KR101185959B1 - 부유식 해양구조물 - Google Patents

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Abstract

부유식 해양구조물이 개시된다. 부유식 해양구조물로서, 해수면 상에 부유 가능한 기둥형상의 몸체; 및 상기 몸체에 설치되고, 상기 해수면의 하측에 위치하여 상기 몸체의 상하운동을 감쇠시키는 감쇠부재를 포함하고, 상기 감쇠부재는, 상기 몸체의 외측으로 연장된 감쇠 몸체; 및 상기 감쇠 몸체를 관통하여 상하방향으로 연장된 복수의 관통홀부을 포함하는 부유식 해양구조물은, 기둥형상의 몸체에 감쇠 부재가 설치됨으로써, 부유식 해양구조물의 상하운동을 저감시켜, 100년 이상의 반복주기를 가지는 극한파도조건에서도 부유식 해양구조물이 안정적인 운용을 가능하게 할 수 있다.
부유식 해양구조물, 감쇠 부재, 상하운동, 관통홀

Description

부유식 해양구조물{Floating offshore structure}
본 발명은 부유식 해양구조물에 관한 것이다.
해상에서 부유하는 상태로 시추 혹은 생산에 사용되는 부유식 해양구조물은 파도, 바람, 조류　등에 의한 횡동요 (rolling), 종동요(pitching), 상하동요 (heaving) 등의 움직임을 보이게 된다. 따라서 부유식 시추/생산 설비의 효율을 극대화 하기 위해서는 이러한 움직임을 최소화하는 것이 중요하다.
최근에는 생산을 위한 부유식 구조물로써 "스파(spar)", "부이(buoys)" 같이 높이가 횡단면의 직경에 비해 상당히 큰 구조와 "세반(SEVAN)"에서 제안한 높이에 비해서 횡단면의 직경이 상당히 큰 구조물이 제안 되고 있다. 이러한 구조물들은 원통뿐 아니고 사각형, 팔각형과 그 외의 다양한 형태로 구성되고 있으며 침수된 구조물의 부력 중심보다 낮은 무게 중심에 의해 안정성이 달성되는 것을 목적으로 하고 있다.
높이가 횡단면의 직경에 비해 상당히 큰 구조를 갖는 "스파(spar)"나 "부이(buoys)" 같은 부유식 해양구조물은 선박과 달리 전후, 좌우 및 상하동요를 최소 화 하기 위해서 작은 수선면적을 가지는 이상적인 형상을 구현하였다. 그러나 이와 같은 부유식 해양구조물은 모양이 길어서 제작, 운반 및 설치　등에 불리하고　또한 저장 기능을 가지지 못하는 단점이 있다.
한편, 스파나 부이의 저장 기능 등을 보완하기 위해 높이에 비해 횡단면의 직경이 큰 실린더 형상의 부유식 해양구조물(이하, 세반형 해양 구조물이라 한다)이 제안되었다. 이와 같은 세반형 해양 구조물은 실린더 형상을 하고 있어 횡동요(rolling) 및 종동요(pitching)가 크게 감소된 경향을 보인다.
그러나 이와 같은 세반형 해양 구조물은 상하동요(Heaving)에서는 저장용량이 커질수록 횡단면의 직경이 증가하고, 이로 인해 수선면적이 증가하게 된다.
이에 따라, 세반형 해양 구조물의 상하동요 고유주기는 짧아지고, 태풍이나 기상 이변 등에 의해 발생되는 100년 이상의 반복주기를 가지는 극한파도조건에서의 파도주기에 근접하는 경향을 보인다. 이와 같이 세반형 해양 구조물의 고유주기가 파도 주기에 근접하게 되면 공진 현상이 발생하게 되어 과대한 상하동요 운동이 발생하는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 극한 해상 상태에서 구조물의 상하동요를 크게 감소시키도록 구성된 부유식 해양구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해저자원의 시추 또는 생산을 위한 부유식 해양구조물로서, 해수면 상에 부유 가능한 실린더 형상의 몸체; 및 상기 몸체에 설치되고, 상기 해수면의 하측에 위치하여 상기 몸체의 상하운동을 감쇠시키는 감쇠부재를 포함하고, 상기 감쇠부재는, 상기 몸체의 외측으로 연장된 감쇠 몸체; 및 상기 감쇠 몸체를 관통하여 상하방향으로 연장된 복수의 관통홀부를 포함하는 부유식 해양구조물이 제공된다.
상기 감쇠 몸체는 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 감쇠 몸체는 박스 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 관통홀부의 단면 형상은 원형 또는 다각형일 수 있다.
상기 관통홀부를 개폐하는 계폐부를 더 포함할 수 있다.
상기 감쇠부재는, 복수로 이루어지고, 상기 복수의 감쇠부재는 상기 몸체를 따라 상하방향으로 이격 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 기둥형상의 몸체에 관통홀부를 갖는 감쇠 부재가 설치됨으로써, 부유식 해양구조물의 상하운동이 저감되고, 특히 100년 이상의 반복주기를 가지는 극한파도조건에서도 부유식 해양구조물의 안정적인 운용이 가능하다.
이하, 본 발명에 따른 부유식 해양구조물의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해양구조물을 측면에서 바라본 부분 절개도이다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 부유식 해양구조물(1)은 몸체(10)와 감쇠부재(30)를 포함하여 구성될 수 있다.
몸체(10)는 해수면 상에 부유 가능한 기둥 형상으로 이루어질 수 있다. 여기서, "기둥 형상"이란, 소정의 높이를 가지며 원형, 다각형 및 기타 다양한 형태로 이루어질 수 있는 단면을 갖는 기둥의 형상을 포함한다. 이 경우, 몸체(10)는 상하방향의 높이에 비해 좌우방향의 폭이 큰 기둥 형상으로 이루어질 수 있으나 이에 국한되지 않는다.
본 실시예에 따른 부유식 해양구조물(1)은 석유, 천연가스 같은 해저 자원을 시추 또는 생산할 수 있다.
이를 위해 몸체(10)의 상측에는 해저 자원을 시추 또는 생산 또는 처리하기 위한 설비들(20)이 설치될 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 상기 설비들(20)은 해저자원 시추 및 생산 설비(22), 해저 자원 처리 장비(28), 플레어 타워(24) 및 거주구(26) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 몸체(10)의 내부에는 생산 또는 처리된 해저 자원을 저장하기 위한 저장 탱크(71)가 마련될 수 있다.
