KR101630523B1 - 해저지반 경사에 대응하기 위해 경사조정이 가능한 내부 지지부를 구비하는 석션기초 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지면이 경사진 해저지반에 안정적으로 접촉되는 석션 기초 및 이를 이용한 해상풍력 발전시설에 관한 것이다. 이를 위하여 상부는 상판으로 닫혀있고 하부는 개방된 중공의 기둥 형태로 구성되며, 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체; 및 본체의 내부에 구비되고, 본체의 관입 시 해저 지반에 접하도록 구성되는 내부 지지부를 포함하고, 내부 지지부는, 해저 지반의 지면 경사에 대응되는 경사로 경사 조정이 가능하도록 본체에 연결되는 것을 특징으로 하는 석션기초가 제공될 수 있다. 이에 따르면 석션기초의 상판과 해저지반의 표면이 안정적으로 접촉될 수 있으므로, 지지력의 약화가 방지되고, 석션기초의 축변동이 방지되는 효과가 발생될 수 있다.

Description

해저지반 경사에 대응하기 위해 경사조정이 가능한 내부 지지부를 구비하는 석션기초 및 그 시공 방법{SUCTION FOUNDATION HAVING INNER PLATE WITH ADJUSTABLE INCLINATION FOR ALLEVIATING PROBLEM SPRINGING FROM SLOPE OF SEABED GROUND AND CONSTRUCTION METHOD THEREOF}

본 발명은 해저지반 경사에 대응하기 위해 경사조정이 가능한 내부 지지부를 구비하는 석션기초 및 이를 이용한 해상풍력 발전시설에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지면이 경사진 해저지반에 안정적으로 접촉되는 석션 기초 및 이를 이용한 해상풍력 발전시설에 관한 것이다.

해상기초로는 모노파일, 석션기초, 중력식 기초 및 자켓기초 등이 이용된다. 석션기초(Suction Foundation)는 파일 내부의 물이나 공기와 같은 유체를 외부로 배출시킴으로써 발생된 파일 내부와 외부의 압력차를 이용하여 설치되는 파일을 말한다. 해저층에 시공되어 석유시추 플랫폼(platform), 해상 풍력발전 기초와 같은 해양 고정식 및 부유식 구조물 지지 또는 앵커(anchor)를 위해 사용되고 있다. 도 1은 종래의 석션기초의 관입 상태를 종단면으로 도시한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 석션기초(1)의 형상은 석션압을 가하기 용이하도록 상단부는 상판으로 밀폐되고 하단부가 열린 컵을 엎어놓은 모양을 하고 있다. 현재까지 시공된 석션기초(1) 중 가장 큰 것은 직경이 32m, 길이가 37m에 이르며 수심300m 해저층에 시공되어 석유시추 플랫폼의 기초로 사용되었다. 이때, 석션기초(1)는 해수의 배출과 주입을 위해 배출구와 주입구를 상단부의 상판이나 측면에 구비할 수 있고, 인발 시 작용점으로 사용하기 위한 고리를 상단부 중앙이나 측면에 구비할 수 있다.

또한 도 1에 도시된 바와 같이 석션기초(1)의 설치 매커니즘은 다음과 같다. 석션기초(1)를 해저층(40)에 안착시키면 파일 자중에 의하여 파일 하단부가 해저층(40)에 일정 깊이까지 관입되게 된다. 이 상태에서 석션기초(1) 두부에 설치된 배수 장치를 이용해서 석션기초(1) 내부의 해수를 외부로 배수시킨다. 석션기초(1)의 구조가 파일 하단부를 제외한 부분들은 해수의 흐름이 완전히 차단되어 있으므로 배수된 해수는 석션기초(1) 하단부의 해저층(40)을 통해서만 유입될 수 있다. 하지만 해저 지반의 투수성은 매우 낮기 때문에 배수된 해수가 유입되어 회복되는 것을 방해받게 되어 석션기초(1) 내부의 압력이 석션기초(1) 외부의 압력보다 저하되게 된다. 그 결과 석션기초(1) 내부와 외부의 압력차가 발생하게 되고, 이로 인하여 석션기초(1)는 관입되게 된다.

이러한 석션기초는 ①설치장비가 간단하여 수심에 제약을 받지 않고, 최대 1600m 수심에 설치된 예가 있으며, ②석션기초의 크기에 관계없이 설치가 가능하며, 상판 면적이 클수록 작은 석션압으로도 큰 관입력이 발생하고, ③수 시간에 1본의 설치가 가능할 정도로 설치속도가 빠르며, ④석션기초 내부로 물을 주입시켜 발생된 양압력으로 인발할 수 있어서 필요시 제거가 용이하며 재사용이 가능하고, ⑤설치시 석션기초 하단부 해저층의 침투류(Seepage)에 의하여 관입저항력이 감소되는 장점이 있다.

