KR101516161B1 - 풍력타워 - Google Patents

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KR101516161B1
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정우석
이춘식
홍욱표
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

풍력타워가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 나셀을 소정높이로 지지하기 위한 풍력타워에 있어서, 하단에 복수개의 앵커볼트와 체결되는 플랜지부를 구비하되, 플랜지부는, 각 앵커볼트가 삽입 체결되는 복수개의 볼트홀을 구비하며, 각 볼트홀은, 반경이 일정하게 형성된 직선구간과, 직선구간의 하부측에 연속되되 하단으로 갈수록 반경이 점차 커지게 형성된 챔퍼구간을 구비하는 풍력타워가 제공된다.

Description

풍력타워 {WIND TOWER}
본 발명은 풍력타워에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 풍력발전을 위한 나셀, 블레이드 등을 소정높이로 지지하는 풍력타워에 관한 것이다.
일반적으로, 고정식 풍력타워의 경우, 지상, 해저면 등의 기초에 다수의 앵커볼트를 설치하고, 이에 풍력타워를 고정 지지하는 방식을 사용하고 있다. 보다 구체적으로, 지상, 해저면 등의 기초에는 다수의 앵커볼트가 풍력타워의 형태(예컨대, 원통형)에 따라 기 설치 및 배치되며, 크레인 등을 통해 풍력타워(또는, 풍력타워를 구성하는 일부 하부 섹션이나 블록)를 앵커볼트 위로 하강시켜 풍력타워의 하단을 앵커볼트에 볼팅 결합 등으로 고정시키게 된다. 일 예로, 공개특허공보 제10-2009-0119784호에서는 이와 같은 풍력타워의 설치 및 고정 구조를 개시하는 바 있다.
그러나 일반적으로 풍력타워가 같은 대형 구조물은 풍하중 등에 대한 견고한 지지를 위하여 매우 많은 수의 앵커볼트가 필요하게 된다. 따라서 풍력타워의 설치시 풍력타워 하단에 마련된 각 볼트홀을 기 설치된 각 앵커볼트에 맞춤 조립하기 위하여는, 다수의 작업자 및 반복된 맞춤 작업이 요구되게 되며, 이는 풍력타워의 설치에 소요되는 시간 및 인력을 증대시키는 원인이 되고 있다. 또한, 이러한 맞춤 조립 과정은 작업자에 의해 수작업으로 직접 수행되고 있기 때문에, 안전사고의 위험성이 상시 존재하는 문제점이 있으며, 해상에 설치되는 풍력타워의 경우에는 작업자의 접근이 쉽지 않기 때문에 그 적용을 곤란하게 하거나, 설치 비용을 증대시키는 원인이 되기도 한다.
공개특허공보 제10-2009-0119784호 (2009년 11월 19일 공개)
본 발명의 실시예들은, 앵커볼트로의 설치가 용이한 풍력타워를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 나셀(nacelle)을 소정높이로 지지하기 위한 풍력타워에 있어서, 하단에 복수개의 앵커볼트와 체결되는 플랜지부를 구비하되, 상기 플랜지부는, 상기 각 앵커볼트가 삽입 체결되는 복수개의 볼트홀을 구비하며, 상기 각 볼트홀은, 반경이 일정하게 형성된 직선구간과, 상기 직선구간의 하부측에 연속되되 하단으로 갈수록 반경이 점차 커지게 형성된 챔퍼구간을 구비하는 풍력타워가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 풍력타워는 앵커볼트와의 체결을 위한 각 볼트홀에 챔퍼구간을 마련함으로써, 앵커볼트와 플랜지부의 체결 작업을 용이하게 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력타워 및 이의 설치방법을 보여주는 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 풍력타워의 플랜지부를 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 실링캡을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 실링캡의 변형예를 보여주는 개략도이다.
도 5는 도 2에 도시된 풍력타워의 설치구조를 보여주는 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력타워 및 이의 설치방법을 보여주는 개략도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 풍력타워(100)는 기초(foundation)에 설치된 앵커볼트(A)에 체결되어 고정 지지될 수 있다. 기초는 지면, 해저면 등에 마련될 수 있으며, 앵커볼트(A)는 복수개가 마련되어 풍력타워(100)의 형태(예컨대, 원통형)에 따라 배치될 수 있다.
