KR101189681B1 - 해상용 풍력발전기의 지지장치 - Google Patents

해상용 풍력발전기의 지지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상의 심해에 3개의 다리가 정삼각형을 이루도록 설치되어 하중을 견고하게 지지 가능한 해상용 풍력발전기의 지지장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 해상용 풍력발전기의 지지장치는, 3개의 다리(100)와; 상기 3개의 다리(100) 사이에 위치되며, 상측에 설치되는 터빈조립체(200)를 지지하는 플랜지(110)와; 상기 플랜지(110)에 가해지는 하중을 분산 지지하는 수평브레이스(120)와; 상기 3개의 다리(100)와 상기 플랜지(110) 사이에 경사지게 연결되는 사선브레이스(130)와; 상기 플랜지(110)를 지지하는 수평브레이스(120)의 지지력을 보강하는 보강수단(140)과; 상기 3개의 다리(100) 사이를 각각 연결하는 다수의 측면브레이스(160,162,164) 및 경사브레이스(170,172)와; 상기 브레이스(160,162,164,170,172)의 일단이 상기 다리(100)에 결합되어 지지되도록 안내하는 다수의 결합캔(150,152,154,156)과; 상기 플랜지(110) 내부에 구비되며, 상기 다수의 수평브레이스(120)로부터 연장되게 형성되어 상기 플랜지(110)의 중심부에서 서로 만나도록 형성되는 내부브레이스(180) 등으로 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 작업반경이 증대되고 작업능률이 향상되는 이점이 있다.

Description

해상용 풍력발전기의 지지장치{A Support Apparatus for Sea wind power generator}
본 발명은 해상용 풍력발전기의 지지장치에 관한 것으로서, 해상의 심해에 3개의 다리가 정삼각형을 이루도록 설치되어, 다수의 블레이스에 의해 플랜지에 가해지는 하중을 견고하게 지지 가능한 해상용 풍력발전기의 지지장치에 관한 것이다.
근래에는 전력을 생성하기 위한 발전기의 증설이 큰 문제로 대두되고 있다. 즉, 전력 생산을 위해 다양한 발전기가 사용되고 있으나 그 폐해와 설치비용이 과다한 문제점이 있다.
전력을 생성하는 발전기로 종래부터 사용되던 화석에너지의 경우에는 대기오염 문제가 대두되면, 다른 하나는 화석에너지의 고갈이 문제된다. 따라서, 대체 에너지의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
또한 예로부터 전력을 얻는 방법으로서는 수력 발전이 있으나, 이를 위해서는 넓은 지역을 수몰시켜야 하므로 국토의 감소를 초래하게 될 뿐만 아니라 수몰에 따른 자연생태계를 훼손시키는 문제점이 있다.
그리고, 현재 개발되어 이용되고 있는 화석에너지의 대체 에너지로서는 원자력 에너지가 그 주종을 이루고 있으나, 이 또한 핵 폐기물의 처리와 방사능 유출로 인한 피해가 국제 사회에서 커다란 문제점으로 부각되고 있으며, 국내에서도 지역이기주의 내지 원자력 발전의 안전성에 대한 불신풍조로 원자력 발전 시설이나 핵 폐기물 재처리 시설을 마련하기 위한 장소를 선정하는데 많은 어려움을 겪고 있다.
한편, 근래에는 태양열 에너지를 이용하는 기술이 활발히 연구 개발되고 있으며, 대기권 밖에서는 어느 정도 유효한 전력을 얻을 수 있는 우주정거장이나 인공위성 등에서는 활용되고 있으나, 대기권 내에서는 기후에 따라 일조량의 변동이 매우 심하고 대기오염으로 인하여 충분한 일조량을 얻기 어려워 효율성이 높지 않으므로 가정용 난방시설 정도에 국한되어 사용되고 있는 실정이다.
또한, 조수간만의 차이를 이용한 조력 발전 방법이 개발되고 있으나, 이 또한 조수간만의 차이가 큰 장소에만 국한되는 것일 뿐 아니라 수요를 충족하는 데는 제약이 따르게 된다.
따라서, 상술한 제반 문제점을 가장 효과적으로 배제할 수 있는 방법으로서 풍력 발전이 있으나, 이는 충분한 전력을 얻기 위하여 강한 바람을 필요로 하는 것으로 평상시 충분한 전력을 공급하는데 다소 문제점이 있었다.
그리고, 육지의 풍력발전 구조물은 그 소음으로 인한 문제가 크게 지적되는바, 해상에 풍력발전 구조물을 시공하여 이용하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.
종래의 풍력발전 구조물은 '특허번호 제10-1123257호'에 개시된 바와 같이, 전체적으로 콘크리트 재질에 의해 형성된다. 즉, 콘크리트를 타설하여 원형의 지지대를 만들어 상부의 타워를 지지하는 방식을 취하고 있다.
