KR101583704B1 - 다주 형식의 풍력발전타워 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력발전타워에 작용하는 횡력 및 휨모멘트에 맞추어서 상부와 하부에 배치되는 기둥부재의 개수를 달리함으로써 경제성을 향상시킴과 동시에, 연직방향으로도 복수개의 기둥부재를 연결 결합함으로써 운송 등의 편의성을 향상시키고, 기둥부재 사이를 수평결합 프레임으로 서로 연결하여 보강함으로써 일체화를 통한 강성을 증가시킨 구성을 가지는 다주(多柱)(multi-column) 형식의 풍력발전타워 및 그 시공방법에 관한 것이다.

Description

다주 형식의 풍력발전타워 및 그 시공방법{Multi-Column Type Wind Turbine Tower, and Constructing Method thereof}

본 발명은 풍력발전타워와, 이를 시공하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 복수개의 기둥부재를 이용하여 풍력발전타워를 형성하되, 풍력발전타워에 작용하는 수평력(횡력) 및 휨모멘트에 맞추어서 상부와 하부에 배치되는 기둥부재의 개수를 달리함으로써 단면을 효율적으로 구성하여 경제성을 향상시킴과 동시에, 연직방향으로도 복수개의 기둥부재를 연결 결합함으로써 운송, 취급, 가설 등의 편의성을 향상시키고, 기둥부재 사이를 수평결합 프레임으로 서로 연결하여 보강함으로써 일체화를 통한 강성을 증가시킨 다주(多柱)(multi-column) 형식의 풍력발전타워 및 그 시공방법에 관한 것이다.

풍력발전타워는 상단에 풍력발전터빈이 설치되는 기둥형태의 구조물로서, 일반적으로는 하나의 원통형 부재로 이루어져 있다. 최근에는 연직방향으로 소정 길이를 가지는 복수개의 세그먼트로 분할하여 제작하고, 이를 현장에서 조립하는 구성이 제안되고 있는 바, 이러한 종래 기술의 일예는 대한민국 등록특허공보 제10-1471265호에 개시되어 있으며, 이러한 종래 기술에 의해 풍력발전타워를 제작하는 구성을 보여주는 개략적인 반단면 사시도가 도 1에 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼, 종래 기술에서는 풍력발전타워를 복수개의 분할체로 조립하는 구성을 제안하고 있다. 이러한 종래 기술에서는 종방향으로 분할된 복수개의 원통형의 타워 섹션을 종방향으로 연결함과 동시에, 각각의 타워 섹션을 횡방향으로 조립하여 풍력발전타워를 형성하고 있다.

그런데 이와 같은 종래 기술의 경우, 풍력발전타워의 규모가 커지게 되면 분할체 역시 그 크기 및 중량이 증가하게 되어 운반 및 취급에 있어서 어려움이 커지게 된다. 또한 분할체의 제작을 위하여 대규모의 제작장이 필요하게 되므로, 제작장 운영을 위한 비용이 크게 증가하게 된다. 따라서 위와 같은 종래 기술을 적용하여 제작할 수 있는 풍력발전타워의 규모에는 한계가 있을 수밖에 없다.

더 나아가, 종래 기술의 경우, 원통형의 풍력발전타워를 분할하였으므로 분할된 타워 섹션을 콘크리트 부재로 제작하기 위해서는, 그에 맞는 형태의 특별한 거푸집을 새로 제작하여야 하는데 거푸집 제작에는 많은 비용이 소요되며 그 만큼 풍력발전타워의 시공비가 증가하게 되는 단점이 있다.

한편, 풍력발전타워는 바람에 의한 풍하중의 영향을 많이 받게 된다. 그런데 위에서 살펴본 종래 기술의 경우, 최종적으로 시공 완료된 풍력발전타워는 원통형의 구조물을 이루므로 바람을 맞게 되는 횡방향의 면적이 크며 그에 따라 큰 풍하중이 작용할 수밖에 없다. 결국 종래 기술에서는 풍력발전타워에 대해 요구되는 휨응력도 커지게 되어, 단면적 확대 및 그에 따른 부재의 크기, 무게 등의 증가가 수반되며 결국 시공비용이 많이 소요되는 단점을 가질 수밖에 없다.