풍력타워(100)는 중공 원통형으로 형성될 수 있으며, 상하 방향으로 연장 형성될 수 있다. 도시되지 않았으나, 풍력타워(100)의 상부 측에는 나셀(nacelle) 및 블레이드(blade)가 장착될 수 있으며, 풍력타워(100)는 이와 같은 나셀 및 블레이드를 지면 또는 해수면에서 소정높이로 지지하게 된다. 또한, 필요에 따라, 풍력타워(100)는 복수개의 타워블록으로 분할 형성될 수 있으며, 각 타워블록이 상하방향으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
풍력타워(100)의 하단에는 앵커볼트(A)와 결합되는 플랜지부(110)가 구비될 수 있다. 후술할 바와 같이, 플랜지부(110)는 풍력타워(100)의 내측 둘레면을 따라 형성된 내측 플랜지부(120)와 풍력타워(100)의 외측 둘레면을 따라 형성된 외측 플랜지부(130)를 구비할 수 있으며(도 2 참고), 각 앵커볼트(A)의 삽입 체결을 위한 복수개의 볼트홀(미표기)을 구비할 수 있다. 풍력타워(100)는 크레인 등에 의해 리프팅(lifting)되어 기 설치된 앵커볼트(A)로 하강되며, 플랜지부(110)에 마련된 각 볼트홀로 앵커볼트(A)가 삽입 체결되어, 지면, 해저면 등에 고정 설치될 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 풍력타워의 플랜지부를 확대하여 보여주는 단면도이다.
도 2를 참고하면, 플랜지부(110)는 풍력타워(100, 도1 참조) 하단에 내측 둘레면(102)을 따라 형성된 내측 플랜지부(120)와 풍력타워(100) 하단에 외측 둘레면(103)을 따라 형성된 외측 플랜지부(130)를 포함할 수 있다. 내측 플랜지부(120) 및 외측 플랜지부(130)에는 원주방향으로 복수개의 볼트홀(121, 131)이 이격 형성될 수 있다. 각 볼트홀(121, 131)은 내측 플랜지부(120) 또는 외측 플랜지부(130)에 상하방향으로 관통 형성될 수 있으며, 각 볼트홀(121, 131)에는 도 1과 같은 앵커볼트(A)가 삽입 체결되게 된다.
이때, 본 실시예에 따른 풍력타워(100)는 상기와 같은 각 볼트홀(121, 131)에 챔퍼(chamfer)가 마련될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 내측 플랜지부(120)에 형성된 하나의 볼트홀(121)을 중심으로 설명하면, 볼트홀(121)은 일정한 반경으로 형성된 직선구간(121a)과, 직선구간(121a) 하부 측에 배치되어 하단으로 갈수록 반경이 점차 커지게 형성된 챔퍼구간(121b)을 구비할 수 있다.
상기와 같은 챔퍼구간(121b)은 풍력타워(100)의 설치시 각 앵커볼트(A)가 볼트홀(121) 내로 원활히 인입될 수 있도록 가이드한다. 다시 말하면, 풍력타워(100)가 하강됨에 따라, 앵커볼트(A)의 상단이 챔퍼구간(121b)의 경사면에 접촉 및 슬라이딩되어, 앵커볼트(A)의 볼트홀(121)로의 인입이 가이드될 수 있다. 통상적으로, 풍력타워(100)의 지지 및 고정에는 수십, 수백여개의 앵커볼트(A)가 사용되며, 풍력타워(100)의 설치시에는 지면, 해저면 등에 기 설치된 수십, 수백여개의 앵커볼트(A)에 각 볼트홀(121, 131)을 맞춤 조립하여야 하는바, 상기와 같은 챔퍼구간(121b)을 통한 가이드는 풍력타워(100)의 설치 시간을 크게 단축시킬 수 있도록 한다.