그러나, 근래에는 더 많은 전력을 얻기 위해 해양 터빈의 사이즈가 커지고, 더 깊은 심해에 설치하는 경향이 있으므로, 이와 같은 종래의 풍력발전 구조물은 심해에는 설치하기가 어려움 문제점이 있다. 즉, 심해에서는 수중 깊이가 커서 상당한 높이의 구조물이 필요하고 더 많은 하중을 견디어야 하므로, 그 구조물이 복잡하고 설치가 어려우므로 종래의 방식으로는 한계가 있다.
한국 특허번호 제10-1123257호
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 3개의 다리가 정삼각형을 이루도록 설치되어, 다수의 블레이스에 의해 플랜지에 가해지는 상측의 하중을 견고하게 지지하도록 구성되는 해상용 풍력발전기의 지지장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 해상용 풍력발전기의 지지장치는, 중심을 서로 연결하는 선이 삼각형을 이루도록 설치되는 3개의 다리와; 상기 3개의 다리 사이에 위치되며, 상측에 설치되는 터빈조립체를 지지하는 플랜지와; 상기 3개의 다리와 상기 플랜지 사이에 수평으로 연결되어, 상기 플랜지에 가해지는 하중을 분산 지지하는 수평브레이스와; 상기 3개의 다리와 상기 플랜지 사이에 경사지게 연결되어, 상기 플랜지에 가해지는 하중을 분산 지지하는 사선브레이스와; 상기 수평브레이스의 일측에 구비되어, 상기 플랜지를 지지하는 수평브레이스의 지지력을 보강하는 보강수단과; 상기 3개의 다리 사이를 각각 연결하며, 수평으로 설치되는 다수의 측면브레이스와; 상기 3개의 다리 사이를 각각 연결하며, 경사지게 설치되는 다수의 경사브레이스와; 상기 다리의 외면에 구비되며, 상기 브레이스의 일단이 상기 다리에 결합되어 지지되도록 안내하는 다수의 결합캔과; 상기 플랜지 내부에 구비되며, 상기 다수의 수평브레이스로부터 연장되게 형성되어 상기 플랜지의 중심부에서 서로 만나도록 형성되는 내부브레이스;를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 보강수단은, 상기 수평브레이스의 측면에 형성되며, 상기 수평브레이스와 플랜지의 외면에 각각 고정되는 보강편과; 상기 보강편의 하측에 구비되며, 상기 보강편과 수평브레이스 또는 플랜지에 일단이 고정되는 다수의 지지편;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 내부브레이스는, 상기 수평브레이스보다 작은 직경을 가지는 원통 형상으로 이루어지며; 상기 다수의 내부브레이스가 서로 연결되는 부위에는, 다수의 내부브레이스가 서로 견고하게 고정 결합되도록 하는 보강부가 더 형성됨;을 특징으로 한다.
상기 다수의 측면브레이스 내측에는, 다수의 측면브레이스 중심부를 연결하는 다수의 내측브레이스가 삼각형을 이루도록 더 구비됨을 특징으로 한다.
상기 다수의 다리 내측에는, 지면에 하단이 삽입 설치되는 파일이 더 구비되며; 상기 다리의 상단에는, 상방으로 갈수록 점차 내경이 증가되도록 형성되어, 상기 파일 또는 콘크리트의 투입을 안내하는 가이드부가 형성됨을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 해상용 풍력발전기의 지지장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명에서는 3개의 다리가 삼각형상(상방에서 볼 경우)을 이루도록 설치된다. 그리고, 이러한 3개의 다리 사이의 간격은 상방으로 갈수록 점차 그 크기가 작아지도록 설치된다. 따라서 삼각구도에 의해 견고하게 하중을 지지하므로 지지력이 증대되는 한편, 심해에서도 수평을 맞추기가 용이한 장점이 있다.
둘째, 본 발명에서는, 3개의 다리 사이에 플랜지가 위치되고, 이러한 플랜지는 수평블레이스와 사선브레이스에 의해 각각 지지된다. 즉, 플랜지를 측방으로 잡아 지지하는 수평블레이스와, 플랜지의 하단을 경사지게 지지하는 사선블레이스가 구비된다. 그리고, 이러한 수평블레이스와 사선블레이스의 연장선은 플랜지의 중심에서 서로 만나게 된다. 따라서, 다리와 수평블레이스 및 사선블레이스가 서로 삼각형상을 이루게 되므로 플랜지 및 상측의 발전설비를 지지하는 지지력이 극대화되는 장점이 있다.
