[논문]친환경 바이오 투수 블록의 개발

송현우; 이중우; 권성민; 이태형; 오영탁

친환경 바이오 투수 블록의 개발
Development of Eco-friendly Bio-permeable Block 원문보기

송현우 (한국해양대학교 대학원) , 이중우 (한국해양대학교 건설공학과) , 권성민 (한국해양대학교 대학원) , 이태형 ((주)에스비비) , 오영탁 ((주)에스비비)

지구온난화에 따른 연안의 해수면 상승은 해안에 가해지는 파랑에너지의 상승을 유발한다. 이러한 해수면의 상승은 상대적으로 수심이 깊어지는 효과를 초래하고 이는 과거 발생하지 않았던 해안지역의 침식 및 해빈에서의 모래를 유실시킨다. 특히, 국내 연안 225개소의 연안 모니터링 결과 142개소인 62%가 침식우려 이상의 등급으로 나타났다. 일반적으로 연안침식에 대응하는 방법은 호안을 쌓아 보호하게 되는 경성공법으로 외력의 변화에 따라 현장여건에 맞는 호안의 경사, 단면형상 및 재료를 선택하게 된다. 하지만 현상에 대한 불충분한 이해에 근거한 공법 적용으로 제반국가에서 다양한 피해가 발생하고 있으며, 이는 공법신뢰도 향상을 위한 기술개발 및 융합기술 도입의 필요성을 보여준다. 본 연구는 파랑저감에 효과적인 다공성 구조물Biocoast를 활용하여 해안침식피해억제를 위한 친환경 투수 바이오 콘크리트 블록을 개발하였다. 특히, 자연해변 및 호안시설에 대해 자연 및 인위적 외력에 의한 침식과 세굴로부터 연안을 보호하고, 블록의 유닛화를 통해 품질관리 및 공정관리의 효율성을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이는 사람의 안전과 직결되는 문제이기 때문에 더욱 효율적이고 내구성이 강한 호안제의 필요성이 대두되고 있다. 기존 호안제가 사용되고 있는 현장에서 이러한 문제가 지속되고 있기 때문에 새로운 개념의 호안제를 도입하기 위하여 본 연구를 시작하였다. 피마자 오일에서 추출한 바인더로 제작되어 친환경적이고 파랑저감에 효과적인 다공성 구조물 Biocoast (Lee et al.