또한, 몸체(10)의 내부에는 몸체(10)의 침수 깊이 조절을 위한 발라스트 탱크(73)가 마련될 수 있다. 이 경우, 발라스트 탱크(73)는 이중 격벽(11, 12) 또는 이중 바닥(13, 14)에 의해 한정될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 몸체(10)에는 감쇠부재(30)가 설치될 수 있다. 감쇠부재(30)는 몸체(10)의 상하운동을 감쇠시키기 위한 구성으로서 해수면의 하측에서 몸체(10)에 설치될 수 있다.
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 해양구조물을 측면에서 바라본 부분 절개도이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 해양구조물을 측면에서 바라본 부분 절개도이다.
도 2를 참조하면, 감쇠부재는(30)는 몸체(10)의 외측으로 연장된 감쇠 몸체(32)와 감쇠 몸체(32)를 관통하여 상하방향으로 연장된 복수의 관통홀부(34)를 포함할 수 있다.
감쇠 몸체(32)는 플레이트 형상으로 이루어질 수 있고, 몸체(10)의 둘레를 따라 연장 형성될 수 있다. 이 경우, 감쇠 몸체(32)는 몸체(10)의 둘레를 따라 단속적 또는 연속적으로 형성될 수 있다.
감쇠 몸체(32)는 몸체(10)의 이중 바닥 중 외측 바닥판(14)과 일체로 형성될 수 있으나, 이에 국한되지 않고 몸체(10)와 별도로 제작되어 몸체(10)에 설치될 수 있다.
본 실시예에 따르면, 몸체(10)가 상하운동을 할 때, 몸체(10)의 외측으로 연장된 감쇠 몸체(32)의 모서리부에 와류가 발생하여 몸체(10)의 상하운동을 저감시킬 수 있다.
또한, 몸체(10)가 상하운동을 할 때, 감쇠 몸체(32)에 형성된 복수의 관통홀부(34)를 통해 해수가 유출입되면서 추가적인 와류가 발생하여 감쇠부재(30)의 상하운동 저감효과를 증대시키고 이에 따라 몸체(10)의 상하운동을 저감시킬 수 있다.
이 경우, 관통홀부(34)의 단면 형상은 원형 또는 다각형 일 수 있다.
특히, 이러한 감쇠 부재(30)는, 몸체(10)를 포함하는 해양 구조물(1)이 100년 이상의 반복주기를 가지는 극한파도조건에 노출된 경우, 부유식 해양구조물(1)의 상하운동을 저감시킴으로써 극한파도조건에서도 안정적인 운용을 가능하게 할 수 있다.
해수와 접촉하는 감쇠 몸체(32)의 접촉 면적과 감쇠 몸체(32)에 형성된 관통홀부(34)의 개수는 해상 상태에 따라 다양하게 결정될 수 있다.
감쇠 부재(30)는 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 복수로 이루어질 수 있다. 이 경우, 복수의 감쇠부재(30)는 몸체(10)를 따라 상하방향으로 이격 배치될 수 있다. 이러한 복수의 감쇠 부재(30)에 의해 부유식 해양구조물(10)의 상하운동이 효과적으로 저감될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 감쇠 부재는 다양한 형태 변화가 가능하다. 예를 들어, 감쇠 부재(30)는 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 감쇠 몸체(32)가 박스 형상으 로 이루어지도록 형성될 수 있다. 여기서, 박스 형상이란 내부에 빈 공간이 형성되도록 복수의 플레이트를 상호 연결하여 만들어진 형상을 말한다.
이 경우, 관통홀부(34)는 감쇠 몸체(32)를 구성하는 상부 플레이트(32a)와 하부 플레이트(32b)를 각각 관통하는 파이프를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 해양의 환경에 따라, 감쇠 몸체(32)가 몸체(10)에서 연장 형성되는 길이, 감쇠 몸체(32)의 두께, 감쇠 몸체(32)에 형성되는 관통홀부(34)의 지름 및/또는 개수가 다양하게 설정될 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명하다.
한편, 본 실시예에 따른 부유식 해양구조물(1)은 관통홀부(34)을 개폐하는 개폐부를 더 포함할 수 있다. 이하, 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해양구조물에 포함된 개폐부의 설치 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 개폐부는 감쇠 몸체(32)의 상측면에 배치된 도어(40)를 포함할 수 있다. 도어(40)는 플레이트 형상으로 이루어질 수 있다.
나아가, 개폐부는, 플레이트 형상의 도어(40)가 감쇠 몸체(32)의 상측면에서 슬라이딩 가능하도록 감쇠 몸체(32)의 상측면에 마련된 가이드부(미도시)와, 도어(40)의 슬라이딩 운동에 구동력을 제공하는 구동부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이러한 개폐부는 복수의 관통홀부(34) 각각에 제공될 수 있으며, 이 경우, 개폐부는 관통홀부(34)의 개수에 대응하여 복수로 이루어질 수 있다. 또는, 개폐부 는 복수의 관통홀부 중 인접한 관통홀부들로 이루어진 복수의 관통홀부 그룹 각각에 제공될 수 있으며, 이 경우, 개폐부는 관통홀부 그룹의 개수에 대응하여 복수로 이루어 질 수 있다.
이와 같은 개폐부는 몸체(10)의 상하운동시 해수가 유출입하여 와류를 발생시키는 관통홀부(34)의 개수를 조절하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 해상 상태에 따라 몸체(10)의 상하운동을 저감시키기 위해 사용 가능한 최적의 관통홀부의 개수가 결정될 수 있다. 이 경우, 개폐부는 복수의 관통홀부 중 일부를 개방시키고 일부를 폐쇄시키도록 작동될 수 있다.
다만, 관통홀부를 개폐시키는 개폐부의 형태는 앞서 설명한 형태에 국한되지 않고 다양한 변형이 가능하다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해양구조물을 측면에서 바라본 부분 절개도이고,
도 2는 도 1의 A부분을 확대한 도면이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 해양구조물을 측면에서 바라본 부분 절개도이고,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 부유식 해양구조물을 측면에서 바라본 부분 절개도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 해양구조물에 포함된 개폐부의 설치 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 몸체
30 : 감쇠 부재
32 : 감쇠 몸체
34 : 관통홀부

