방사제
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1. 개요
방사제는 해안이나 하천의 침식을 방지하고 퇴적물의 이동을 조절하기 위해 설치되는 구조물이다. 고대 이집트와 누비아 지역에서 홍수 조절과 농경지 보호를 위해 사용되었으며, 16세기 잉글랜드 도버 항구의 준설 개선에도 활용되었다. 방사제는 해안에서 파도의 힘을 줄이고 퇴적물을 가두어 해변을 넓히는 역할을 하며, 하천에서는 유속을 감소시키고 유로를 안정화시킨다. 재료, 형태, 수면 위/아래 여부, 하천 흐름에 미치는 영향에 따라 다양한 종류로 분류되며, 과도한 설치는 하류 침식을 가속화하는 등의 문제점을 야기할 수 있다.
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| 방사제 |
|---|
2. 역사
"방사제"라는 용어는 고대 프랑스어 groign|fro에서 유래했으며, 이는 다시 후기 라틴어 grunium|la인 "주둥이"에서 파생되었다.[1]
2. 1. 고대 이집트와 누비아
나일강의 첫 번째 급류와 네 번째 급류 사이의 1000km에 달하는 구간에서 다수의 방사제가 발견되었다.[2] 지금까지 발견된 가장 오래된 방사제는 3,000년이 넘은 것으로 확인되었지만, 연구자들은 이 기술이 이미 기원전 4천 년기에 이해되었을 가능성이 있다고 추정하고 있다.[2] 새로 발견된 방사제는 현재 이집트 (아스완)와 고대 누비아 지역이었던 수단에 주로 위치해 있다. 일부는 이집트 지배자들이 건설했고, 일부는 현지 누비아인들이 건설했을 가능성이 있다.[2]2. 2. 16~19세기 잉글랜드
방사제(그로인)에 대한 가장 초기의 언급 중 하나는 1582년 페르난도 포인츠가 계획한 도버 항구의 준설 개선과 관련하여 이루어졌다.[3] 1583년까지 항구가 1575년보다 더 나쁜 상태라는 불만이 제기되었고, 포인츠는 해임되었으며 작업은 토마스 디지스에 의해 완료되었다.[4]1713년에는 브라이튼의 해안과 해안선을 보호하기 위해 최초의 나무 방사제가 건설되었는데, 이는 1703년 대폭풍과 1705년에 심하게 손상된 것을 복구하기 위함이었다.[5] 1867년에는 브라이튼 이스트 스트리트 근처에 길이 약 59.44m의 산책로인 최초의 콘크리트 방사제가 건설되었다.[6]
2. 3. 일본
일본에서는 1945년 이후 구로베강이나 조간지강과 같은 급류 하천에서 제방을 보호하고 유속을 줄이며 물의 흐름 방향을 바로잡기 위해 피스톨형 수제, 실린더형 수제, 각형 포스트 수제, 원형 포스트 수제 등 다양한 형태의 수제가 설치되었다[11]。3. 역학
방사제는 해류나 강의 흐름에 의해 운반되는 퇴적물의 이동에 영향을 미치는 인공 구조물이다. 이는 퇴적물 이동을 조절함으로써 해변이나 하천의 지형 변화를 유도하는 기본적인 원리를 가진다. 예를 들어, 해안에서는 연안류에 실려 오는 모래나 자갈을 특정 구역에 쌓이게 하거나(해변의 진화), 파도의 힘을 약화시켜 침식을 줄이는 방식으로 작용한다. 이처럼 방사제는 주변의 물 흐름 및 퇴적물 이동 과정과 상호작용하며 해안선이나 하천 유로의 형태를 변화시키는 역학적 기능을 한다.
3. 1. 해변 침식 방지
방사제(사주)는 연안류에 의해 운반되는 퇴적물을 가두어, 방사제 위쪽(상류 측)에 넓은 해변을 점진적으로 만들고 유지하는 역할을 한다. 이러한 과정을 통해 모래와 자갈이 쌓이는 것을 해변의 진화라고 부른다. 방사제는 해안으로 밀려오는 파도의 속도와 힘을 줄여서, 반대쪽(하류 측) 해변의 침식을 감소시키는 효과를 가져온다. 즉, 연안류(연안 수송) 방향으로의 퇴적물 이동을 막는 물리적인 장벽으로 기능한다.
방사제가 올바르게 설계되면 가둘 수 있는 퇴적물의 양이 제한되어, 초과된 퇴적물은 자연스럽게 흘러가게 된다. 하지만 방사제가 너무 크면 지나치게 많은 퇴적물을 가두게 되어, 오히려 하류 측 해변에 심각한 침식을 유발할 수 있다.
방사제는 일반적으로 해안선에 수직 방향으로 여러 개가 나란히 설치된다. 이렇게 설치된 방사제 그룹 사이의 공간을 사주 구역이라고 부른다.