대한민국 등록특허공보 제10-1471265호(2014. 12. 09. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점과 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 기존의 콘크리트 말뚝 제작 설비를 활용하여 제작되는 프리캐스트 기둥부재를 이용하여 풍력발전타워를 시공할 수 있도록 함으로써, 종래 기술의 단점이었던 특별한 형태의 거푸집 제작 및 그에 따른 비용 증가를 방지하여 경제적인 풍력발전타워의 시공이 가능하게 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 기둥부재를 연직방향으로 연속 조립하여 풍력발전타워를 시공할 수 있게 함으로써, 풍력발전타워를 이루는 각 부재를 용이하게 운반 및 취급할 수 있도록 하고 대규모의 제작장이 필요하지 않도록 하여, 운반 및 취급을 위한 비용 및 시간을 경감하고 제작장 운용비용을 줄여서 경제적인 풍력발전타워의 시공이 가능하게 함과 동시에, 대규모의 풍력발전타워도 용이하게 제작할 수 있게 하는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

더 나아가 본 발명은 바람을 맞게 되는 횡방향 면적을 최소화시킴으로써 횡방향으로 작용하는 풍하중을 감소시키며, 그에 따라 풍력발전타워에 대해 요구되는 휨응력을 최소화시켜서 경제적인 설계가 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 복수개의 기둥부재로 이루어진 풍력발전타워로서, 복수개의 기둥부재는, 풍력발전타워의 전체 높이에 해당하는 연직 길이를 가지는 전층 기둥부재와, 풍력발전타워의 전체 높이보다 작은 연직 길이를 가지는 저층 기둥부재로 이루어지며; 전층 기둥부재와 저층 기둥부재는 원주를 따라 간격을 두고 교번하여 배치되며; 전층 기둥부재와 저층 기둥부재 사이에 횡측 연결부재가 배치되어, 복수개의 기둥부재는 횡측 연결부재에 의해 원주 방향으로 띠 형태를 이루어서 결속되어 있고; 전층 기둥부재와 저층 기둥부재가 원주 형태로 배열된 영역의 내부 공간에는 횡보강 프레임이 구비되는데; 횡보강 프레임은, 수평하게 배치되는 메인 프레임부재와, 상기 메인 프레임부재에서 각각의 기둥부재를 향하여 수평하게 분기된 형태로 설치되어 메인 프레임부재와 각각의 기둥부재를 개별적으로 연결되는 개별 프레임부재를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 퐁력발전타워가 제공된다.

또한 본 발명에서는 상기한 풍력발전타워의 시공방법으로서, 풍력발전타워의 전체 높이에 해당하는 연직 길이를 가지는 전층 기둥부재와, 풍력발전타워의 전체 높이보다 작은 연직 길이를 가지는 저층 기둥부재로 이루어진 복수개의 기둥부재를 연직하게 배치하되, 전층 기둥부재와 저층 기둥부재를 원주를 따라 간격을 두고 교번하여 배치하는 기둥부재 설치단계; 전층 기둥부재와 저층 기둥부재 사이에 횡측 연결부재를 일체로 설치하여 복수개의 기둥부재가 횡측 연결부재에 의해 원주 방향으로 띠 형태를 이루어서 결속되도록 하는 횡측 연결부재 설치단계; 및 수평하게 배치되는 메인 프레임부재와, 상기 메인 프레임부재에서 각각의 기둥부재를 향하여 수평하게 분기된 형태로 설치되어 메인 프레임부재와 각각의 기둥부재를 개별적으로 연결되는 개별 프레임부재를 포함하여 구성되어 있는 횡보강 프레임을, 전층 기둥부재와 저층 기둥부재가 원주 형태로 배열된 영역의 내부 공간에 설치하는 횡보강 프레임 설치단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 퐁력발전타워의 시공방법이 제공된다.

상기한 본 발명의 풍력발전타워 및 그 시공방법에서, 복수개의 기둥부재는, 프리캐스트 콘크리트 말뚝 부재가 복수개로 적층 연결되어 형성될 수 있으며, 이 경우, 횡측 연결부재와 횡보강 프레임은, 복수개의 기둥부재에서 프리캐스트 콘크리트 말뚝 부재가 연결되는 위치에 설치될 수 있다.