챔퍼구간(121b)은 직선구간(121a)을 포함한 전체 볼트홀(121)의 상하방향 길이에 대해 대략 20 내지 40%의 길이로 형성될 수 있다. 또한, 챔퍼구간(121b)는 직선구간(121a)에 대해 대략 30 내지 50도의 경사를 이루도록 형성될 수 있다. 이는 챔퍼구간(121b)의 길이가 지나치게 짧거나, 챔퍼구간(121b)의 경사가 지나치게 큰 경우, 앵커볼트(A)의 가이드 효과가 미흡할 수 있기 때문이다. 또한, 챔퍼구간(121b)의 길이가 지나치게 길거나, 챔퍼구간(121b)의 경사가 지나치게 큰 경우, 앵커볼트(A)에 의한 풍력타워(100)의 지지력이 약해질 수 있기 때문이다.
한편, 본 실시예에 따른 풍력타워(100)는 각 볼트홀(121, 131)의 내주면에 체결되는 실링캡(140)을 구비할 수 있다. 실링캡(140)은 각 볼트홀(121, 131)에 체결될 수 있으며, 볼트홀(121, 131)의 개수에 따라 복수개가 구비될 수 있다. 다만, 도 2에서는 편의상 내측 플랜지부(120)에 마련된 하나의 볼트홀(121)에만 이러한 실링캡(140)을 도시하고 있으며, 설명의 편의상 이하에서는 이를 중심으로 설명하도록 한다.
도 3은 도 2에 도시된 실링캡을 보여주는 단면도이다.
도 3을 참고하면, 실링캡(140)은 볼트홀(121) 내에 수용되어 외면이 볼트홀(121)의 내주면에 밀착되는 삽입부(143)와, 삽입부(143) 상, 하단에 각각 형성되는 상단 압착부(141) 및 하단 압착부(142)를 구비할 수 있다.
삽입부(143)는 볼트홀(121)의 직선구간(121a) 및 챔퍼구간(121b)에 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 중앙으로 앵커볼트(A)가 관통될 수 있도록 중공형으로 형성될 수 있다. 상단 압착부(141)는 삽입부(143) 상단에 플랜지(flange) 형태로 형성될 수 있으며, 볼트홀(121) 바깥으로 노출되어 내측 플랜지부(120)의 상면부(122)와 와셔(151) 사이에 개재되게 된다 (도 2 참고). 또한, 하단 압착부(142)는 삽입부(143) 하단에 플랜지 형태로 형성되어 볼트홀(121) 바깥으로 노출되며, 내측 플랜지부(120)의 하면부(123)와 지면 사이에 개재되게 된다 (도 2 참고).
상기와 같은 실링캡(140)은 풍력타워(100)의 설치시 앵커볼트(A)의 충돌로 인한 플랜지부(110) 또는 볼트홀(121)의 손상을 방지하는 한편, 설치 후에는 볼트홀(121) 내로 우수나 이물질이 유입되지 못하도록 실링(sealing) 기능을 수행하게 된다.
또한, 도 2 및 3에서는 다소 과장되어 도시되었으나, 실링캡(140)은 박막(thin film)이나 얇은 두께의 캡(cap)으로 형성될 수 있으며, 고무, 플라스틱 등의 탄성부재나, 외력에 의해 압축 가능한 압축성 부재로 형성될 수 있다.
도 4는 도 3에 도시된 실링캡의 변형예를 보여주는 개략도이다.
도 4를 참고하면, 실링캡(140)은 필요에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다. 본 변형예에 따른 실링캡(140-1)은 도 3을 참고하여 전술한 실링캡(140)에서 삽입부(143)의 상단 일부와 상단 압착부(141)만을 구비할 수 있다. 본 변형예에 따르면, 전술한 실링캡(140)에서 삽입부(143)의 하단 일부와 하단 압착부(142)는 생략 또는 제거될 수 있다. 즉, 본 변형예에 따른 실링캡(140-1)은, 도 4에 도시된 바와 같이 볼트홀(121)의 직선구간(121a) 일부에만 삽입 체결되는 삽입부(143-1)와, 이와 같은 삽입부(143-1) 상단에 마련되는 상단 압착부(141)로 구성될 수 있다.
상기와 같은 실링캡(140-1)은 도 3에 예시된 실링캡(140)과 비교하여 볼트홀(121)로의 조립이 용이하여 작업시간을 단축시킬 수 있는 이점이 있다. 또한, 도 4에서는 실링캡(140-1)의 두께가 다소 과장되어 도시된 바, 앵커볼트(A)의 삽입시 실링캡(140-1)에 의한 단차나 걸림 등이 우려될 수 있으나, 전술한 바와 같이 실제 실링캡(140-1)은 박막이나 얇은 두께로 캡으로 형성될 수 있으므로, 이와 같은 단차나 걸림 등은 문제되지 않음을 알려둔다.