셋째, 본 발명에서는, 플랜지의 내부에 3개의 내부브레이스가 서로 120도의 각도를 이루도록 연결 설치된다. 즉, 플랜지 외측의 수평브레이스와 연결된 내부브레이스가 삼각 형상으로 연결 설치된다. 따라서, 3개의 다리에 전해지는 충격이나 외력이 다른 2개의 다리에 분산되는 효과가 있으므로, 수평방향의 외력이 작용하는 경우에도 견고한 지지력을 유지할 수 있는 이점이 있다.
넷째, 본 발명에서는, 플랜지를 지지하는 수평브레이스의 외측에 보강편과 지지편으로 이루어지는 보강수단이 더 구비된다. 따라서, 수평브레이스에 의한 플랜지의 지지가 더 확고하게 이루어지는 효과가 있다.
다섯째, 본 발명에서는 3개의 다리 사이를 연결하는 측면브레이스가 다수의 층으로 구비된다. 따라서, 3개의 측면브레이스가 삼각형상으로 설치되어 3개의 다리를 지지하게 되므로, 3개의 다리에 의한 지지력이 증대되는 장점이 있다.
여섯째, 본 발명에서는 상측의 측면브레이스와 하측의 측면브레이스 사이에는 경사브레이스가 경사지게 더 연결 설치된다. 따라서, 어느 하나의 다리에 가해지는 하중이나 측방의 외력이 다른 다리에 분배되고 서로 지지하는 기능을 하므로 구조물이 보다 견고해지는 효과가 있다.
여섯째, 본 발명에서는, 삼각형상으로 설치되는 측면브레이스의 내측에 3개의 내부브레이스가 더 설치된다. 즉, 3개의 측면브레이스의 각 중심을 연결하는 3개의 내부브레이스가 삼각형상을 이루도록 설치된다. 따라서, 수평방향의 힘 전달이 서로 원활하게 이루어지므로 다리의 지지력이 극대화되는 장점이 있다.
일곱째, 본 발명에서는 다리의 상단부에 깔때기 형상의 가이드부가 더 형성된다. 따라서, 다리의 내측에 삽입되는 파일이나 타설되는 콘크리트의 투입이 보다 용이하게 되는 장점이 있다.
이와 같이 본 발명에서는, 원형의 플랜지를 3개의 다리가 정삼각 구조를 가지도록 지지하고, 다수의 브레이스도 삼각구조로 이루어져 지지되므로, 상측의 발전설비로부터 전해지는 하중과 모멘트를 효과적으로 배분하여 소진시킬 뿐만 아니라 해양에서의 작업이 편리해지는 다양한 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 의한 해상용 풍력발전기의 지지장치의 바람직한 실시예가 사용되는 상태를 보인 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 해상용 풍력발전기의 지지장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 정면도.
도 3은 본 발명에 의한 해상용 풍력발전기의 지지장치의 바람직한 실시예의 구성을 보인 우측면도.
도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 수평블레이스와 사선블레이스가 플랜지를 지지하는 상태를 보인 부분 확대도.
도 5는 도 4의 A-A부 단면도.
도 6은 본 발명 실시예를 구성하는 측면브레이스와 내부브레이스의 연결상태를 보인 부분 평단면도.
이하 본 발명에 의한 해상용 풍력발전기의 지지장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 6에는 본 발명에 의한 해상용 풍력발전기의 지지장치의 전체 구성 및 부분구성이 각각 도시되어 있다. 즉, 도 1에는 본 발명에 의한 해상용 풍력발전기의 지지장치의 바람직한 실시예가 사용되는 상태가 사시도로 도시되어 있으며, 도 2 및 도 3에는 본 발명에 의한 해상용 풍력발전기의 지지장치의 정면도와 우측면도가 각각 도시되어 있다. 그리고, 도 4에는 본 발명 실시예를 구성하는 수평블레이스와 사선블레이스가 플랜지를 지지하는 상태를 보인 부분 확대도가 도시되어 있으며, 도 5에는 도 4의 A-A부 단면도가 도시되어 있고, 도 6에는 본 발명 실시예를 구성하는 측면브레이스와 내부브레이스의 연결상태를 보인 부분 평단면도가 도시되어 있다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 해상용 풍력발전기의 지지장치는, 중심을 서로 연결하는 선이 삼각형을 이루도록 설치되는 3개의 다리(100)와, 상측에 설치되는 터빈조립체(200)를 지지하는 플랜지(110)와, 상기 플랜지(110)에 가해지는 하중을 분산 지지하는 수평브레이스(120)와, 상기 3개의 다리(100)와 상기 플랜지(110) 사이에 경사지게 연결되어 상기 플랜지(110)에 가해지는 하중을 분산 지지하는 사선브레이스(130)와, 상기 수평브레이스(120)의 일측에 구비되어 상기 플랜지(110)를 지지하는 수평브레이스(120)의 지지력을 보강하는 보강수단(140)과, 상기 3개의 다리(100) 사이를 각각 연결하도록 수평 또는 경사지게 설치되는 다수의 측면브레이스(160,162,164) 및 경사브레이스(170,172)와, 상기 브레이스(160,162,164,170,172)의 일단이 상기 다리(100)에 결합되어 지지되도록 안내하는 다수의 결합캔(150,152,154,156)과, 상기 다수의 수평브레이스(120)로부터 연장되게 형성되어 상기 플랜지(110)의 중심부에서 서로 만나도록 형성되는 내부브레이스(180) 등으로 구성된다.