본 발명에서는 복수개의 기둥부재로 풍력발전타워를 구축하되, 수평하중에 의한 전단하중과 휨하중이 상대적으로 작은 풍력발전타워의 상부에서는, 그에 맞추어서 기둥부재의 개수를 줄여서 단면을 최적화하고, 그에 따라 경제적이고 최적화된 형태의 풍력발전타워를 구축할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

또한 본 발명에서는 복수개의 기둥부재로 풍력발전타워를 구축하게 되고, 이러한 기둥부재는 운반 및 취급에 적합한 길이로 공장 제작된 말뚝 부재를 연결하는 형태로 시공할 수 있으므로, 특별한 형태의 거푸집 제작 없이 종래의 말뚝 부재를 생산하던 설비를 이용하여 필요한 부재를 용이하게 제작할 수 있게 되며, 따라서 불필요한 비용 증가를 방지하여 경제적인 풍력발전타워의 시공이 가능하게 되는 장점이 있다.

특히, 본 발명에서는 횡측 연결부재를 이용하여 기둥부재를 원주 방향으로 서로 결속하여 일체화시키는 것에 더하여, 횡보강 프레임이 더 구비되어 기둥부재가 더욱 견고하게 서로 연결되고 보강되어 있으므로 본 발명에 따른 풍력발전타워는 크게 증진된 휨강성을 가지게 되며, 그 만큼 기둥부재의 개수, 단면 크기, 각각 기둥부재에 대해 요구되는 휨강성 등을 최적화시켜서 풍력발전타워를 시공할 수 있게 되고 그에 따라 경제적인 풍력발전타워의 시공이 가능하게 되는 장점이 있다.

더 나아가, 본 발명에 의하면, 말뚝 부재를 연직방향으로 연속 조립하여 기둥부재를 시공함으로써 풍력발전타워를 구축하게 되므로 풍력발전타워를 이루는 각 부재를 용이하게 운반 및 취급할 수 있게 되며, 그에 따라 ??력발전타워의 규모가 크더라도 대규모의 제작장을 운용하지 않고 각 부재의 운반이나 취급상의 어려움을 최소화시킨 상태로 대규모의 풍력발전타워를 용이하게 구축할 수 있게 되는 장점이 있다.

본 발명에 따른 풍력발전타워는 기둥부재를 이용하여 구축되므로, 종래 기술과는 달리 기둥부재 사이의 빈 공간이 존재하게 되어 횡방향의 풍하중이 재하되는 면적이 종래 기술에 비하여 현저히 감소하여 풍력발전타워에 작용하는 풍하중에 의해 의한 수평력을 크게 감소시킬 수 있게 되고, 그에 따라 경제적인 풍력발전타워의 구축이 가능하게 되는 장점을 가진다.

도 1은 종래기술에 따라 풍력발전타워를 제작하는 구성을 보여주는 개략적인 반단면 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전타워의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 풍력발전타워의 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 실시예에 따른 풍력발전타워의 저층부 구성을 보여주는 도 3의 선 A-A에 따른 개략적인 평단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 실시예에 따른 풍력발전타워의 고층부 구성을 보여주는 도 3의 선 B-B에 따른 개략적인 평단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 실시예에 따른 풍력발전타워에서 저층부에서 횡보강 프레임이 설치되는 위치에 해당하는 도 3의 선 C-C에 따른 개략적인 평단면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 실시예에 따른 풍력발전타워에서 고층부에서 횡보강 프레임이 설치되는 위치에 해당하는 도 3의 선 D-D에 따른 개략적인 평단면도이다.
도 8은 사각 단면의 연직 통로가 배치된 실시예에 대한 도 6에 대응되는 개략적인 평단면도이다.
도 9는 사각 단면의 연직 통로가 배치된 실시예에 대한 도 7에 대응되는 개략적인 평단면도이다.
도 10 및 도 11은 각각 횡보강 프레임의 또다른 실시예를 보여주는 도 6에 대응되는 개략적인 평단면도이다.
도 12는 본 발명의 제2실시예에 따른 풍력발전타워의 개략적인 사시도이다.
도 13은 도 12에 도시된 실시예에 따른 풍력발전타워의 개략적인 횡방향 측면도이다.
도 14는 도 12의 선 E-E에 따른 개략적인 평단면도이다.
도 15는 도 12의 선 F-F에 따른 개략적인 평단면도이다.
도 16은 도 12의 선 G-G에 따른 개략적인 평단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