한편, 다시 도 2를 참고하면, 풍력타워(100)는 플랜지부(110)를 앵커볼트(A)에 볼팅 결합시키기 위한 와셔(151) 및 너트(152)를 구비할 수 있다. 와셔(151) 및 너트(152)는 각 볼트홀(121, 131)마다 구비될 수 있다. 다만, 도 2에서는 편의상 내측 플랜지부(120)에 형성된 하나의 볼트홀(121)에만 이러한 와셔(151) 및 너트(152)를 도시하고 있으며, 설명의 편의상 이하에서는 이를 중심으로 설명하도록 한다.
너트(152)는 볼트홀(121)로 삽입된 앵커볼트(A)와 체결될 수 있으며, 와셔(151)는 이러한 너트(152)와 실링캡(140) 사이에 개재될 수 있다. 너트(152)의 조임력에 의해 실링캡(140)의 상단 압착부(141)는 와셔(151)와 내측 플랜지부(120)의 상면부(122) 사이에 밀착 또는 압축될 수 있으며, 이로 인해, 볼트홀(121) 내 우수나 이물질의 유입이 차단될 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 풍력타워의 설치구조를 보여주는 개략도이다.
도 5를 참고하면, 본 실시예에 따른 풍력타워(100)는 지면, 해저면 등에 기 설치된 앵커볼트(A)를 향해 하강되면서 설치가 이뤄질 수 있다. 풍력타워(100)의 리프팅이나 하강을 크레인 등에 의해 이뤄질 수 있다.
풍력타워(100)가 하강되면, 하단의 플랜지부(110)와 앵커볼트(A)의 체결이 이뤄지게 된다. 보다 구체적으로, 풍력타워(100)가 하강됨에 따라 내, 외측 플랜지부(130)에 형성된 각 볼트홀(121, 131)로 앵커볼트(A)가 삽입되게 된다. 실링캡(140)은 앵커볼트(A)의 삽입 체결 전, 각 볼트홀(121, 131)에 미리 장착된다.
이때, 각 볼트홀(121, 131)의 하단에는 챔퍼구간(121b, 도 2 참고)이 마련되어 앵커볼트(A)의 인입을 가이드할 수 있으며, 이로 인해, 각 볼트홀(121, 131)과 앵커볼트(A)의 위치 조정이나 맞춤을 위한 작업시간을 단축시킬 수 있게 된다. 풍력타워(100)의 고정 지지에 사용되는 앵커볼트(A)는 그 규모 등에 따라 수십 내지 수백개에 이르며, 풍력타워(100)의 리프팅 및 하강에 사용되는 대형 크레인은 볼트홀 맞춤 등의 미세 조정이 상당히 어렵다는 점을 감안하면, 상기와 같은 챔퍼구간(121b)을 통한 가이드 및 위치 조정은 작업 시간이나 효율 측면에서 결코 무시할 수 없는 효과를 가져올 수 있다.