상기 3개의 다리(100)는, 중심을 서로 연결할 때 정삼각형을 이루도록 설치된다. 그리고, 이러한 3개의 다리(100) 사이의 간격은 상방으로 갈수록 점차 그 크기가 줄어들도록 설치된다. 이는 3개의 다리(100)에 의해 형성되는 지지력이 보다 안정되도록 하기 위함이다.
그리고, 상기 다리(100)에는 내측의 브레이스(160,162,164,170,172)와의 결합을 용이하게 하기 위한 다수의 결합캔(150,152,154,156)이 각각 설치된다. 즉, 상기 브레이스(160,162,164,170,172)의 일단이 상기 다리(100)에 결합되어 지지되도록 안내하는 다수의 결합캔(150,152,154,156)이 상기 다리(100)에 다수 구비된다.
구체적으로는, 상기 다리(100)의 상단에는 상기 제1결합캔(150)이 구비되고, 하측으로는 소정의 간격을 두고 각각 제2결합캔(152)과 제3결합캔(154) 및
제4결합캔(156)이 각각 구비되며, 이러한 다수의 결합캔(150,152,154,156)에 각각 브레이스(160,162,164,170,172)가 연결된다.
상기 플랜지(110)는, 원통 형상으로 이루어지며, 도시된 바와 같이 상기 3개의 다리(100) 사이에 위치된다. 그리고, 이러한 플랜지(110)의 외면이나 내측에는 작업자의 작업을 원활하게 하도록 하기 위한 작업대(112) 등이 형성된다.
상기 플랜지(110)의 상측에는 터빈조립체(200) 등의 발전설비가 설치된다. 구체적으로 살펴보면, 도시된 바와 같이, 상기 플랜지(110)의 외측으로는 플랫폼(210)이 형성되고, 플랜지(110)의 상측으로는 지지타워(220)가 상하로 길게 형성된다. 그리고, 상기 지지타워(220)의 상단에 터빈조립체(200)가 구비되고, 이러한 터빈조립체(200)의 선단에는 다수의 블레이드(230)가 구비되어 바람에 의해 회전하게 된다.
풍력에 의해 발전이 이루어지는 원리는 이미 알려진 것이므로, 여기에서는 상기 터빈조립체(200)의 상세 구성 설명은 생략한다.
상기 플랜지(110)의 외측으로는 수평브레이스(120)가 구비된다. 즉, 상기 수평브레이스(120)는 상기 3개의 다리(100)와 상기 플랜지(110) 사이에 수평으로 연결된다. 따라서, 이러한 수평브레이스(120)에 의해 상기 플랜지(110)에 가해지는 하중이 다리(100)로 분산되어 지지된다.
상기 수평브레이스(120)는, 원통 형상으로 이루어져 상기 플랜지(110)와 다리(100)에 각각 양단이 결합된다. 즉, 상기 수평브레이스(120)의 내측단은 상기 플랜지(110)의 외면 중앙부분에 용접 등에 의해 고정되고, 외측단은 상기 다리(100)의 상단부에 결합된다.
구체적으로 살펴보면, 상기 다리(100)의 상단부에는 상기 수평브레이스(120)의 결합을 용이하게 하기 위한 제1결합캔(150)이 더 구비된다. 상기 제1결합캔(150)은, 상기 다리(100)보다 더 큰 직경을 가지는 원통(파이프:pipe)으로 이루어져, 상기 다리(100)의 외면에 고정된다. 즉, 상기 제1결합캔(150)의 내경은 상기 다리(100)의 외경과 대응(동일)되는 크기를 가지도록 형성되어, 상기 제1결합캔(150)이 다리(100)의 상단부 외측에 끼워진다. 그리고, 이러한 제1결합캔(150)은 상기 다리(100)에 용접 등에 의해 고정된다.
한편, 상기 수평브레이스(120)의 외측에는, 상기 수평브레이스(120)의 지지력을 보강하는 보강수단(140)이 더 구비된다.
상기 보강수단(140)은, 상기 수평브레이스(120)와 플랜지(110)의 외면에 각각 고정되는 보강편(142)과, 상기 보강편(142)의 하측에 구비되는 다수의 지지편(144) 등으로 구성된다.
