KR101447250B1

KR101447250B1 - 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛

Info

Publication number: KR101447250B1
Application number: KR1020120013132A
Authority: KR
Inventors: 이종석
Original assignee: 이종석
Priority date: 2012-02-09
Filing date: 2012-02-09
Publication date: 2014-10-15
Also published as: KR20130091858A

Abstract

본 발명은 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛에 관한 것으로, 바디(11)와, 상기 바디(11) 내부에 균등하게 배열되는 2개 이상의 상하 관통형 유통부(12), 그리고 상기 바디(11) 외부 둘레를 따라 2 개 이상 배열되는 상하 관통형 주 삽입부(13)를 포함하고, 수저(水底)에 놓이게 되는 하부 구조체(10);와, 상기 하부 구조체(10)의 각 주 삽입부(13)와 대응되게, 상하 관통형 다수의 연결삽입부(52)를 포함하고, 상기 하부 구조체(10) 상부에 적층되는 하나 이상의 연결 구조체(50);를 포함하여 이루어지되, 상기 연결 구조체(50) 중 최상단에 위치한 연결 구조체(50')는 수상(水上)에 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛에 관한 것이다.
본 발명에 의하는 경우, 하부 구조체 및 연결 구조체를 서로 연결하거나 적층하여 시공한 후, 최상층의 연결 구조체 상부로 각종 설비 장비들을 올린 상태에서 이 장비를 이용해 서포터의 박음 시공이나 콘크리트 시공이 이루어짐에 따라, 시공 소요 시간 및 비용을 대폭 줄일 수 있음은 물론, 구조가 간단하며 제작이 쉬워 시공이 용이한 효과가 있다.

Description

해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛{SYSTEM PILE UNIT}

본 발명은 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛에 관한 것으로, 바디(11)와, 상기 바디(11) 내부에 균등하게 배열되는 2개 이상의 상하 관통형 유통부(12), 그리고 상기 바디(11) 외부 둘레를 따라 2 개 이상 배열되는 상하 관통형 주 삽입부(13)를 포함하고, 수저(水底)에 놓이게 되는 하부 구조체(10);와, 상기 하부 구조체(10)의 각 주 삽입부(13)와 대응되게, 상하 관통형 다수의 연결삽입부(52)를 포함하고, 상기 하부 구조체(10) 상부에 적층되는 하나 이상의 연결 구조체(50);를 포함하여 이루어지되, 상기 연결 구조체(50) 중 최상단에 위치한 연결 구조체(50')는 수상(水上)에 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛에 관한 것이다.

해상구조물 설치를 위한 공법이나 장치로는, 하기 선행 기술 문헌 1인 『해상구조물 설치공법 및 그 장치』(대한민국특허등록 제10-0658882호)가 제시되어 있는바,

상기 선행문헌 1에는 해상에 미리 설치되어 있는 하부구조물의 상부에 상부구조물이 선적되어 있는 운송선을 위치시켜 상부구조물과 하부구조물을 높이조절부 및 운송선의 흘수변화를 이용하여 설치하는 한편 상부구조물과 하부구조물의 연결부위에 구조물 충격흡수부를 제공하여 상,하구조물의 결합 시 발생되는 충격을 흡수하고, 상기 하부구조물의 상부 측면으로 선박충격흡수를 설치하여 운송선의 진입 시 운송선에 의한 하부구조물의 충격을 방지할 수 있도록 구성된 기술이 개시되어 있다.

상기 선행문헌 1의 기술은 초대형 구조물을 해상에서 설치할 경우 해상에서 작용하는 파랑에 의한 운송선의 운동으로 발생되는 구조물의 자유운동에 민첩하게 대처할 수 있고, 장거리 운송 시 구조물의 무게중심점을 낮출 수 있어 운송선의 복원안정성에 기여하며 구조물을 부두안벽에서 운송선으로 설치 시 무게이동에 의한 단차를 보정할 수 있으며, 구조물을 대형화 일체화 하여 설치함으로 해상현장에서의 작업시간을 최소화하여 공기를 절감하고 제품의 품질을 극대화하는 시공성과 안정성이 뛰어난 해상 구조물 설치공법 및 그 장치를 제공함에 있으나, 그 구성 및 시공 과정이 매우 복잡하여, 시공하는데 있어 소요시간 및 비용이 증대될 수밖에 없는 기술이다.

