방파제

방파제는 외해에서 들어온 파랑 에너지를 소산 또는 반사시켜 항내에 침입하는 것을 방지함으로써 선박의 출입과 하역을 원활히하고 안정되게 정박시키며, 항내 시설을 보전하고자 하는 구조물이다.

외부는 거석이나 콘크리트 블록으로 막고, 내부는 자갈이나 쇄석으로 채우는데, 구조상 돌이나 콘크리트 구조물로 설치되는 일반방파제와 특수방파제가 있다. 일반방파제의 축조방법은 ① 경사제, ② 직립제, ③ 혼성제로 분류된다. 경사제는 쇄석 또는 콘크리트 블록을 바닷속에 가라앉혀 양면이 자연경사가 되도록 만든 방파제로 경사면의 표면은 파력에 견딜 수 있도록 중량이 큰 쇄석 또는 콘크리트 블록으로 보강하고, 상부는 월파에 견디기 위해 콘크리트로 피복한다.

이것은 가장 많이 사용되는 공법이며, 수심이 얕은 소규모의 어항에 자주 사용된다. 그러나 근래에는 테트라포트를 비롯한 각종 콘크리트 블록이 고안되어 대형 방파제에도 경사제가 많이 축조된다.

직립제는 지반이 좋고 수심이 낮은 곳에 축조되는 경우가 많다. 잠함, 콘크리트 블록, 셀루러 블록, 콘크리트 단괴 등의 여러 구조양식이 있다. 잠함은 철근 콘크리트 구조물로서 물에 띄울 수 있는 함괴이다. 이 구조양식은 비교적 시공이 정확하고 잠함 속에 넣는 속채움 재료에 비용이 저렴한 모래·자갈 등을 사용할 수 있으므로 공사비를 절감시킬 수 있다.

또한 육상에서 제작되므로 해중공사의 기간을 단축할 수 있고, 강한 파력에도 견딜 수 있어 최근에 건설되는 항만에 자주 사용된다.

혼성제는 수심이 깊은 곳에 사용되는 구조양식으로 경사제와 직립제의 혼합된 형태이다. 이 공법은 수심이 깊은 곳에 특히 유리하다. 연약지반에서는 쇄석이 자연적으로 기초가 되고, 지반이 암반인 경우에도 기초를 정지할 필요가 없어 지반상태에 관계없이 만들 수 있다.

또한 쇄석부가 비교적 깊은 곳에 있어 부력을 적게 받고, 수면부분에서 파력이 직립부에 작용함으로써 견고한 구조가 된다. 그러나 이 공법은 직립부의 대형 블록 또는 잠함을 제작하는 데 적합한 장소와 설비가 필요하며, 직립부 설치시 해상이 불량하면 공사기간이 길어지기도 한다.

특수방파제 중 부양방파제는 케송이나 부체를 해면에 연속적으로 뜨게 해서 파력을 소모시키는 방법으로, 전시중에 임시방파제를 가설할 때 많이 사용된다.

그밖에 다른 방법으로 수중에 잠수체를 설치하여 파랑을 막는 잠수방파제가 있다. 이중 기포방파제는 수중에 설치한 공기관을 통해서 관 윗부분의 작은 구멍을 통해 기포를 분출시켜 파력을 소모시키는 방법이다. 선박 등의 통행에 의해 생성되는 침입파 방지에 적합하여 독(dock)의 입구 등에 설치된다. 이때 파력 소모 효과는 기포의 양에 비례한다.

부두 및 계류 시설

부두는 선박이 접안해서 화물을 적하하고 여객이 승강하는 장소로, 돌핀·부표 등과 함께 항만의 결절기능을 원활히 하기 위한 시설물이다.

부두의 수면은 정온수면이어야 하며, 횡풍이 강하지 않고 선박의 출입이 편리해야 한다. 또한 수심유지가 용이한 곳이어야 하며, 부두 주변 육상에는 충분한 용지가 있고 후배지와의 교통이 편리한 곳이어야 한다. 선박이 대형화되고 화물이 컨테이너로 수송되면서 부두가 갖추어야 할 항만시설이 더욱 많아지고 있다. 해운의 현대화가 대량 화물의 운송시간을 단축하는 데 의의를 두었고, 이에 따른 선박의 대형화로 인해 접안하는 데 필요한 수역인 버어스가 오히려 넓어졌기 때문이다.

