KR100849419B1 - 구조물의 지지용 바디의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조물의 지지용 바디의 구조로 구조물 중 지상보다 높게 설치되는 풍력발전장치를 풍향, 풍속, 공기의 압력에 의한 진동을 흡수 완충하면서 견고하게 지지할 수 있다. 또한, 기존에 설치된 대형 콘크리트 또는 철제빔, 파이프 재질의 바디와는 달리 파이프 자체의 지름을 최소화하여 설치면적을 많이 필요하지 않으며, 파이프 내부 공간에는 내구성을 향상시키기 위해 또 다른 파이프를 삽입하고, 파이프 사이 공간에는 무수축 몰탈 또는 에폭시를 충진함으로써 저렴한 설치비용과 더불어 외부에서 전해지는 진동을 흡수 완충할 수 있는 내진 설계 기능까지 함께 제공한다. 또한, 바디의 지름은 기존 것보다 작기 때문에 외관 자체를 미려하게 제작할 수 있으므로 도시미관 등을 해치지 않고 조화를 이룰 수 있는 것을 특징으로 한다.

바디. 외부 파이프, 내부 파이프, 윙, 무수축 몰탈 또는 에폭시

Description

구조물의 지지용 바디의 구조{Body Structure for Support}

도 1은 본 발명 바디를 도시해 보인 분리 사시도.

도 2는 본 발명 바디를 도시해 보인 결합 사시도.

도 3은 본 발명 바디 도시해 보인 평 단면도.

도 4는 본 발명 바디의 다른 실시 예를 도시해 보인 평 단면도.

도 5는 본 발명 바디의 실시 예를 도시해 보인 사시도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

1. 내부 파이프 2. 윙

3. 하부 플랜지 4. 외부 파이프

5. 베이스 6. 상부 플랜지

7. 에폭시 또는 무수축 몰탈 8. 중앙 홀

9. 볼트 홀 10. 이동 홀

11. 주입공 12. 샤프트

13. 보강 파이프 100. 바디

본 발명은 구조물의 지지 바디의 구조에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면 구조물 중 지상보다 높게 설치되는 풍력발전장치를 풍향, 풍속, 공기의 압력에 의한 진동을 흡수 완충하면서 견고하게 지지할 수 있도록 외부 파이프의 내부 공간에는 내구성을 향상시키기 위해 내부 파이프를 삽입하고, 내외부 파이프 사이에 공간에는 무수축 몰탈 또는 에폭시가 충진된 구조를 특징으로 한다.

따라서 바디의 외관 자체가 가늘기 때문에 도심에 설치된 가로등처럼 설치하여도 도시미관 등을 해치지 않고 서로 조화를 이룰 수 있는 바디 구조에 관한 것이다.

현재 20세기 인류의 최대 에너지원이었던 석유는 2040년쯤, 석탄은 2100년쯤 고갈된다고 한다.

이는 지난 98년 국제에너지기구의 경고로 부존량 부족문제뿐만이 아니라, 화석연료로 대표되는 석유와 석탄은 이산화탄소와 아황산가스를 배출, 지구 온난화와 같은 환경문제와 기상이변의 주범으로 꼽힌다．

이에 따라 미국 및 유럽에서는 대체에너지 개발에 주력하고 있으며 그 중 경제성과 효율이 뛰어난 것으로 평가되는 무공해 풍력에너지이다．

따라서 부존자원이 부족한 우리나라의 처지에서는 국내에 부존해 있는 에너지원의 최대 이용은 매우 중요하며, 그 중 해안가 및 산악지역, 또는 방파제 등을 활용하여 그곳에 풍부한 풍력에너지를 활용함은 매년 막대한 양의 에너지를 수입해오고 있는 현실을 감안할 때 에너지 자급도 향상에 기여할 수 있을 것이다.

풍력발전은 무공해 천연 에너지로서 풍력발전기 운전시 공해물질 절감량은 황 및 질소산화물은 9g/㎾h, 중금속 류 0.1g/㎾h, 이산화탄소는 0.5∼1.0kg/㎾h, 입자물질은 200g/㎾h 정도로서 깨끗한 환경의 보전에 크게 이바지할 수 있으며, 최근 거론되고 있는 기후변화 협약에 의한 온실가스의 방출억제 분위기에 능동적으로 대처할 수 있는 수단으로서 기대가 되고 있다.

따라서 풍력발전장치는 환경친화적 성격의 기기로서 관광자원화도 가능하다.

실제로 미국 및 유럽내륙 및 해상지역의 대규모 풍력단지는 매년 많은 관광객이 찾아오는 관광지로서의 역할을 동시에 수행하고 있어, 대규모시범 및 홍보의 성격으로도 충분히 활용할 만하다.

우리나라도 제주도, 해안지역 및 방파제 등의 부수적인 기대효과를 충분히 기대할 수 있다.