특히 상부 및 하부 구조물을 제작하는데 있어서도 상당한 시간이 요구될뿐더러, 구성이 복잡함에 따라 유지 보수에 있어서도 어려움이 있다. 아울러 한 번 시공(설치)한 후 해체가 어려울 뿐만 아니라, 해체 후 재사용할 수 없는 문제가 있다.

이러한 선행 기술 문헌 1의 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 선행기술 문헌 2에는 『해상풍력발전 지지구조체용 시스템 블록 및 이를 이용한 시공방법』(대한민국특허등록 제10-0995667호)이 제시되어 있는바,

상기 선행문헌 2의 기술은 바지선에 실은 각 블록이 크레인에 의해서 해저부터 해상까지 수직선 상으로 적층 시공된 이후에, 각 블록에 형성되어 일렬로 연결된 각 삽입부를 통해 강관 서포터를 넣고 해저에 박음으로서, 가설작업대로 구현할 수 있고,

또는 각 삽입부로 강관 서포터를 박은 상태에서 콘크리트를 타설 양생하거나, 서포터를 박지 않은 상태에서 콘크리트만을 타설 양생하여 일체화된 영구 구조물로 구현할 수 있는 해상풍력발전 지지구조체용 시스템 블록 및 이를 이용한 시공방법에 관한 기술이긴 하나, 블록 적층 시 수평을 맞출 수 있는 구조나 방법이 제시되어 있지 않아, 실제 시공 시 어려움이 있다는 문제점이 있었다.

선행기술문헌 1: 대한민국특허등록 제10-0658882호 선행기술문헌 2: 대한민국특허등록 제10-0995667호

본 발명은 상기한 기존 발명들의 문제점을 해결하여, 하부 구조체 및 연결 구조체를 서로 연결하거나 적층하여 시공한 후, 최상층의 연결 구조체 상부로 각종 설비 장비들을 올린 상태에서 이 장비를 이용해 서포터의 박음 시공이나 콘크리트 시공이 이루어짐에 따라, 시공 소요 시간 및 비용을 대폭 줄일 수 있음은 물론, 구조가 간단하며 제작이 쉬워 시공이 용이한 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛을 제공하는 것을 그 과제로 한다.

또한, 하부 구조체에 석션 기능을 마련하여, 수평을 조절할 수 있는 효과를 가지는 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛을 제공하는 것을 그 과제로 한다.

상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 바디(11)와, 상기 바디(11) 내부에 균등하게 배열되는 2개 이상의 상하 관통형 유통부(12), 그리고 상기 바디(11) 외부 둘레를 따라 2 개 이상 배열되는 상하 관통형 주 삽입부(13)를 포함하고, 수저(水底)에 놓이게 되는 하부 구조체(10);와, 상기 하부 구조체(10)의 각 주 삽입부(13)와 대응되게, 상하 관통형 다수의 연결삽입부(52)를 포함하고, 상기 하부 구조체(10) 상부에 적층되는 하나 이상의 연결 구조체(50);를 포함하여 이루어지되, 상기 연결 구조체(50) 중 최상단에 위치한 연결 구조체(50')는 수상(水上)에 위치하게 되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부 구조체(10)와 상기 연결체(50)는 커플러 유닛(60)에 의해서 상호 연결되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 바디(11)는 블럭 형상으로 성형 되며, 상부에 방사상(放射狀)으로 형성된 암(雌) 또는 수(雄) 끼움부(17)를 더 포함하여 구성되고, 상기 연결 구조체(50)는 블럭 형상으로 성형되며, 상기 끼움부(17)와 암수 결합되게 하부에 형성된 대응 끼움부(55)와, 상부에 방사상으로 형성된 암(雌) 또는 수(雄) 끼움구(56)를 포함하되, 중심 상하로 관통되는 상하 개구부(57)와 해수 유통로(58) 중 어느 하나 이상이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 바디(11)는, 중심에 설치되는 센터 포스트 파일(center post pile)(40);과, 상기 센터 포스트 파일(center post pile)(18)과 상기 주 삽입부(13)를 서로 연결하는 보강 격벽(41);과, 상기 주 삽입부(13)의 외측으로 연장된 상기 보강 격벽(41)에 연결되며, 상기 각 주 삽입부(13)를 둘러싸도록 형성되는 외부 파일(outer pile)(42);을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부 구조체(10)의 상기 각 주 삽입부(13)와 상기 각 연결삽입부(52)에는 지반에 박히는 서포팅 파일(1) 또는 타설콘크리트(2), 또는 이들 모두가 배열되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부 구조체(10)의 각각의 상기 유통부(12) 상부에 각각 설치되는 다수의 흡입 및 배출펌프(20A, 20B);와, 상기 각 흡입 및 배출펌프(20A, 20B)의 작동을 제어하는 컨트롤러(30);를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부 구조체(10)의 상기 유통부(12) 각각의 하부 주변 영역에 배열되는 높낮이 조절용 각 유압잭(70)을 더 포함하고, 상기 각 유압잭(70)은 상기 컨트롤러(30)에 의해서 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하는 경우, 하부 구조체 및 연결 구조체를 서로 연결하거나 적층하여 시공한 후, 최상층의 연결 구조체 상부로 각종 설비 장비들을 올린 상태에서 이 장비를 이용해 서포터의 박음 시공이나 콘크리트 시공이 이루어짐에 따라, 시공 소요 시간 및 비용을 대폭 줄일 수 있음은 물론, 구조가 간단하며 제작이 쉬워 시공이 용이한 효과가 있다.

