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부유식 플랫폼의 밝은 미래 (출처: Marina World 11-12월 호)

작성일 13-12-06 21:38 | 조회 18,120 | 댓글 0

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전 세계 마리나 시장에서 두터운 독자층을 형성하며 마리나 또는 부잔교 분야 신기술 및 신공법, 워터프론트 개발, 신규 마리나, 신제품 개발 등 다양한 소식을 전하는 마리나 월드 (www.marinaworld.co.uk) 11-12월호에 ‘부유식 플랫폼의 기술 (Engineering the Floating Platform)’ 이라는 특집 기사가 실렸다.
세계 최고의 마리나 시공사 벨링햄마린(Bellingham Marine)의 엔지니어 로버트 윌크스가 부유식 플랫폼의 정의부터 계획-설계 및 시공시의 고려사항 및 특징, 활용 방안 등을 소개한다.


모든 마리나 프로젝트들은 수상이든 육상이든 한정된 공간 내에서 계획, 시공되기 때문에 마리나 계획(플래닝)이란 주어진 공간에서 최적의 효율성을 찾아내는 작업이다. 공간에 대한 고민과 동시에 고객과 설계사들은 독특하고 특색 있는 마리나를 원하며 이 두 가지 목적을 동시에 만족시킬 수 있는 방법이 바로 부유식 플랫폼이다.
부유식 플랫폼이란 콘크리트로 제작된 도크(부유식 구조물)를 모듈로 연결시켜 그 위에 건물 등을 시공하는 형태로 단순히 정의하면 ‘수상에서도 육상과 같이 다양한 시설을 시공할 수 있는 기술로 마리나를 색다르게 만들어주는 시설’이다.

Engineering a Floating Platform (부유식 플랫폼의 기술)
대한민국 대전 갑천 레저스포츠 계류시설은 클럽 하우스와 수상 레포츠 시설 대여를 위한 시설로 계획, 한국의 주요 마리나 프로젝트를 수행하고 있는 워터프론트 전문기업 (주)씨케이아이피엠이 시공했다.
CKIPM 설계팀과 호주 전문 마리나 설계사가 공동으로 설계한 18.6m x 12.5m의 부유식 플랫폼은 6개의 모듈로 분리하여 제작한 후 시공 현장에서 조립하여 시공을 완료했다.
(설계 시 상위 건물의 중량 49톤, 부유식 플랫폼의 최대 중량 97톤). 부유식 플랫폼 4 면에는 밸러스트 탱크를 삽입하여 필요시에 물을 채워 건현을 조정할 수 있고 이 시스템은 관리를 위해 잠수하거나 사용 시 별도 장비가 필요하지 않아 사용과 관리에 용이하다. 특히 갈수기가 있는 시공현장의 특성상 플랫폼이 안전하게 안착될 수 있도록 연약 지반을 1m이상 사석으로 치환하고 H빔 형태의 격자망이 시공됐다.

레드포인트의 베테랑 엔지니어 크레이그 펀스터는 “부유식 플랫폼의 부력과 건현을 계산하는 것은 항상 도전 정신을 불러일으킵니다. 이 시설의 설계는 조선술과 비슷합니다. 배를 건조한 이후 지속적으로 밸러스트를 잡듯이 부유식 플랫폼도 시공 후 수평을 맞추는 작업이 필요하며 동시에 설계 시에 밸러스트 탱크 수용력을 최우선으로 고려합니다.”라며 설계시 고려사항에 대해 설명한다.
부유식 플랫폼은 일반적으로 폰툰 내에 삽입된 밸러스트 탱크 또는 부유식 튜브를 통해 건현과 높이가 조정되며 이 탱크와 튜브는 별도의 도장, 커버 등이 필요하지 않다.