한편, 풍력발전장치는 일반적으로 크게 터빈 또는 프로펠러인 회전자와, 증속장치(동력전달장치), 발전기로 구성하되 터빈 또는 프로펠러의 지름에 대비하여 지상에서 높이를 제공하는 견고하게 지지하는 바디와 결합한다.

따라서 고도별/ 지역별 바람 특성에 따라서 바디의 최적높이가 달라지므로 지형의 형상이나 풍향에 따라 바람의 속도가 커지게 되면 바디의 높이도 달라지고 지름도 커지게 된다.

따라서 상기 바디는 풍력발전장치를 견고하게 지지하기 위하여 지상에서 소정의 높이로 콘크리트로 외벽 하여 해안가 및 산악지역, 또는 방파제 등에 설치하였다.

그러나 상기 콘크리트 외벽은 풍력발전장치를 견고하게 지지할 수 있으나 외 관 자체가 미려하지 못하기 때문에 인적이 드문 곳에서만 설치해야하는 한계성이 있다.

또한, 콘크리트 외벽 말고 풍력발전장치를 견고하게 지지하는 다른 방법으로 대형 파이프 또는 철제빔을 서로 체결하는 방법을 사용하였다.

그러나 풍력발전장치에 견고함 및 안정성을 보장하기 위해서는 대형파이프 또는 철제빔만을 사용할 때는 바디를 연결하는 파이프의 지름 등이 대형화되면서 설치공간을 많이 필요로 하는 것은 물론 고가의 대형 파이프나 철제빔만을 사용하기 때문에 초기 설치비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

따라서 풍력발전장치는 바디 자체가 대형화되면서 도심지역에는 설치가 곤란하기 때문에 풍향이 세고 인적이 드문 곳에 주로 설치하는 게 일반적이다.

또한, 상기 종래의 바디를 구성하는 파이프는 두께는 두껍고 단순히 내부가 텅 빈 중공부를 형성하고 있기 때문에 외부에서 전달되는 진동을 흡수 완충할 수 있는 내진(耐震)설계가 되어있지 않아 내구성이 약한 문제점이 있었다.

따라서 해안가 및 산악지역, 방파제에 설치된 풍력발전장치를 지지하는 대형 파이프인 바디는 폭풍 시 또는 풍속의 변화에 따라 부러지는 등 파손의 위험성이 있기 때문에 풍력에 따라 전압이 가변 되어 발전을 이루는데 소요되는 설치비용, 생산비용, 관리비용을 절감키 어려운 고가의 생산을 이루어야 하며, 일정한 전압의 전기가 생성되는 안정된 발전을 이루기 어려운 문제점이 있다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 주로 풍력발 전장치를 지상에서 견고하게 지지하는 바디를 종래의 파이프와 달리 지름을 작게 함과 동시에 안정된 내구성으로 외관을 미려하게 연출할 수 있도록 하여 인적이 드문 해안가 및 산악지역, 또는 방파제는 물론 도심주변이나 도심 속에 있는 공원 등에 설치하여 안정된 발전을 유도할 수 있는 대형 구조물의 지지 바디의 구조를 사용하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 지상에서 소정의 높이로 위치하는 건축 구조물을 견고하게 지지하는 바디는 소정의 길이를 갖는 내부 파이프와; 상기 외부 파이프와 내부 파이프 사이를 긴밀하게 지지할 수 있도록 동일 길이에 내부 파이프를 중심축으로 둘레를 따라 배열되어 용접된 다수의 윙과; 상기 내부 파이프와 윙 사이에 공간을 갖도록 내부 파이프의 외주면에 동일한 길이로 씌어져 윙과 밀착되는 외부 파이프와; 상기 내부 파이프와 윙이 삽입된 외부 파이프 하부를 밀폐하면서 내부 파이프가 끼워지도록 중앙에 중앙 홀과 가장자리에 다수의 볼트 홀이 형성된 하부 플랜지와; 상기 내부 파이프와 윙이 삽입된 상부 파이프 상부를 밀폐하도록 중앙에 연결 홀과, 상기 연결 홀 둘레에는 외부 파이프와 내부 파이프 사이를 배열하여 분할한 윙 사이 공간에 각각 위치하는 다수의 주입공과 가장자리에 볼트 홀이 형성된 하부 플랜지와; 상기 외부 파이프와 상·하부 플랜지를 더욱 견고하게 보강하여 체결할 수 있도록 외부 파이프의 외주면을 중심축으로 다수의 볼트 홀 사이에 배열되어 상·하 대칭되게 부착된 베이스와; 상기 외부 파이프에 삽입된 내부 파이프와 윙 사이에 내진(耐震) 및 충격을 흡수 완충할 수 있도 록 다수의 주입공을 통해 공간에 충진된 에폭시 또는 무수축 몰탈로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면에 의해 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명을 바디를 도시해 보인 분리 사시도이다.

본 발명 바디(100)는 구조물을 안정적으로 지지하면서 도심에서도 미려하게 조화를 이룰 수 있는 구조로 외부 파이프(4), 내부 파이프(1), 윙(2), 상·하부 플랜지(6, 3), 베이스(5), 에폭시 또는 무수축 몰탈(7)로 이루어진다.

따라서 상기 바디(100)를 구성하는 외부 파이프(4)는 종래의 파이프와 달리 지름을 작게 구성하여 설치공간을 최소화하면서도 중량이 있는 구조물을 지지할 수 있어야 한다.

따라서 지름이 최소화된 외부 파이프(4)에 내구성을 보강하며 견고함을 가질 수 있게 내부에 동일한 길이를 갖으며 지름이 더 작은 내부 파이프(1)가 삽입한다.

이때 상기 외부 파이프(4)와 내부 파이프(1) 사이에 형성된 공간에서 외부 파이프(4)와 내부 파이프(1)를 서로 지지할 수 있도록 내부 파이프(1)를 중심축으로 8개의 윙(2)이 배열되어 용접된 상태를 갖는다.

따라서 상기 외부 파이프(4)와 내부 파이프(1)의 공간을 윙(2)이 긴밀하게 지지하여 내구성 및 견고함을 보장할 수 있다.

또한, 상기 외부 파이프(4)의 상·하 양단에는 바디(100)와 구조물에 각각 체결할 수 있도록 플랜지(6, 3)가 각각 위치하여 내부를 밀폐할 수 있도록 용접을 한다.

상기 플랜지(6, 3)는 공지된 것으로 중앙에는 내부 파이프(1)의 내부에 형성된 중공부를 통해 풍력발전장치와 각종 연결선을 연결할 수 있도록 중앙 홀(8)이 형성된 구조이다.

따라서 상기 플랜지(6, 3)가 외부 파이프(4)의 상·하 양단에 위치한 상태에서 외부 파이프(4)의 외주면을 중심으로 직삼각형 형상의 다수의 베이스(5)가 서로 대칭되게 위치하여 견고하게 체결될 수 있도록 접촉면을 외부 파이프(4)와 상·하부 플랜지(6, 3)와 용접에 부착됨으로 견고함을 보강하는 것이다.

상기 바디(100)는 내구성 및 견고함을 보강할 수 있도록 외부 파이프(4)와 내부 파이프(1) 사이에 배열된 윙(2) 사이에 상부 플랜지(6)에 형성된 주입공(11)을 통해 에폭시 또는 무수축 몰탈이 충진된 구조를 갖는다.

따라서 본 발명 바디(100)는 외부 파이프(4)의 지름은 작아도 내부에 윙(2)과 내부 파이프(1), 에폭시 또는 무수축 몰탈이 충진되어 있어 강한 내구성 및 공기압력에 의한 진동을 흡수 완충할 수 있는 것이다.

도 2는 본 발명을 바디를 도시해 보인 결합 사시도로, 바디(100)를 구성하는 외부 파이프(4) 내로 내구성 및 견고함을 보강할 수 있도록 내부 파이프(1), 윙(2), 에폭시 또는 무수축 몰탈을 충진한 상태에서 미려한 외관을 제공하는 것이다.

도 3은 본 발명 바디를 도시해 보인 평 단면도로, 외부 파이프(4)의 내부에 내부 파이프(1)를 중심축으로 다수의 윙(2)이 소정의 간격으로 배열되고 외부 파이프(4)와 내부 파이프(1) 사이에 무수축 몰탈을 충진한 구조를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명 바디의 다른 실시 예를 도시해 보인 평 단면도이다.

바디(100)의 외부 파이프(4)와 내부 파이프(1) 사이에 설치되는 윙은 보강 파이프(13)로 구현된다. 이때 보강 파이프(13)는 내부 파이프(1)를 중심으로 둘레에 다수의 보강 파이프(13)가 소정의 간격으로 위치한 후 외부 파이프(4)와 내부 파이프(1) 사이에 에폭시 또는 무수축 몰탈을 충진하여 보강 파이프(13) 사이에서 고정된 상태를 유지한다.

또한 상기 외부 파이프(4)와 내부 파이프(1) 사이에 삽입되는 다수의 보강 파이프(13)는 직경을 달리한 다수의 보강 파이프(13)를 삽입하는데, 이때 보강 파이프(13)는 내부 파이프(1)와 연결이 되지 않고 각각 따로 넣은 다음 에폭시 또는 무수축 몰탈을 충진하면 윙(2)과 동일한 효과를 가질 수 있다.