Claims (6)

  1. 부유식 해양구조물로서,
    해수면 상에 부유 가능하며, 상하방향의 높이보다 좌우방향의 폭이 큰 기둥형상의 몸체; 및
    상기 몸체에 설치되고, 상기 해수면의 하측에 위치하여 상기 몸체의 상하운동을 감쇠시키는 감쇠부재를 포함하고,
    상기 감쇠부재는,
    상기 몸체의 외측으로 연장된 감쇠 몸체;
    상기 감쇠 몸체를 관통하여 상하방향으로 연장된 복수의 관통홀부; 및
    상기 관통홀부를 개폐하는 개폐부를 포함하며,
    상기 개폐부는,
    상기 감쇠 몸체의 상측면에 배치된 도어;
    상기 도어가 상기 감쇠 몸체의 상측면에서 슬라이딩 가능하도록 상기 감쇠 몸체의 상측면에 마련된 가이드부; 및
    상기 도어의 슬라이딩 운동에 구동력을 제공하는 구동부를 포함하는 부유식 해양구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠 몸체는 플레이트 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 부유식 해양구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 감쇠 몸체는 박스 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 부유식 해양구조물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통홀부의 단면 형상은 원형 또는 다각형인 것을 특징으로 하는 부유식 해양구조물.
  5. 삭제
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감쇠부재는 복수로 이루어지고,
    상기 복수의 감쇠부재는 상기 몸체를 따라 상하방향으로 이격 배치된 것을 특징으로 하는 부유식 해양구조물.
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