KR101417636B1

KR101417636B1 - 시공용 가이드 및 이를 활용한 풍력발전 하부구조물의 시공방법

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Publication number: KR101417636B1
Application number: KR1020130050286A
Authority: KR
Inventors: 이종구; 김종민; 안동욱; 황민오
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원; 주식회사 포스코
Priority date: 2013-05-03
Filing date: 2013-05-03
Publication date: 2014-07-09

Abstract

본 발명은 상부에는 풍력발전구조물이 설치되고, 하부는 해저지반에 근입되어 고정되는 모노파일; 상기 모노파일의 외주면에 이격되어 설치되고, 상기 해저지반에 근입되는 복수개의 플레이트; 상기 플레이트의 상단 및 상기 모노파일의 외주면에 접합되고, 해저지반에 접하게 설치되는 복수개의 확대보강부; 및 상기 모노파일의 외주면과 상기 확대보강부의 상단 사이에 경사지게 배치되어 연결되는 복수개의 브레이싱;을 포함하는 풍력발전 하부구조물을 가이드하는 시공용 가이드이고, 상기 시공용 가이드는, 내면에 상기 플레이트가 삽입 가능한 레일부와, 상기 모노파일의 외주면과 동일한 곡률의 내면부를 구비하는 복수개의 가이드부재를 포함하고, 상기 복수개의 가이드부재는 이동가능하게 구비되어, 상기 풍력발전 하부구조물의 외경에 따라 상기 시공용 가이드의 내경 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 시공용 가이드를 제공한다.

Description

시공용 가이드 및 이를 활용한 풍력발전 하부구조물의 시공방법{GUIDE FOR CONSTRUCTION AND LOWER STRUCTURE OFFSHORE WIND ENERGY TURBINE PLANT CONSTRUCTING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 모노파일을 활용한 풍력발전 하부구조물의 시공용 가이드에 관한 것으로, 모노파일의 외주면에 이격되어 설치되는 플레이트를 포함하여 수평지지력을 향상시킨 풍력발전 하부구조물의 시공용 가이드에 관한 것이다.

풍력을 이용한 발전 시스템은 매우 오래 전부터 양수용 등의 목적을 위해 다양하게 사용되어 왔다. 최근에는 지구온난화에 따른 환경규제와 화석연료의 수급불안 등의 문제점이 대두됨으로서 신재생 에너지 생산시스템으로서의 풍력발전시스템이 각광을 받고 있다.

최근에는 풍력자원량, 미관, 장소의 제약 등의 문제로 인해 해상에 대규모의 풍력단지를 건설하는 추세이다. 그러나, 해상에 안전하게 풍력발전구조물을 건설하기 위해서는 높은 위치에 설치될 블레이드 및 타워를 안정적으로 지지하기 위한 구조가 요구된다.

종래 해상에 풍력발전설비를 구축하기 위한 구조로, 케이슨(caisson)식이나 조항식 등의 여러 기초 구조가 개발되었다. 이 중 해저 지반의 침하나 파력에 의한 영향을 크게 받지 않으며 비교적 저렴하게 구축할 수 있는 파일(pile)식 기초 구조물이 주목받고 있다.

모노파일을 이용한 기초 구조물은 직경 4 ~ 6m 인 대구경의 강관 파일을 사용하여 해저 지반에 항타하거나 천공후 매입하여 설치하는 구조로 되어 있다. 이러한 구조는 수심 20m 이하인 일반적인 토사 지반에서 가장 경제성이 우수한 기초 구조로 알려져 있다.

상기 모노파일식 기초 구조물은 전형적인 수평하중을 지지하는 단일 말뚝으로써, 파일에 발생하는 응력 뿐만 아니라 해저 지반의 수평지지력과 수평변위 등에 의하여 파일의 직경 및 두께 등 단면 제원이 결정된다.

최근 들어 해상 풍력 발전 설비가 점차적으로 대형화되고 설치되는 지점의 수심도 점점 깊어지는 추세로, 기초구조물인 모노파일 역시 점점 대구경화되고 있다.

