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• 연구 방법
• 연구 결과

제안 방법

• 3단계의 석회암 공동 보강계획 중 1단계로, 6개소 케이슨 여덟 함 하부 전체를 컴팩션 그라우팅으로 확실히 보강하고, 사석경사제 전구간에는 급속침하 방지용 보강매트를 포설했다. 그리고 다섯 개의 공동 추정이상대는 2단계로 실시설계 단계에서 추가조사와 분석을 통해 착공 전에 추가보강 계획을 수립하였다.
• 대한 항내정온도를 검토하였다. 검토결과 동방파제 전면에 소파블록 피복 경사제를 배치하는 것이 항입구부 및 항내 정온도를 가장 효과적인 것으로 분석하여 설계에 적용하였다.
• 공동폭 등 위험인자 별 배점기준에 따라 위험도 분석을 수행했고, 여러 단면의 수치해석을 통해 석회암 공동 안정도 평가를 수행한 결과, 1단계인 위험등급 공동보강 만으로는 완벽한 공동 보강이 불가능하여 여섯 개의 1단계 보강 외에 다섯 개의 2단계 조사 보강 등 총 3단계의 전구간 석회암 공동 보강계획을 수립했다.
• 구조물 내구성 증진을 위해 내염해성 콘크리트와 방청제를 사용하고 정량적 내구성 설계뿐만 아니라 신뢰도 기반, 염해 내구성 항목을 추가로 검토하여 신뢰도 I등급을 확인하였다. 그리고 염분 침투해석 결과 철근 피복두께를 96mm 이상 적용하여 159년 이상의 내구수명을 확보했다.
• 구조물 내파 안전성 검증을 위해 동적 파력을 적용한 피로, 균열해석을 실시하였고, 특히 동해안에서 지진이 빈번히 발생하여 FSSI, 지진해일뿐만 아니라, 지진 시 비선형 내진성능에 의한 손상 정도를 추가로 분석하였다. 그리고 스카이워크, 선박충돌해석을 수행했고, 케이슨 운송해석, 차수판과 거푸집 등의 공사 중 안전성도 확인하였다.
• 방지용 보강매트를 포설했다. 그리고 다섯 개의 공동 추정이상대는 2단계로 실시설계 단계에서 추가조사와 분석을 통해 착공 전에 추가보강 계획을 수립하였다. 마지막 3단계로 시공 중 이상 변위 발생시에는 케이슨에 미리 설치한 12개의 Hole을 이용하여 조사 후 보강할 수 있도록 함으로써 완벽하게 석회암 공동 리스크를 극복하는 것으로 설계 적용하였다.
• 추가로 분석하였다. 그리고 스카이워크, 선박충돌해석을 수행했고, 케이슨 운송해석, 차수판과 거푸집 등의 공사 중 안전성도 확인하였다.
• 기초조사 설계에서는 50년 빈도 설계 파랑으로 설계를 실시하였지만, 본 설계 시에는 이전 턴키설계 사례분석 및 실제 해역에서는 설계파랑 이상의 파랑의 내습이 잦은 경향을 바탕으로 100년 빈도 설계파를 산정하였다. 또한 방파호안은 월파를 차단하는 것이 가장 큰 역할이기 때문에 이를 위해 마루높이를 대폭 상향 시켰다.
• 다중반사파 및 회절파에 의한 항입구부 및 항 내 소란을 방지하기위해 표 3와 같이 9가지 평면배치에 대한 항내정온도를 검토하였다. 검토결과 동방파제 전면에 소파블록 피복 경사제를 배치하는 것이 항입구부 및 항내 정온도를 가장 효과적인 것으로 분석하여 설계에 적용하였다.
• 설계하였다. 단, 항외측 소파블록을 기초조사 TTP에서 수리특성이 탁월한 SEALOCK-VIIK 설계에 적용하였다. 또한 그림 12와 같이 친수호안 끝단부는 방파호안 2공구인 4구간에서 발생한 연파의 영향으로 기초조사 피복블록(TTP)의 안정성이 확보되지 않았다.
• 그리고 기초조사에서는 친수호안 전 구간이 사석 경사 식으로 설계되어 있었으나, 그대로 시공 시 2공구 케이슨을 거치하기 전까지 일정기간을 기다려야 하는 상황이 발생된다. 따라서 2공구 케이슨과 공정간섭이 없도록 친수호안 끝단부에 케이슨 2함을 계획하였다.
• 설계파를 산정하였다. 또한 방파호안은 월파를 차단하는 것이 가장 큰 역할이기 때문에 이를 위해 마루높이를 대폭 상향 시켰다.
• 그리고 염분 침투해석 결과 철근 피복두께를 96mm 이상 적용하여 159년 이상의 내구수명을 확보했다. 또한 수화열 해석 결과 온도균열지수 1.5이상을 확보했고, 크리프와 건조수축도 검토하였다.
• 그리고 다섯 개의 공동 추정이상대는 2단계로 실시설계 단계에서 추가조사와 분석을 통해 착공 전에 추가보강 계획을 수립하였다. 마지막 3단계로 시공 중 이상 변위 발생시에는 케이슨에 미리 설치한 12개의 Hole을 이용하여 조사 후 보강할 수 있도록 함으로써 완벽하게 석회암 공동 리스크를 극복하는 것으로 설계 적용하였다.
• 전술한 바와 같이 다중반사파 및 회절파로 인해항내정온이 불량해지기 때문에 이를 반영 설계를 실시하였다. 케이슨 단면상으로 항내정온이 불량해지는 것을 방지하는 것은 어렵다고 판단하여 수리 및 수치모형실험결과를 바탕으로 방파제는 소파 블록 피복, 방파호안은 오픈슬릿 케이슨을 설계에 적용하였다.
• 친수호안 내측은 완공된 후에도 일정기간 외해 고 파랑이 직접 내습하는 구간이기 때문에 기초조사에서 보강된 8톤급 돌망태를 적용하였다. 그리고 기초조사에서는 친수호안 전 구간이 사석 경사 식으로 설계되어 있었으나, 그대로 시공 시 2공구 케이슨을 거치하기 전까지 일정기간을 기다려야 하는 상황이 발생된다.
• 케이슨 단면상으로 항내정온이 불량해지는 것을 방지하는 것은 어렵다고 판단하여 수리 및 수치모형실험결과를 바탕으로 방파제는 소파 블록 피복, 방파호안은 오픈슬릿 케이슨을 설계에 적용하였다. 또한 방파제 제두부에는 3면 오픈슬릿 케이슨을 적용하여 회절파를 감쇄하였다.
• 상향하였다. 특히 항만구조물의 가장 중요한 파압 산정을 위한 파고는 일반적으로 사용하는 유의파고의 1.8배가 아닌 2.0배로 최대 값을 적용하였고, 복수설계 법과 설계하중조건을 추가로 검토하여 안전성과 내구성을 극대화하였다.
• 표층의 느슨한 모래로 인해 동방파제 두부와 방 파호 안 2공구 접속부 등 전역에 액상화 대책이 필요한 것으로 검토되었고, 이들 전 구간의 느슨한 모래를 굴착치환함으로써 액상화 원인을 완전히 제거하는 것으로 설계하였다. 그리고 중력효과까지 재현한 원심모형 진동대실험으로 내진 안정성의 신뢰성까지 극대화할 수 있었다.