특히, 본 명세서 전체에서 "풍력발전 터빈을 설치하기 위한 풍력발전타워"를 본 발명으로서 설명하고 있으나, 본 발명의 "풍력발전타워"는 풍력발전 터빈을 설치하기 위한 용도로 사용되는 것 이외에도 송전탑이나 기타 육상 및 해상에 연직하게 설치되는 다양한 용도의 기둥 구조물을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 2에는 본 발명의 제1실시예에 따른 풍력발전타워(10)의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 3에는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 풍력발전타워(10)의 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다. 도 4에는 저층부의 구성을 보여주는 도 3의 선 A-A에 따른 개략적인 평단면도가 도시되어 있으며, 도 5에는 고층부의 구성을 보여주는 도 3의 선 B-B에 따른 개략적인 평단면도가 도시되어 있다. 도 6에는 저층부에서 횡보강 프레임(2)이 설치되는 위치에 해당하는 도 3의 선 C-C에 따른 개략적인 평단면도가 도시되어 있고, 도 7에는 고층부에서 횡보강 프레임(2)이 설치되는 위치에 해당하는 도 3의 선 D-D에 따른 개략적인 평단면도가 도시되어 있다. 도 8 및 도 9에는 각각 사각 단면의 연직 통로(8)가 배치된 실시예에 대한 도 6 및 도 7에 대응되는 개략적인 평단면도가 도시되어 있다.

도면에 예시된 것처럼, 본 발명에 따른 풍력발전타워(10)는 연직방향으로 연장된 복수개의 기둥부재로 이루어진다. 본 발명에서 기둥부재는 프리캐스트 콘크리트 말뚝이나 강재 말뚝, 또는 FRP와 같은 합성수지를 재료로 포함하는 말뚝 등 다양한 형태로 제작될 수 있는데, 부식의 방지, 제작과 운반 그리고 가설의 편의성 및 향상된 내구성 확보 등을 위해서는 프리캐스트 콘크리트 말뚝으로 제작되는 것이 바람직하다. 기둥부재가 프리캐스트 콘크리트 말뚝으로 제작되는 경우, 프리캐스트 콘크리트 말뚝의 내부에 연직방향으로 긴장재가 배치되어 긴장력이 도입되어 있는 구성을 가질 수도 있다. 또한 기둥부재로는, 솔리드 형태의 단면 즉, 속이 비어 있지 않은 단면의 콘크리트 말뚝을 이용할 수 있지만, 풍력발전타워(10)의 규모가 클 경우, 필요에 따라서는 중공을 가진 단면의 콘크리트 말뚝을 기둥부재로 이용할 수도 있다.

본 발명에 따른 풍력발전타워(10)는 후술하는 것처럼, 기본적으로 기둥부재를 이용하여 구축된다. 이러한 기둥부재는 연직방향으로 개별적인 부재를 적층하여 연속화시키는 것이 용이하므로 기둥부재를 설계된 연직 길이를 가지도록 시공하는 것도 매우 용이하다. 따라서 기둥부재를 운반 및 취급에 적합한 길이로 공장 제작하여, 현장에서 연속 결합함으로써 본 발명의 풍력발전타워(10)를 용이하게 구축할 수 있게 되며, 그에 따라 대규모의 풍력발전타워라도 운반이나 취급상의 어려움을 최소화시킨 상태로 용이하게 구축할 수 있게 되는 장점이 있다.

본 발명에서 복수개의 기둥부재는 풍력발전타워(10)의 전체 높이에 해당하는 연직 길이를 가지는 기둥부재와, 풍력발전타워(10)의 전체 높이보다 작은 연직 길이를 가지는 기둥부재로 구분되는데, 이러한 기둥부재의 연직 길이 차이 즉, 기초부에서부터 기둥부재의 상단까지의 높이 차이가 존재하기 때문에 본 발명의 풍력발전타워(10)는 하단의 기초부에서부터 상부로 가면서 복수개의 층으로 구간을 구획할 수 있게 된다.