또한, 하부 구조체에 석션 기능을 마련하여, 수평을 조절할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 구현예의 시스템 파일유닛을 나타낸 입체 구성도,
도 2는 도 1의 평면 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 제1 구현예의 시스템 파일유닛에 대한 변형예를 나타낸 입체 구성도,
도 4는 도 1의 측단면 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 제1 구현예의 시스템 파일유닛이 시공된 것을 나타낸 측단면 구성도,
도 6은 도 5의 평면 구성도,
도 7은 도 5에서 미리 지반에 박아둔 정위치안내파일에 제1 구현예의 시스템 파일유닛이 시공된 것을 나타낸 측단면 구성도,
도 8은 본 발명에 따른 제2 구현예의 시스템 파일유닛에서 연결 구조체를 나타낸 입체 구성도,
도 9는 본 발명에 따른 제2 구현예의 시스템 파일유닛이 시공된 것을 나타낸 측단면 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 제3 구현예의 하부 구조체를 나타낸 도면,
도 11은 본 발명에 따른 제3 구현예의 연결 구조체를 나타낸 도면,
도 12는 본 발명에 따른 제3 구현예의 시공방법을 나타낸 도면,
도 13은 본 발명에 따른 제4 구현예의 하부 구조체를 나타낸 도면,
도 14는 본 발명에 따른 제4 구현예의 시공 방법을 나타낸 도면,

이하 첨부된 도면들을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛에 관하여 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

먼저, 도 1을 기준으로 연결 구조체 측을 상부 또는 상방, 하부 구조체 측을 하부 또는 하방이 방향을 특정하기로 한다.

아울러 도 6의 "A" 및 "B"는 다양한 예를 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 제1 구현예의 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛은 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 크게 하부 구조체(10) 및 연결 구조체(50)로 이루어진다. 바디(11)와, 상기 바디(11) 내부에 균등하게 배열되는 2개 이상의 상하 관통형 유통부(12), 그리고 상기 바디(11) 외부 둘레를 따라 2 개 이상 배열되는 상하 관통형 주 삽입부(13)를 포함하여 구성된다.

우선, 상기한 '수저(水底)'라 함은 바다나 강 등의 밑바닥을 포함하는 의미이다.

본 발명에 따른 제1 구현예의 상기 하부 구조체(10)의 바디(11)는 평면상에서 바라보았을 때 사각 또는 원형 형상인 것이 바람직하고, 예를 들어, 상기 바디(11)가 사각일 경우, 상기 유통부(12)는 상기 바디(11) 내부에 사등분되게 네 개소(個所)에 배열되는 것이 바람직하며, 또 상기 바디(11)가 원형일 경우, 상기 유통부(12)는 상기 바디(11) 내부 사방에 등 간격으로 다수개가 배열되는 것이 바람직하다.