도 5는 본 발명 실시 예를 도시해 보인 사시도로, 바디(100)를 바로 풍력발생장치를 바로 체결하는 게 아니라 지면에 설치된 지지부재 위에 설치된 바디(100)는 또 다른 바디(100)와 플랜지(6, 3)에 의해 체결되고 그 위에 본 출원인에 의해 출원된 샤프트(12)와 결합하고, 샤프트(12)에 풍력발생장치가 결합한 구조를 갖는 것이다.

한편, 본 발명 바디(100)는 다음과 같은 순서로 제작된다.

먼저, 내부 파이프(1)의 외주면 둘레에 8개의 윙(2)을 정 간격으로 배열하여 용접한다.

상기 내부 파이프(1)를 하부 플랜지(3)의 중앙 홀(8)에 일치시켜 끼운 후 하부 플랜지(3)와 용접한다.

이때 내부 파이프(1)를 하부 플랜지(3)의 중앙 홀(8)에 끝까지 밀어 넣지 않고 약간의 여유를 주어 용접이 용이하도록 한다.

상기 하부 플랜지(3)와 용접된 내부 파이프(1)의 외주면으로 외부 파이프(4)를 씌우고 하부 플랜지(3)와 외부 파이프(4) 하단을 용접한다.

이때 하부 플랜지(3)의 볼트 홀(9) 사이에 베이스(5)가 위치하도록 배열한다.

그리고 나서 상부 플랜지(6)를 하부 플랜지(3)와 마찬가지로 결합하여 용접하고, 베이스(5)도 하부 플랜지(3)와 같이 배열하여 용접한다.

또한, 상부 플랜지(6)의 중앙 홀(8)을 둘레를 감싸는 여덟 개의 주입공(11)을 통하여 내·외부 파이프(1, 4) 사이의 공간에 무수축 몰탈 또는 에폭시(7)를 주입한다.

이때 내부 파이프(1) 내에 무수축 몰탈 또는 에폭시(7)가 주입되지 않도록 유의한다.

또한, 윙(2)의 하단에 형성된 통공된 이동 홀(10)을 형성하여 일치시킴으로써 이동 통로가 자연스럽게 형성되어 에폭시 또는 무수축몰탈(7)이 서로 다수의 윙(2)에 의해 분할된 공간으로 이동하면서 공기를 제거하여 균등하게 충진하여 보디(100)를 더욱 견고하게 역할을 갖는 것이다.

한편, 본 발명은 풍력발전장치에 한정하여 설명하였으나 지상에서 일정높이를 가지면 설치되는 구조물에 사용할 수 있는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 바디는 풍력발생장치를 지상에서 소정의 높이를 갖도록 설치할 때 외부에서 전달되는 충격 및 진동을 흡수 완충할 수 있도록 지름이 작은 파이프의 공간에 이중 구조를 갖도록 내부 파이프와 윙, 무수축 몰탈 또는 에폭시를 충진함으로서 강한 내구성과 견고함을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 바디는 지름이 작은 파이프로 설치 면적을 최소화하고 외관이 미려하기 때문에 인적이 드문 해안가 및 산악지역, 방파제는 물론 도심주변이나 도심 속에 설치하여도 도심미관과 조화를 이룰 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 기재된 풍력발생장치의 구체 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명은 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 외부 파이프;

   상기 외부 파이프에 삽입되는 내부 파이프;

   상기 내부 파이프의 외주면과 상기 외부 파이프의 내주면 사이에 설치되는 다수의 윙;

   상기 내부 파이프 및 상기 외부 파이프의 하단에 결합되는 하부 플랜지;

   상기 내부 파이프 및 상기 외부 파이프의 상단에 결합되는 상부 플랜지; 및

   상기 상부 플랜지, 상기 하부 플랜지, 상기 내부 파이프 및 상기 외부 파이프로 형성된 공간에 채워지는 에폭시 또는 무수축 몰탈;

   을 포함하고,

   상기 하부 플랜지는 상기 내부 파이프의 하단이 끼워지도록 중앙에 중앙홀이 관통되어 형성되며, 가장자리에는 다수의 볼트홀이 형성되며,

   상기 상부 플랜지는 상기 내부 파이프의 상단이 끼워지도록 중앙에 중앙홀이 관통되어 형성되며, 상기 에폭시 또는 무수축 몰탈이 채워지는 공간과 연통되도록 다수의 주입공이 관통되어 형성되며, 가장자리에 다수의 볼트홀이 형성된 것을 특징으로 하는 구조물 지지용 바디.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 윙은 상기 하부 플랜지와 인접한 위치에만 이동홀이 관통되어 형성된 것을 특징으로 하는 구조물 지지용 바디.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 윙은 상기 내부 파이프를 중심으로 둘레에 설치된 다수의 보강 파이프인 것을 특징으로 하는 구조물 지지용 바디.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 외부 파이프와 내부 파이프에 위치하는 보강 파이프는 직경을 달리한 것을 특징으로 하는 구조물의 지지용 바디.

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