도 2 내지 도 9에 예시된 실시예의 경우, 풍력발전타워(10)를 구성하는 기둥부재는, 풍력발전타워(10)의 전체 높이에 해당하는 연직 길이를 가지는 전층 기둥부재(1a)와, 풍력발전타워(10)의 전체 높이보다 작은 연직 길이를 가지는 저층 기둥부재(1b)의 2가지 형태로 구분된다. 따라서 풍력발전타워(10)는 하단의 기초부에서부터 저층 기둥부재(1b)까지의 "저층부"와, 그 위쪽의 "고층부"로 구분된다.

본 발명에 따른 풍력발전타워(10)는, 전층 기둥부재(1a)와 저층 기둥부재(1b)가, 그 하단이 기초부(5)에 고정된 상태로 연직하게 설치되어 있는 구성을 가지는데, 구체적으로 도 4에 도시된 것처럼 풍력발전타워(10)의 저층부에서는 전층 기둥부재(1a)와 저층 기둥부재(1b)가 원주를 따라 간격을 두고 교번하여 배치된다. 저층 기둥부재(1b)는 풍력발전타워(10)의 전체 높이보다 낮은 길이를 가진다. 반면에 전층 기둥부재(1a)는 풍력발전타워(10)의 전체 높이에 해당되는 길이를 가지고 있으므로, 전층 기둥부재(1a)의 상단에는, 풍력발전터빈 등과 같은, 풍력발전타워(10)의 최상단에 설치되어야 하는 설비들이 결합 설치된다.

하단이 기초부(5)에 고정되어 연직하게 설치되는 풍력발전타워(10)는 일종의 캔틸레버 구조물이다. 따라서 기초부(5)에서부터 멀어질수록 풍력발전타워(10)에 횡방향으로 작용하는 전단력 및 휨모멘트는 줄어들게 된다. 본 발명에서는 복수개의 기둥부재를 이용하여 풍력발전타워(10)를 구축하되, 위와 같은 캔틸레버 구조물로서의 특징을 감안하여 전단력과 휨모멘트가 작은 상층부에서는 기둥부재의 개수가 줄어들도록 일부 기둥부재는 풍력발전타워(10)의 전체 높이보다 작은 길이를 가지도록 한 것이다. 따라서 저층 기둥부재(1b)의 연직 높이 즉, 상단 위치는 전체 풍력발전타워(10)의 규모와 높이, 그리고 수평하중 등에 기초한 설계에 의해 정해진다.

이와 같이 본 발명에서는 수평하중에 의한 전단력과 휨모멘트가 상대적으로 작은 풍력발전타워(10)의 상부에서는, 그에 맞추어서 기둥부재의 개수를 줄여서 최적의 단면을 이루도록 하며, 그에 따라 경제적이고 최적화된 형태의 풍력발전타워를 시공할 수 있게 된다.

본 발명에서는 위와 같이 복수개의 전층 기둥부재(1a)와 복수개의 저층 기둥부재(1b)가 원주를 따라 간격을 두고 교번하여 배치하여 풍력발전타워(10)를 구축함에 있어서, 원주 방향으로 기둥부재(1a, 1b) 사이에 횡측 연결부재(3)가 배치되어 기둥부재(1a, 1b)를 원주 방향으로 서로 결속하여 일체화시키게 된다. 교번하여 서로 이웃하게 배치되어 있는 전층 기둥부재(1a)와 저층 기둥부재(1b) 사이에 빔 부재로 이루어진 횡측 연결부재(3)가 배치되어, 횡측 연결부재(3)의 양단이 각각 기둥부재(1a, 1b)에 일체로 결합되며, 이러한 횡측 연결부재(3)는 복수개의 기둥부재(1a, 1b)를 원주 방향으로 띠 형태를 이루어서 결속하게 된다.

한편, 본 발명에서는 횡보강 프레임(2)을 추가적으로 더 배치하여 횡방향으로 기둥부재(1a, 1b)를 서로 더욱 견고하게 결속하여 일체화시킴으로써, 풍력발전타워(10)의 휨강성을 크게 증진시키게 된다. 도 6 및 도 7에 예시된 것처럼, 횡보강 프레임(2)은, 전층 기둥부재(1a)와 저층 기둥부재(1b)가 원주 형태로 배열된 영역의 내부 공간에 수평하게 배치되는 메인(main) 프레임부재(21)와, 상기 메인 프레임부재(21)에서 각각의 기둥부재(1a, 1b)를 향하여 수평하게 분기된 형태로 설치되어 메인 프레임부재(21)와 각각의 기둥부재(1a, 1b)를 개별적으로 연결되는 개별 프레임부재(22)를 포함하여 구성된다.