그런데, 시공 장비 등의 한계에 의해 직경 6m 이상의 대구경의 파일은 실질적으로 시공이 어려운 실정이다. 또한, 대구경의 파일 사용에 따라 설비의 원가가 상승되며, 해저 지반에 파일을 보다 깊게 시공해야 하므로 시공에 소요되는 비용이 증가하는 문제가 있다.

또한, 종래에는 수중부의 부식을 억제하기 위하여, 희생양극(ANODE)을 모노파일에 설치하였으나, 통상적으로 희생양극(ANODE)은 모노파일의 상단에 집중적으로 설치되어 수중에 설치된 모노파일의 하단에는 충분한 방식전류가 확보 되지않아 모노파일의 하단부에 집중적으로 부식이 발생하는 문제점이 있었다.

또한, 수중부의 모노파일 하단부에 부식방지를 위해 모노파일의 하단부에 희생양극을 설치하는 경우에도 모노파일을 해저지반에 근입시켜 고정시킨 후 잠수부가 수중에서 모노파일에 희생양극을 용접하는 방식으로 시공이 이루어지는 경우가 많은데, 풍력발전기는 방파제 밖에 위치하는 경우가 많아서 잠수부를 투입하여 작업할 수 있는 기간이 제한적이므로 원활한 작업이 이루어지지 않는 문제점이 있다.

일본 공개특허공보 특개2006-214226호(발명의 명칭: 무선용 안테나 지주와 기초 말뚝의 접합 방법 및 그 구조, 공개일: 2006년08월17일)

본 발명은 상기와 같은 종래의 풍력발전 하부구조물에서 발생되는 요구 또는 문제들 중 적어도 어느 하나를 인식하여 이루어진 것이다.

본 발명은 일 측면으로서, 풍력발전 하부구조물의 수평지지력을 향상시켜 모노파일의 직경 및 근입깊이를 감소시켜 시공에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 해상풍력발전 하부구조물을 제공하고자 한다.

본 발명은 일 측면으로서, 풍력발전 하부구조물을 해저지반에 근입시 지반 근입중의 저항력은 최소화하면서, 수평지지력 향상을 위한 부재의 보강이 가능한 해상풍력발전 하부구조물을 제공하고자 한다.

본 발명은 일 측면으로서, 모노파일의 해저지반 부근의 수중부 부식을 효과적으로 억제할 수 있는 해상풍력발전 하부구조물을 제공하고자 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 일 측면으로서, 본 발명은 상부에는 풍력발전구조물이 설치되고, 하부는 해저지반에 근입되어 고정되는 모노파일; 상기 모노파일의 외주면에 이격되어 설치되고, 상기 해저지반에 근입되는 복수개의 플레이트; 상기 플레이트의 상단 및 상기 모노파일의 외주면에 접합되고, 해저지반에 접하게 설치되는 복수개의 확대보강부; 및 상기 모노파일의 외주면과 상기 확대보강부의 상단 사이에 경사지게 배치되어 연결되는 복수개의 브레이싱;을 포함하는 풍력발전 하부구조물을 가이드하는 시공용 가이드이고, 상기 시공용 가이드는, 내면에 상기 플레이트가 삽입 가능한 레일부와, 상기 모노파일의 외주면과 동일한 곡률의 내면부를 구비하는 복수개의 가이드부재를 포함하고, 상기 복수개의 가이드부재는 이동가능하게 구비되어, 상기 풍력발전 하부구조물의 외경에 따라 상기 시공용 가이드의 내경 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 시공용 가이드를 제공한다.