방사제의 효과는 길이, 높이, 그리고 방사제 사이의 간격에 따라 달라지며, 이는 설치될 지역의 파도 세기와 해변의 경사를 고려하여 결정된다. 방사제가 너무 길거나 높으면 퇴적물을 과도하게 가두어 하류 쪽의 침식을 가속화시키므로 효과적이지 않다. 반대로 너무 짧거나 낮거나, 물이 쉽게 통과할 수 있는 투과성이 너무 높으면 퇴적물을 충분히 가두지 못해 효과가 떨어진다. 또한, 방사제가 육지 쪽으로 충분히 연결되지 않으면, 폭풍 해일과 만조가 겹칠 때 물이 방사제의 육지 쪽 끝을 넘어 흘러 들어가 우회하는 수로를 만들 수 있는데, 이를 "측면 공격(flanking)"이라고 한다.
3. 2. 하천 유로 안정화
하천에서는 강둑(하안)에서 물이 흐르는 방향에 거의 수직으로 설치되는 구조물을 통해 유로를 안정시킨다. 이러한 구조물은 '''강 그로인'''(river groin), '''스퍼 둑'''(spur dike), '''윙 둑'''(wing dyke), '''윙 댐'''(wing dam), 또는 '''수제'''(水制) 등 다양한 이름으로 불리며, 넓은 의미에서 방사제의 역할을 수행한다. 일반적으로 강둑에서 시작하여 하천의 일정 지점(규제선 또는 여울)까지 뻗어 있다.
주된 설치 목적은 다음과 같다.
- '''유로 유지:''' 토사 퇴적이나 겨울철 얼음 막힘을 방지하여 물의 흐름 경로를 일정하게 유지한다.
- '''침식 방지:''' 만곡이나 사행 구간에서 발생하는 강둑의 측면 침식을 막는다.
- '''항해 개선:''' 안정적인 수심과 유로를 확보하여 선박의 항해를 돕는다.
- '''구조물 보호:''' 교량 주변에 설치하여 교각 기초가 침식되는 교량 세굴을 방지하는 데 사용되기도 한다.
방사제는 강 형태에 상당한 영향을 미치며, 하천 바닥이 국소적으로 낮아지는 등 지형 변화를 유발할 수 있다.[7][10]
일본에서는 1945년 이후 구로베강이나 조간지강과 같이 유속이 빠른 급류 하천에서 제방을 보호하기 위해 다양한 형태의 수제(피스톨형, 실린더형, 각형 포스트, 원형 포스트 등)를 설치해왔다. 이는 빠른 물살의 힘을 줄이고(유속 감소) 물의 방향을 조절하여(유향 조정) 제방이 직접적인 충격을 받지 않도록 하기 위함이다.[11]
4. 종류
방사제는 다양한 기준에 따라 분류할 수 있다.[8][12] 주요 분류 기준으로는 사용된 재료, 수면 위 또는 아래에 위치하는지 여부, 하천 흐름에 미치는 영향, 그리고 방사제의 형태 등이 있다.[8]
4. 1. 재료에 따른 분류
방사제는 사용되는 재료에 따라 다양하게 분류될 수 있다.[8] 주로 목재, 강널말뚝, 모래주머니, 사석, 가비온 등이 재료로 사용된다.
또한, 재료의 특성에 따라 물의 통과 여부를 기준으로 투과성 방사제와 불투과성 방사제로 나눌 수 있다.
| 구분 | 특징 | 주요 재료 |
|---|---|---|
| 투과성 방사제 | 물이 통과하면서 유속을 감소시킨다. | 큰 바위, 대나무, 목재 |
| 불투과성 방사제 (고체 방사제, 암반 방사제) | 물의 흐름을 차단하고 방향을 바꾼다. | 암석, 자갈, 가비온, 사석 |
4. 2. 형태에 따른 분류
방사제는 건설 방식, 수중 여부, 하천 흐름에 미치는 영향 또는 모양에 따라 구분될 수 있다.[8]
방사제는 다양한 평면 형태를 가질 수 있다. 몇 가지 예로는 다음과 같은 형태들이 있다.
- 직선 방사제
- 하키 스틱 또는 곡선 방사제
- 거꾸로 된 하키 스틱 방사제
- 꼬리 또는 체크 표시 모양 방사제
- L형 머리 방사제
- 교각 머리 방사제: 바다 쪽 끝이 말뚝 위에 올려져 있으며, 이 부분은 방파제 역할을 하지 않는다.
- T자형 머리 방사제: 곶 방파제라고도 하며, 해안에 설치된 직선 방사제와 방파제가 연결된 형태이다. 이때 방파제 자체는 직선, Y자형, 화살표 또는 날개 모양일 수 있다.
