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가물막이댐

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목차

1. 개요

가물막이댐은 다양한 분야에서 사용되는 임시 구조물로, 댐 건설, 선박 관리, 해난 구조, 원유 유출 방지 등 다양한 목적으로 활용된다. 댐 건설에서는 댐 부지 공사를 위해, 선박 관련 작업에서는 수중 장비 접근, 선체 수리, 연장 작업 등에 사용된다. 또한 침몰한 선박 인양 및 해양 사고 시 원유 유출을 막는 데에도 활용되며, 구조물 건설 방식과 사용 방식에 따라 여러 유형으로 구분된다.

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가물막이댐
개요
정의액체를 펌프로 퍼낼 수 있도록 둘러싸인 구역으로부터 액체를 막는 장벽
어원라틴어: cophinus (바구니)
고대 게르만어: *dammaz (방죽)
상세 정보
용도댐 건설
교량 건설
선박 수리
특징일반적으로 용접된 강철로 만들어짐
설계 시 수압과 토압을 고려해야 함
종류흙 가물막이
콘크리트 가물막이
강널말뚝 가물막이
셀룰러 가물막이
록필 가물막이
이중벽 가물막이
추가 정보
참고 문헌
관련 용어물막이 공사

2. 용도

가물막이댐은 다양한 목적으로 활용된다. 주요 용도는 다음과 같다.


  • 댐 건설: 본 댐 건설 시 공사 구역을 건조하게 유지하기 위해 강물의 흐름을 임시로 막거나 우회시키는 데 사용된다. 이는 댐 기초 공사를 위한 필수적인 작업 공간을 확보하기 위함이다.
  • 선박 관리 및 수리: 수중에 있는 선박의 특정 부분에 접근하여 작업을 해야 할 때 물을 막아 건조한 환경을 제공한다. 특히 드라이 도크 사용이 어렵거나 비효율적인 경우, 선체 수리, 장비 교체, 선박 연장 등의 작업에 유용하게 쓰인다.
  • 해난 구조: 침몰한 선박이나 수중에 있는 항공기 등을 인양할 때 주변의 물을 차단하여 구조 및 인양 작업을 용이하게 한다. 제2차 세계 대전 당시 추락한 폭격기 인양 사례처럼 잔해 조사 및 유해 수습에도 활용되었다.[5]
  • 기타 특수 목적: 100ton 무게의 오픈 케이슨을 약 1.61km 이상 깊이의 해저로 내려보내 해저 유정의 기름 유출을 막거나, 약 1.61km 이상 길이의 가물막이댐을 건설하여 디트로이트강에 새로운 수로를 만드는 등[6]의 대규모 공사나, 박물관 선박의 장기적인 보존 및 관리를 위한 보호 시설[7][8] 등 다양한 분야에서 특수한 목적으로 설치 및 운영된다.

2. 1. 건설

가물막이 댐 건설에는 일반적으로 두 개의 가물막이 댐이 건설된다. 하나는 계획된 댐의 상류에, 다른 하나는 하류에 설치된다. 이는 댐 기초 부분을 건조하게 유지하기 위해 강물을 다른 곳으로 돌리는 대체 터널이나 수로가 마련된 후에 이루어진다. 이러한 가물막이 댐은 보통 흙과 암석 채움재를 함께 사용한 일반적인 제방 댐 형태이지만, 콘크리트나 강널말뚝을 사용하기도 한다. 일반적으로 본 댐과 관련 구조물이 완성되면 하류 가물막이는 제거하고, 상류 가물막이는 물을 막아 저수지가 채워지기 시작하면서 물에 잠기게 된다. 댐 건설 부지의 지형에 따라서는 U자형 가물막이 댐을 사용하여 댐의 절반을 먼저 건설하기도 한다. 이 부분이 완성되면 가물막이 댐을 제거하고, 강 반대편에 비슷한 U자형 가물막이 댐을 만들어 나머지 절반을 건설하는 방식으로 진행된다.

2. 2. 선박 관리

가물막이댐은 선박 관리에 사용되어 수중 장비에 건조 접근을 허용하고 선박 내부 설비 작업이 진행되는 동안 수중 개구부를 막는다. 이는 가물막이댐이 한 클래스의 여러 선박에 맞을 수 있는 해군 선박에서 더 흔하게 사용된다.