한편, 각 볼트홀(121, 131)로 앵커볼트(A)가 완전히 삽입 체결되면, 볼트홀(121, 131)을 관통한 앵커볼트(A) 상부측에는 와셔(151) 및 너트(152)가 체결되어, 플랜지부(110)를 앵커볼트(A)에 고정시키게 된다. 상기와 같은 앵커볼트(A)의 삽입 과정에서, 각 볼트홀(121, 131)에 마련된 실링캡(140)은 앵커볼트(A)로 인한 볼트홀(121, 131), 플랜지부(110) 등의 손상을 방지하게 되며, 와셔(151) 및 너트(152)가 체결된 이후에는 너트(152)의 조임력 등에 의해 압착되어 볼트홀(121, 131) 내를 밀봉시키게 된다. 따라서 볼트홀(121, 131) 내 우수나 이물질의 유입이 차단될 수 있으며, 우수 등으로 인한 볼트홀(121, 131) 내부 부식, 체결력 약화 등을 방지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바, 본 발명의 실시예들에 따른 풍력타워(100)는 앵커볼트(A)와의 체결을 위한 각 볼트홀(121, 131)에 챔퍼구간(121b)을 마련함으로써, 앵커볼트(A)와 플랜지부(110)의 체결 작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 풍력타워(100)는 챔퍼구간(121b)을 통해 위치 조정이나 맞춤 작업에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있기 때문에, 앵커볼트(A)나 볼트홀(121, 131)의 개수에 대해 크게 제약 받지 않게 된다. 따라서 보다 많은 수의 앵커볼트(A) 및 볼트홀(121, 131)을 통해 풍력타워(100)의 충분한 지지가 가능할 수 있으며, 내측 플랜지부(120) 및 외측 플랜지부(130)를 모두 형성하고, 이를 앵커볼트(A)에 각각 체결시킴으로써, 보다 견고한 지지력을 얻을 수 있게 된다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100: 풍력타워 110: 플랜지부
120: 내측 플랜지부 130: 외측 플랜지부
140: 실링캡 A: 앵커볼트

Claims (5)

  1. 나셀(nacelle)을 소정높이로 지지하기 위한 풍력타워에 있어서,
    하단에 복수개의 앵커볼트와 체결되는 플랜지부를 구비하되,
    상기 플랜지부는, 상기 각 앵커볼트가 삽입 체결되는 복수개의 볼트홀; 및
    상기 각 볼트홀에 체결되는 실링캡;을 구비하며,
    상기 각 볼트홀은, 반경이 일정하게 형성된 직선구간과, 상기 직선구간의 하부측에 연속되되 하단으로 갈수록 반경이 점차 커지게 형성된 챔퍼구간을 구비하고,
    상기 실링캡은, 상기 직선구간 및 상기 챔퍼구간에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 볼트홀의 내주면에 밀착되는 중공형의 삽입부와, 각각 상기 삽입부의 상단 및 하단에 플랜지(flange) 형태로 형성되어 상기 볼트홀 바깥으로 노출되는 상단 압착부 및 하단 압착부를 구비하는 풍력타워.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 플랜지부는,
    상기 풍력타워의 하단에 내측 둘레면을 따라 형성되어 상기 복수개의 볼트홀이 형성된 내측 플랜지부와, 상기 풍력타워의 하단에 외측 둘레면을 따라 형성되어 상기 복수개의 볼트홀이 형성된 외측 플랜지부 중 하나 이상을 포함하는, 풍력타워.
  3. 삭제
  4. 나셀(nacelle)을 소정높이로 지지하기 위한 풍력타워에 있어서,
    하단에 복수개의 앵커볼트와 체결되는 플랜지부를 구비하되,
    상기 플랜지부는, 상기 각 앵커볼트가 삽입 체결되는 복수개의 볼트홀; 및
    상기 각 볼트홀에 체결되는 실링캡;을 구비하며,
    상기 각 볼트홀은, 반경이 일정하게 형성된 직선구간과, 상기 직선구간의 하부측에 연속되되 하단으로 갈수록 반경이 점차 커지게 형성된 챔퍼구간을 구비하고,
    상기 실링캡은, 상기 직선구간의 상단 일부에 삽입 체결되는 삽입부와, 상기 삽입부의 상단에 플랜지(flange) 형태로 형성되어 상기 볼트홀 바깥으로 노출되는 상단 압착부를 구비하는, 풍력타워.
  5. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 실링캡은,
    고무 및 플라스틱을 포함하는 탄성부재나, 외력에 의해 압축 가능한 압축성 부재로 형성된, 풍력타워.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0562716U (ja) * 1992-02-03 1993-08-20 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 締結装置
KR20090005182A (ko) * 2006-07-26 2009-01-12 아. 레이몽 에 씨에 부속 부품 및 지지 부품을 서로 이격시켜 고정하기 위한 고정 장치
KR20120052059A (ko) * 2010-11-15 2012-05-23 목포대학교산학협력단 와이어 및 정착 고정구를 이용한 부재의 설치 시공 방법 및 와이어 정착 고정구
KR20130010296A (ko) * 2011-07-18 2013-01-28 현대중공업 주식회사 풍력발전기 타워용 아답타

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