방파제로 쓰이는 테트라포드(Tetrapod) 이야기

728x90

< 방파제로 쓰이는 테트라포드 이야기 >

2018년 울산수학체럼 한마당 자료집에서

1. 이론적 배경

어느 바닷가, 어느 방파제를 가더라도 꼭 볼 수 있는 것이 있다.

바로 4개의 뿔 모양의 콘크리트 구조물인 테트라포드이다.

테트라포드는 왜 바닷가 방파제에 있을 것일까?

프랑스의 Neyrpic사에서 1949년에 개발한 블록으로, 바다의 방파제에 사용 되고 있는 다리가 4개 달린 콩크리트 덩어리이다. 테트라포드는 파도의 힘을 분산시키거나 소멸시키기 위해 사용하는 것이다.

주로 방파제서 지속적으로 파도의 영향을 받는 부분에 설치하여 방파제 구성요소인 물밑에 던져 놓은 기초 돌과 방파제 블록을 보호한다.

그런데 테트라포드를 가만히 살펴보면 정사면체 모양을 하고 있는 것을 알 수 있다.

정사면체의 한가운데서 각 꼭짓점을 잇는 선의 모양을 본떠 만들어졌다.

그 이유는 벽면을 같은 모양의 타일로 빈틈없이 쌓아야 하기 때문이다.

공간을 빈틈없이 쌓을 수 있는 다면체의 종류는 정사면체, 정육면체, 직육면체 등이 있다.

그 중에서 강한 조류나 수압을 이겨내 파도나 해일을 막아내야 하는 구조물은 정사면체이다.

왜 일까?

바로 안정감 때문이다.

정사면체의 무게 중심은 가장 아래에 있다.

그래서 안정감이 뛰어나다.

또한 정사면체를 굴리더라도 언제나 같은 모양을 유지한다.

이런 이유로 구조물 하나하나가 안정감을 유지하는 정사면체 형태의 구조물을 사용하는 것이다.

2. 기대효과

방파제를 쓰이는 테트라포드가 방사형의 구조를 갖추고 있는 것과 정사면체 모양을 하고 있는 이유는 강한 조류나 수압을 견디고, 파도나 해일을 막아내야 하므로 구조물 하나하나가 안정감을 확보해야 한다.

정다면체 중에서 이런 조건을 갖춘 것은 정사면체이고 테트라포드는 이 보다 더 견고한 모양을 가지고 있어서 더 많이 사용된다.

또한 정사면체나 테트라포드는 방향성이 없어서 어떻게 놓더라도 서로가 잘 섞이는 장점을 가지고 있기 때문에 이들이 방파제의 모양으로 선택되는 것이다.

실생활 속의 공간도형(입체도형)은 학생들의 지적 상상력을 자극할 뿐만 아니라 추측의 실마리가 되기도 한다.

이에 공간도형을 만나면 시각적으로 판단하기보다 논리적으로 판단하는 계기가 될 것이다.

테트라포드 추락 사고가 자주 발생하자, 대한민국에서는 발을 딛고 올라 갈 수 있는 돌기가 달린 테트라포드를 개발했다. 자체개발한 것이라 로열티를 아낄 수 있다는 장점도 있다고 한다.

◐ 일광바닷가에 갔는데 지게차가 테트라포드를 바지선에 옮겨 싣고 있었다.

테트라포드를 어떻게 만들까?

궁금해서 바닷가 옆에 있는 넓은 공터에 갔더니 수없이 많은 테트라포드가 있었다.

쇠로 만든 거푸집을 연결해서 시멘트를 붓고 마르면 거푸집의 나사를 풀어서 떼어내는 것 같았다.

그렇게 만든 테트라포드를 지게차에 싣고 바닷가 방파제 끝에 부려놨다가 바지선에 싣고 필요한 곳에 내릴 것이다.

신기했다.

방파제 물 속에 들어가 있는 테트라포드는 많이 보았지만 그걸 누군가가 만들고 만든 것을 옮겨다 물속에 넣는다는게 신기했다.