다른 예로서, 본 발명에 따른 제 2 구현예의 상기 하부 구조체(10A)는 도 3에 도시된 바와 같이, 다수의 상기 바디(11)가 격자 형태로 배열되고, 격자 형태에서 각 꼭짓점에 해당하는 위치에 상기 주 삽입부(13)가 배열되며, 다수의 상기 바디(11)에는 이의 내부 사방에 균등하게 배열되도록 상기 유통부(12)가 형성됨으로서, 하나의 뭉치로 이루어지는 것도 가능하다.

따라서 시공 환경이나 후술할 작업대의 평면적 또는 이의 상부에 설치되는 해상구조물 크기 등에 따라 상기 하부 구조체(10)의 크기를 다양하게 변형 및 변경 가능할 것이다.

아울러 후술할 연결 구조체(50) 또한 다양한 실시예에 따른 상기 하부 구조체(10)에 맞게 상하 적층될 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 제 3 구현예의 상기 하부 구조체(10B)는 도 10에 도시한 것과 같이, 상기 바디(11)는 블럭 형상으로 성형 되며, 상부에 방사상(放射狀)으로 형성된 암(雌) 또는 수(雄) 끼움부(17)를 더 포함하여 구성되도록 하는 것도 가능하다.

또한, 도 13에 도시한 것과 같은 본 발명에 따른 제 4 구현예의 상기 하부 구조체(10C)는 상기 바디(11)가, 중심에 설치되는 센터 포스트 파일(center post pile)(40)과, 상기 센터 포스트 파일(center post pile)(18)과 상기 주 삽입부(13)를 서로 연결하는 보강 격벽(41)과, 상기 주 삽입부(13)의 외측으로 연장된 상기 보강 격벽(41)에 연결되며, 상기 각 주 삽입부(13)를 둘러싸도록 형성되는 외부 파일(outer pile)(42)을 더 포함하여 구성되는 것도 가능하다.

이러한 구성에 의해 상기 제 4 구현예의 상기 하부 구조체(10C)는 후술하는 시공 과정에서와 같이, 상기 센터 포스트 파일(center post pile)(40)을 항타하여 상기 하부 구조체(10C)를 암반층까지 근입시키는 것이 가능하게 된다.

이와 같이, 상기 하부 구조체(10)는 그 재질이나 작업 환경, 규격 등 다양한 외부 요소에 따라, 대단히 다양한 구성과 형태를 가지는 실시예로 실시되는 것이 가능하며, 철근콘크리트나 강재 등으로 제작되는 것이 바람직하다.

다음으로, 흡입 및 배출펌프(20A, 20B)에 관하여 설명한다.

상기 흡입 및 배출펌프(20A, 20B)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하부 구조체(10)의 각 유통부(12) 상부에 각각 설치되는 것으로, 컨트롤러(30)에 의해서 작동이 제어된다.

상기 각 흡입 및 배출펌프(20A, 20B)는 통상의 수중 펌프로서, 각 흡입펌프(20A)는 상기 각 유통부(12) 중 선택적으로 외부의 물을 흡입시키게 되고, 각 배출펌프(20B)는 각 유통부(12) 중 선택적으로 내부의 물을 외부로 배출시키게 되며, 결국 각 유통부(12)와 수중 간에 압력차가 발생하게 되고, 이 압력차에 의해 물이 흡입되는 유통부(12) 측은 상승하게 되며, 물이 배출되는 유통부(12) 측은 하강하여 지반에 박히게 됨으로서, 상기 하부 구조체(10)의 수평을 맞추게 된다.

따라서 상기 컨트롤러(30)를 통해 상기 각 흡입 및 배출펌프(20A, 20B)를 선택적으로 작동 제어함으로서, 최종적으로 상기 하부 구조체(10)의 수평을 맞추게 된다.

이 경우, 상기 컨트롤러(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각 흡입 및 배출펌프(20A, 20B)의 작동을 제어하기 위한 것으로, 상기 수평감지센서(15)로부터 입력되는 감지 값에 의해서 상기 각 흡입 및 배출펌프(20A, 20B)의 선택적 동작을 제어하여 상기 각 유통부(12)의 압력을 조절하게 된다.