삭제

바람직하게, 상기 가이드부재는, 내면에 상기 플레이트가 삽입가능한 레일부와, 상기 모노파일의 외주면과 동일한 곡률의 내면부를 포함하고, 이동가능하게 구비되는 2개의 제1 가이드부재와,

2개의 상기 제1 가이드부재의 사이에 설치되고, 상기 플레이트가 삽입되는 레일부를 포함하고, 이동가능하게 구비되는 제2 가이드부재를 포함하고,

상기 레일부에 상기 플레이트가 삽입되어 타설되는 경우, 상기 복수의 플레이트는 2개의 제1 가이드부재와 제2 가이드부재 1개가 둘러싸는 형태로 구비되고,

상기 내면부에 상기 모노파일이 접하여 타설되는 경우, 상기 제2 가이드부재는 외부로 이동하고, 상기 모노파일을 2개의 제1 가이드부재가 둘러싸는 형태로 구비될 수 있다.

삭제

본 발명은 상부에는 풍력발전구조물이 설치되고, 하부는 해저지반에 근입되어 고정되는 모노파일과, 상기 모노파일의 외주면에 이격되어 설치되고, 상기 해저지반에 근입되는 복수개의 플레이트와, 상기 플레이트의 상단 및 상기 모노파일의 외주면에 접합되고, 해저지반에 접하게 설치되는 복수개의 확대보강부와, 상기 모노파일의 외주면과 상기 확대보강부의 상단 사이에 경사지게 배치되어 연결되는 복수개의 브레이싱을 포함하는 풍력발전 하부구조물을 제작하는 제1 단계와,

내면에 상기 플레이트가 삽입 가능한 레일부와, 상기 모노파일의 외주면과 동일한 곡률의 내면부를 구비하는 복수개의 가이드부재를 포함하고, 상기 복수개의 가이드부재는 이동가능하게 구비되는 시공용 가이드를 활용하여,

상기 시공용 가이드의 내경을 상기 풍력발전 하부구조물의 외경에 따라 조절하면서 상기 확대보강부가 해저지반면에 닿을 때까지 상기 풍력발전 하부구조물을 해저의 지반에 근입시키는 제2 단계를 포함하는 풍력발전 하부구조물 시공방법을 제공한다.

바람직하게, 상기 제2 단계는, 상기 내면부에 상기 모노파일하부가 내접하도록 상기 시공용 가이드의 내경을 조절하여, 상기 풍력발전 하부구조물을 해저지반에 근입시키는 단계와, 상기 레일부에 상기 플레이트가 내접하도록 상기 시공용 가이드의 내경을 조절하여, 상기 풍력발전 하부구조물을 해저지반에 근입시키는 단계와, 상기 내면부에 상기 모노파일상부가 내접하도록 상기 시공용 가이드의 내경을 조절하고, 상기 확대보강부가 해저지반면에 닿을 때까지 상기 풍력발전하부구조물을 해저지반에 근입시키는 단계를 포함할 수 있다.