상기 보강편(142)은, 도시된 바와 같이, 상기 수평브레이스(120)의 측면에 형성되며, 소정의 두께를 가지는 평판으로 이루어진다. 그리고, 이러한 보강편(142)의 내측 끝단은 상기 플랜지(110)의 외면에 접하고, 외측 끝단은 상기 제1결합캔(150)의 외면에 접하도록 플랜지(110)로부터 제1결합캔(150)에 이르도록 설치된다.
그리고, 이러한 보강편(142)은, 상기 플랜지(110)와 수평브레이스(120) 및 제1결합캔(150)에 용접 등의 방법에 의해 견고하게 고정된다.
상기 지지편(144)은, 도시된 바와 같이 상기 보강편(142)의 하측에 임의의 간격을 두고 다수개가 설치된다. 상기 지지편(144)은, 소정 두께를 가지는 평판으로 이루어짐이 바람직하며, 상기 보강편(142)과 수평브레이스(120) 또는 플랜지(110)에 내측단이 고정된다. 즉, 상기 수평브레이스(120)의 외측에 위치된 지지편(144)은 상기 수평브레이스(120)와 보강편(142)에 각각 고정되고, 상기 플랜지(110)의 외측에 위치된 지지편(144)은 상기 플랜지(110)와 보강편(142)에 각각 용접 등으로 고정된다.
상기 사선브레이스(130)는, 상기 3개의 다리(100)와 상기 플랜지(110) 사이에 경사지게 연결되어, 상기 플랜지(110)에 가해지는 하중을 분산 지지하는 역할을 한다.
상기 사선브레이스(130)는 도시된 바와 같이, 상단은 상기 플랜지(110)의 하단부에 연결되고, 하단은 상기 다리(100)에 연결된다. 보다 상세하게는 상기 사선브레이스(130)의 하단은 제2결합캔(152)에 고정된다.
상기 3개의 사선브레이스(130)는, 연장선을 연결하면 삼각뿔이 되도록 설치된다. 즉, 상기 3개의 사선브레이스(130)를 상방으로 연장하면, 상기 수평브레이스(120)를 내측으로 연장한 선과 서로 만나게 된다. 즉, 상기 플랜지(110)의 중심부에서 상기 3개의 사선브레이스(130)와 3개의 수평브레이스(120)의 연장선이 서로 만나게 된다. 이처럼 상기 3개의 수평브레이스(120)와 사선브레이스(130)로부터 각각의 연장선을 서로 연결하면 삼각형상이 되도록 설치하는 이유는, 삼각구조에 의해 지지력이 극대화되도록 하기 위함이다.
그리고, 상기 사선브레이스(130) 사이에는 사선보강판(132)이 더 구비되기도 한다. 상기 사선보강판(132)은 상기 플랜지(110)의 외면을 따라 구비되어, 상기 다수의 사선브레이스(130)를 서로 연결하게 된다. 따라서, 이러한 사선보강판(132)에 의해 사선브레이스(130)의 지지력이 보강된다.
또한, 상기 플랜지(110)의 내부에는 보강띠(134)가 더 형성된다. 상기 보강띠(134)는, 상기 플랜지(110)의 내측에 원형의 링(ring)형상으로 성형되어 플랜지(110)의 강도를 보강하는 역할을 하며, 상기 사선보강판(132)이 형성된 위치와 대응되는 높이에 성형됨이 바람직하다. 그리고, 이러한 보강띠(134)는, 하나 이상이 형성될 수도 있다. 즉, 상하로 소정의 간격을 두고, 2 이상의 보강띠(134)가 형성되도록 하는 것도 가능하다.
상기 측면브레이스(160,162,164)는, 상기 3개의 다리(100) 사이를 각각 연결하며, 수평으로 설치된다.
보다 상세하게는 상기 측면브레이스(160,162,164)는 각각 상기 결합캔(150,152,154,156)에 고정된다. 즉, 상기 제2결합캔(152) 사이에는 제1측면브레이스(160)가 각각 설치되며, 이러한 제1측면브레이스(160)는 3개가 구비되어 3개의 다리(100)에 각각 구비된 3개의 제2결합캔(152)에 각각 연결됨으로써 정삼각형(상방에서 볼 경우)을 이루게 된다.
또한, 상기 제3결합캔(154) 사이에는 제2측면브레이스(162)가 각각 설치되며, 이러한 제2측면브레이스(162)는 3개가 구비되어 3개의 다리(100)에 각각 구비된 3개의 제3결합캔(154)에 각각 연결됨으로써 정삼각형(상방에서 볼 경우)을 이루게 된다.