다음으로, 연결 구조체(50)에 관하여 설명한다.

상기 연결 구조체(50)는 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 하부 구조체(10)의 각 주 삽입부(13)와 대응되게 상하 관통형 다수의 연결삽입부(52)를 포함하고, 상기 하부 구조체(10) 상부에 적층되는 구성을 가지되, 상기 연결 구조체(50) 중 최상단에 위치한 연결 구조체(50')는 수상(水上)에 위치하게 되는 것을 특징으로 한다.

우선, 상기한 '수상(水上)'이라 함은 바다나 강 등의 물 위를 포함하는 의미이다.

이때 상기 각 연결 구조체(50)는 x자 등의 트러스(truss) 형태로 설치되는 보강재(51)에 의해서 상호 지지되도록 구현할 수 있다.

한편, 상기 하부 구조체(10)와 상기 연결 구조체(50)를 서로 연결하며 적층하는 실시예로는 대단히 다양한 실시예가 가능하다.

그 일실시예로는, 도 1에 도시한 것과 같이 각각의 상기 연결삽입부(52)가 각각의 상기 주 삽입부(13)에 삽입되거나 연결되어 서로 적층되게 하는 것이 가능하다.

또한, 상기 하부 구조체(10)와 상기 연결 구조체(50)를 서로 연결하며 적층하거나, 상기 연결 구조체(50)끼리 서로 연결하여 적층하는 다른 실시예로는 도 9에 도시한 것과 같이 커플러 유닛(60)에 의해서 상호 연결되도록 하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 커플러유닛(60)은 대단히 다양한 형태로 구성하는 실시예가 가능하며, 그 일 실시예로는 도 9에 도시한 것과 같이 일단(一端)에 상기 주 삽입부(13)의 내주면에 삽입되거나, 상기 연결삽입부(52)의 외주면을 감싸는 형태로 끼워지는 제1끼움부(61)와, 타단(他端)에 상기 연장삽입부(53)의 외주면을 감싸는 형태로 끼워지는 제2끼움부(62), 그리고 내주면에 상기 주 삽입부(13) 또는 상기 연결삽입부(52)의 상단 둘레에 지지되는 환형지지부(63)를 포함하여 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 경우, 상기 제1끼움부(61) 및 상기 제2끼움부(62)는 각각 상호 연결되어 접하게 되는 영역을 용접하거나 볼팅 처리를 함으로서, 견고한 결합을 가능하게 할 수 있다.

한편, 상기 하부 구조체(10)와 상기 연결 구조체(50)를 서로 연결하며 적층하는 실시예 중 도 10에 도시한 것과 같이 상기 본 발명에 따른 제 3 구현예의 상기 하부 구조체(10B)의 경우, 상기 연결 구조체(50)는 도 11에 도시한 것과 같이, 블럭 형상으로 성형되며, 상기 끼움부(17)와 암수 결합되게 하부에 형성된 대응 끼움부(55)와, 상부에 방사상으로 형성된 암(雌) 또는 수(雄) 끼움구(56)를 포함하되, 중심 상하로 관통되는 상하 개구부(57)와 해수 유통로(58) 중 어느 하나 이상이 더 형성되어 있도록 하는 것이 바람직하다.

이 경우, 상기 연결 구조체(50)에는 도 11에 도시한 것과 같이 보강 리브(59)가 더 포함되도록 하여, 구조적 강성을 강화시키도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 제 3 구현예의 상기 하부 구조체(10B)와 상기 연결 구조체(50)는 상부에서 바라보았을 때 사각 형상을 갖도록 도시되어 있으나, 이에 한정하지 아니하고 원형이나 삼각 이상의 다각형 등 다양한 형상으로 변형 및 변경 가능한 것은 자명하다.

한편, 본 발명의 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛은, 상기 하부 구조체(10)의 각 주 삽입부(13)와 상기 연결 구조체(50)의 각 연결삽입부(52)에는 지반에 박히는 서포팅파일(1) 또는 타설콘크리트(2), 또는 이들 모두가 배열되도록 하는 것이 바람직하다.

