항만 외곽시설 태풍피해 분석을 통한 유지관리 계측센서 위치 제안

Abstract

본 연구의 목적은 태풍재해에 효과적으로 대응하기 위해 항만 외곽시설 유지보수용 계측 센서 및 수중부 조사 시스템 설계의 기초자료를 확보하기 위함이다. 항만 외곽시설은 항만 시설물 중에서 태풍피해에 가장 취약한 공간적 특성이 있다. 외곽시설의 대표적 시설물인 방파제는 항만의 정온도를 확보하기 위해 항만 외곽에 설치되어 외해로부터 내습하는 파랑을 저감한다. 방파제는 태풍 시 발생하는 고파랑을 제어하기 위해 필연적으로 매년 크고 작은 피해를 입게 된다. 방파제 피해를 증가시키는 요인은 기후변화에 의한 고파랑 빈도‧규모의 증가와 노후화로 인한 기능적 성능저하이다. 현재 완공 후 30년 이상 경과된 외곽시설이 전체의 26.1%를 차지하고 있으니 외곽시설의 피해 빈도와 규모는 지속적으로 커질 것으로 판단된다. 따라서 본 연구는 최근 10년(2011-2020년) 동안 방파제 태풍피해를 조사‧분석하여 방파제 유형별(경사제, 직립제) 파괴특성을 분석한다. 분석대상 항만은 무역항과 연안항 각 4개소이다. 항만 외곽시설 유지보수를 위해 도출된 결과는 수중부 조사구간과 고정형 센서 적용 위치 및 간격이다. 우선 수중부 조사구간은 크게 2가지 ① 파랑 및 파압 집중 구간(기본수준면에서 설계해면고까지 구간), ② 해저지반에서 소단 또는 마운드 상단 구간(경사제: toe 상단, 직립제: 기초 마운드 상단)이다. 한편, 경사제의 고정형 센서 위치는 단면적 측면과 평면적 측면으로 구분하였다. 단면적 측면에서는 조간대 1개소와 소단상부 1개소이며, 평면적 측면에서는 제간부 전면(설계파랑이 변동되는 구간 당 1개소), 제간부 후면(전체 구간에서 방파제 연장에 따라 2~3개소 이내, 최소 100m 당 1개소), 그리고 제두부 전면에 1개소가 필요하다. 직립제(혼성제 포함)의 경우 단면적 측면에서는 조간대 1개소와 마운드 상부 1개소이다. 또한 평면적 측면에서는 제두부 전면과 후면에서 각각 케이슨 1함당 1개(필요시 2함당 1개)와 제두부 전면 1개소이다. 위와 같은 계측 센서 위치와 수중부 조사구간은 과거 피해사례를 분석하여 결정하였다.