「에어백」두른 방파제

강력한 파도 충격 완화위해 유선형 구조물에 遊水室도 설치…
첨단공법 동원한 울릉도 사동港 방파제

강원도 동해시에서 160㎞쯤 떨어진 울릉도 동남쪽 사동항. 동해시 묵호항과 독도를 오가는 여객선과 화물선이 주로 드나드는 이 항구에는 2017년 독도 수호를 위한 해경·해군 전용 부두가 들어선다. 이를 위해 현재 사동항 앞바다에는 640m 길이의 방파제를 짓는 '동방파제 2단계 공사'가 한창이다. 포스코건설을 주관사로 하는 5개 기업 컨소시엄이 지난해 2월부터 시작한 이 공사의 작업 공정률은 현재 43% 정도이다.

이 공사에는 여러 제약이 많다. 울릉도 인근 해역은 수심이 깊고 높은 파도가 몰아치는 데다 철근·사석 등 건설 자재를 섬 내부에서 자체 조달할 수 없기 때문이다. 이런 난관을 이겨내기 위해 포스코 컨소시엄은 케이슨(방파제를 구성하는 콘크리트 구조물)을 육지에서 제작해 해상으로 운반, 설치하는 방식으로 방파제를 짓기로 했다. 항만 설계를 총괄한 세광종합기술단의 박대춘 부사장은 "울릉도 현지에서 케이슨을 제작하려면 자재를 싣고 오는 선박이 150여 차례 육지를 오가야 한다"며 "총 14개의 케이슨을 미리 육지에서 만들어 옮기면 운반 횟수를 14번으로 줄일 수 있어 공사 기간을 단축할 수 있다"고 말했다.

케이슨은 울릉도에서 210㎞쯤 떨어진 포항영일신항만에서 제작된다. 케이슨 1개는 길이 44m, 폭 32.5m, 높이 22m로 무게는 1만4000t에 달한다. 7층 높이의 아파트 한 동(棟)과 비슷한 크기다. 케이슨 1개를 제작하는 데 보통 75일이 걸린다. 케이슨은 파도의 힘을 분산시킬 수 있는 대칭 유선형으로 제작됐다. 운반 시 무게를 줄이기 위해 제작할 때는 격실 구조로 만들어 속을 비우고 운반이 끝나면 속을 채운다.

해상 운반은 케이슨을 바다에 띄워 선박 3척이 앞, 뒤, 옆에서 이끄는 방식으로 진행된다. 약 2노트(시속 4km)의 속도로 이틀간 210km의 동해 바다를 건너온다. 심상효 포스코건설 토목환경사업본부 과장은 "케이슨을 선박에 싣고 운반하다가 케이슨이 이탈하면 대형 사고가 되기 십상"이라며 "국내에서 대형 케이슨을 단독으로 띄워 장거리 해상 운송에 성공한 경우는 이번 공사가 처음"이라고 말했다. 현재 동(東)방파제에는 5개의 케이슨이 설치돼 있다.

동방파제에는 강력하고 높은 파도로부터 안전하고 깨끗한 항구를 만들기 위한 설계가 적용됐다. 사동항 인근 바다는 파도가 높고 힘이 센 데다 밀려오는 파도의 양도 많다. 이를 감안, 케이슨을 유선형으로 만들고 겉면에 바닷물이 들어올 수 있는 길고 작은 구멍(슬리트)을 냈다. 케이슨 안에 해수(海水)가 들어차 있는 방인 유수실(遊水室)을 만들어 부딪치는 파도의 힘을 분산, 소실시키고 있다. 해수면 기준 최고 10.3m의 파도에 대비해 방파제의 최고 높이도 14m로 높였다. 모형 실험을 한 결과, 항만 내 수위의 잔잔한 정도를 의미하는 항내 정온도가 7% 정도 개선되고 방파제를 넘어오는 파도의 양을 21% 줄이는 효과가 있는 것으로 확인됐다.

이번 공사에는 항내 수질 오염 문제를 해결하기 위해 심장 판막의 원리를 이용한 역류 방지형 해수 소통구도 설치됐다. 방파제를 관통하는 수로 터널 안에 심장 판막과 같은 날개벽을 설치해 파도가 밀려올 때는 바닷물이 항구 안으로 쉽게 들어가지만 파도가 밀려나갈 때는 항구 밖으로 휩쓸려 나가지 않도록 했다. 이를 통해 해수 유입량이 3배 정도 증가할 것으로 예상됐다.