일반적으로 풍력발전타워(10)에는, 관리자가 풍력발전터빈 등과 같은 설비에 접근할 수 있도록 하며 전기선로, 인력리프트 등을 배치하기 위한 원형이나 타원형 또는 다각형의 튜브형 연직 통로(8)가 구비되고(도 4 내지 도 9 참조), 이러한 연직 통로는 풍력발전타워(10)의 중심 위치에 연직하게 배치된다. 이를 감안하여 도면에 도시된 실시예의 경우, 메인 프레임부재(21)는 링 형상을 가지고 있으며, 따라서 연직 통로(8)는 메인 프레임부재(21)의 링 형상 내측 영역 중심에 용이하게 배치될 수 있다.

개별 프레임부재(22)는 메인 프레임부재(21)와 각각의 기둥부재(1a, 1b) 사이에서 수평하게 연장되어 배치되는데, 일단은 메인 프레임부재(21)에 일체 결합되고, 타단은 각각의 기둥부재(1a, 1b)에 개별적으로 일체 결합된다. 이러한 개별 프레임부재(22)는 빔 부재 또는 파이프형 부재로 이루어질 수 있다. 메인 프레임부재(21) 역시 개별 프레임부재(22)와 마찬가지로 I형 강재 빔이나 H형 강재 빔과 같은 빔 부재, 원형이나 다각형 단면 등의 다양한 단면 형상의 파이프형 부재, 또는 각재로 이루어진 빔 부재 등으로 이루어질 수 있다.

도 10 및 도 11에는 각각 횡보강 프레임의 또다른 실시예를 보여주는 도 6에 대응되는 개략적인 평단면도가 도시되어 있다. 본 발명의 풍력발전타워(10)에 구비되는 횡보강 프레임(2)에서, 메인 프레임부재(21)의 형상은 다양하게 변화될 수 있다. 도 6에 예시된 실시예의 경우, 메인 프레임부재(21)는 평면에서 볼 때 8각형을 이루는 형상을 가지고 있지만, 이에 한정되지 아니하며, 도 10에 예시된 것처럼, 원형의 평면형상을 가질 수도 있고, 도 11에 예시된 것처럼 사각형의 평면형상을 가질 수도 있다. 물론 타원형이나 사각형이나 8각형 이외의 다각형 평면형상을 가질 수도 있다.

횡측 연결부재(3)는 연직 방향으로 간격을 두고 복수개로 구비될 수 있는데, 메인 프레임부재(21)와 개별 프레임부재(22)로 이루어진 횡보강 프레임(2)은, 상기한 횡측 연결부재(3)와 동일한 높이에 설치되는 것이 바람직하다. 그러나 횡측 연결부재(3)가 존재하지 않은 연직 위치에 설치되어도 무방하며, 횡측 연결부재(3)가 존재하는 위치에도 횡보강 프레임(2)이 설치되는 것에 더하여 또다른 위치에 추가적으로 횡보강 프레임(2)이 더 설치되어도 무방하다. 앞서 언급한 것처럼, 짧은 길이의 개별적인 말뚝 부재를 연직하게 적층하여 연속화시켜서 기둥부재(1a, 1b)를 구축할 수 있으며, 이 경우 기둥부재(1a, 1b)에는 연결부위가 존재하게 되는데, 횡보강 프레임(2)과 횡측 연결부재(3)는 이러한 연결부위가 존재하는 높이에 구비되는 것이 바람직하다. 말뚝 부재의 연결부위에는 상,하 말뚝 부재의 연결을 위한 연결부재(도시를 생략함)가 설치될 수 있으며, 이러한 연결부재를 이용하면 횡보강 프레임(2)의 개별 프레임부재(22) 및 횡측 연결부재(3)를 각각의 기둥부재와 일체 결합하는 것이 용이하기 때문이다. 그러나 횡보강 프레임(2)및 횡측 연결부재(3)의 설치 높이는 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 풍력발전타워(10)를 시공함에 있어서는, 우선 기초부(5)에 앞서 설명한 방식으로 기둥부재를 연직하게 설치하고(기둥부재 설치단계), 횡측 연결부재(3)와 횡보강 프레임(2)을 설치하게 된다(횡측 연결부재 설치단계 및 횡보강 프레임 설치단계). 횡보강 프레임(2)을 설치하는 작업은 미리 메인 프레임부재(21)와 개별 프레임부재(22)를 조립하여 횡보강 프레임(2)을 공장 생산한 후, 횡보강 프레임(2)을 인양하여 설치 위치에 띄워져 있는 상태에서, 각각의 개별 프레임부재(22) 단부를 기둥부재에 결합하는 방식으로 수행될 수 있다. 횡측 연결부재 설치단계와 횡보강 프레임 설치단계는 어느 것을 먼저 수행하여도 무방하며, 동시에 병행하여 수행하여도 무방하다.