좀 더 상세하게는, 도 5 내지 도 7에 도시한 것과 같이, 상하 적층된 하나 이상의 연결 구조체(50)에서 각 연결삽입부(52)에서 삽입되어 상기 하부 구조체(10)의 각 주 삽입부(13)를 지나는 상기 서포팅파일(1)을 지반에 박음으로서, 상기 하부 구조체(10)의 고정이 가능하게 된다.

이때 상기 각 연결삽입부(52)와 상기 각 주 삽입부(13)에 상기 서포팅파일(1)과의 틈새, 그리고 상기 서포팅파일(1)의 내부 중공으로 타설콘크리트(2)를 부어 더욱더 견고하게 고정시킬 수 있고, 아울러 하부 구조체(10)와 연결 구조체(50)가 상호 견고하게 결합된다.

한편, 제1 구현예의 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛은 도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하부 구조체(10)의 각 주 삽입부(13)와 상기 각 연결 삽입부(52) 각각은 내주면에 길이방향으로 방사상 배열된 다수의 보강리브(131, 58)가 형성된다.

이때 상기 하부 구조체(10)의 각 주 삽입부(13)와 상기 상기 각 연결 삽입부(52) 내부 중앙 영역에 후술할 서포팅파일(1)이 지나가게 되므로, 이 중앙 영역에 간섭되지 않도록 내주면을 따라 상기 보강리브(131, 58)가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 보강리브(131, 58)는 상기 각 삽입부(13, 52)의 뒤틀림을 방지하게 되고, 아울러 상기 각 삽입부(13, 52)를 지나는 서포팅파일(1)을 지지하게 된다. 또 인접한 보강리브(131, 58)와 보강리브(131, 58) 사이로 타설콘크리트(2)가 채워질 수 있도록 하는 공간부를 제공하게 된다.

이때 상기 서포팅파일(1)은 PHC파일(PRETENSIONED SPUN HIGH STRENGTH CONCRETE PILES), 강관파일, H-파일, 강봉, 철근 등에서 선택된 1종인 것이 바람직하다.

아울러 상기 서포팅파일(1)은 내부가 빈 중공 형상인 것이 바람직하다.

한편, 제1 구현예의 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛은 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 하부 구조체(10)의 각 주 삽입부(13)와 상기 각 연결 삽입부(52)에는 지반에 박히는 서포팅파일(1) 또는 타설콘크리트(2), 또는 이들 모두가 배열된다.

좀 더 상세하게는, 상기 각 연결 삽입부(52)에서 시작하여 상기 하부 구조체(10)의 각 주 삽입부(13)를 지나는 상기 서포팅파일(1)을 지반에 박음으로서, 상기 하부 구조체(10)의 고정이 가능하게 되고,(도 6의 "A" 참조) 이때 상기 각 연결 삽입부(52)와 상기 각 주 삽입부(13)에 상기 서포팅파일(1)과의 틈새, 그리고 상기 서포팅파일(1)의 내부 중공으로 타설콘크리트(2)를 부어 더욱더 견고하게 고정시키게 된다.(도 6의 "B" 참조)

한편, 본 발명에 따른 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하부 구조체(10)의 각 유통부(12) 각각의 하부 주변 영역에 배열되는 높낮이 조절용 다수의 유압잭(70)을 더 포함하고, 상기 각 유압잭(70)은 상기 컨트롤러(30)에 의해서 제어되도록 하는 것이 바람직하다.

따라서 상기 각 유압잭(70)은 상기 각 흡입 및 배출펌프(20A, 20B)와 더불어 상기 하부 구조체(10)의 수평을 맞추는데 기여하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛은 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하부 구조체(10)은 미리 지반에 박아둔 정위치안내파일(80)에 삽입되기 위한 안내파일삽입부(16)가 구비되도록 하여, 시공 시 1개의 정위치안내피일(80)을 미리 지반에 박은 후 이 정위치안내파일(80)에 상기 안내파일삽입부(16)가 끼워지게 됨으로서, 결국 상기 하부 구조체(10)의 최초 임시 고정이 가능하게 되도록 하는 것이 바람직하다.