그리고, 상기 제4결합캔(156) 사이에는 제3측면브레이스(164)가 각각 설치되며, 이러한 제3측면브레이스(164)는 3개가 구비되어 3개의 다리(100)에 각각 구비된 3개의 제4결합캔(156)에 각각 연결됨으로써 정삼각형(상방에서 볼 경우)을 이루게 된다.
상기 다수의 경사브레이스(170,172)는, 상기 3개의 다리(100) 사이에 경사지게 설치되어 3개의 다리(100)를 각각 연결하게 된다.
보다 상세하게는 상기 경사브레이스(170,172)도 상기 측면브레이스(160,162,164)와 같이 다수의 결합캔(150,152,154,156)에 각각 연결되도록 설치된다.
상기 제1측면브레이스(160)의 하측에는 제1경사브레이스(170)가 구비된다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 제1경사브레이스(170)는, 상단은 상기 제2결합캔(152)에 고정되고, 하단은 상기 제3결합캔(154)에 고정되어, 상기 제2결합캔(152)과 제3결합캔(154) 사이를 연결하게 된다.
그리고, 이러한 제1경사브레이스(170)는 서로 교차되도록 '×'형태로 설치된다. 따라서, 서로 교차되는 제1경사브레이스(170)를 고정하기 위해 교차지점에는 경사캔(174)이 더 구비된다.
한편, 상기 제2측면브레이스(162)의 하측에는 제2경사브레이스(172)가 구비된다. 이러한 상기 제2경사브레이스(172)는, 상단은 상기 제3결합캔(154)에 고정되고, 하단은 상기 제4결합캔(156)에 고정되어, 상기 제3결합캔(154)과 제4결합캔(156) 사이를 연결하게 된다.
그리고, 이러한 제2경사브레이스(172)도 제1경사브레이스(170)와 같이 서로 교차되도록 '×'형태로 설치되고, 서로 교차되는 제2경사브레이스(172)를 고정하기 위해서도 교차지점에는 경사캔(174)이 더 구비된다.
상기와 같이 다수의 경사브레이스(170,172)와 측면브레이스(160,162,164) 그리고 다리(100)는 서로 삼각구조를 가지게 된다. 따라서, 힘의 분배와 균형이 이루어져 하중을 지지하는 지지력이 보다 증대된다.
상기 내부브레이스(180)는, 상기 플랜지(110) 내부에 구비된다. 그리고, 이러한 내부브레이스(180)는, 상기 다수의 수평브레이스(120)로부터 연장되게 형성되어 상기 플랜지(110)의 중심부에서 서로 만나도록 형성된다.(도 5 참조) 즉, 상기 3개의 내부브레이스(180)는 사이각이 각각 120도가 되도록 설치된다.
보다 상세하게는, 상기 내부브레이스(180)는, 상기 수평브레이스(120)보다 작은 직경을 가지는 원통(파이프)으로 이루어진다. 물론, 상기 내부브레이스(180)는 원통 외에도 형상재료 등과 같은 다양한 형태의 구조물로 이루어질 수 있다. 즉, 상기 내부브레이스(180)로는 'I'빔(beam) 또는 I형강(I-steel,I-形鋼)과 같은 다양한 형태의 압연강재(堅延鋼材)로 이루어지는 구조용 재료가 사용될 수도 있다.
상기 내부브레이스(180)는, 상기 3개의 수평브레이스(120) 내측단에 각각 연결된다. 즉, 도시된 바와 같이 상기 수평브레이스(120)의 내측단이 상기 플랜지(110)를 관통하여 상기 내부브레이스(180)의 외측단과 고정된다.
따라서, 상기 수평브레이스(120)의 내측단에는 점차 직경이 축소되는 결합부(122)가 구비되어, 상대적으로 직경이 작은 내부브레이스(180)와의 결합이 용이하도록 한다.
그리고, 상기 3개의 내부브레이스(180)가 접하는 부분에는 다수의 내부브레이스(180)가 서로 견고하게 고정 결합되도록 하는 보강부(182)가 더 구비된다. 상기 보강부(182)는 금속 또는 타 재질로 이루어지며, 상기 내부브레이스(180)의 접하는 부분의 강도를 보강하는 역할을 한다.
상기와 같이, 상기 수평브레이스(120)의 내측에 내부브레이스(180)가 더 연결되고, 이러한 내부브레이스(180)가 서로 접하도록 고정됨으로써, 상기 3개의 다리(100) 중 어느 하나에 가해지는 외력이 다른 2개의 다리(100)에도 전달된다. 따라서, 하중이나 외력의 분배가 원활하게 이루어지므로 외부의 충격에도 강하게 된다.
상기 다수의 측면브레이스(162,164) 내측에는, 다수의 측면브레이스(162,164) 중심부를 연결하는 다수의 내측브레이스(190)가 삼각형을 이루도록 더 구비된다.