본 발명에서는 위에서 설명한 것처럼 원주 방향으로 횡측 연결부재(3)를 이용하여 기둥부재(1a, 1b)를 원주 방향으로 서로 결속하여 일체화시키는 것에 더하여, 메인 프레임부재(21)와 개별 프레임부재(22)로 이루어진 횡보강 프레임(2)을 더 구비하고 있으므로, 이러한 횡보강 프레임(2)에 의해 기둥부재(1a, 1b)가 더욱 견고하게 서로 연결되고 있을 뿐만 아니라, 기둥부재(1a, 1b)의 내부에 보강부재가 더 존재하는 구성을 가지게 된다. 따라서 이러한 구성의 본 발명에 따른 풍력발전타워(10)는 크게 증진된 휨강성을 가지게 되며, 그 만큼 기둥부재(1a, 1b)의 개수, 단면 크기, 각각 기둥부재(1a, 1b)에 대해 요구되는 휨강성 등을 최적화시켜서 풍력발전타워(10)를 시공할 수 있게 되고, 그에 따라 경제적인 풍력발전타워의 시공이 가능하게 되는 장점이 있다.

앞서 언급한 것처럼 본 발명에 따른 풍력발전타워(10)는 기본적으로 기둥부재(1a, 1b)를 이용하여 구축된다. 따라서 원통형상을 가지고 있어서 횡방향의 바람을 맞게 되는 면적이 매우 커서 큰 횡력이 작용하게 되는 단점을 가지고 있는 종래 기술과는 달리, 본 발명은 기둥부재 사이의 빈 공간이 존재하므로 횡방향의 바람을 맞게 되는 면적이 종래 기술에 비하여 현저히 작으며, 따라서 풍력발전타워에 작용하는 횡력을 크게 감소시킬 수 있게 되고, 그에 따라 매우 경제적인 풍력발전타워의 구축이 가능하게 되는 장점을 가지게 된다.

위에서는 기둥부재가 전층 기둥부재(1a)와 저층 기둥부재(1b)의 2가지로만 구분되고, 그에 따라 풍력발전타워(10)가 저층부와 고층부의 2개 층으로만 구획되는 것을 예시하여 본 발명을 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 저층 기둥부재도 연직 높이를 달리한 복수개의 종류로 구성될 수 있는 것이며, 그에 따라 풍력발전타워(10)도 연직 방향으로 다층부로 구획될 수 있는 것이다.

도 12 내지 도 16에는 본 발명에 따른 풍력발전타워의 또다른 실시예로서, 각각 기둥부재가 전층 기둥부재(1a)와, 풍력발전타워(10)의 전층 높이보다 작은 연직길이를 가지고 있지만 서로 높이가 상이한 2종의 저층 기둥부재 즉, 제1저층 기둥부재(1c)와 제2저층 기둥부재(1d)로 이루어진 실시예에 대한 도면이 도시되어 있다. 도 12에는 전층 기둥부재, 제1저층 기둥부재 및 제2저층 기둥부재를 구비한 본 발명에 따른 풍력발전타워의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 13에는 도 12에 도시된 실시예에 따른 풍력발전타워의 개략적인 횡방향 측면도가 도시되어 있다. 도 14에는 도 13의 선 E-E에 따른 개략적인 평단면도가 도시되어 있고, 도 15에는 도 13의 선 F-F에 따른 개략적인 평단면도가 도시되어 있으며, 도 16에는 도 13의 선 G-G에 따른 개략적인 평단면도가 도시되어 있다. 도 12 내지 도 16에 도시된 실시예에도 기둥부재의 일체화를 위한 횡보강 프레임(2)과 횡측 연결부재(3)가 구비되며, 이에 대한 구체적인 구성은 앞서 도 2 내지 도 7을 참조하여 설명한 실시예와 동일하므로 반복 설명은 생략한다.