4. 3. 수면 위/아래 여부에 따른 분류
방사제는 수면을 기준으로 물 위에 드러나는지와 물 아래에 잠기는지에 따라 구분할 수 있다.[8]
일반적으로 방사제는 설치 환경이나 목적에 따라 물에 잠기도록 설계될 수도 있고, 항상 수면 위에 드러나도록 설계될 수도 있다. 불투과성 방사제의 경우, 보통은 물에 잠기지 않도록 설치하는 경우가 많다. 이는 방사제의 윗부분 위로 물이 넘쳐흐를 경우, 방사제 본체(섕크, shank)를 따라 심각한 침식이 발생할 수 있기 때문이다.[8] 반면에 투과성 방사제는 물의 흐름을 완전히 막지 않고 일부 통과시키므로, 필요한 흐름 조절 정도에 따라 수면 아래에 잠기도록 설치하는 경우도 있다.[8]
4. 4. 하천 흐름에 미치는 영향에 따른 분류
방사제는 하천 흐름에 미치는 영향에 따라 유인 수제, 굴절 수제, 반발 수제로 구분될 수 있다.[8]
- '''유인 수제''': 하류 방향을 향하며, 하천 흐름을 수제 쪽으로 유인한다. 이 방식은 흐름을 반대편 둑으로 밀어내지 않으면서 수제가 설치된 둑 근처에 깊은 흐름을 유지하는 경향이 있다.
- '''굴절 수제''': 하천 흐름을 강하게 밀어내지는 않으면서 흐름의 방향을 바꾸는 역할을 한다. 주로 짧은 길이로 만들어져 제한적인 지역을 보호하는 데 사용된다.
- '''반발 수제''': 상류 방향을 향하며, 하천 흐름을 수제로부터 멀리 밀어내는 역할을 한다.
하나의 수제가 여러 기능을 동시에 가질 수도 있는데, 예를 들어 특정 부분은 유인 기능을 하고 다른 부분은 굴절 기능을 하도록 설계될 수 있다.
5. 문제점 및 한계
잘못 설계된 방사제, 예를 들어 너무 길거나 해안의 고유한 특징에 맞지 않는 방사제는 사빈류(모래의 흐름)로부터 모래를 거의 또는 전혀 받지 못하는 하류 쪽 해변의 침식을 가속화할 수 있다. 이러한 현상은 말단 방사제 증후군으로 알려져 있는데, 여러 개의 방사제가 설치된 경우 가장 하류 쪽에 있는 마지막 방사제 이후 구간에서 침식이 심화되기 때문에 붙여진 이름이다.
방사제의 효과는 길이와 높이, 그리고 방사제 사이의 간격에 따라 크게 달라진다. 이러한 요소들은 지역의 파도 세기나 해변 경사 등을 고려하여 신중하게 결정해야 한다. 방사제가 너무 길거나 높으면 퇴적물을 과도하게 가두어 하류 지역의 침식을 오히려 가속화시키는 부작용을 낳을 수 있으며, 이는 비효율적이다. 반대로 너무 짧거나 낮거나, 물이 쉽게 통과할 수 있도록 투과성이 너무 높게 만들어진 방사제는 퇴적물을 충분히 붙잡지 못해 제 기능을 다하기 어렵다. 또한, 방사제가 육지 쪽으로 충분히 깊게 설치되지 않으면, 높은 파도나 폭풍 해일 시 물이 방사제 뒤쪽으로 넘어가 방사제를 무력화시키는 새로운 침식 경로를 만들 수 있는데, 이를 '측면 공격'이라고 부른다.
6. 갤러리
참조
[1]
웹사이트
'Groyne | Meaning of Groyne by Lexico'
https://web.archive.[...]
[2]
뉴스
Ancient Egyptian hydraulic engineering shown in walls along Nile - study
https://m.jpost.com/[...]
The Jerusalem Post
2023-06-21
[3]
간행물
groyne, n.
https://www.oed.com/[...]
Oxford University Press
2022-02-18
[4]
서적
Power, Knowledge, and Expertise in Elizabethan England
https://books.google[...]
Johns Hopkins University Press
[5]
서적
History of Brighthelmston or, Brighton as I view it and others knew it
https://archive.org/[...]
'Printed by E. Lewis, "Observer" office'
1862
[6]
서적
Resorts and Ports: European Seaside Towns Since 1700
Channel View Publications
2011
[7]
문서
Yossef (2005)
[8]
문서
Przedwojski et al. (1995)
[9]
웹사이트
https://en.oxforddic[...]
[10]
문서
ヨセフ（2005）
[11]
웹사이트
水制工（すいせいこう）
http://www.niikawa.o[...]
新川広域圏事務組合
2019-10-10
[12]
문서
Przedwojski 等。(1995)
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