연안구조물 기술 동향 - 소파블록을 중심으로

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1. 연안구조물 개요

장기적으로 기후변화에 따른 해수면 상승과 이 로 인한 파랑에너지의 증가 및 이벤트성으로 태풍

또는 해일 등과 같은 원인에 의해 연안침식이 발생 하고, 이러한 연안침식이 기존 연안구조물의 보수 보강과 신설될 연안구조물의 설계에 다양한 변수 로 대두되면서 연안구조물의 연구개발에 대한 중 요성은 높아지고 있다(그림 1 참고). 기존의 연안공 학 기술에서 진보하여 경제성, 시공성, 안정성 모 두를 고려한 신기술의 특허가 등록되고 있지만, 대 부분은 기존 기술의 단순 조합 또는 국외 기술의 단순 설계변경으로 인하여 시장에서 외면받는 것 도 현재의 상황이다.

연안구조물 중 소파블록을 설치하는 구조물로 는, 방조제, 항만, 연안침식방지구조물이 있는데, 방조제는 인공의 연안제방으로 염수로부터 농지 를 보호하기 위해 육지와 육지를 연결하는 구조물 이다. 수문 설치를 통해 조수의 통제가 가능하고 필요에 따라서는 간척지 개간에 이용된다. 간척사 장 창 환

특허청 국토환경심사과 선임심사관 [email protected]

고 철 승

특허청 국토환경심사과 선임심사관 [email protected]

그림 1. 연안구조물의 종류

연안구조물 기술 동향 - 소파블록을 중심으로

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업 공사비의 50-70%를 차지하는 시설물로 우리 나라에서는 새만금방조제, 시화방조제, 아산만방 조제 등이 있다(그림 2 참고). 항만은 자연환경으 로부터 선박을 보호하는 것이 목적인 시설물이다.

기능적으로는 군항, 상업항, 어항 등으로 분류되며 시설적으로는 입사하는 파랑을 차단하는 외곽시설 (방파제 등), 선박을 안전하게 접안하는 계류시설 (안벽, 볼라드, 방현재 등), 화물을 선적하거나 하 역하는 배후시설(컨테이너부두, 주차장, 도로, 철 도 등)로 분류할 수 있다(그림 3 참고). 연안침식방 지구조물은 해안선이 육지 방향으로 후퇴하는 현상 에 대응하기 위해 건설되는 시설물이다. 우리나라 에서는 1980년대부터 연안침식의 문제의 심각성을

새만금 방조제 제원 길이: 33.9km(세계최장)

vs. 네덜란드 주다치 방조제(32.5km) 저폭: 평균 290m

높이: 평균 36m 면적: 409km2 vs. 뉴욕 맨하탄의 5배 vs. 파리의 4배 vs. 세종시의 5.7배

그림 2. 새만금방조제(출처: 농어촌공사)

그림 3. 여수신항(출처: 여수광양항만공사)

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인식하고 1999년 제정된 ‘연안관리법’에 따라 양빈, 이안제, 도류제 등의 방법을 이용한 ‘연안정비계획’

을 시행 중이다(그림 4 참고).

2. 소파블록의 기술현황

2.1 소파블록 기술 국제 현황

소파블록은 방조제, 방파제, 연안침식방지구조 물 등 연안구조물의 주요 구성으로 입사하는 파랑 의 에너지를 감쇄하는 것이 목적이다. 소파블록 의 성능을 결정하는 주요 기술 요소는 결속력, 높 은 공극률, 재료의 단위 중량 및 강도이다. 소파 블록에 대한 연구는 1940년대에 시작되었다. 초 기에는 직육면체의 콘크리트 블록인 큐브(Cube) 를 기본으로 하였으나, 1950년 프랑스에서 개발 한 테트라포드(Tetrapod), 1960년 남아프리카공 화국에서 개발한 돌로스(Dolos), 1995년 미국의 코어락(Core-loc) 등 다양한 형태로 발전하였다 (그림 5 참고). 세계 소파블록 시장은 미국, 네덜 란드, 프랑스, 일본 등의 일부 국가가 대부분을 장 악하고 있다. 주요 선두기업으로는 미국의 미공 병단, 네덜란드의 Delta Marine Consultant, 프 랑스의 Sogreah, 일본의 Fudo-Tetra와 Nikken

Kogaku 등이 있다. 특히, 우리나라에 비해서 소 파블록 기술에서 우위를 가지는 일본에서도 건설 경기의 침체를 경험하며 소파블록 건설시장이 위 축되었지만 2011년 쓰나미 피해복구 사업의 영향 으로 사업이 확장되었고 특허출원 건수도 급증하 였다. 일본은 소파블록협회를 조직하여 19개 중소 기업이 딤플, 씨락 등 테트라포드와 돌로스를 변 형한 소파블록 및 삼주블록과 중공삼각블록 등과 같은 새로운 디자인의 소파블록 개발에 집중하였 다(그림 6 참고).

2.2 소파블록 기술 국내 현황

우리나라에서는 특허 권리가 소멸된 테트라포드 가 널리 이용되었다. 하지만 2011년 태풍 무이파 에 따른 테트라포드 유실 및 파괴 등의 피해 발생 이후 한국형 고파랑 대응 소파블록 개발에 대한 필요성이 대두되었다. 우리나라에서 소파블록 기 술력을 확보한 기업과 연구소로는 현대건설, 삼성 물산, 대우건설, 해양과학기술원 등의 대규모 업 체(또는 연구원)와 해양건설산업, 혜인이엔씨, 이 도건설, 네오테크, 스틸플라워, 신아이엔씨 등의 중소기업이 있다.