삭제

이상에서와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 해저지반에 근입되고, 상기 모노파일의 외주면에 이격되어 설치되는 복수개의 플레이트를 통하여 수평지지력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 플레이트의 상단 및 상기 모노파일의 외주면에 접합되게 이격 설치되는 복수개의 확대보강부를 설치함으로써, 풍력발전 하부구조물을 해저지반에 근입시 지반 근입중의 저항력은 최소화하면서, 수평지지력 향상을 위한 플레이트를 견고히 보강할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 플레이트의 상단 및 상기 모노파일의 외주면에 접합되게 이격 설치되는 복수개의 확대보강부를 설치함으로써, 모노파일의 타설시 해저지반면에 도달시 확대보강부에 의해 발생되는 추가적인 근입저항에 의해 모노파일의 최종적인 근입깊이를 용이하게 파악할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 확대보강부를 플레이트의 상단에 배치함으로써, 플레이트와 모노파일을 견고히 결합하면서도, 확대보강부는 해저지반면에 안착됨으로써, 지반근입 중에 발생할 수 있는 저항력은 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 해저지반면 부근에 위치하는 복수개의 브레이싱에 희생양극을 설치함으로써, 모노파일 하단부의 부식을 효율적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 해저지반면 부근에 위치하는 복수개의 브레이싱에 희생양극을 미리 설치하여 모노파일을 설치함으로써, 희생양극의 설치에 과도한 인력 및 시간이 소모되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전구조물과 풍력발전 하부구조물을 도시한 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 하부구조물을 도시한 도면이다.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전 하부구조물을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 하부구조물을 도시한 사시도이다.
도 4는 도 2(a)의 A-A'방향의 단면도를 도시한 도면이다.
도 5는 브레이싱에 설치되는 희생양극의 상세를 도시한 도면이다.
도 6a는 시공용 가이드에 플레이트가 내접한 상태에서 풍력발전 하부구조물이 설치되는 과정을 도시한 도면이다.
도 6b는 시공용 가이드에 모노파일에 내접한 상태에서 풍력발전 하부구조물이 설치되는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 도 6(a)의 D-D' 방향과 E-E' 방향의 시공용 가이드의 단면을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시공용 가이드를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 제1 희생양극과 제2 희생양극이 설치된 풍력발전 하부구조물을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 하부구조물에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 하부구조물(100)은 모노파일(110), 복수개의 플레이트(120), 복수개의 확대보강부(130) 및 복수개의 브레이싱(140)을 포함하고, 추가적으로 희생양극(150)을 포함할 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 하부구조물(100)은 상부에는 풍력발전구조물(10)이 설치되고, 하부는 해저지반(G)에 근입되어 고정되는 모노파일(110)과, 상기 모노파일(110)의 외주면에 이격되어 설치되고, 상기 해저지반(G)에 근입되는 복수개의 플레이트(120)와, 상기 플레이트(120)의 상단 및 상기 모노파일(110)의 외주면에 접합되고, 해저지반(G)에 접하게 설치되는 복수개의 확대보강부(130)와, 상기 모노파일(110)의 외주면과 상기 확대보강부(130)의 상단 사이에 경사지게 이격 설치되는 복수개의 브레이싱(140)을 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 모노파일(110)은 항타설비(C)에 의해 항타되어 해저지반(G)에 근입되거나, 천공 후 매입하여 설치되는 모노파일하부(113)와 수중에 노출되는 모노파일상부(111)를 포함할 수 있다.

모노파일(110)은 직경 4 ~ 6m 인 대구경의 강관 파일이 이용될 수 있고, 이러한 구조는 수심 20m 이하인 일반적인 토사 지반에서 가장 경제성이 우수한 기초 구조로 알려져 있다.

모노파일(110)은 전형적인 수평하중을 지지하는 단일 말뚝으로써, 파일에 발생하는 응력 뿐만 아니라 해저 지반의 수평지지력과 수평변위 등에 의하여 파일의 직경 및 두께 등이 결정될 수 있다.

플레이트(120)는 해저지반(G)과의 접촉면적을 증가시키고, 풍력발전구조물(10)과 풍력발전 하부구조물(100)에 가해지는 하중을 지지하는 수평지지력을 증가시키는 부재이다. 플레이트(120)는 모노파일(110)에 일체형으로 형성되거나, 모노파일(110)에 플레이트(120)가 용접 접합될 수 있다.

해저지반(G) 인근의 지층은 지지력이 약한 연약층이므로, 플레이트(120)를 해저지반(G) 인근의 지층에 근입시켜 수평지지력을 증가시킴으로써, 모노파일(110)의 수평변위를 최소화 할 수 있다.

도 2(a)에 도시된 바와 같이, 플레이트(120)는 상부의 폭과 하부의 폭이 동일한 판산의 형태로 형성될 수 있다. 이 경우, 도 7 및 도 8에 도시된, 후술되는 시공용 가이드(200)를 활용하여 해저지반(G)에 모노파일(110)을 근입시킬 때 플레이트(120)의 선단부 전체가 레일부(211) 또는 플레이트지지부(240)에 접하게 되고, 풍력발전 하부구조물(100)은 시공용 가이드(200)에 의해 안정적으로 지지될 수 있다.