다시 말해, 상기 정위치안내파일(80)과 이에 끼워진 상기 안내파일삽입부(16)에 의해 상기 하부 구조체(10)이 최초 임시 고정된 상태에서 상부에 작업대(90) 설치 또는 상기 연결 구조체(50) 적층 설치가 용이하게 이루어질 수 있는 등, 유속이 빠르거나 암지반 등에 대한 설치가 용이한 효과를 기대할 수 있다.

한편, 상기 제 4 구현예에 의한 본 발명의 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛을 시공하는 과정을 도 14를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 하부 구조체(10C)를 해저면에 안착시킨 후, 상기 주 삽입부(13)에 서포팅 파일(1)을 삽입하고 상기 서포팅 파일(1)을 항타하여 암반층에 접근하도록 근입시킨다. 이 경우, 상기 서포팅 파일(1)을 삽입하기 전에 상기 주 삽입부(13)의 내부를 서징(surgging)하여 불순물을 제거하는 것이 바람직하다.

그 후, 상기 센터 포스트 파일(center post pile)(40)을 항타하여 상기 하부 구조체(10C)를 암반층에 접근하도록 근입시킨다.

다음으로, 상기 서포팅 파일(1)의 내부를 통하여 상기 암반층을 천공하여, 상기 서포팅 파일(1)을 도 14에 도시한 것과 같이 암반층의 내부로 근입시켜 더욱 단단히 암반층에 고정되도록 한다.

마지막으로, 상기 주 삽입부(13) 또는 상기 서포팅 파일(1)을 서징(surgging)하여 불순물을 제거한 후 콘크리트 등을 충전하여 상기 하부 구조체(10C)를 완전히 고착시키게 된다.

한편, 이와 같이 상기 서포팅 파일(1)을 삽입하여 암반층 내부로 근입시키는 일련의 공정은 상기 하부 구조체(10C)만을 설치한 상태에서 시공하는 것이 가능한 것은 물론, 상기 하부 구조체(10C)에 상기 연결 구조체(50)를 적층한 상태에서도 가능함은 자명하다 할 것이다.

한편, 본 발명에 따른 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 상기 연결 구조체(50) 중 최상단에 위치하게 되는 연결 구조체(50)의 대응연장삽입부(53) 상단에서 하부로 이격된 외주면에 방사상 배열된 다수의 연결서포트(54)가 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

이때 최상단의 연결 구조체(50) 대응연장삽입부(53)에 놓이게 되는 작업대(90)가 구비되는데, 상기 작업대(90)는 사각플레이트(91), 그리고 상기 사각플레이트(91) 하부면에 격자 형태로 배열되는 I형 빔부재(92)를 포함하여 이루어진다.

격자 형태로 배열된 상기 빔부재(92) 사이사이 공간부가 상기 연결 삽입부(52)나 상기 대응연장삽입부(53)에 끼워지게 되고, 이때 상기 빔부재(92)가 상기 서브서포트(43)나 상기 연결서포트(54)에 의해서 지지됨에 따라 상기 작업대(90)의 설치가 가능하게 된다.

상기 작업대(90)에는 각종 발전시설물이 설치될 수 있는데, 예로 상부에 해상풍력발전, 측부에 파력발전이나 조류력발전 등이 설치될 수 있으며, 아울러 작업자나 작업 장비들을 올려놓을 수 있는 공간 기능으로 활용될 수 있다.

따라서 본 발명은 단독 사용된 하부 구조체(10)나, 이와 이의 상부로 적층되는 연결 구조체(50)에서 각 삽입부에 서포팅파일(1)을 끼워 지반에 박거나 타설콘크리트(2)를 채우는 등의 시공을 통해 구조적 안전 및 안정을 갖는 지지구조체의 구현이 가능하다.

또한, 시공 역순으로 해체한 후 이 하부 구조체(10)나 연결 구조체(50)를 반복적으로 재사용할 수 있는 가설작업대로 구현하거나, 또는 전술한 바와 같이 서포팅파일(1)이나 타설콘크리트(2)에 의해 하부 구조체(10) 또는 이에 적층되는 연결 구조체(50)를 영구적 구조물로 구현하거나, 또는 해안이나 강 등의 연약지반에 대한 보강 구조물로 구현하는 등 다양한 범위의 지지구조체로서 사용이 가능할 것이다.