제안 방법

3D Print를 이용하여 모형 제작을 하여 HC-Block의 효과적인 배치를 구상하였다. Biocoast로만 이루어진 호안제 보다 블록형태로 유닛별 배치 시, 블록간의 결속력으로 인해 호안제 전체적인 내구성이 강화될 것을 기대하고 있다.
Biocoast의 시공과정에서 교반, 포설, 평탄화 시행 시 재료와 특수 장비의 이동, 열처리, 작업공간 점유 등 애로점을 개선하기 위해 소량규모의 규격화와 체결이 양호한 블록디자인을 수 행하였다. 블록끼리의 체결 시에도 중금속 함유 첨가제 사용을 배제하고 피마자에서 추출한 식물성 용액적용으로 유해물질 용출을 제거하였다.
Hudson식의 경우, 파주기나 파형경사, 파장과 지속시간에 대한 영향이 포함되어 있지 않아서 콘크리트에 의한 피복층이나 안정성이 서로 다른 개체인 경우 K_D 값을 수리모형 실험에서 구하도록 권장하고 있다. 따라서 소파블록에 대한 기존의 수리모형 실험에서 쇄파대 내에서 TTP는 7.0, ECO TTP는 11.8를 적용하고 있어서 본 연구에서 HC-BLOCK과 디자인 특성상 가까운 투수공간이 있는 ECO TTP의 값을 적용하여 개략적 블록의 중량을 시산해보았다.
블록끼리의 결합은 2가지로 분류하여 배치에 용이하도록 하였다. 블록이 하나의 단일체가 되어 배치하는 경우와 7개의 블록이 하나의 유닛이 되어 배치하는 경우로 나뉜다.
Biocoast의 시공과정에서 교반, 포설, 평탄화 시행 시 재료와 특수 장비의 이동, 열처리, 작업공간 점유 등 애로점을 개선하기 위해 소량규모의 규격화와 체결이 양호한 블록디자인을 수 행하였다. 블록끼리의 체결 시에도 중금속 함유 첨가제 사용을 배제하고 피마자에서 추출한 식물성 용액적용으로 유해물질 용출을 제거하였다.
HC-Block의 실물제작에 앞서, ‘Fusion 360' 프로그램을 활용하여 3D Print 모형으로 제작하였다. 블록의 높이를 5cm와 7cm로 두 케이스를 제작하여 서로 엇갈려 배치함으로써 더욱 효과적인 월파방지를 기대하였다. 3D Print 모형 안에 Biocoast를 직접 제작하였고 골재 대비 바인더를 5%를 사용하였다.
블록의 외곽 프레임을 콘크리트로 블록의 내구성을 향상시킨 반면, 콘크리트 프레임 내부에 골재를 채운 경우 투수성 향상을 위해 외 곽 콘크리트 프레임 하단부에 ‘V'자형 Slit을 한 변 당 3개씩 삽 입하였다.
비탈면의 경사(cos)는 일반적으로 중량산정이나 블록거치를 예상할 때에 1.50을 사용하지만 도구해수욕장의 경우 해안 침식과 더불어 불규칙한 경사면이 있기 때문에 보다 정확한 계산을 위해 세 가지 경사면으로 나누어 계산하였다. 경사면에 따른 안정수의 값을 Table 1에 나타내었다.
세 가지 경사면을 지정하여 안정수를 계산하였고 K_D과 밀도의 경우 HC-Block과 비슷한 형태인 ECO TTP의 자료를 참고하여 계산하였다. 최종적으로 허드슨 식을 이용해서 각 안 정수에 따른 중량을 산정하여 Table 2의 값을 얻었다.
블록 디자인은 자연에서 안정적인 형태를 갖추고 있는 주상절 리와 벌집에서 착안하여 정육각형 모양을 하고 속채움 골재는 클로버잎 모양으로 월파량과 처오름의 최소화를 꾀하였다. 여기서는 벌집과 클로버잎 모양을 결합한 5개의 콘크리트 프레임 HC-Block(Hive-Clover Block)을 디자인하고 내부에 Biocoast 골재의 비율을 조절하여 채우는 형태로 변형하였다. 블록의 외곽 프레임을 콘크리트로 블록의 내구성을 향상시킨 반면, 콘크리트 프레임 내부에 골재를 채운 경우 투수성 향상을 위해 외 곽 콘크리트 프레임 하단부에 ‘V'자형 Slit을 한 변 당 3개씩 삽 입하였다.
기존 호안제가 사용되고 있는 현장에서 이러한 문제가 지속되고 있기 때문에 새로운 개념의 호안제를 도입하기 위하여 본 연구를 시작하였다. 피마자 오일에서 추출한 바인더로 제작되어 친환경적이고 파랑저감에 효과적인 다공성 구조물 Biocoast (Lee et al.,2018)를 활용하여 해안침식피해억제를 위 한 친환경 투수 바이오 콘크리트 블록을 개발하였다.

대상 데이터

블록의 높이를 5cm와 7cm로 두 케이스를 제작하여 서로 엇갈려 배치함으로써 더욱 효과적인 월파방지를 기대하였다. 3D Print 모형 안에 Biocoast를 직접 제작하였고 골재 대비 바인더를 5%를 사용하였다. Fig.
본 연구과제인 친환경 바이오 투수 블록이 실제 연안침식방지의 목적으로 해안가에 배치될 경우를 가정하였을 때 블록의 중량을 산정을 위해 현재 연안정비사업 중인 포항 도구해수욕장 전면 해역을 선정하였다.

이론/모형

블록의 중량을 산정하기 위해선 대표적으로 Iribarren식, Hudson식, Van der meer식이 있지만(Yu et al., 2001), 블록의 중량 산정을 위해 파력을 받는 경사면의 표면에 피복하는 사석 또는 인공블록의 기본 산정식인 허드슨(Hudson)공식을 사용하였다.

성능/효과

최종적으로 허드슨 식을 이용해서 각 안 정수에 따른 중량을 산정하여 Table 2의 값을 얻었다. 블록의 중량은 약 0.85ton에서 0.6ton정도로 계산되었고 블록을 기성화하여 대표적인 규격을 정할 때는 일반적인 경사 1.50을 적용하여 계산된 약 0.7ton이 가장 적합할 것이라고 사료된다.

후속연구

Biocoast로만 이루어진 호안제 보다 블록형태로 유닛별 배치 시, 블록간의 결속력으로 인해 호안제 전체적인 내구성이 강화될 것을 기대하고 있다. 또한 최적화된 모양으로 블록을 상품화시킨다면 시공의 편리함과 더불어 경제적인 측면에서도 잇점을 가져올 수 있을 것으로 본다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

친환경 바이오 투수 블록의 개발
Development of Eco-friendly Bio-permeable Block 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

친환경 바이오 투수 블록의 개발 Development of Eco-friendly Bio-permeable Block 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

친환경 바이오 투수 블록의 개발
Development of Eco-friendly Bio-permeable Block 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper