KR100994560B1 - 지면설치부에서의 각도조절을 통한 조류발전기의 연직설치가 가능한 삼각 지지다리 구조의 기초구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물살의 흐름을 이용하여 발전하는 조류발전기가 상부에 결합되는 기초구조물을 제작하고, 이를 인양하여 해저면에 설치할 때 불규칙한 해저면의 구배에도 불구하고 조류발전기가 연직으로 안정적으로 설치될 수 있게 만드는 구조를 가지는 조류발전기용 기초구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 기둥부(10)와, 복수개의 다리부(12)와, 지면설치부(13)를 포함하여 구성되며; 상기 다리부(12)의 최단부에는 누름플랜지(123)를 가진 곡면마디부(122)가 구비되어 있고, 상기 누름플랜지(123)는 지면설치부(13)의 기울어져도 기둥부(10)가 연직한 상태를 유지하게 만드는 각도로 곡면마디부(122)에 결합되어 있으며; 지면설치부(13)의 상면에는 집게부재로 구성된 물림부재가 구비되어 있는데, 상기 집게부재(131)의 상단이 모여 있는 상태에서 곡면마디부(122)가 끼워져, 곡면마디부(122)가 지면설치부(13)의 물림부재에 의해 감싸진 상태로 지면설치부(13)에 결합되어, 다리부(12)와 지면설치부(13)가 결합되어 있는 구조를 가지는 조류발전기용 기초구조물이 제공된다. 본 발명에 의하면, 해저면의 불규칙한 구배에 의해 지면설치부(13)가 기울어져도 기둥부(10)는 연직하게 세워지므로, 편심 하중에 의한 전도 위험 없이, 불규칙한 구배의 해저면에서도 조류발전기를 연직하게 그리고 안정적으로 세워서 설치할 수 있게 된다.

Description

지면설치부에서의 각도조절을 통한 조류발전기의 연직설치가 가능한 삼각 지지다리 구조의 기초구조물 및 그 시공방법{Base Structure for Electric Generator from Tidal Current and Constructing Method of Base Structure}

본 발명은 조류발전기를 해저면에 설치하기 위한 조류발전기용 기초구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 물살의 흐름에 따라 회전하여 전기를 생산하는 조류발전기가 상부에 결합되는 기초구조물을 공장에서 사전 제작하고, 제작된 기초구조물을 인양장비에 의해 해저면에 설치할 때, 불규칙한 해저면의 구배에도 불구하고, 조류발전기가 연직으로 안정적으로 설치될 수 있게 만드는 구조를 가지는 조류발전기용 기초구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.

복수개의 날개를 가지고 있고 날개의 회전에 의해 전기를 생산하는 발전기를 물살이 빠른 장소에서 해저면에 설치하여 조류에 의해 발전을 하려는 시도가 있다. 이러한 회전 날개를 구비한 조류발전기(潮流發電機)는 수중에서 넘어지지 않고 안정적으로 설치되어야 하는데, 이를 위해서는 해저면에 놓이는 기초구조물을 이용하게 된다. 조류발전기가 설치되는 해저면에는 빠른 물살이 존재한다. 따라서 조류발전기용 기초구조물에 요구되는 기본적인 기능은 빠른 물살로 인한 강한 수평력이 작용하는 상황에서도 조류발전기가 전도되지 않고 수직을 유지한 채로 견고하게 설치되는 것이다. 특히, 해저면은 그 표면이 불규칙할 뿐만 아니라 그 구배 역시 일정하지 않으므로, 조류발전기용 기초구조물은 이러한 불규칙하고 구배가 일정하지 아니한 해저면 위에서도 안정적으로 설치될 필요가 있다.

본 발명은 위와 같은 필요를 충족시키기 위하여 새롭게 개발된 것으로서, 구체적으로는 불규칙하고 강한 물살이 작용하는 해저면에 설치되어 조류발전기를 안정적으로 그리고 수직하게 지지할 수 있는 조류발전기용 기초구조물과, 그 시공방법을 제공하는 데에 발명의 목적이 있다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 조류발전기가 상부에 결합되며 해저면에 놓여 조류발전기가 해저면으로부터 직립되어 있도록 하는 기초구조물로서, 상부에 조류발전기가 결합될 수직한 기둥부와, 상기 기둥부와 일체로 되어 상기 기둥부로부터 수평하게 외부로 뻗어가며 단부에는 하향 수직부를 가지는 3개 이상의 다리부와, 중량체로 이루어져 해저면 위에 놓이며 상기 각각의 다리부의 하향 수직부와 각도 조절이 가능하게 조립 결합되는 지면설치부를 포함하여 구성되며; 상기 하향 수직부의 단부에는 곡면마디부가 구비되어 있는데, 하향 수직부와 연결되는 상기 곡면마디부의 상부는 곡면으로 형성되며, 상기 하향 수직부 단부와 곡면마디부 사이에는 직경이 줄어들어 잘록하게 되어 있는 병목부가 형성되어 있고, 상기 곡면마디부의 횡방향으로 원주를 따라 누름플랜지가 구비되어 있되, 상기 누름플랜지는 지면설치부의 기울어짐에도 불구하고 기둥부가 연직한 상태를 유지하게 만드는 각도로 상기 곡면마디부에 결합되어 있으며; 상기 지면설치부의 상면에는, 상기 곡면마디부를 감싸서 물게 되는 물림부재가 구비되어 있는데, 상기 물림부재는 복수개의 집게부재가 원주를 따라 배치되어 구성되고, 상기 각각의 집게부재 하단은 지면설치부 상부에서 회전가능하게 결합되어 있고, 상기 집게부재의 상단은 곡면마디부가 끼워지는 방향으로 돌출되어 있으며, 상기 집게부재의 하단은 곡면마디부가 끼워지는 방향으로 돌출되는 돌출부분이 존재하는 구성을 가지며; 상기 복수개의 집게부재의 상단이 모여 있는 상태에서 상기 하향 수직부의 곡면마디부가 위에서부터 끼워져, 곡면마디부가 집게부재의 내측에 위치하게 되고, 상기 집게부재의 돌출된 상단은 병목부의 원주를 둘러싸도록 모여 조이게 됨과 동시에 집게부재가 곡면마디부의 상부를 감싸게 되며, 누름플랜지의 하면이 집게부재 하단의 돌출부분의 상면에 놓여서, 곡면마디부가 지면설치부의 물림부재에 의해 감싸진 상태로 지면설치부에 결합되어, 다리부와 지면설치부가 결합되어 있는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 조류발전기용 기초구조물이 제공된다.

이러한 본 발명의 조류발전기용 기초구조물에서는, 상기 지면설치부의 측면에는 다른 지면설치부와 연결되는 연결봉이 더 구비될 수 있다.

또한 본 발명에서는 조류발전기가 상부에 결합되며 해저면에 놓여 조류발전기가 해저면으로부터 직립되어 있도록 하는 기초구조물의 시공방법으로서, 상부에 조류발전기가 결합될 수직한 기둥부와 일체로 되어 상기 기둥부로부터 수평하게 외부로 뻗어가며 단부에는 하향 수직부가 구비되어 있는 3개 이상의 다리부가 일체로 이루는 구조물을 제작하되, 상기 하향 수직부의 단부에는 곡면마디부를 구비가 구비되도록 하는데, 상기 하향 수직부와 연결되는 상기 곡면마디부의 상부는 곡면으로 형성되며, 상기 하향 수직부 단부와 곡면마디부 사이에는 직경이 줄어들어 잘록하게 되어 있는 병목부가 형성되어 있도록 제작하는 단계; 중량체로 이루어져 해저면 위에 놓이며 상기 각각의 다리부의 하향 수직부와 각도 조절이 가능하게 조립 결합되며, 상기 곡면마디부를 감싸서 물게 되는 물림부재가 구비되어 있는데, 상기 물림부재는 복수개의 집게부재가 원주를 따라 배치되어 구성되고, 상기 각각의 집게부재 하단은 지면설치부 상부에서 회전가능하게 결합되어 있고, 상기 집게부재의 상단은 곡면마디부가 끼워지는 방향으로 돌출되어 있으며, 상기 집게부재의 하단은 곡면마디부가 끼워지는 방향으로 돌출되는 돌출부분이 존재하는 구성을 가지는 지면설치부를 해저면에 안착시키는 단계; 상기 지면설치부의 상면 기울기를 측량하는 단계; 상기 곡면마디부의 횡방향으로 원주를 따라 누름플랜지를 결합하되, 상기 지면설치부가 해저면에 놓인 상태에서 지면설치부가 기울어짐에도 불구하고 기둥부가 연직한 상태를 유지하게 만드는 각도로 상기 누름플랜지를 상기 곡면마디부에 결합하는 단계; 및 상기 기둥부와 상기 다리부와 상기 누름플랜지가 결합되어 있는 구조체를 인양하여 수중에 함침시켜, 상기 누름플랜지가 구비된 상기 곡면마디부를, 집게부재 상단이 모여서 형성된 중앙 공간으로 삽입하여 집게부재 상부가 곡면마디부의 상부를 감싸게 되며 누름플랜지가 집게부재 하단의 돌출부분 위에 있게 되어 곡면마디부가 물림부재에 의해 결합되도록 하는 단계;를 포함함으로써, 기둥부가 연직 상태로 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 조류발전기용 기초구조물의 시공방법이 제공된다.

본 발명에 따른 조류발전기용 기초구조물은 중량물로 이루어진 지면설치부를 각각 구비한 복수개의 다리부에 의해서 지지되는 구조이므로, 해저면의 평평하지 않고 불규칙한 구배를 가지고 있더라도 다리부에 연결되어 있는 지면설치부가 해저면에 직접 놓이게 되어 안정적으로 조류발전기용 기초구조물이 해저면에 놓이게 되는 효과가 발휘된다.

특히, 본 발명에 따른 조류발전기용 기초구조물은 해저면의 불규칙한 구배와 관계없이 기둥부가 연직상태를 가지도록 설치된다. 즉, 불규칙한 구배를 가지는 해저면에 조류발전기용 기초구조물이 놓이게 되어 지면설치부의 상면이 기울어진 상태에 있더라도, 조류발전기를 지지하게 되는 기둥부는 연직상태를 유지할 수 있게 되고, 그에 따라 기둥부의 상부에 결합되는 조류발전기의 하중과 기둥부의 자중은 기둥부의 중심에 작용하게 되므로, 하중과 자중이 편심을 가지고 작용함에 의한 조류발전기와 기초구조물 전체의 전도현상 발생을 방지할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

도 1a 및 도 1b는 각각 상,하부 각도조절 플랜지가 구비되어 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전기용 기초구조물의 상부에 조류발전기가 설치되어 있는 상태를 바라보는 각도를 달리하여 도시한 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 실시예에서 다리부의 외측단부가 절곡되어 있는 실시예를 도 1a에 대응되도록 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3 내지 도 5는 각각 도 1a에 도시된 본 발명의 조류발전기용 기초구조물에서 다리부와 지면설치부가 서로 조립되는 과정을 보여주는 도 1a의 원 A부분의 개략적인 확대 분해사시도이다.
도 6 내지 도 8은 각각 도 1a에 도시된 본 발명의 조류발전기용 기초구조물에서 다리부와 지면설치부가 서로 조립되는 과정을 보여주는 도 5의 선 B-B에 따른 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 조류발전기용 기초구조물을 시공하는 과정에서 지면설치부가 해저면에 놓인 상태의 사시도이다.
도 10은 지면설치부에 다리부와 기둥부의 구조물이 결합되는 상태의 사시도이다.
도 11은 도 8에 대응되는 개략적인 단면도로서 지면설치부가 기울어지게 해저면에 배치된 경우, 그에 맞추어 누름플랜지도 곡면마디부에 기울어져 결합된 상태에서 하향 수직부가 연직상태로 배치된 것을 보여주는 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 1a 및 도 1b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전기용 기초구조물의 상부에 조류발전기가 설치되어 있는 상태를 바라보는 각도를 달리하여 도시한 개략적인 사시도이다. 도 2는 도 1a 및 도 1b에 도시된 실시예에서 다리부의 외측단부가 절곡되어 있는 실시예를 도 1a에 대응되도록 도시한 개략적인 사시도이다. 도 3 내지 도 5는 각각 도 1a에 도시된 본 발명의 조류발전기용 기초구조물에서 다리부와 지면설치부가 서로 조립되는 과정을 보여주는 도 1a의 원 A부분의 개략적인 확대 분해사시도이다.

도 6 내지 도 8은 각각 도 1a에 도시된 본 발명의 조류발전기용 기초구조물에서 다리부와 지면설치부가 서로 조립되는 과정을 보여주는 도 5의 선 B-B에 따른 개략적인 단면도이다. 즉, 도 6은 도 3에서 선 B-B 방향으로 바라본 단면도가 되는 것이고, 도 7은 도 4에서 선 B-B 방향으로 바라본 단면도가 되는 것이며, 도 8은 도 5에서 선 B-B 방향으로 바라본 단면도가 되는 것이다.

도 9 및 도 10은 각각 본 발명의 조류발전기용 기초구조물을 시공하는 과정을 보여주는 도면으로서, 도 9는 지면설치부가 해저면에 놓인 상태의 사시도이고, 도 10은 지면설치부에 다리부와 기둥부의 구조물이 결합되는 상태의 사시도이다.

본 발명에 따른 조류발전기용 기초구조물(이하, "기초구조물"이라고 약칭함)(1)은 그 상부에 조류발전기(2)가 결합설치됨으로써, 조류발전기(2)가 수직하게 해저면으로부터 직립되어 있도록 하는 구조물이다. 도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 기초구조물(1)은, 수직한 기둥부(10)와, 상기 기둥부(10)의 하단에서 일체로 결합되어 상기 기둥부(10)로부터 수평하게 3방면 이상의 방향으로 뻗어가며 단부는 하향으로 절곡되어 있는 하향 수직부(120)를 가지는 다리부(12)와, 중량체로 이루어져 해저면 위에 놓이며 상기 다리부(12)의 하향 수직부(120)와 각도 조절이 가능하게 조립 결합되는 지면설치부(13)를 포함하여 구성된다. 회전 날개(21)를 구비한 조류발전기(2)는 상기 수직한 기둥부(10)의 상부에 설치된다.

상기 기둥부(10)는 조류발전기(2)가 그 상부에 결합되는 부재이며, 하부에는 그 측면으로 다리부(12)가 일체로 결합되어 있다. 상기 다리부(12)는 3개 이상의 복수개로 구비되는데, 도면에 도시된 실시예에서는 3개의 다리부(12)의 사이가 각각 120도를 이루도록 3개의 다리부(12)가 기둥부(10)의 하부로부터 세 방면으로 뻗어진 상태로 기둥부(10)에 일체 결합되어 있다. 상기 각각의 다리부(12)의 외측 단부에는 하향 수직부(120)가 형성되는데, 도 1a 및 도 1b에 예시된 것처럼 마치 수평한 다리부(12)에 별도의 수직부재가 결합된 형태로 하향 수직부(120)가 형성되거나 또는 도 2에 도시된 것처럼 다리부(12)의 연속되어 있는 외측 단부가 수직 하향으로 절곡됨으로써 하향 수직부(120)가 형성될 수 있다. 상기 하향 수직부(120)의 하단부에는 콘크리트와 같은 중량체로 이루어지고 해저면 위에 놓이는 지면설치부(13)가 조립 결합된다. 기둥부(10)와 다리부(12)는 콘크리트나 강재, 또는 콘크리트가 내부에 채워진 강관 등의 재료로 제작될 수 있다.

구체적으로 도 3 내지 도 8에 도시된 것처럼, 하향 수직부(120)의 단부에는 곡면마디부(122)가 구비되어 있는데, 하향 수직부(120)와 연결되는 상기 곡면마디부(122)의 상부는 곡면으로 형성되며, 상기 하향 수직부(120) 단부와 곡면마디부(122) 사이에는 직경이 줄어들어 잘록하게 되어 있는 병목부(121)가 형성되어 있다. 상기 곡면마디부(122)의 횡방향으로 원주를 따라 누름플랜지(123)가 구비된다. 누름플랜지(123)는 지면설치부(13)의 기울어짐에도 불구하고 기둥부(10)가 연직한 상태를 유지하게 만드는 각도를 가지고 상기 곡면마디부(122)에 용접 등의 방법에 의해 조립 결합된다. 도 6 내지 도 8에 도시된 것처럼, 곡면마디부(122)의 외면으로 돌출되어 있는 상기 누름플랜지(123)의 하면은 곡면으로 이루어져 있다.

한편, 하향 수직부(120)와 조립 결합되고 해저면에 놓이게 되는 지면설치부(13)는 일종의 지지 발에 해당하는 것으로서, 도면에 도시된 것처럼, 두께를 가지는 판 형태 내지는 블록 형태의 중량체로 이루어질 수 있다. 지면설치부(13)의 하면은 해저면 위에 놓이게 된다. 본 발명에서 상기 지면설치부(13)의 상면에는, 상기 하향 수직부(120) 단부에 형성된 곡면마디부(122)를 감싸서 물게 되는 물림부재가 구비되어 있다.

구체적으로 도면에 도시된 실시예에서, 상기 물림부재는 복수개의 집게부재(131)가 측면으로 이웃하여 원주를 따라 배치되어 구성된다. 상기 각각의 집게부재(131) 하단은 지면설치부(13) 상부에서 결합되어 있고, 상기 집게부재(131)의 상단은 곡면마디부(122)가 끼워지는 방향(원주 내측 방향)으로 돌출되어 있다. 상기 집게부재(131)의 하단은 상기 지면설치부(13) 상면에 회전가능하게 결합되어 있는데, 예를 들면, 도시된 실시예와 같이 집게부재(131)의 설치를 위해서 지면설치부(13)의 상면에 돋음부(132)를 설치하고, 돋음부(132)에 반지름 방향으로 파여 있는 절취부(133)를 형성하되, 집게부재(131)의 하단에 핀 등의 축부재를 끼운 후 상기 축부재가 절취부(133)를 가로질러 배치되도록 상기 돋음부(132)와 절취부(133)를 형성함으로써 집게부재(131)의 하단이 지면설치부(13) 상부에 절취부(133)를 따라 회전가능하게 설치될 수 있다. 물론 다른 방법을 통해 집게부재(131)의 하단을 지면설치부(13) 상면에 회전가능하게 결합할 수도 있다.

특히, 본 발명에서 상기 집게부재(131)의 하단에는 곡면마디부(122)가 끼워지는 방향으로 돌출되는 돌출부분(1310)이 존재하는데, 돌출부분(1310)의 상면은 상기 누름플랜지(123)의 곡선으로 되어 있는 하면에 대응되는 곡률을 가지는 곡선면으로 이루어져 있다(도 6 내지 도 8 참조).

이와 같이 복수개의 집게부재(131)가 원형으로 연속 배치되고, 집게부재(131)의 상단이 지면설치부(13)의 중심으로 모여 있는 상태에서, 상기 집게부재(131) 상단이 모여서 만들어지는 중앙의 공간으로, 상기 하향 수직부(120)의 곡면마디부(122)가 위에서부터 끼워진다. 곡면마디부(122)가 끼워지게 되면 도 7에 도시되어 있는 것처럼, 곡면마디부(122)는 집게부재(131)의 내측에 위치하게 되고, 상기 집게부재(131)의 돌출된 상단은 병목부(121)의 원주를 둘러싸도록 모이게 되며, 그에 따라 집게부재(131)가 곡면마디부(122)의 상부를 감싸게 된다. 즉, 원주를 따라 배치된 복수개의 집게부재(131)가 곡면마디부(122)의 외부를 감싸고 있는 형태가 된다. 그와 동시에, 누름플랜지(123)의 곡선진 하면이 집게부재(131) 하단의 곡선면으로 되어 있는 돌출부분의 상면에 놓이게 된다. 도면에 도시된 실시예에서, 부재번호 80은 필요에 따라서 구비되는 부재로서, 상기 지면설치부(13)의 측면에서 다른 지면설치부(13)와 연결되는 연결봉(80)이다. 상기 연결봉(80)은 복수개의 지면설치부(13)가 해저면에 설치될 때, 각각의 지면설치부(13)가 다리부(12)와 결합될 수 있는 위치에 있도록, 복수개의 지면설치부(13)를 하나로 연결하는 기능을 수행한다.

본 발명에 따른 기초구조물(1)은 복수개의 다리부(12)에 의해서 지지되는 구조이므로, 해저면의 평평하지 않고 불규칙한 구배를 가지고 있더라도 다리부(12)에 연결되어 있는 지면설치부(13)가 해저면에 직접 놓이게 되어 안정적으로 기초구조물(1)이 해저면에 놓이게 된다.

한편, 불규칙한 구배를 가지는 해저면에 기초구조물(1)이 놓일 때, 지면설치부(13)의 상면이 수평을 유지하지 못하고 기울어질 수 있다. 해저면을 측량하여 기초구조물(1)의 지면설치부(13)가 놓일 위치의 구배를 정확히 알게 되면, 기초구조물(1)이 놓였을 때 지면설치부(13)에 수직하게 결합되는 하향 수직부(120)가 어느 정도 기울어질 것인지(기울기), 그리고 그에 따라 기둥부(10)가 어느 정도 기울어질 것인지(기울기)를 시뮬레이션 등을 이용하여 사전에 알 수 있다. 만일 기둥부(10)가 연직을 이루지 못하고 기울어지게 되면 기둥부(10) 상부에 결합되는 조류발전기(2)의 하중은 기둥부(10)의 중심에만 작용하는 것이 아니라 편심을 가지고 작용하게 되어 조류발전기(2)와 기초구조물(1) 전체가 전도될 가능성이 있다. 본 발명에서는 다음과 같은 방법으로 상기한 기초구조물을 조립, 설치함으로써 위와 같은 문제점 즉, 기둥부(10)가 연직을 유지하지 못함으로써 야기되는 편심하중에 의한 전도현상을 방지하게 된다.

본 발명에 따른 기초구조물(1)의 시공방법을 구체적으로 살펴보면, 우선 지면설치부(13)를 해저면에 설치한다. 즉, 도면에 도시된 것처럼, 3개의 다리부를 가지는 실시예의 경우, 각 다리부(12)와 결합되는 지면설치부(13)를 해저면에 안착시키는 것이다. 지면설치부(13)가 놓여 있는 해저면의 구배와 지면설치부(13) 상면의 기울어진 정도(기울어진 각도 및 방향)를 측량을 통해서 분석하여 파악한다.

한편, 기둥부(10)와 다리부(12)가 일체로 되어 있도록 제작된 구조물에서, 다리부(12)의 하향 수직부(120) 단부에 구비된 곡면마디부(122)에 누름플랜지(123)를 용접 등의 방법으로 부착 설치하게 되는데, 이 때, 누름플랜지(123)는, 측량을 통해서 파악된 지면설치부(13) 상면의 기울기에 근거하여 필요한 각도로 곡면마디부(122) 외부에 결합 설치된다. 즉, 곡면마디부(122)가 지면설치부(13)의 물림부재에 의해 주변이 감싸진 상태로 지면설치부(13)에 결합되어 다리부(12)와 기둥부(10)가 일체로 된 구조물이 지면설치부(13)와 조립되어 해저면에 설치되었을 때, 해저면의 구배로 인하여 지면설치부(13)가 기울어져 있더라도 기둥부(10)가 연직상태가 될 수 있도록, 누름플랜지(123)를 곡면마디부(122)의 외면에 용접하여 부착하는 작업을 수행할 때, 미리 누름플랜지(123)의 기울어짐을 조절하여 곡면마디부(122)에 결합하는 것이다. 이러한 누름플랜지(123) 부착 작업은 육상에서 수행할 수 있다.

이와 같이, 누름플랜지(123)가 곡면마디부(122)에 부착 결합된 상태의 다리부(12)와 기둥부(10)로 이루어진 구조물이 만들어진 상태에서, 도 10에 도시된 것처럼 상기 구조물을 인양하여 해저면에 안착시킨다.

해저면에 미리 안착되어 있던 지면설치부(13) 상면의 물림부재는 곡면마디부(122)가 삽입할 수 있는 중앙부 공간이 되도록 벌어져 있다. 즉, 도 3 및 도 6에 도시된 것처럼, 물림부재를 이루는 복수개의 집게부재(131)가 원형으로 연속 배치되고, 집게부재(131)의 상단이 지면설치부(13)의 중심으로 모여 있되, 수직한 방향에서 보았을 때 집게부재(131) 상단이 모여서 만들어지는 원형 중앙의 공간은 상기 하향 수직부(120)의 곡면마디부(122)가 끼워질 수 있을 정도로 벌어진 상태가 되는 것이다. 이와 같이 집게부재(131)가 회전되어 상단이 외측으로 물러나서 상부가 벌어져 있으므로, 집게부재(131)의 하단에 형성되어 있는 돌출부분은 내측에서 상부 방향으로 더 튀어나와 있는 상태가 된다.

이러한 상태에서 기둥부(10)와 다리부(12)로 이루어진 구조물이 수중으로 내려와서 다리부(12)의 하향 수직부(120)가 지면설치부(13)와 결합되는데, 도 4 및 도 7에 도시된 것처럼, 집게부재(131) 상단이 모여서 형성된 중앙 공간으로 하향 수직부(120) 하단부의 곡면마디부(122)가 삽입된다. 곡면마디부(122)가 삽입되면서, 내측 상부로 튀어나와 있던 집게부재(131) 하단의 돌출부분을 아래로 누르고, 이어서 누름플랜지(123)가 집게부재(131) 하단의 돌출부분을 누르게 된다. 그에 따라 집게부재(131)가 하단의 힌지를 중심으로 회전하여 도 5 및 도 8에 도시된 것처럼 원주형태로 배열된 복수개의 집게부재(131) 상단의 돌출된 부분이 병목부(121) 방향으로 움직여서 집게부재(131) 상부가 곡면마디부(122)의 상부를 감싸게 된다.

이와 같은 작동, 즉 벌어져 있던 집게부재(131)가 자동적으로 오므려져서 곡면마디부(122)의 상부를 감싸서 고정하게 되는 작동은, 곡면마디부(122)를 집게부재(131) 상단의 중앙 공간으로 삽입하는 것만으로 즉, 다리부(12)의 하향 수직부(120)를 지면설치부(13) 상부에 내려놓는 작업에 의해서 자동적으로 이루어지는 것이다.

특히, 본 발명에서는 위에서 설명한 것처럼 곡면마디부(122)가 물림부재에 의해 결합되었을 때, 누름플랜지(123)의 하면은 대응되는 곡률을 가지는 집게부재(131) 하단의 돌출부분 위에 있게 되는데, 앞서 설명한 것처럼, 다리부(12)와 기둥부(10)가 결합되어 있는 구조물을 제작할 때, 측량에 의해 파악된 지면설치부(13) 상면의 기울에 맞추어 누름플랜지(123)가 곡면마디부(122)에 결합되어 있다. 따라서 누름플랜지(123)가 집게부재(131) 하단의 돌출부분 위에 놓이게 되면, 누름플랜지(123)는 집게부재(131) 하단의 돌출부분과 같은 위치를 가지지만, 기둥부(10)는 지면설치부(13)의 기울어짐과 무관하게 자동적으로 연직상태가 된다. 도 11은 도 8에 대응되는 개략적인 단면도로서 지면설치부(13)가 수평에 대해 각도(a)만큼 기울어지게 해저면에 배치된 경우, 그에 맞추어 누름플랜지(123) 역시 곡면마디부(122)에 기울어져 결합된 상태에서 다리부(12)의 하향 수직부(120)가 연직상태로 배치된 것을 보여주는 것이다. 도 11에 도시된 것처럼, 해저면의 불규칙한 구배에 의해 지면설치부(13)가 기울어지고 그에 따라 집게부재(123)도 기울어지며, 상기 집게부재(123) 하부의 돌출부분(1310) 위에 놓여 있는 누름플랜지(123) 역시 기울어지지만, 누름플랜지(123)가 미리 곡면마디부(122)에 각도를 가지고 기울어지게 결합되고 이러한 누름플랜지(123)의 기울기는 지면설치부(13)의 예상 기울기에 맞추어 사전에 계산된 것이므로, 누름플랜지(123)가 기울어지더라도, 곡면마디부(122)는 지면설치부(13)의 기울어짐과 무관하게 연직 상태가 되며, 그에 따라 곡면마디부(122)와 연결되어 있는 하향 수직부(120), 그리고 다리부(12)와 기둥부(10) 역시 연직 상태를 유지할 수 있게 된다. 즉, 비록 지면설치부(13)가 기울어져 있더라도, 미리 그 기울기에 맞추어 누름플랜지(123)를 기울여서 곡면마디부(122)에 결합해둔 상태이므로, 곡면마디부(122) 및 그와 연결되어 있는 하향 수직부(120), 그리고 다리부(12)와 기둥부(10)는 연직 상태를 유지할 수 있게 되는 것이다.

따라서 본 발명에 의하면 해저면의 평평하지 아니한 구배로 인하여 발생하는 편심 하중 작용에 의한 조류발전기(2)와 기초구조물(1) 전체의 전도 위험을 제거할 수 있게 된다.

이와 같이 지면설치부(13) 상면의 물림부재에 곡면마디부(122)가 물려 있는 상태에서, 물림부재의 집게부재(123)와 곡면마디부(122) 사이의 공간 및 집게부재(123)간의 공간에 콘크리트 등을 채워서 집게부재(123)와 곡면마디부(122)가 완전히 고정되도록 한다. 조류발전기(2)는 기둥부(10)를 수중에 넣기 전에 미리 기둥부(10) 상부에 결합해둘 수도 있는데, 기둥부(10)의 상부에 조류발전기(2)를 미리 조립해두지 않은 경우에는, 조류발전기(2)를 수중에서 기둥부(10)의 상부에 조립 결합한다. 기둥부(10)를 포함하는 지면설치부(13) 위쪽의 구조물이 가지는 자중이 지면설치부(13)에 작용하므로, 곡면마디부(122)가 지면설치부(13)로부터 빠져나오지 않게 되고, 특히 위와 같이 물림부재의 집게부재(123)와 곡면마디부(122) 사이의 공간, 그리고 집게부재(123)간의 공간에 콘크리트 등을 채워서 고정시키게 되므로, 곡면마디부(122)와 지면설치부(13) 간의 분리는 일어나지 않게 된다.

1: 조류발전기용 기초구조물, 10: 기둥부, 12: 다리부, 13: 지면설치부

Claims (3)

1. 조류발전기(2)가 상부에 결합되며 해저면에 놓여 조류발전기(2)가 해저면으로부터 직립되어 있도록 하는 기초구조물(1)로서, 상부에 조류발전기(2)가 결합될 수직한 기둥부(10)와, 상기 기둥부(10)와 일체로 되어 상기 기둥부(10)로부터 수평하게 외부로 뻗어가며 단부에는 하향 수직부(120)를 가지는 3개 이상의 다리부(12)와, 중량체로 이루어져 해저면 위에 놓이며 상기 각각의 다리부(12)의 하향 수직부(120)와 조립 결합되는 지면설치부(13)를 포함하여 구성되며;
   상기 하향 수직부(120)의 단부에는 곡면마디부(122)가 구비되어 있는데, 하향 수직부(120)와 연결되는 상기 곡면마디부(122)의 상부는 곡면으로 형성되어 있고, 상기 곡면마디부(122)의 횡방향으로 원주를 따라 누름플랜지(123)가 구비되어 있되, 상기 누름플랜지(123)는 하면이 곡선으로 되어 있고, 상기 누름플랜지(123)는 지면설치부(13)의 기울어짐에도 불구하고 기둥부(10)가 연직한 상태를 유지하게 만드는 각도로 상기 곡면마디부(122)에 결합되어 있으며;
   상기 지면설치부(13)의 상면에는, 상기 곡면마디부(122)를 감싸서 물게 되는 물림부재가 구비되어 있는데, 상기 물림부재는 복수개의 집게부재(131)가 원주를 따라 배치되어 구성되고, 상기 각각의 집게부재(131) 하단은 지면설치부(13) 상부에서 회전가능하게 결합되어 있으며, 상기 집게부재(131)의 상단은 곡면마디부(122)가 끼워지는 방향으로 돌출되어 있고, 상기 집게부재(131)의 하단에는 곡면마디부(122)가 끼워지는 방향으로 돌출되며 상기 누름플랜지(123)의 곡선으로 되어 있는 하면에 대응되는 곡률을 가지는 곡선면으로 이루어진 돌출부분(1310)이 존재하는 구성을 가지며;
   상기 복수개의 집게부재(131)의 상단이 모여 있는 상태에서, 상기 집게부재(131)의 상단이 모여서 만들어지는 중앙 공간으로 상기 하향 수직부(120)의 곡면마디부(122)가 끼워져 곡면마디부(122)가 집게부재(131)의 내측에 위치하게 되고, 상기 누름플랜지(123)의 곡선진 하면이 집게부재(131) 하단의 곡선면으로 되어 있는 돌출부분(1310)의 상면에 놓이게 되게 됨과 동시에 상기 집게부재(131)의 상부는 곡면마디부(122)의 상부를 감싸게 되어, 곡면마디부(122)가 지면설치부(13)의 물림부재에 의해 감싸진 상태로 지면설치부(13)에 결합되어 다리부(12)와 지면설치부(13)가 결합됨으로써, 기둥부(10)가 지면설치부(13)의 기울어짐과 무관하게 연직 상태로 설치되도록 하는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 조류발전기용 기초구조물.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 지면설치부(13)의 측면에는 다른 지면설치부(13)와 연결되는 연결봉(80)이 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 조류발전기용 기초구조물.
   
3. 조류발전기(2)가 상부에 결합되며 해저면에 놓여 조류발전기(2)가 해저면으로부터 직립되어 있도록 하는 기초구조물(1)의 시공방법으로서,
   상부에 조류발전기(2)가 결합될 수직한 기둥부(10)와 일체로 되어 상기 기둥부(10)로부터 수평하게 외부로 뻗어가며 단부에는 하향 수직부(120)를 가지는 3개 이상의 다리부(12)가 일체로 이루는 구조물을 제작하되, 상기 하향 수직부(120)의 단부에는 곡면마디부(122)를 구비가 구비되도록 하는데, 상기 하향 수직부(120)와 연결되는 상기 곡면마디부(122)의 상부는 곡면으로 형성되어 있도록 제작하는 단계;
   중량체로 이루어져 해저면 위에 놓이며 상기 각각의 다리부(12)의 하향 수직부(120)와 각도 조절이 가능하게 조립 결합되며, 상기 곡면마디부(122)를 감싸서 물게 되는 물림부재가 구비되어 있는데, 상기 물림부재는 복수개의 집게부재(131)가 원주를 따라 배치되어 구성되고, 상기 각각의 집게부재(131) 하단은 지면설치부(13) 상부에서 회전가능하게 결합되어 있고, 상기 집게부재(131)의 상단은 곡면마디부(122)가 끼워지는 방향으로 돌출되어 있으며, 상기 집게부재(131)의 하단은 곡면마디부(122)가 끼워지는 방향으로 돌출되는 돌출부분이 존재하는 구성을 가지는 지면설치부(13)를 해저면에 안착시키는 단계;
   상기 지면설치부(13)의 상면 기울기를 측량하는 단계;
   상기 곡면마디부(122)의 횡방향으로 원주를 따라 누름플랜지(123)를 결합하되, 상기 지면설치부(13)가 해저면에 놓인 상태에서 지면설치부(13)가 기울어짐에도 불구하고 기둥부(10)가 연직한 상태를 유지하게 만드는 각도로 상기 누름플랜지(123)를 상기 곡면마디부(122)에 결합하는 단계; 및
   상기 기둥부(10), 상기 다리부(12) 및 누름플랜지(123)가 결합되어 있는 구조체를 인양하여 수중에 함침시켜, 상기 누름플랜지(123)가 구비된 상기 곡면마디부(122)를, 집게부재(131) 상단이 모여서 형성된 중앙 공간으로 삽입하여 집게부재(131) 상부가 곡면마디부(122)의 상부를 감싸게 되며 누름플랜지(123)가 집게부재(131) 하단의 돌출부분(1310) 위에 있게 되어 곡면마디부(122)가 물림부재에 의해 결합되도록 하는 단계;를 포함함으로써, 기둥부(10)가 연직 상태로 설치되도록 하는 것을 특징으로 하는 조류발전기용 기초구조물의 시공방법.

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