가물막이댐은 선박을 드라이 도크에 넣어 수리 또는 현대화 작업을 하는 것이 실용적이지 않을 때 조선 및 선박 수리 산업에서도 사용된다. 이러한 응용 분야의 예는 선박의 연장이다. 어떤 경우에는 선박이 여전히 물에 떠 있는 상태에서 실제로 두 조각으로 잘리고, 선박을 연장하기 위해 새로운 선체 부분이 물에 띄워진다. 선체 절단은 선박의 선체에 직접 부착된 가물막이댐 내부에서 수행된다. 그런 다음 가물막이댐은 선체 부분이 서로 떨어져 부유하기 전에 분리된다. 가물막이댐은 나중에 선체 부분이 다시 용접될 때 교체된다. 이렇게 하는 데 비용이 많이 들 수 있지만, 드라이 도크를 사용하는 것이 훨씬 더 비쌀 수 있다.

가물막이댐은 일부 해난 구조 작업에도 사용된다. 가물막이댐은 2023년 IJsselmeer에서 Avro Lancaster ''ED603''의 경우처럼 물에서 항공기를 인양하는 데에도 사용되었으며, 가물막이댐을 사용하여 잔해를 면밀히 조사하고 승무원의 유해를 찾아 고국으로 송환할 수 있었다.[5]

수중 선박 관리에 사용되는 두 가지 일반적인 유형의 건식 챔버가 있다. 개방형 하단 코퍼댐은 잠수부가 밀폐된 선체 영역, 시스템 또는 개구부에 직접 접근할 수 있게 해준다. 챔버의 플랜지 측면은 선체에 고정되고 밀봉되어 기밀 경계를 형성한다. 개방형 하단 코퍼댐은 일반적으로 선박 내부로의 개구부가 없거나 이 영역의 내부가 가압되어 있는 경우, 장비 설치 또는 용접을 위한 잠수부 작업 공간, 용접 또는 에폭시 경화를 위한 환기로 사용된다. 공기 공간은 챔버 하단의 수면 압력과 동일하다. 개방형 상단 코퍼댐은 수면 아래 작업 영역에 대한 표면 접근을 허용하며 대기압 상태이다. 선박 내부로 통하는 선체의 개구부가 가능하다.

2. 3. 선박 건조 및 수리

선박 관리 분야에서 가물막이댐은 수중 장비에 건조한 상태로 접근할 수 있도록 돕거나, 선박 내부 설비 작업 중 수중 개구부를 막는 데 사용된다. 특히 하나의 가물막이댐으로 같은 종류의 여러 선박에 적용할 수 있어 해군 선박에서 더 흔하게 활용된다.

조선 및 선박 수리 산업에서는 선박을 드라이 도크에 넣어 수리하거나 현대화하는 작업이 현실적으로 어려울 때 가물막이댐을 대안으로 사용한다. 대표적인 예로 선박의 길이를 늘리는 연장 작업을 들 수 있다. 어떤 경우에는 선박이 물에 떠 있는 상태에서 두 부분으로 절단되고, 선박 길이를 늘리기 위한 새로운 선체 부분이 물에 띄워져 기존 선체 사이에 삽입된다. 이때 선체 절단 작업은 선박의 선체에 직접 부착된 가물막이댐 안에서 이루어진다. 절단 후 선체 부분이 서로 떨어져 떠다니기 전에 가물막이댐을 분리했다가, 나중에 두 선체 부분을 다시 용접할 때 가물막이댐을 재설치한다. 이 방식은 비용이 많이 들 수 있지만, 드라이 도크를 사용하는 것보다는 비용 효율적일 수 있다.

또한, 가물막이댐은 일부 해난 구조 작업에도 사용된다. 2023년 에이설호에서 아브로 랭커스터 ''ED603'' 항공기를 인양한 사례처럼 물속의 항공기 인양에도 사용되었는데, 이때 가물막이댐을 이용하여 잔해를 면밀히 조사하고 승무원의 유해를 찾아 고국으로 송환할 수 있었다.[5]

2. 4. 해난 구조

가물막이댐은 해난 구조 작업에도 사용된다. 침몰한 선박의 갑판 전체 또는 일부가 물에 잠겼을 경우, 침수된 공간의 물을 빼내기 위해서는 모든 개구부를 밀봉하거나 수면 위로 임시적인 방수 연장을 만들어야 한다. 이때 사용되는 임시 방수 구조물이 가물막이댐이다. 비록 임시 구조물이지만, 가물막이댐은 견뎌야 할 수압 및 기타 하중을 견딜 수 있도록 견고하게 제작되고 적절히 보강되어야 한다. 대형 가물막이댐은 일반적으로 항만 작업으로 제한된다.

해난 구조에 사용되는 가물막이댐의 종류는 다음과 같다.