도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 플레이트(120)는 상부의 폭이 하부의 폭보다 넓게 형성된 테이퍼진 구조로 형성될 수 있다. 이에 의해 풍력발전 하부구조물(100)을 해저지반(G)에 근입시키는 경우 플레이트(120)가 해저지반(G)으로 용이하게 근입될 수 있다. 다만, 테이퍼진 구조의 플레이트(120)의 경우는 플레이트(120)의 선단부의 일부만이 시공용 가이드(200)에 의해 지지되어 안정성이 부족할 여지는 있다.

플레이트(120)의 폭은 통상적으로 모노파일(110)의 직경의 0.5배 정도가 적당하나, 필요한 수평지지력의 크기에 따라 이보다 크게 설치될 수 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 플레이트(120)는 상기 모노파일(110)의 외주면을 따라 방사형으로 돌출되도록 설치될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 플레이트(120)는 4개가 파일의 외주면을 따라 90도의 간격으로 설치되는 형태가 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 플레이트(120)의 개수와 배치각도는 다양하게 변형 실시 가능하다.

확대보강부(130)는 플레이트(120)의 상단에 설치되어, 플레이트(120)와 모노파일(110)을 견고히 연결함으로써, 모노파일(110)에 수평방향의 하중이나, 휨 모멘트가 작용할 경우, 플레이트(120)에 발생할 수 있는 수평변위를 제어할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 확대보강부(130)는 모노파일(110)의 외주면에 접합되고, 확대보강부(130)의 하면은 하면은 플레이트(120)의 상단에 접합될 수 있다. 모노파일(110)의 타설시 확대보강부(130)가 해저지반(G)에 도달할 경우, 확대보강부(130)와 해저지반(G) 사이에 발생되는 추가적인 근입저항이 발생하고, 이에 의해 모노파일(110)의 최종적인 근입깊이를 용이하게 파악할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 확대보강부(130)는 플레이트(120)의 상단의 일부를 덮는 형태로 구성되거나, 플레이트(120)의 상단부 전체를 덮는 형태로 구성될 수 있다.

확대보강부(130)를 플레이트(120)의 상단에 배치함으로써, 플레이트(120)와 모노파일(110)을 견고히 결합하면서도, 확대보강부(130)는 해저지반(G)면에 안착됨으로써, 지반근입 중에 발생할 수 있는 저항력은 최소화 할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 브레이싱(140)은 상기 모노파일(110)의 외주면과 상기 플레이트(120)의 상단 사이에 경사지게 경사지게 배치되어 연결될 수 있다. 또한, 모노파일(110)의 외주면에는 소정의 간격으로 이격되어 복수개의 브레이싱(140)이 설치될 수 있다. 도 3의 실시예에는 4개의 브레이싱(140)이 이격되어 설치되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 변형 실시가 가능하다.

또한, 추가적으로 상기 브레이싱(140)에는 모노파일(110) 하단부의 부식을 방지하는 희생양극(150)이 설치될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 희생양극(150)은 고정용채널(153), 고무패드(154), 연결봉(155), 어노드부(156)를 포함할 수 있다.

도 5(a)에 도시된 바와 같이, 어노드부(156)는 브레이싱(140)의 중간에 설치될 수 있고, 희생양극(150)은 수중으로 노출되는 형태로 구성되어 모노파일(110) 해저지반(G) 인접부분의 부식을 방지하도록 방식전류를 흘려보낸다.

도 5(b)에 도시된 바와 같이, 고정용채널(153)은 어노드부(156)를 둘러싸는 형태의 ㄱ형의 단면을 가지는 4개의 부재로 구성되어, 어노드부(156)를 고정할 수 있고, 고정용채널(153)과 어노드부(156)의 사이에 설치되는 고무패트는 모노파일(110)의 항타시에 가해지는 충격을 완충하는 역할을 한다.

연결봉(155)은 어노드부(156)를 브레이싱(140)에 접합하는 부재로서, 어노드부(156)의 상단과 하단에 각각 설치될 수 있다.