캘리포니아 마리나에 부유식 상점과 주유소를 시공한 벨링햄마린은 냉장고 및 각종 집기류가 설치될 경우 플랫폼에 가해질 수 있는 최대 중량 및 편심하중 등을 종합적으로 검토하고 시공 진행 정도에 따라 부유식 플랫폼 사면에 인입된 밸러스트 탱크를 이용하여 일정하게 건현과 수평을 유지시켰다.(밸러스트 탱크의 물의 양을 조절하여 폰툰의 수평, 건현, 레벨 등을 유지)
맥주, 음료, 식품 등이 채워졌을 때를 기준으로 설계하고 시공 시에는 부잔교 주변으로 통을 설치하여 건현을 일정하게 유지, 공정이 진행되면서 집기류와 물품의 무게만큼 통을 제거시켜가며 시공을 완료했다. 특히 이 프로젝트는 환경에 영향을 줄 수 있는 주유용 폰툰을 포함하고 있었기 때문에 추후 수리에 대비하여 누수방지용 호스가 포함됐다.

Connecting the Modules (모듈의 연결)
완공된 부유식 플랫폼은 완전한 일체형의 구조물이 된다.
캘리포니아 딕슨빌에 부유식 사무실을 시공한 벨링햄마린 남서지부장 짐 퍼더는 “벨링햄마린은 여러 모듈을 연결하여 일체형 구조물로 결합시키는 뛰어난 기술력을 보유하고 있습니다. 마리나에 시공되는 스루로드(through rods)와 팀버웰러(Timber waler) 시스템을 적용시켜 시공하는 이 시스템은 시설 하부에서 상부까지 이중으로 견고하게 연결되며 모듈과 모듈은 강선, 강봉 등을 이용하여 일체형으로 결합됩니다.” 라며 특유의 연결 시스템을 설명한다.

콘크리트 모듈과 모듈은 내부를 강선 또는 강봉으로 관통시키는 스루로드 시스템으로 연결되어 견고하며 길이에 제약 없이 시공이 가능하다.
“대형 폰툰의 연결은 차별화된 방식이 필요합니다. 벨링햄마린은 부유식 플랫폼의 모듈을 조립하기 위해 프리텐셔닝(pre-tensioning)방식을 도입, 각각의 콘크리트 모듈들을 일정한 장력으로 연결시킴으로서 구조적으로 일체화된 안정적인 폰툰을 제공합니다.” 레드포인트의 엔지니어 크레이그 펀스터의 말이다.
스루로드 시스템을 이용하여 연결한 부유식 플랫폼은 장력이 일정하게 유지되고 유지·보수가 필요하지 않으며 경제적이다.

Galvanic Corrosion (부식 방지)
수중에 시공되는 부유식 플랫폼은 부식의 우려가 있으므로 다음의 사항들이 고려된다. 샌디에이고에 위치한 수상 택시용 승강장을 시공했던 퍼더는 “초기 부유식 플랫폼 시공시 스루로드에 아노드 방식을 적용했으나 벨링햄마린 엔지니어들은 곧,
제방이 수중에 위치할 경우는 부식이 문제가 될 수 있으므로 다음의 사항들을 고려한다.
샌디에이고에 위치한 수상 택시용 승강장 시공했던 퍼더는 “처음에는 하부의 스루로드에 음극방식을 적용했으나, 벨링햄마린의 엔지니어들은 곧, 보다 실용적이며 효율적인 방법을 고안해낼 수 있었습니다. 모듈과 모듈을 스루로드로 연결한 후 양 끝 부분을 실링처리 하면 내부에 인입된 수분은 순환되지 못하면서 인입된 산소와 수분만큼은 산화만 진행, 추가적인 부식이 발생하지 않습니다.”

Casting the Modules (모듈의 주물)
완벽히 조립된 부유식 플랫폼은 육상을 걷는 것과 같은 편안함을 느낄 수 있다.
“부유식 플랫폼의 모듈과 모듈을 연결하기 위해 개발한 매치 캐스팅(match-casting) 방식은 첫 번째 콘크리트 모듈을 몰드를 이용하여 제작, 이후 제작되는 모듈은 처음 제작된 모듈의 측면(연결부)과 일치시켜 제작됩니다. 이 과정은 조립을 위한 홈을 성형하는 작업이 포함되어 있어 마치 레고 블록을 조립하는 것처럼 콘크리트 모듈을 쉽게 조립할 수 있습니다. 이는 대형 플랫폼도 공장에서 모듈형으로 제작, 품질의 질을 향상시킬 수 있으며 운송이 용이하고 사용목적에 적합하도록 조립하여 시공되기 때문에 대형 부잔교의 성형이 가능합니다.”