  • 완전 가물막이댐: 침몰 선박의 대부분 또는 전체를 덮으며, 선박 측면을 수면 위로 연장하는 것과 같다.
  • 부분 가물막이댐: 화물 해치나 작은 데크 하우스와 같이 중간 크기의 개구부 또는 영역 주변에 건설된다. 미리 제작하여 통째로 설치하거나, 사전 제작된 패널을 설치 중에 연결할 수 있다. 부분 가물막이댐을 사용할 때는 갑판이 수압을 견딜 수 있도록 버팀목으로 보강해야 할 수 있다. 완전 및 부분 가물막이댐 모두 펌핑되는 공간에 일반적으로 큰 자유 표면이 생기므로, 선박의 구조적 강도를 고려하여 한 번에 하나의 구획 또는 그룹으로 나누어 배수 작업을 진행하기도 한다.
  • 작은 가물막이댐: 펌핑 작업을 하거나 조수 간만의 차이를 이용하여 물에 잠긴 공간에 구조 작업자가 접근할 수 있도록 한다. 일반적으로 미리 제작되어 작은 개구부 주변에 장착된다.


가물막이댐 설치 및 해체 과정에서는 장애물 제거, 설치, 고정 등을 위한 잠수 작업이 필요하며, 여기에는 수중 용접, 필요한 경우 코킹, 인접 구조물 버팀 및 지지 작업 등이 포함될 수 있다.

실제 사례로, 2023년 네덜란드 IJsselmeer 호수에서 제2차 세계 대전 당시 추락한 영국 공군 폭격기 Avro Lancaster ''ED603''의 잔해를 인양하는 데 가물막이댐이 사용되었다. 가물막이댐 덕분에 잔해를 면밀히 조사하고 승무원의 유해를 수습하여 고국으로 송환할 수 있었다.[5]

2. 5. 기타

100ton 무게의 오픈 케이슨이 딥워터 호라이즌 원유 유출 사고 당시 원유 유출을 막기 위해 약 1.61km 이상 깊이의 해저로 내려졌는데, 이는 가물막이댐의 역할을 수행했다.

디트로이트 강에 리빙스턴 해협을 건설하기 위해 약 1.61km 이상 길이의 가물막이댐이 설치된 사례가 있다.[6] (스토니 아일랜드 문서 참조)

박물관 선박으로 보존 중인 USS 앨라배마와 USS 노스캐롤라이나는 각각 2003년과 2018년부터 선체 주변에 가물막이댐을 설치하여 관리하고 있다. 이는 선박을 건선거로 옮기는 것보다 비용 효율적이며, 선박 침몰로 인한 수리 불능 상태를 방지하는 안전 장치 역할도 한다.[7][8]

3. 종류

가물막이댐은 구조물의 건설 방식과 사용 방식에 따라 여러 유형으로 구분될 수 있다. 주요 종류로는 토목 및 해안 공학용, 선박 구조의 일부, 해난 구조용, 선박 관리용, 그리고 이동식 가물막이댐 등이 있다.

3. 1. 토목 및 해안 공학

토목공학 및 해안공학 분야에서 가물막이댐은 일반적으로 서로 맞물리는 강철 시트 파일로 만들어진다. 이는 공사 작업을 수행할 수 있도록 임시 댐을 만들기 위해 수원(水源)의 바닥 깊숙이 박아 설치한다. 건설 프로젝트가 완료된 후에는 시트 파일을 제거하고, 댐 뒤의 지역을 다시 물로 채울 수 있다.

3. 2. 선박 구조

선박 내 가물막이댐 내부


가물막이댐은 선박 내 두 개의 방수 벌크헤드 또는 데크 사이에 위치한 공간이다. 주된 목적은 인접한 탱크의 내용물이 다른 탱크로 직접 누출되어 내용물이 섞이거나 오염되는 것을 방지하는 것이다. 또한, 석유나 화학 물질 등이 다른 구역, 특히 기계실로 유입되는 것을 막기 위해 설치되기도 한다.

일반적으로 가물막이댐은 비어 있는 공간으로 유지되며, 선박에는 액체가 차기 시작하면 경고하는 센서가 설치될 수 있다. 경우에 따라서는 밸러스트를 채우는 공간으로 활용되기도 한다.

서로 섞이면 위험한 반응을 일으킬 수 있는 두 종류의 화물을 동일한 선박으로 운송할 경우, 안전 확보를 위해 화물 공간 사이에 하나 이상의 가물막이댐을 설치하는 것이 일반적이다.

이중 선체 선박에서 선체와 탱크 사이의 공간도 유사한 격리 목적을 가지지만, 이를 가물막이댐이라고 부르지는 않는다.

3. 3. 해난 구조

해난 구조 작업 시, 침몰한 선박의 주 갑판 전체 또는 일부가 물에 잠겼을 때 침수된 공간을 배수하기 위해 가물막이댐을 사용한다. 이는 모든 개구부를 밀봉하거나, 유효한 여유 높이(선박의 건현과 같이 물이 넘치지 않는 높이)를 수면 위로 연장하는 방식으로 이루어진다. 즉, 선박 전체 또는 특정 공간 주위에 임시적인 방수 연장 구조물을 만드는 것이며, 이것을 가물막이댐이라고 한다. 비록 임시 구조물이지만, 해난 구조용 가물막이댐은 상당한 수압과 기타 하중을 견뎌야 하므로 견고하게 제작되고 적절히 보강되어야 한다. 규모가 큰 가물막이댐 설치는 일반적으로 항만 내 작업으로 제한된다.