어마무시 큰 시멘트 덩어리도 신기했고 그걸 장난감처럼 답싹 들어서 배 갑판에 가져다가 차례로 내려 놓는 것도 신기했다.

대형 지게차는 후진이나 전진할 때 '위험합니다''안전운전 하세요.'를 계속 쫑알 거렸다.

그 장면이 신기해서 동영상으로 찍었는데 집안을 정리하다가 테트라포드에 대해서 정리한 내용이 있어서 옮겨 적어본다. ◑.

다음 내용은 리브레위키에서 가져온 내용이다.

테트라포드 장점

파도의 에너지를 감소시키는데 탁월하다. 특히 여러 층으로 쌓을 경우 블럭 사이의 빈 공간에서 파랑의 힘 대부분이 죽어버리기 때문에 내파성이 상당히 좋다.
블럭은 서로 맞물리는 방식으로 시공이 가능하며, 이 경우 급경사의 비탈면에도 시공이 가능하다
블록의 무게중심이 낮은 편이라 안정성이 높고, 동일한 부피의 콘크리트 블럭에 비해서 상당히 가벼운 편에 속한다.
설치를 하는데 특별하게 주의를 기울일 필요성은 없다.

테트라포드 단점

설치하는데 돈이 후덜덜하게 많이 깨진다. 테트라토드 1블럭 자체는 그냥 콘크리트 덩어리라서 40t짜리 블럭 하나 제작단가가 대략 160만원이라는 저렴한(?) 가격에 속하지만 크레인을 사용한 거치단가가 또 추가로 들어가는데 이게 개당 90만원꼴로 깨져나간다. 문제는 테트라포드를 사용한 방파제가 블럭 하나만을 쓰는 경우는 전무한데 공사비를 따져보면 1미터당 1억 2천만원정도가 들어간다고....
단점이라고 하기는 뭣하지만 고정된 시설은 아니다 보니 정말로 강력한 폭풍이나 해일이 몰려올 경우 이 테트라포드가 대량으로 유실되는 경우가 발생한다. 문제는 항구를 폐쇄하지 않는 한 이 녀석을 다시 시공해야 하는데 태풍이 자주 다니는 동네라면 얼마 지나지 않아서 이 녀석들이 또다시 집단가출을 해 버리는 사태가 발생할 수 있다는 것이다. 실제 서귀포항의 경우 태풍 매미 내습 당시 강한 파도에 방파제의 테트라포드가 모두 유실되어 다시 시공하였는데 이후 복구공사가 완료된지 얼마 되지 않아 볼라벤이 다시 테트라포드를 싹 쓸어가 버린 전력이 있다. 2020년 울릉도에서는 태풍 마이삭과 하이선의 영향으로 테트라포드 두 개가 터널에 들어가 통행이 불가능해졌다.

테트라포드의 위험

나무위키에서
테트라포드 위로 올라가는 것은 매우 위험한 행동이다. 테트라포드는 기본적으로 대부분의 표면이 경사면과 곡면으로 이루어져 있다. 거대한 크기 때문에 시각적으로 잘 못느끼지만 발을 딛어보면 표면이 기울어져 있고 접지면이 곡면이기 때문에 균형을 잡고 서기에 매우 불안정하다. 게다가 방파제 시설물 중에서도 파도를 온몸으로 맞는 시설이다 보니 당연히 바닷물에 절여졌고, 해조류와 각종 무기물이 엉겨붙어 매우 미끄럽다. 특히 파도에 젖는 가장자리 부분.
일단 테트라포드 사이에 끼이거나 밑으로 빠지면 구조하기 매우 어려우며 요란한 파도소리 때문에 살려달라고 외치는 소리도 잘 안 들리고, 다행히 누군가 들었다고 하더라도 도대체 어디에 빠졌는지 위치를 특정하기가 정말 쉽지 않다. 특히 야간상황이라면 더욱 구조가 어렵다.

2020년 7월 30일부터 테트라포드에 민간인이 출입하면 최대 100만원의 과태료를 부과하는 항만법 개정안 시행령이 시행된다.

테트라포드를 바지선에 옮기는모습