Anchoring the Floating Platform (부유식 플랫폼의 연결)
일반적인 마리나처럼 엔지니어들은 부유식 플랫폼의 풍력 또는 파력을 계산하며 부유식 플랫폼의 상부 구조물의 풍력 산출은 대형 요트를 계류할 때 발생하는 풍하중과 비슷하다. 이 사실들은 앵커링 또는 무어링 시스템의 하중을 명시하는데 사용되어 왔으므로 시공되는 현장의 조건과 예측되는 날씨 등을 반영하여 설계된다.
지면에 고정되어 수위 변화에 자연적으로 대처하는 파일 고정방식은 부유식 플랫폼을 고정시키기 위한 가장 효과적이며 효율이 높은 방식이다. 그러나 호수, 외각 지역과 같이 초과 과중을 적용받는 곳이나 수심이 깊은 경우에는 파일 항타가 불가능 하므로 앵커, 케이블, 체인 등의 방식들을 이용한다.

Cost of Floating Platforms (부유식 플랫폼의 가격)
놀랍게도 부유식 플랫폼의 시공비용은 육상에 건물을 시공하는 비용과 비교하여 큰 차이가 나지 않는다. “부유식 플랫폼의 시공 비용은 큰 문제가 되지 않습니다.”
벨링햄마린의 경험에 의하면 최근 샌디에이고에 폭 9.1m에 길이 30.5m의 초대형 부유식 플랫폼 시공 당시, 고객은 2개의 대형 바지(Barge)를 구입하는데 개당 $200,000(원화 2억 4천만 원)을 지급할 예정이었으나 벨링햄마린이 고강도 콘크리트 시설을 제안, 고객은 경제적인 가격과 효율성 등을 고려하여 콘크리트 부유식 플랫폼을 선택했다.

Uses of Floating Platforms (부유식 플랫폼의 사용)
몇 해 전만 하더라도 부유식 플랫폼은 창고 또는 다른 시설을 부유시키기 위한 용도로 제한적으로 사용됐다. 이후 사용자의 편의성을 향상시키기 위해 마리나 내 화장실 또는 샤워실 시공에 도입되기 시작했으며 이는 오수 탱크, 배수구, 하수처리 시설 등이 포함된다.

하버 마스터 등 마리나 관리자들은 마리나에서 발생하는 상황을 수시로 파악하고자 한다. 캐나다의 콜하버 마리나에서는 관리 사무실을 부유식 플랫폼으로 시공, 경제적이며 효율적으로 사용하고 있다. (콜하버 마리나는 도심에 위치하고 있어 육상부지에 프리미엄 가격이 형성되어 있었으나 부유식 관리 사무실을 시공하여 경제적으로 해결했다)
부유식 플랫폼은 동시에 많은 인원들이 사용하거나 포크리프트, 대형 컨테이너 들을 사용하기 위한 페리 터미널이나 대형 상업용 어선을 위한 시설물로 적합하며 딩기보트용 부잔교, 용선 산업, 세일링 스쿨 등 해양레저 시설을 지원하는 상업시설로도 활발히 이용될 수 있다. 워싱턴 캡틴 샌트 마리나에는 2개의 부유식 플랫폼을 시공, 텐트를 도입하여 마리나 내에서 바비큐나 식사를 할 수 있는 공간으로 사용되고 클럽하우스와 조정클럽은 웨딩과 이벤트 공간 등으로 다양하게 활용된다.
“부유식 플랫폼의 크기는 문제가 되지 않습니다. 벨링햄마린에서 캘리포니아의 한 대학에 시공한 부유식 플랫폼은 60m x 18m 크기로 비행기 격납고로 사용되고 있습니다.”