구체적으로 살펴보면, 상기 제2측면브레이스(162)와 제3측면브레이스(164)의 내측에는 3개의 내측브레이스(190)가 더 구비된다. 즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 측면브레이스(162,164)의 중앙부를 서로 연결하는 3개의 내측브레이스(190)가 더 구비된다.
상기 3개의 내측브레이스(190)는 상기 3개의 측면브레이스(162,164) 중간지점을 각각 연결하고 있으므로, 이러한 내측브레이스(190)도 정삼각형을 이루게 된다. 그리고, 상기 측면브레이스(162,164)와 내측브레이스(190)를 연결하기 위해 내부캔(192)이 더 구비된다.
한편, 상기 다수의 다리(100) 내측에는, 지면에 하단이 삽입 설치되는 파일(F)이 더 구비된다. 즉, 상기 3개의 다리(100)는 하반부 수중에 잠기도록 설치되나 다리(100)의 하단은 수중의 지면 위에 위치하게 된다. 따라서, 다리(100)의 내부에는 파일(F)이 더 구비되어 수중의 지면에 박히게 된다.
상기 파일(F)도 파이프(pipe) 형상으로 이루어지며, 상기 다리(100)에 삽입된 상태로 타공되어 지면에 박히게 된다. 그리고, 이러한 파일(F)의 내부에는 콘크리트 등이 타설되기도 한다.
상기 파일(F)은 상기 다리(100)의 직경보다 작은 크기를 가진다. 즉, 상기 파일(F)은 상기 다리(100)의 상방으로부터 삽입되어 지면에 박히게 되므로, 상기 파일(F)의 외경은 상기 다리(100)의 내경보다 작은 크기를 가진다. 따라서, 상기 파일(F)이 지면에 박힌 다음에는, 상기 파일(F)의 외면과 다리(100)의 내면 사이에 형성된 틈새에 콘크리트를 투입하여 메우게 된다.
그리고, 상기 다리(100)의 상단에는, 상방으로 갈수록 점차 내경이 증가되도록 형성되어, 상기 파일(F) 또는 콘크리트의 투입을 안내하는 가이드부(102)가 더 형성된다. 즉, 상기 다리(100)의 상단에는 도시된 바와 같이 나팔관 형상의 가이드부(102)가 더 형성된다. 따라서, 이러한 가이드부(102)에 의해 파일(F)이나 콘크리트 등의 투입이 보다 원활하게 이루어진다.
이하 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 해상용 풍력발전기의 지지장치의 작용에 대해 개략적으로 살펴본다.
상기 플랜지(110)를 다리(100)의 중앙부에 위치하도록 하며, 다수의 브레이스(160,162,164,170,172)가 다리(100)의 결합캔(150,152,154,156)에 각각 연결되도록 하는 용접 작업은 지상에서 이루어진다. 이러한 기본적인 구조물의 제조작업은 해양보다 육지에서 보다 원활한 작업이 가능하다.
이와 같은 작업에 의해 본 발명에 의한 지지장치가 완료되면, 승강형바지(jacket up barge) 또는 일반 해양선박 등에 의해 해양으로 이송된다.
그런 다음, 크레인에 의해 지지장치가 해양의 바닥면에 놓여지게 되고, 이 상태에서 본 발명에 의한 지지장치는 상단부가 수면 위로 노출된다.
이때 본 발명에 의한 지지장치는 임시로 앵커(도시되지 않음) 등에 의해 해양의 바닥면에 고정된다.
그리고, 본 발명에 의한 지지장치를 운반한 바지선은 수중으로부터 들어올려지도록 고정된다. 즉, 해양의 지지대 등에 의해 고정되어 유동이 방지되도록 수면 위로 일정 부분 들어올려져 고정된다.
그리고는, 바지선의 크레인에 의해 파일(F)이 들어올려져, 상기 다리(100)의 상방으로부터 삽입된다.
상기 파일(F)이 다리(100) 내부에 삽입되어 하단이 지면에 닿게 되면, 이때부터는 유압해머나 드릴링기 등에 의해 파일(F)을 지면에 박아넣는 작업이 이루어진다.
상기와 같은 과정에 의해 파일(F)이 지면에 박혀 고정되면, 다음으로는 그라우팅(grouting)작업이 이루어진다. 즉, 상기 파일(F)의 내부나 파일(F)과 다리(100)의 틈새 등에 콘크리트가 주입되어 충진된다. 상기 파일(F)의 내부에는 적어도 반 이상의 콘크리트가 충진되는 것이 바람직하다.