도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 서포팅 파일
10, 10A, 10B, 10C : 하부 구조체
11 : 바디 12 : 유통부
13 : 주 삽입부 131 : 보강리브
14 : 연장 삽입부 15 : 수평감지센서
16 : 안내파일삽입부 17: 끼움부
20A : 흡입펌프
20B : 배출펌프
30 : 컨트롤러
40 : 센터 포스트 파일(center post pile)
41: 보강 격벽 42: 외부 파일(outer pile)
50 : 연결 구조체
51 : 보강재 52 : 연결삽입부
53 : 대응연장삽입부 54 : 연결서포트
55: 끼움부 56: 끼움구
57: 상하 개구부 58: 해수 유통로
59: 보강 리브
60 : 커플러유닛
61 : 제1끼움부 62 : 제2끼움부
63 : 환형지지부
70 : 유압잭
80 : 정위치안내파일
90 : 작업대
91 : 사각플레이트 92 : 빔부재

Claims

바디(11)와, 상기 바디(11) 내부에 균등하게 배열되는 2개 이상의 상하 관통형 유통부(12), 그리고 상기 바디(11) 외부 둘레를 따라 2 개 이상 배열되는 상하 관통형 주 삽입부(13)를 포함하고, 수저(水底)에 놓이게 되는 하부 구조체(10);
상기 하부 구조체(10)의 각 주 삽입부(13)와 대응되게, 상하 관통형 다수의 연결삽입부(52)를 포함하고, 상기 하부 구조체(10) 상부에 적층되는 하나 이상의 연결 구조체(50);를 포함하여 이루어지되,
상기 연결 구조체(50) 중 최상단에 위치한 연결 구조체(50')는 수상(水上)에 위치하게 되는 것을 특징으로 하되,
상기 바디(11)는,
중심에 설치되는 센터 포스트 파일(center post pile)(40);
상기 센터 포스트 파일(center post pile)(18)과 상기 주 삽입부(13)를 서로 연결하는 보강 격벽(41)
상기 주 삽입부(13)의 외측으로 연장된 상기 보강 격벽(41)에 연결되며, 상기 각 주 삽입부(13)를 둘러싸도록 형성되는 외부 파일(outer pile)(42); 을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛.
청구항 제1항에 있어서,
상기 하부 구조체(10)와 상기 연결 구조체(50)는 커플러유닛(60)에 의해서 상호 연결되는 것을 특징으로 하는 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛.
청구항 제 1항에 있어서,
상기 바디(11)는 블럭 형상으로 성형 되며, 상부에 방사상(放射狀)으로 형성된 암(雌) 또는 수(雄) 끼움부(17)를 더 포함하여 구성되고,
상기 연결 구조체(50)는 블럭 형상으로 성형되며, 상기 끼움부(17)와 암수 결합되게 하부에 형성된 대응 끼움부(55)와, 상부에 방사상으로 형성된 암(雌) 또는 수(雄) 끼움구(56)를 포함하되, 중심 상하로 관통되는 상하 개구부(57)와 해수 유통로(58) 중 어느 하나 이상이 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛.
삭제
청구항 제 1항 내지 청구항 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하부 구조체(10)의 각 주 삽입부(13)와 상기 각 연결삽입부(52)에는 지반에 박히는 서포팅 파일(1) 또는 타설콘크리트(2), 또는 이들 모두가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛.
청구항 제 5항에 있어서,
상기 하부 구조체(10)의 각각의 상기 유통부(12) 상부에 각각 설치되는 다수의 흡입 및 배출펌프(20A, 20B);
상기 각 흡입 및 배출펌프(20A, 20B)의 작동을 제어하는 컨트롤러(30); 를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛.
청구항 제 6항에 있어서,
상기 하부 구조체(10)의 상기 유통부(12) 각각의 하부 주변 영역에 배열되는 높낮이 조절용 각 유압잭(70)을 더 포함하고,
상기 각 유압잭(70)은 상기 컨트롤러(30)에 의해서 제어되는 것을 특징으로 하는 해상구조물 지지구조체용 시스템 파일유닛.