부유식 플랫폼의 활용은 상상을 뛰어넘는다.
미국 옥스나드캐널 보팅센터에 시공된 부유식 플랫폼은 부잔교에 경사면을 시공하여 선박의 이․ 접안이 용이하며 사용자의 편의성이 향상됐다. 또한 아이다호 쾨르드알렌 리조트에 시공된 부유식 골프코스(14홀)는 티샷 후 보트를 타고 이동, 특유의 골프코스로 구성되어 골퍼들이 다양한 기술을 연마할 수 있다.
오리건주 데슈트강에 시공된 연어/송어용 통로는 벨링햄마린에서 시공한 프로젝트 중 가장 특별한 사례로 꼽힌다. 부유식 플랫폼을 수면 아래 5.5m(18ft)에 시공, 이 거대한 시설은 어류 집합소로 사용되거나 댐 또는 바다로 보내기 전 어류를 저장, 분류, 연어를 수송하기 위한 시설로 사용되고 있다.

The Future (미래의 부유식 플랫폼)
벨링햄마린 호주 지사장 존 스프레그는 “부유식 플랫폼은 그 무궁무진한 가능성으로 우리의 일상생활 속 숙박시설, 상점, 레스토랑, 주택, 리조트 등에 접목시킬 수 있습니다. 벨링햄마린은 전 세계에 부유식 부잔교와 마리나를 시공한 경험과 노하우를 갖춘 전문가로 크기, 시공 위치, 무게, 건현 등에 구애받지 않고 고객의 상상을 실현시켜 드립니다.”



<국내 부유식 플랫폼 사례>

1.대전 갑천 레저스포츠 계류시설
위치 : 대전 서구 만년동 일원(갑천)
부잔교형식 : 부유식 플랫폼 18.6m×12.5m
건축 형식 및 면적 : 1층 철골구조 (건축면적:58.32㎡)
대전 갑천 레저스포츠 계류시설은 국내에 처음 도입된 부유식 플랫폼 사례로 6개의 콘크리트 모듈을 강선으로 연결하여 시공됐다. 시민들이 보다 편리하게 수상 레포츠를 이용할 수 있도록 클럽하우스, 탈의실, 휴게실, 카누와 카약 등을 보관할 수 있는 계류시설 등을 포함하고 있다.

2.부산 낙동강 화명 웨이크보드 계류시설
위치 : 부산 북구 화명생태공원 일원(낙동강)
부잔교형식 : 부유식 플랫폼 18.0m×13.0m
건축 형식 및 면적 : 1층 컨테이너 구조(건축면적:47.04m)
전문 선수, 동호회 활동, 국내․외 대회 유치 등을 위한 목적으로 시공된 부산 낙동강 화명 웨이크보드 계류시설은 8개의 콘크리트 모듈로 구성, 무관절 접합구조 팀버웰러 시스템(Timber Waler System)으로 연결됐다. 이 시설은 완공이후 2013년 8월 ‘부산 IWWF 세계웨이크보드 선수권대회’가 개최됐다.

3.부여백마강 수상레저 계류시설
위치 : 부여군 규암면 호암리 일원(백마강)
부잔교 형식 : 부유식 플랫폼 24.0m×10.2m
건축 형식 및 면적 : 1층 철골 구조 (건축면적 : 104.74㎡)
홍수 시 유속이 빠르며 수위차가 심한 시공 현장을 고려하여 강관파일 고정 방식이 채택, 수위 변화에 따라 수위 변화에 따라 상․하로 움직여 별도의 관리가 필요하지 않다.
클럽하우스, 교육장, 사무실, 샤워실, 화장실 등을 갖추고 있으며 부유식 플랫폼 내에 오수펌프를 설치, 육상으로 자동 펌핑이 가능하다.


4.여주 수상레저 계류시설(예정)
위치 : 여주군 현암지구 일원(남한강)
부잔교 형식 : 부유식 플랫폼 24.0m×36.0m
건축 형식 및 면적 : 3층 철골 구조 (건축면적: 417㎡)
현재 계획단계에 있는 여주 수상레저 계류시설은 국내에 시공된 부유식 플랫폼 중 가장 큰 프로젝트로 수상 레저를 즐길 수 있는 수상 계류시설과 클럽하우스, 교육실, 장비보관실, 화장실, 탈의실 등을 포함하여 카페테리아, 세미나실, 커피숍 등의 시설을 계획 중이다.