이러한 과정에 의해 본 발명에 의한 지지장치가 해양에 설치되면, 상기 플랜지(110)의 위에 상기에서 설명한 지지타워(220)와 터빈조립체(200) 등의 발전설비가 장착된다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
예를 들어, 상기의 실시예에서는 보강편(142)이나 지지편(144) 등을 소정 두께를 가지는 평판으로 설명하고 있으나, 이러한 보강수단(140)은 평판 외에도 다양한 형태의 구조물이 사용될 수 있다.
또한, 상기의 실시예에서는 상기 가이드부(102)가 다리(100)의 상단에 형성되는 경우를 예로 들어 설명하였으나, 상기 가이드부(102)가 상기 제1결합캔(150)의 상단에 형성되는 것도 가능함은 물론이다.
그리고, 상기의 실시예에서는, 상기 수평브레이스(120)가 원통 형상으로 이루어지는 경우를 예시하고 있으나, 사각통 등으로 이루어지는 것도 가능하다. 즉, 상기 수평브레이스(120)를 사각형의 단면을 가지는 구조물로 형성하거나, 일측(외측)으로 갈수록 점차 단면적이 감소하는 테이퍼진 사각대 또는 사각통 형상을 가지도록 구성하는 것도 가능함은 물론이다.
100. 다리 102. 가이드부
110. 플랜지 120. 수평브레이스
130. 사선브레이스 140. 보강수단
150,152,154,156. 결합캔 160,162,164. 측면브레이스
170,172. 경사브레이스 180. 내부브레이스
190. 내측브레이스 200. 터빈조립체
210. 플랫폼 220. 지지타워
230. 블레이스 F. 파일

Claims (5)

  1. 중심을 서로 연결하는 선이 삼각형을 이루도록 설치되는 3개의 다리(100)와;
    상기 3개의 다리(100) 사이에 위치되며, 상측에 설치되는 터빈조립체(200)를 지지하는 플랜지(110)와;
    상기 3개의 다리(100)와 상기 플랜지(110) 사이에 수평으로 연결되어, 상기 플랜지(110)에 가해지는 하중을 분산 지지하는 수평브레이스(120)와;
    상기 3개의 다리(100)와 상기 플랜지(110) 사이에 경사지게 연결되어, 상기 플랜지(110)에 가해지는 하중을 분산 지지하는 사선브레이스(130)와;
    상기 수평브레이스(120)의 일측에 구비되어, 상기 플랜지(110)를 지지하는 수평브레이스(120)의 지지력을 보강하는 보강수단(140)과;
    상기 3개의 다리(100) 사이를 각각 연결하며, 수평으로 설치되는 다수의 측면브레이스(160,162,164)와;
    상기 3개의 다리(100) 사이를 각각 연결하며, 경사지게 설치되는 다수의 경사브레이스(170,172)와;
    상기 다리(100)의 외면에 구비되며, 상기 브레이스(160,162,164,170,172)의 일단이 상기 다리(100)에 결합되어 지지되도록 안내하는 다수의 결합캔(150,152,154,156)과;
    상기 플랜지(110) 내부에 구비되며, 상기 다수의 수평브레이스(120)로부터 연장되게 형성되어 상기 플랜지(110)의 중심부에서 서로 만나도록 형성되는 내부브레이스(180);를 포함하는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 해상용 풍력발전기의 지지장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보강수단(140)은,
    상기 수평브레이스(120)의 측면에 형성되며, 상기 수평브레이스(120)와 플랜지(110)의 외면에 각각 고정되는 보강편(142)과;
    상기 보강편(142)의 하측에 구비되며, 상기 보강편(142)과 수평브레이스(120) 또는 플랜지(110)에 일단이 고정되는 다수의 지지편(144);을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상용 풍력발전기의 지지장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 내부브레이스(180)는,
    상기 수평브레이스(120)보다 작은 직경을 가지는 원통 형상으로 이루어지며;
    상기 다수의 내부브레이스(180)가 서로 연결되는 부위에는,
    다수의 내부브레이스(180)가 서로 견고하게 고정 결합되도록 하는 보강부(182)가 더 형성됨;을 특징으로 하는 해상용 풍력발전기의 지지장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 다수의 측면브레이스(162,164) 내측에는,
    다수의 측면브레이스(162,164) 중심부를 연결하는 다수의 내측브레이스(190)가 삼각형을 이루도록 더 구비됨을 특징으로 하는 해상용 풍력발전기의 지지장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다수의 다리(100) 내측에는,
    지면에 하단이 삽입 설치되는 파일(F)이 더 구비되며;
    상기 다리(100)의 상단에는,
    상방으로 갈수록 점차 내경이 증가되도록 형성되어, 상기 파일(F) 또는 콘크리트의 투입을 안내하는 가이드부(102)가 형성됨을 특징으로 하는 해상용 풍력발전기의 지지장치.
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