서 계절풍에 의해서 발생하는 강력한 파랑에 저항해야하므로 파랑이 피복석의 압축강도와 마모율에 끼치는 영향을 분석하였다.이를 위해 신시석재와 외부석재로 조합시공 (Multiple stoneconstruction)된 4호방조제에서 고파랑구간과 평상파랑구간으로 구분하여 석재원별로 비교분석 한 결과는 Table 8~Table 11과 같다.
- 새만금 방조제의 해측에 시공되어 있는 원위치 피복석 및 유동석의 재료시험은 Fig. 2에 나타낸 바와 같이 각 방조제별로 소단 (Zone 3), 조간대 (Zone 2), 근고공 (Zone 1)의 3개 영역 (Zone)으로 나누어 현장조사를 실시하고 재료시험을 위한 시료를 채취하였다. 시험구간은 방조제별로 현장조사 및 유의파고 분석 결과에 따라서 마모현상이 심하고 유의파고가 높은 고파랑 구간과 마모현상이 적고 유의파고가 크지 않은 평상 파랑구간을 선정하였다.
- 2에 나타낸 바와 같이 각 방조제별로 소단 (Zone 3), 조간대 (Zone 2), 근고공 (Zone 1)의 3개 영역 (Zone)으로 나누어 현장조사를 실시하고 재료시험을 위한 시료를 채취하였다. 시험구간은 방조제별로 현장조사 및 유의파고 분석 결과에 따라서 마모현상이 심하고 유의파고가 높은 고파랑 구간과 마모현상이 적고 유의파고가 크지 않은 평상 파랑구간을 선정하였다. Table 2~Table 3과 같이 영역별 석재원, 시공방식, 파랑구분 (고파랑 : 유의파고 5 m이상, 평상파랑 : 유의파고 5 m이하)을 나타냈다.
- 99 km를 선정하였다. 현장조사는 새만금방조제 전 구간에 대하여 피복석의 마모, 이탈, 변형, 파손상태를 조사하고 재료시험을 병행 실시하였다.
대상 데이터
- 1과 Table1과 같다. 그림과 같이 총길이 33.9 km의 새만금방조제 중 선착장, 유지관리시설 등 피복석이 시공 되어 있지 않은 구간을 제외한 27.99 km를 선정하였다. 현장조사는 새만금방조제 전 구간에 대하여 피복석의 마모, 이탈, 변형, 파손상태를 조사하고 재료시험을 병행 실시하였다.
- 새만금방조제의 현장조사 및 재료시험은 2009년 6월부터 2014년 12월까지 실시하였으며 공간적 범위는 Fig. 1과 Table1과 같다. 그림과 같이 총길이 33.
이론/모형
- 해측피복석 재료시험은 한국농어촌공사가 피복석 품질시험에서 사용하고 있는 ‘피복석 품질기준’, ‘실내시험에 의한 암분류 방법’과 일관성을 유지하고 기존자료의 활용도를 높이기 위하여 Table 4와같이 KS기준에 따라 시험하였다 (KRC, 2011).
성능/효과
- 1. 재료시험결과 외부석재의 압축강도는 신시석재 대비 77.3%로 약하고 마모율은 133.3 %로 크게 나타나 신시석재에 비하여 상대적으로 약한 내구특성을 보이고 있다. 따라서 신시석재가 외부석재로 조합시공된 4호 방조제의 경우 외력이 작용할 경우 내부석재의 마모가 더 많이 발생할 것으로 판단된다.
- 2. 석재원별 파랑영향에 대한 압축강도는 평상파랑구간이 고파랑구간에 비해 신시석재가 평균 4.0 %, 외부석재가 0.6% 강한 것으로 나타났다. 마모율은 고파랑구간이 평상파랑구간에 비해 신시석재 평균3.
- 3. 영역별 압축강도를 비교한 결과 대부분의 구간에서 조간대영역의 압축강도는 75.4~99.1 %로 작게 나타났다. 이러한 결과는 일반적으로 조간대영역이 다른 영역에 비하여 파랑 및 해수의 화학적 영향이 큰 영역이기 때문인 것으로 판단된다.
- 4. 소단영역에 대한 조간대영역의 마모율 분포는 57.6~133.0% 로 압축강도의 경우와는 달리 일관된 경향을 보이지 않았다. 그러나 현장조사 결과 조간대의 마모가 심한 것을 감안할 때 이와 같은 현상은 향후에도 지속적인 모니터링 및 연구가 필요한 것으로 나타났다.