해저지반(G) 부근에 위치하는 복수개의 브레이싱(140)에 희생양극(150)을 설치함으로써, 모노파일(110) 하단부의 부식을 용이하게 방지할 수 있다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 모노파일(110)의 상부에는 모노파일(110) 상부의 부식을 방지하는 제1 희생양극(151)이 설치되고, 상기 브레이싱(140)에는 해저지반(G) 인접부분의 부식을 방지하는 제2 희생양극(152)이 설치될 수 있다.

제1 희생양극(151)은 수면의 상부에 설치되어 모노파일(110)의 상부에 방식전류를 흘려보냄으로써, 모노파일(110) 상부측의 부식을 방지하고, 제2 희생양극(152)은 해저지반(G) 인접부분에 배치되는 브레이싱(140)의 중간에 설치하여 모노파일(110)의 해저지반(G)부근의 부분에 방식전류를 흘려보냄으로써, 모노파일(110)의 상부와 해저지반(G) 인접부의 부식을 방지할 수 있다.

다음으로, 도 6a 내지 도 8를 참조하여 시공용 가이드(200)에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 시공용 가이드(200)는 레일부(211)와 내면부(212)를 가지는 가이드부재(210)를 포함할 수 있다.

시공용 가이드(200)는 내면에 상기 플레이트(120)가 삽입 가능한 레일부(211)와, 상기 모노파일(110)의 외주면과 동일한 곡률의 내면부(212)를 구비하는 복수개의 가이드부재(210)를 포함하고, 상기 복수개의 가이드부재(210)는 이동가능하게 구비되어, 상기 풍력발전 하부구조물(100)의 외경에 따라 상기 시공용 가이드(200)의 내경 조절이 가능하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 가이드부재(210)는, 내면에 상기 플레이트(120)가 삽입가능한 레일부(211)와, 상기 모노파일(110)의 외주면과 동일한 곡률의 내면부(212)를 포함하고, 이동가능하게 구비되는 2개의 제1 가이드부재(220)와, 2개의 상기 제1 가이드부재(220)의 사이에 설치되고, 상기 플레이트(120)가 삽입되는 레일부(211)를 포함하고, 이동가능하게 구비되는 제2 가이드부재(230)를 포함하고, 상기 레일부(211)에 상기 플레이트(120)가 삽입되어 타설되는 경우, 상기 복수의 플레이트(120)는 2개의 제1 가이드부재(220)와 제2 가이드부재(230) 1개가 둘러싸는 형태로 구비되고, 상기 내면부(212)에 상기 모노파일(110)이 접하여 타설되는 경우, 상기 제2 가이드부재(230)는 외부로 이동하고, 상기 모노파일(110)을 2개의 제1 가이드부재(220)가 둘러싸는 형태로 구성될 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시공용 가이드(200)는 플레이트지지부(240)와 모노파일지지부(250)를 포함할 수 있다.

시공용 가이드(200)는 상기 플레이트(120)가 내접하는 원통형의 플레이트지지부(240)와, 상기 플레이트지지부(240)의 내면에서 수직방향으로 연장형성되고, 소정의 간격으로 이격하여 복수개가 설치되는 모노파일지지부(250)를 포함할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 모노파일지지부(250)의 말단에는 롤러부(251)가 포함될 수 있다. 롤러부(251)는 모노파일(110)이 시공용 가이드(200)에 의해 견고히 지지되면서도 시공용 가이드(200)의 내부를 용이하게 통과할 수 있도록 한다.

다음으로, 도 6a 내지 도 8을 참조하여 풍력발전 하부구조물(100) 시공방법에 관하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 6 a 내지 도 7b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 하부구조물(100) 시공방법은 상기 풍력발전 하부구조물(100)을 제작하는 제1 단계와, 시공용 가이드(200)의 내경을 조절하면서 상기 확대보강부(130)가 해저지반(G)면에 닿을 때까지 상기 풍력발전 하부구조물(100)을 해저의 지반에 근입시키는 제2 단계를 포함할 수 있다.