대상 데이터

• 신뢰도 I등급을 확인하였다. 그리고 염분 침투해석 결과 철근 피복두께를 96mm 이상 적용하여 159년 이상의 내구수명을 확보했다. 또한 수화열 해석 결과 온도균열지수 1.
• 또한 그림 12와 같이 친수호안 끝단부는 방파호안 2공구인 4구간에서 발생한 연파의 영향으로 기초조사 피복블록(TTP)의 안정성이 확보되지 않았다. 따라서 소요 중량의 1.8배에 해딩하는 SEALOCK-VⅢ 62.5톤급을 적용하였다.

성능/효과

• 것으로 설계하였다. 그리고 중력효과까지 재현한 원심모형 진동대실험으로 내진 안정성의 신뢰성까지 극대화할 수 있었다.

후속연구

• 본 사업은 2020년까지 국비 8, 566억원과 민간자본 7, 658억원 등 총 1조 6, 224억원을 투입하는 대형 프로젝트로서 총 길이 1, 700m의 북방파제, 150m의 동방파제, 총 길이 2, 288m의 방파호안, 총 면적 80, 500m2의 친수시설이 있으며 최대 10 만톤급 7선석을 확충할 예정이다. 개발사업이 완료되면 동해항은 연간 하역능력이 4, 100만튼으로증가하고 10만톤급 이하 23척이 동시 접안이 가능하여 만성적인 선박 체선이 해소될 것이다.
• 활성화될 수 있다. 한/러 FTA에 따라 북방 항로가 활성화되며 향후 동해항은 북방 사업의 전진기지로서의 역할과 기능이 더욱 커질 것이다.

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