- 4와 같다. 결과와 같이 비중과 흡수율 차이는 5 % 이하로 작게 나타났지만 압축강도는 외부석재가 신시석재 대비77.3 %로 약하고 마모율은 133.3 %로 크게 나타나 신시석재에 비하여 상대적으로 약한 내구특성을 보이고있다. 분석결과 외부석재와 신시석재가 조합 시공된 4호방조제는 파랑이나 유동석 충격 등의 외력이 작용할 경우 내구성이 상대적으로 약한 외부석재 시공구간에서 마모량이 집중적으로 발생하는 피해를 입을 수 있기 때문에 피복석은 동일 석재원 재료를 사용하도록 하는 시방서 규정 제정 등이 필요하다고 판단된다.
- 6 % 강한 것으로 나타났다. 마모율은 고파랑구간이 평상파랑구간에 비해 신시석재 평균3.0 %, 외부석재는 8.2 % 크게 나타났다. 이같은 조사결과로 볼 때 신시석재와 외부석재 모두가 고파랑구간에서 내구특성이 약한 것으로 나타났다.
- 6% 강한 것으로 나타났다. 마모율은 고파랑구간이 평상파랑구간에 비해 신시석재 평균3.0 %, 외부석재에서 8.2 %크게 나타나 신시석재와 외부석재 모두가 고파랑구간에서 내구특성이 약한 것으로 나타났다.
- 이에 대한 비교 결과는 Table14~Table 15에서 보는 바와 같다. 유동석의 압축강도는 원위치 피복석보다 평균131.1 %정도 강한 것으로 나타났다. 유동석의 마모율은 원위치 피복석 대비63.
- 2 % 크게 나타났다. 이같은 조사결과로 볼 때 신시석재와 외부석재 모두가 고파랑구간에서 내구특성이 약한 것으로 나타났다. 이것은 고파랑 구간의 파랑에너지가 평상파랑구간에 비하여 더 크게 작용하고 있어 파랑 또는 유동석의 물리적 충격이 더 많이 발생하였기 때문인 것으로 판단된다.
- 5 %로 작게 나타났다. 이러한 결과로 미루어 볼 때 피복석의 마모원인은 피복석보다 재료특성이 강한 유동석이 피복석 위를 유동할 때 재료특성이 상대적으로 약한 원위치 피복석이 먼저 마모되는 것으로 판단된다.
- 유동석은 원위치 피복석의 표면 위를 유동하므로 유동석과 원위치 피복석의 재료특성을 비교하는 것이 중요하다. 이에 대한 비교 결과 신시석재의 유동석이 원위치피복석보다 압축강도는 131.1 %로 크고 마모율은 63.5 %로 작게 나타났다. 이러한 결과로 미루어 볼 때 피복석의 마모원인은 피복석보다 재료특성이 강한 유동석이 피복석 위를 유동할 때 재료특성이 상대적으로 약한 원위치 피복석이 먼저 마모되는 것으로 판단된다.
후속연구
- 0% 로 압축강도의 경우와는 달리 일관된 경향을 보이지 않았다. 그러나 현장조사 결과 조간대의 마모가 심한 것을 감안할 때 이와 같은 현상은 향후에도 지속적인 모니터링 및 연구가 필요한 것으로 나타났다.
- 특히 피복석이 외부석재로 시공된 경우에는 더욱 큰 마모현상이 나타날 것으로 예측되며 이것은 현장조사 결과에서 4호방조제의 조간대 (외부석재)에서 마모현상이 큰 것과 같은 결과이다. 따라서 유동석에 의한 피복석의 마모원인은 피복석보다 내구성이 강한 유동석이 피복석 위를 유동할 때 내구성이 상대적으로 약한 피복석이 먼저 마모되는 것으로 판단되는바 이에 대한 대책이 마련되어야 할 것으로 사료된다.
- 그러나 현장조사결과 조간대의 마모정도가 다른 영역에 비하여 심하게 나타난 것 (KRC, 2011)으로 판단할 때 해측피복석의 마모특성에는 마모율보다 압축강도가 더 주요한 역할을 할 가능성이 있다고 판단된다. 이와 같은 현상에 대하여는 향후에도 지속적인 연구와 분석이 필요하다고 판단된다.
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