소파블록 기술과 관련하여 근래 2개의 중대형 R&D 과제가 해양수산부 주관으로 진행되었다(표 표 1. 해양수산부 주관 소파블록 기술관련 주요 R&D 사업

연안침식 대응기술 개발

•(기간) 2013.05.~ 2018.04.

•(예산) 230억원

•(주요연구)

- 연안침식 저감공법 최적 설계조건 수립 - 연안침식 저감공법 시험시공 및 모니터링

- 시험시공 사후평가 및 해역특성별 한국형 연안침식 저감공법 제시

고파랑 대응 소파블록 및 상치구조물 기술개발

•(기간) 2012.12.~ 2015.12.

•(예산) 128억원

•고파랑(10m급)에 대응 할 수 있는 소파블록 개발

- 방파제 공사･보수 공사 시 기존 소파블록(TTP, Sealock, Dimple 등)을 대체 가능한 신형 소파블록 형상 설계·검증 및 실증

- 신형식 소파블록을 항만공사에 사용할 수 있도록 제도 개선

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양빈: 외해의 모래 또는 강의 모래를 침식발생 해안에 포설 하는 공법

이안제: 침식발생 해안에 수평하게 설치되는 해안구조물 도류제: 침식발생 해안에 수직하게 설치되는 해안구조물

그림 4. 연안침식 현황 및 공법(출처: 국토해양부, Eastern Solent Coastal Partnership, 미공병단)

그림 5. 미국 및 유럽의 소파블록(출처: 미공병단)

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1 참고). 앞서 설명된 것과 같이 태풍 등에 따른 고 파랑에 대응하기 위한 소파블록의 개발과 다양한 원인에 의해 발생하는 연안침식을 저감할 수 있는 대책 연구의 일환으로 소파블록을 이용한 공법이 연구되었다.

2011년 대지진에 의한 쓰나미 피해가 발생한 이 후 일본에서 소파블록 관련 특허 출원 건이 급증 한 것과 같이 우리나라에서는 2011부터 태풍(2011 년 무이파, 2012년 볼라벤)에 의한 피해가 발생하 며 특허 출원 건이 증가하는 추세를 보이고 있다 (그림 7 참고). 하지만 우리나라에서 소파블록과 관련하여 출원된 건수 대비 특허 등록 건수는 지 속적으로 하락하였다(그림 8 참고). 이는 형상이 단조로운 소파블록 기술에 대한 특허 출원이 2011 년부터 증가한 반면, 검색시스템의 발전으로 선 행기술문헌이 다량 확보됨에 따라 등록율이 하락 한 것으로 파악된다. 또한, 건설전문 변리사가 아

닌 타 기술분야 변리사가 대리하여 소파블록에 대 한 기술 이해도가 떨어진 것으로 판단된다. 소파 블록의 특허 등록율 감소는 재료의 변경을 통해 거절이유를 극복하고자 하는 현상이 발견된다. 이 에 대한 예로서 소파블록의 주재료인 콘크리트와 제철소의 부산물에 화력발전 부산물(Ash 또는 슬 래그 계열), FRP, 플라스틱 등을 합성하거나, 소 파블록 내부에 와이어나 철근 등의 강재를 삽입 하거나, 소파블록 자체를 강관으로 제작하거나, 소파블록 거푸집의 조립/해체 기술에 대한 출원 이 증가한 점으로부터 분석된다(그림 9 참고). 특 히, Ash나 슬래그를 배합한 소파블록 기술개발은 2000년대 초반까지는 출원율이 저조했으나, 2010 년 이후 매년 2회 이상 2010년에서 2014년 평균 연 4회 이상 출원되는 점을 확인할 수 있다. 거푸 집의 경우 2005년에 1회에 거쳤던 특허 출원이 2014년에 5회까지 증가한 점을 알 수 있다.

그림 6. 일본 소파블록 종류(출처: 일본 소파블록협회)

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3. 맺음말

본 기사에서는 연안구조물 중 소파블록을 중심 으로 우리나라 기술 및 특허 출원, 등록 현황에 대 해 살펴보았다. 기후변화 등 다양한 요인에 의해 연안환경과 시설물의 안정성이 위협받고 있으며 그 필요성 역시 증대되고 있는 상황에서 보다 큰

관심이 필요한 것으로 판단된다. 그림 8에서 나타 나는 것과 같이 기술 개발에 따른 결과인 특허 출 원 건수는 증가하였지만 등록율의 면에서 생각한 다면 큰 성과를 보이지 않고 있다. 따라서 효율적 인 신기술 개발과 이에 대한 투자를 확대하여 보 다 안전한 국토 개발과 보존을 도모하여야 한다.

그림 7. 국내외 소파블록 기술 관련 특허 출원 건수

(a) 소파블록 기술 관련 재료별 특허 출원 동향

(b) 소파블록 거푸집 특허 출원 동향 그림 9. 소파블록 관련 신기술 이용 특허 출원 동향

그림 8. 우리나라 소파블록 기술 관련 특허 등록율