상기 제2 단계는 상기 시공용 가이드(200)의 내면부(212)에 상기 모노파일하부(113)가 내접하도록 상기 시공용 가이드(200)의 내경을 조절하여, 상기 풍력발전 하부구조물(100)을 해저지반(G)에 근입시키는 단계와,

도 6a 및 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 상기 레일부(211)에 상기 플레이트(120)가 내접하도록 상기 시공용 가이드(200)의 내경을 조절하여, 상기 풍력발전 하부구조물(100)을 해저지반(G)에 근입시키는 단계와,

도 6b 및 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 상기 내면부(212)에 상기 모노파일상부(111)가 내접하도록 상기 시공용 가이드(200)의 내경을 조절하고, 상기 확대보강부(130)가 해저지반(G)면에 닿을 때까지 상기 풍력발전하부구조물(100)을 해저지반(G)에 근입시키는 단계를 포함할 수 있다.

여기에서, 시공용 가이드(200)의 내면부(212)에 상기 모노파일하부(113)가 내접하도록 상기 시공용 가이드(200)의 내경을 조절하는 단계를 살펴보면, 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 2개의 제1 가이드부재(220)의 내면부(212)에 모노파일(110)이 내접하도록 시공용 가이드(200)의 내경을 조절하여, 시공용가이드의 상단에 플레이트(120)의 하단부가 위치할 때까지 풍력발전하부구조물(100)을 해저지반(G)에 근입시킨다.

시공용가이드의 상단에 플레이트(120)의 하단부가 위치하면, 상기 레일부(211)에 상기 플레이트(120)가 내접하도록 상기 시공용 가이드(200)의 내경을 조절한다.

도 7(b)에 도시된 상태에서 2개의 제1 가이드부재(220)가 서로 멀어지는 방향으로 이동하고, 이 과정에서 형성된 공간에 제2 가이드부재(230)가 이동되어 도 7(a)에 도시된 상태와 같이, 레일부(211)에 상기 플레이트(120)가 내접하도록 시공용 가이드(200)의 내경을 조절하여, 시공용가이드의 상단에 플레이트(120)의 상단부가 통과할 때까지 풍력발전하부구조물(100)을 해저지반(G)에 근입시킨다.

시공용가이드의 상단에 플레이트(120)의 상단부가 통과하면, 상기 내면부(212)에 상기 모노파일상부(111)가 내접하도록 상기 시공용 가이드(200)의 내경을 조절한다.

도 7(a)에 도시된 상태와 같이 2개의 제1 가이드부재(220)의 사이에 제2 가이드부재(230)가 배치된 상태에서, 제2 가이드부재(230)는 외부로 이동하고, 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 상기 모노파일(110)을 2개의 제1 가이드부재(220)가 둘러싸는 형태에서 상기 확대보강부(130)가 해저지반(G)면에 닿을 때까지 풍력발전하부구조물(100)을 해저지반(G)에 근입시킨다.

도 6a, 도 6b 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력발전 하부구조물(100) 시공방법은 풍력발전 하부구조물(100)을 제작하는 제1 단계와, 상기 시공용 가이드(200)를 활용하여 상기 플레이트지지부(240)에는 상기 플레이트(120)가 내접하고, 상기 모노파일지지부(250)에는 상기 모노파일(110)이 내접한 상태에서, 상기 확대보강부(130)가 해저지반(G)면에 닿을 때까지 상기 풍력발전 하부구조물(100)을 해저의 지반에 근입시키는 제2 단계를 포함할 수 있다.

먼저, 이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

10: 풍력발전구조물 100: 풍력발전 하부구조물
110: 모노파일 111: 모노파일상부
113: 모노파일하부 120: 플레이트
130: 확대보강부 140: 브레이싱
150: 희생양극 151: 제1 희생양극
152: 제2 희생양극 153: 고정용채널
154: 고무패드 155: 연결봉
156: 어노드부 200: 시공용 가이드
210: 가이드부재 211: 레일부
212: 내면부 220: 제1 가이드부재
230: 제2 가이드부재 240: 플레이트지지부
250: 모노파일지지부 251: 롤러부
C: 항타설비 G: 해저지반