위의 설명에서는 본 발명의 풍력발전타워가 1종의 저층 기둥부재를 구비하거나 또는 2종의 저층 기둥부재를 구비하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 풍력발전타워(10)의 규모에 따라서는 기둥부재는 3종류 이상의 저층 기둥부재를 구비할 수도 있다.

1a: 전층 기둥부재
1b: 저층 기둥부재
2: 횡보강 프레임
3: 횡측 연결부재
21: 메인 프레임부재
22: 개별 프레임부재

Claims (4)

1. 복수개의 기둥부재로 이루어진 풍력발전타워(10)로서,
   복수개의 기둥부재는, 풍력발전타워(10)의 전체 높이에 해당하는 연직 길이를 가지는 전층 기둥부재(1a)와, 풍력발전타워(10)의 전체 높이보다 작은 연직 길이를 가지는 저층 기둥부재로 이루어지며;
   전층 기둥부재(1a)와 저층 기둥부재는 원주를 따라 간격을 두고 교번하여 배치되며;
   전층 기둥부재(1a)와 저층 기둥부재 사이에 횡측 연결부재(3)가 배치되어, 복수개의 기둥부재는 횡측 연결부재(3)에 의해 원주 방향으로 띠 형태를 이루어서 결속되어 있고;
   전층 기둥부재(1a)와 저층 기둥부재가 원주 형태로 배열된 영역의 내부 공간에는 횡보강 프레임(2)이 구비되는데;
   횡보강 프레임(2)은, 수평하게 배치되는 메인 프레임부재(21)와, 상기 메인 프레임부재(21)에서 각각의 기둥부재(1a, 1b)를 향하여 수평하게 분기된 형태로 설치되어 메인 프레임부재(21)와 각각의 기둥부재(1a, 1b)를 개별적으로 연결되는 개별 프레임부재(22)를 포함하여 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 퐁력발전타워.
   
2. 제1항에 있어서,
   복수개의 기둥부재는, 프리캐스트 콘크리트 말뚝 부재가 복수개로 적층 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 풍력발전타워.
   
3. 제2항에 있어서,
   횡측 연결부재(3)와 횡보강 프레임(2)은, 복수개의 기둥부재에서 프리캐스트 콘크리트 말뚝 부재가 연결되는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력발전타워.
   
4. 풍력발전타워(10)의 전체 높이에 해당하는 연직 길이를 가지는 전층 기둥부재(1a)와, 풍력발전타워(10)의 전체 높이보다 작은 연직 길이를 가지는 저층 기둥부재로 이루어진 복수개의 기둥부재를 연직하게 배치하되, 전층 기둥부재(1a)와 저층 기둥부재를 원주를 따라 간격을 두고 교번하여 배치하는 기둥부재 설치단계;
   전층 기둥부재(1a)와 저층 기둥부재 사이에 횡측 연결부재(3)를 일체로 설치하여 복수개의 기둥부재가 횡측 연결부재(3)에 의해 원주 방향으로 띠 형태를 이루어서 결속되도록 하는 횡측 연결부재 설치단계; 및
   수평하게 배치되는 메인 프레임부재(21)와, 상기 메인 프레임부재(21)에서 각각의 기둥부재(1a, 1b)를 향하여 수평하게 분기된 형태로 설치되어 메인 프레임부재(21)와 각각의 기둥부재(1a, 1b)를 개별적으로 연결되는 개별 프레임부재(22)를 포함하여 구성되어 있는 횡보강 프레임(2)을, 전층 기둥부재(1a)와 저층 기둥부재가 원주 형태로 배열된 영역의 내부 공간에 설치하는 횡보강 프레임 설치단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 퐁력발전타워의 시공방법.

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