가물막이댐의 종류는 다음과 같다.

  • 완전 가물막이댐: 침몰 선박의 대부분 또는 전체를 덮어, 선박 측면 자체를 수면 위로 연장하는 것과 같은 효과를 낸다.
  • 부분 가물막이댐: 화물칸 입구(해치)나 작은 갑판실과 같이 중간 크기의 개구부 또는 특정 구역 주변에 건설된다. 미리 제작하여 통째로 설치하거나, 제작된 패널들을 현장에서 조립하여 설치할 수 있다. 부분 가물막이댐을 사용하면 갑판이 받는 수압을 견디기 위해 추가적인 버팀목 보강이 필요할 수 있다. 완전 가물막이댐과 부분 가물막이댐 모두 배수 작업 시 내부에 넓은 자유 표면(출렁이는 물 표면)이 생기기 쉬우며, 이는 선박의 안정성에 영향을 줄 수 있다. 때때로 선박의 구조적 강도(빔 강도)를 고려하여 한 번에 하나의 구획 또는 구획 그룹씩 나누어 배수 작업을 진행하기도 한다.
  • 소형 가물막이댐: 주로 펌프 작업을 위한 공간을 확보하거나, 조수 간만의 차이를 이용하여 물에 잠긴 공간에 구조 작업자가 접근할 수 있도록 하는 데 사용된다. 일반적으로 미리 제작하여 작은 개구부 주변에 설치한다.


가물막이댐 설치 및 관련 작업에는 잠수 작업이 필수적인 경우가 많다. 잠수부들은 장애물 제거, 가물막이댐 설치 및 고정, 필요한 경우 수중 용접이나 코킹(틈새 밀봉), 인접 구조물에 대한 버팀목 설치 및 지지 등의 작업을 수행한다.

3. 4. 선박 관리

수중 선박 관리에 사용되는 건식 챔버, 즉 코퍼댐에는 일반적으로 두 가지 유형이 있다.
개방형 하단 코퍼댐은 잠수부가 밀폐된 선체 영역, 시스템 또는 개구부에 직접 접근할 수 있게 해준다. 챔버의 플랜지 측면은 선체에 고정되고 밀봉되어 기밀 경계를 형성한다. 개방형 하단 코퍼댐은 주로 다음과 같은 경우에 사용된다.

  • 선박 내부로 통하는 개구부가 없거나 해당 영역의 내부가 가압되어 있는 경우
  • 장비 설치 또는 용접을 위한 잠수부 작업 공간 확보
  • 용접 또는 에폭시 경화를 위한 환기


이 챔버 내부의 공기 공간 압력은 챔버 하단의 수면 압력과 동일하다.
개방형 상단 코퍼댐은 수면 아래 작업 영역에 대해 표면에서 접근할 수 있도록 하며, 대기압 상태를 유지한다. 이 방식을 사용하면 선박 내부로 통하는 선체의 개구부를 확보하는 것이 가능하다.

3. 5. 이동식 가물막이댐

이동식 가물막이댐은 재사용이 가능한 가물막이댐으로, 공기 주입식 또는 프레임 및 직물 형태가 있다. 공기 주입식 가물막이댐은 현장에 설치한 후, 물을 채워 넣어 부풀리는 방식으로 사용한다. 프레임 및 직물 가물막이댐은 물 속에 프레임을 설치하고 그 위에 방수 직물을 덮어 물을 막는다. 작업 공간이 마르면, 남아있는 물은 사이펀을 이용해 외부로 빼낼 수 있다.

참조

[1] 서적 Cofferdam EB1911
[2] 웹사이트 Cofferdam, Cofferdam Design, Cofferdam Applications – Dam-it Dams http://www.damitdams[...] 2016-09-25
[3] 웹사이트 coffer https://www.etymonli[...] Douglas Harper 2022-12-14
[4] 웹사이트 dam https://www.etymonli[...] Douglas Harper 2022-12-14
[5] 웹사이트 Chance for closure as RAF Lancaster and crew finally recovered after 80 years https://www.forces.n[...] 2024-07-13
[6] 웹사이트 Detroit Free Press from Detroit, Michigan on March 27, 1910 · Page 65 http://www.newspaper[...] 1910-03-27
[7] 웹사이트 https://www.ussalaba[...] 2024-04-13
[8] 웹사이트 https://www.starnews[...] 2024-04-13


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