부두는 이용 주체에 따라 일반공공에 이용되는 공공부두와 특정 기업체에 의해 전용되는 전용부두로 구별되고, 취급 화물에 따라 석탄·철강·컨테이너·여객 등만을 취급하는 전용부두와 일반 잡화를 취급하는 일반부두로 구분된다.

부두시설은 안벽·잔교·부잔교·물량장 등의 접안시설과 화물의 분류 및 운반을 위한 철도·도로·창고·상옥·하역기계·검사소 등의 육상시설로 구성된다. 선박의 계류를 위해서는 접안시설 외에 시버스·돌핀 등이 설치되기도 한다. 시버스는 원유 등의 하역을 위해 항외에 돌핀이나 부표 등을 설치하고, 이것과 육상 사이에 파이프 라인을 설치한 계류시설이다.

부두와 계류시설은 다양한 공법으로 축조된다. 안벽은 계선안의 일종으로, 배가 닿는 쪽을 벽면으로 하고 그 뒤쪽에 채운 흙의 측압에 견디도록 만든 일종의 옹벽구조이다.

안벽이 육지와 연결되어 축조되는 것과 달리 잔교는 해상에서 배를 계선하여 육지와 연락하고 하역하기 위한 시설물이다. 이중 고정잔교의 구조는 하부를 말뚝구조로 하고 위에 상판을 깔았다. 잔교는 연약지반에 적합하고 지진 내구력이 크며, 수심이 높아질 때도 여유를 두어 건설할 수 있다.

또한 조류에 대한 방해도 적고, 배가 접안하기 용이하며 반사파가 적어 선박의 동요를 줄일 수 있는 이점이 있다. 반면 배의 충격에 강하지 않고 상재되는 하중에 제한이 있다. 또한 부력(양압력) 등이 크게 작용하며 공사비가 비교적 많이 든다.

대형 선박과 부두 사이에 일시로 놓는 다리도 잔교에 속한다. 이 부잔교는 철주(鐵舟)를 띄워서 육안(陸岸)과 연락되기 때문에 조위의 승강과 같이 상하이동된다. 보통 간만의 차가 커서 고정된 안벽이나 잔교, 물량장 등으로 육안과 고저 차이가 발생하여 하역이 불가능한 곳에 이용된다.

한편 지질이 연약하고 경사해안에서 수심이 불충분한 경우, 부두의 기능을 위해 잔교부두가 설치되기도 한다.

돌핀은 육안에서 떨어진 곳에 주상체를 설치하여 여기에 계선하도록 시설한 것으로 선박은 계선부표에 계류된다. 이 부표는 닻에 비해 선박의 점유면적이 적어 묘박지 정리에 유용하다. 또한 닻을 사용하기가 부적당한 지질 또는 깊은 수심을 가진 항에 설치된다.

이 돌핀은 구조가 간단하므로 공사비가 저렴하고 정비에 용이한 이점은 있으나 일반 잡화부두로는 부적당하다. 주로 석유·석탄·곡류 등의 대형 화물을 하역할 때 하역장으로 이용된다. 특히 유조선 등 흘수가 큰 선박의 접안에는 육안으로부터 상당히 떨어진 연안의 깊은 곳에 설치한 돌핀에 계선하고, 대형 부표를 계류시설로 사용하는 경우가 많다. 이때 돌핀은 한 선좌에 2~4기를 1조로 이용하나 그외에 계류선주를 설치하여 선박의 로프를 걸치는 계류 돌핀을 2~4기 설치한다.

석유 하역시 사용되는 철주는 목재, 철강, 철근 콘크리트 등으로 제작된다.

목재는 건조비가 싸나 동요되기 쉽고, 부식 등으로 내구성이 약해 중요한 곳에는 사용되지 않는다. 철강은 파손의 염려가 적으나 건조비가 많이 들며, 도장·수선에 따르는 유지비가 비싸다. 철근 콘크리트의 경우 내구성이 좋고, 건조비·유지비가 싸나 수밀성이 약하고, 충격으로 균열·파괴되기 쉽다.

박거식 부두

간만의 차가 클 경우 항의 입구에 수문 또는 갑문을 만들어서 항내 수위를 일정하게 유지하는 시설이다.

조차가 4~5m 이상일 경우 설치된다. 수문식 박거에서는 선박의 출입은 만조시에 내외의 수위가 동일하게 되었을 때인 짧은 시간에만 행해진다. 갑문식의 경우 문이 이중으로 설치됨에 따라 상시 선박의 출입이 가능하나 수문식에 비해 공사비가 훨씬 비싸다. 또한 갑문장치 때문에 길고 넓은 부지가 필요하다(→ 조석).