Claims

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상부에는 풍력발전구조물이 설치되고, 하부는 해저지반에 근입되어 고정되는 모노파일;
상기 모노파일의 외주면에 이격되어 설치되고, 상기 해저지반에 근입되는 복수개의 플레이트;
상기 플레이트의 상단 및 상기 모노파일의 외주면에 접합되고, 해저지반에 접하게 설치되는 복수개의 확대보강부; 및
상기 모노파일의 외주면과 상기 확대보강부의 상단 사이에 경사지게 배치되어 연결되는 복수개의 브레이싱;을 포함하는 풍력발전 하부구조물을 가이드하는 시공용 가이드이고,
상기 시공용 가이드는,
내면에 상기 플레이트가 삽입 가능한 레일부와, 상기 모노파일의 외주면과 동일한 곡률의 내면부를 구비하는 복수개의 가이드부재를 포함하고,
상기 복수개의 가이드부재는 이동가능하게 구비되어, 상기 풍력발전 하부구조물의 외경에 따라 상기 시공용 가이드의 내경 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 시공용 가이드.
제7항에 있어서, 상기 가이드부재는,
내면에 상기 플레이트가 삽입가능한 레일부와, 상기 모노파일의 외주면과 동일한 곡률의 내면부를 포함하고, 이동가능하게 구비되는 2개의 제1 가이드부재와,
2개의 상기 제1 가이드부재의 사이에 설치되고, 상기 플레이트가 삽입되는 레일부를 포함하고, 이동가능하게 구비되는 제2 가이드부재를 포함하고,
상기 레일부에 상기 플레이트가 삽입되어 타설되는 경우, 상기 복수의 플레이트는 2개의 제1 가이드부재와 제2 가이드부재 1개가 둘러싸는 형태로 구비되고,
상기 내면부에 상기 모노파일이 접하여 타설되는 경우, 상기 제2 가이드부재는 외부로 이동하고, 상기 모노파일을 2개의 제1 가이드부재가 둘러싸는 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는 시공용 가이드.
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상부에는 풍력발전구조물이 설치되고, 하부는 해저지반에 근입되어 고정되는 모노파일과, 상기 모노파일의 외주면에 이격되어 설치되고, 상기 해저지반에 근입되는 복수개의 플레이트와, 상기 플레이트의 상단 및 상기 모노파일의 외주면에 접합되고, 해저지반에 접하게 설치되는 복수개의 확대보강부와, 상기 모노파일의 외주면과 상기 확대보강부의 상단 사이에 경사지게 배치되어 연결되는 복수개의 브레이싱을 포함하는 풍력발전 하부구조물을 제작하는 제1 단계;
내면에 상기 플레이트가 삽입 가능한 레일부와, 상기 모노파일의 외주면과 동일한 곡률의 내면부를 구비하는 복수개의 가이드부재를 포함하고, 상기 복수개의 가이드부재는 이동가능하게 구비되는 시공용 가이드를 활용하여,
상기 시공용 가이드의 내경을 상기 풍력발전 하부구조물의 외경에 따라 조절하면서 상기 확대보강부가 해저지반면에 닿을 때까지 상기 풍력발전 하부구조물을 해저의 지반에 근입시키는 제2 단계;를 포함하는 풍력발전 하부구조물 시공방법.
제11항에 있어서, 상기 제2 단계는,
상기 내면부에 모노파일하부가 내접하도록 상기 시공용 가이드의 내경을 조절하여, 상기 풍력발전 하부구조물을 해저지반에 근입시키는 단계와,
상기 레일부에 상기 플레이트가 내접하도록 상기 시공용 가이드의 내경을 조절하여, 상기 풍력발전 하부구조물을 해저지반에 근입시키는 단계와,
상기 내면부에 모노파일상부가 내접하도록 상기 시공용 가이드의 내경을 조절하고, 상기 확대보강부가 해저지반면에 닿을 때까지 상기 풍력발전하부구조물을 해저지반에 근입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력발전 하부구조물 시공방법.
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