[논문]조력발전 구조물 설계를 위한 지반조사;인천만 지반조사 사례

오명학; 이광수; 박진순; 염기대; 차대욱; 양근훈

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Geotechnical Site Investigation for Designing of Tidal Power Plant Structures 원문보기

오명학 (한국해양연구원 연안개발연구본부) , 이광수 (한국해양연구원 연안개발연구본부) , 박진순 (한국해양연구원 연안개발연구본부) , 염기대 (한국해양연구원) , 차대욱 (현대엔지니어링(주) 토건 환경사업본부) , 양근훈 (현대엔지니어링(주) 토건 환경사업본부)

The main structures that comprise a tidal power plant are turbine structure, sluice structure, tide embankment and gate. Since these structures are founded on seabed ground, an extensive geotechnical site investigation to evaluate the engineering properties of field soils must be conducted prior to design and construction. According to the results of geotechnical site investigation conducted at the planned site for construction of Incheon bay tidal power plant, soft ground generally lie 7 meters below the seabed surface level. This research suggests the reliable and economical design of foundations and ground improvements required for construction of main structures in Incheon bay tidal power plant, with considerations on field conditions.

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문제 정의

본 논문에서는 인천만 조력발전 예비타당성조사의 일환으로 조력발전 주요 구조물의 기초설계를 위하여 수행된 인천만에서의 해상 지반조사사례를 제시하였다.
인천만에서 수행된 해상지반조사는 인천만 조력발전 예비타당성 조사 및 기본계획수립를 위해 수행되었다. 본 조사에서는 조력발전 예정 해역을 대상으로 시주조사와 현장원위치 시험 등의 각종 현장조사와 실내시험을 실시함으로써 방조제 및 조력발전 구조물 구간의 지층 상태와 지반의 공학적 특성을 규명하여 조력발전 구조물에 대한 최적의 설계 기본자료를 제공하고자 하였다.
수행되었다. 본 조사에서는 조력발전 예정 해역을 대상으로 시주조사와 현장원위치 시험 등의 각종 현장조사와 실내시험을 실시함으로써 방조제 및 조력발전 구조물 구간의 지층 상태와 지반의 공학적 특성을 규명하여 조력발전 구조물에 대한 최적의 설계 기본자료를 제공하고자 하였다.
시추조사는 조력발전 구조물 및 방조제 예정 구간에서의 지층분포 상태 및 지지층, 연약지반 심도를 확인하고, 역학시험을 위한 불교란 시료를 채취하기 위하여 수행되었다. 현장 원위치 시험으로 토사층 설계지반정수 도출 및 연약지반 특성 분석을 위한 표준관입시험, 점성토의 비배수 전단 강도 및 예민비 산정을 위한 현장베인시험, 연약지반 토층판별 및 압밀특성과 강도특성 분석을 위한 피에조콘관입시험이 수행되었다.

제안 방법

본 지반조사에서는 표 1과 표 2에 제시된 바와 같이 현장조사 및 실내시험을 실시하였다.
위하여 수행되었다. 현장 원위치 시험으로 토사층 설계지반정수 도출 및 연약지반 특성 분석을 위한 표준관입시험, 점성토의 비배수 전단 강도 및 예민비 산정을 위한 현장베인시험, 연약지반 토층판별 및 압밀특성과 강도특성 분석을 위한 피에조콘관입시험이 수행되었다. 또한, 기본물성시험과 연약지반의 강도 및 압밀특성 분석을 위하여 일축압축시험, 삼축압축시험, 압밀시험 등 실내 역학시험을 수행하였다(2).
현장 원위치 시험으로 토사층 설계지반정수 도출 및 연약지반 특성 분석을 위한 표준관입시험, 점성토의 비배수 전단 강도 및 예민비 산정을 위한 현장베인시험, 연약지반 토층판별 및 압밀특성과 강도특성 분석을 위한 피에조콘관입시험이 수행되었다. 또한, 기본물성시험과 연약지반의 강도 및 압밀특성 분석을 위하여 일축압축시험, 삼축압축시험, 압밀시험 등 실내 역학시험을 수행하였다(2).
연약지반의 공학적 특성을 분석하기 위하여 현장 원위치 시험과 현장에서 채취 한 불교란 시료에 대한 실내시험을 수행하였으며, 최적의 설계를 위한 합리적인 지반정수를 도출하기 위하여, 조사 결과를 인근 설계사례에서 조사된 자료와 비교하여 물리적 특성과 강도 및 압밀 특성을 분석하였다.

대상 데이터

조사위치는 인천만 일원의 강화도, 장봉도, 용유도, 영종도로 둘러싸인 해역으로 조사위치 및 주요 현황은 그림 1과 같다.
(-) 8m 부근을 경계로 하여 상부는 과압밀층으로 나타났으며, 하부는 정규압밀층으로 구분되었다. 대상지역은 세립사를 함유한 실트가 우세하였으며, 압축지수가 0.4 이하로 보통 압축성 내지 낮은 압축성을 나타내었다.

성능/효과

결과이다. 조력발전소 예정지역의 특성은 비교적 퇴적층의 충후가 얍고, 조류의 속도가 빠르며, 해성기원의 사질토이 상부 퇴적층의 연약지반을 이루는 특징이 았으며, 방조제 지역과 염하수도 지역은 퇴적층 층후가 매우 두꺼우며, 조류의 속도가 느리고 비해성기원 퇴적층이 하부에 두껍게 분포하는 특성을 나타낸다.
4%로 나타났으며, 심도에 따른 변화는 거의 없는 편이었다. 초기간극비 및 단위중량은 각각 1.067 ~ 1.281, 1.659 ~ 1.956 ton-f7m3 정도로 기존 범위에 비해 다소 편중되는 양상을 보였다. 소성지수는 2.
비배수전단강도는 평균 2.34 ton-f/m2으로 산정되었으며, 강도증가율은 0.16으로 유효 상재 하중 중가에 따른 비배수 전단강도의 증가비는 크지않는 것으로 판단된다.

후속연구

조력발전 구조물의 설계시 연약지반의 개량이나 기초보강공법은 공학적 특성에 대한 분석결과 뿐만 아니라 시공시의 효율성과 경제성이 함께 고려되어야 한다. 따라서, 향후 인천만 조력발전 타당성 조사와 기본계획 수립 시 연약지반의 분포상태와 공학적 특성을 반영하고 공법별 장단점에 따른 시공성과 경제성을 고려하여 조력발전 주요 구조물의 기초 및 지반보강공법을 설계할 계획이다.

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