또한 이러한 석션기초를 이용한 구조물은 ①수심에 관계없이 시행할 수 있는 점, ②1~2일의 단기간에 설치가 가능하고, 대규모 기초를 해저지반 중에 설치할 수 있는 등 시공성도 우수한 점, ③설치 후 석션기초 내부가 밀폐상태가 되므로 인발에 의하여 석션기초 내부에 석션압이 발생하고, 이 석션압이 저항력(또는 지절력(地切力))으로 작용하여 근입에 의한 안정성이 증가하는 점, ④지반 개량을 할 필요가 없는 경우가 있는 점(특히 표층에 연약지반이 있고 하층에 사질토인 토층 구조에 유리), ⑤설치 후 석션압을 활용한 선행재하 및 재하실험이 가능한 점의 장점이 있다.

일본 등록특허 제4161449호 일본 공개특허 특개평11-15889

그러나 해저 지반의 표면은 석션기초의 상판과 같이 완전한 수평상태로 구성되지 않으며, 특정 각도로 경사가 형성될 수 있다. 도 2는 표면이 경사진 해저 지반에 관입된 종래의 석션기초를 도시한 모식도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 해저 지반(40)의 표면에 경사가 형성되는 경우, 석션기초(1)의 상판(5)이 지반 표면에 대응되지 못하고, 상판과 지반 표면의 접촉이 고르게 이루이지지 않는 문제점이 발생된다. 이러한 석션기초(1)의 상판(5)과 해저 지반(40)의 일부 접촉의 문제는 석션기초(1)의 인발 지지력을 저하시키며, 이러한 인발 지지력의 저하는 해상 구조물의 설치 이후 상당한 문제가 될 수 있다.

또한 석션기초(1)의 상판(5)과 해저 지반(40)의 일부 접촉의 문제는 해상 구조물이 설치된 이후에 발생되는 지반면의 침하(settlement)와 결부되어, 도 2에 도시된 바와 같이 석션기초(1)의 관입 경사의 변동이 발생될 수 있다. 석션기초(1)의 상판(5)과 해저 지반(40)이 일부 접촉하고 있는 경우, 해상 구조물이 설치되어 하중이 재하되면, 석션기초(1)의 스커트(3) 외측의 특정 방향으로 하중이 전달될 수 있고, 상기 특정 방향의 토립자의 입자배열로 즉시 침하가 발생될 수 있다.

또한 석션기초(1)의 상판(5)과 해저 지반(40)이 일부 접촉하고 있는 경우, 해저 지반(40)의 지반 표면의 형태 또는 경사에 따라 석션기초(1)가 지속적으로 특정 방향으로 힘을 받게 되고, 이러한 특정 방향의 힘에 의해 석션기초(1)의 스커트(3)가 석션기초(1)의 외측면에 위치하는 지반을 지속적으로 압착하게 되어, 스커트(3)의 외측 지반에 압밀침하가 발생될 수 있다.

석션기초(1)의 스커트(3) 외측의 특정 방향으로 지반 침하가 발생되는 경우, 석션기초(1)의 지지력이 상당히 약해지거나, 석션기초(1)의 기울기가 쉽게 변동되게 되므로, 기초로서 필수적으로 요구되는 안정성의 문제가 발생되게 된다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 종래에는 특별한 해결 방법이 존재하지 않았으며, 석션기초(1) 관입 이후 내부를 그라우팅하는 방법과 석션압을 강하게 부여하여 강해진 석션기초(1) 내부의 침투류(Seepage)를 이용하여 석션기초(1) 내부 지반을 약화시키는 방식으로 지반의 수평화를 이루려는 방법이 제시되고 있었다.

그러나 석션기초(1) 관입 이후 내부를 그라우팅하는 방법은, 석션기초(1) 내부를 그라우트재로 전부 채우는 경우 자칫 그라우트재 유입에 의한 인발력이 발생될 문제가 있었고, 그라우트재가 해저 지반(40)의 공극 내에 침투되는 것 때문에 그라우팅에 사용되는 그라우트재의 양이 현저하게 증대되어 석션기초 설치 비용이 증대되고 공기가 늘어나는 문제점이 있었다.

또한 석션압을 강하게 부여하여 석션기초(1) 내부 지반의 약화를 통한 수평화를 이루는 방법에 의하면, 강한 석션압에 의해 토립자가 석션펌프에 유입되어 장비의 고장을 야기할 수 있고, 침투류에 의한 해저 지반(40)의 지나친 약화에 따라 도리어 지지력이 더 약화되는 심각한 문제를 야기할 수 있었다.

이러한 문제점과 관련하여, 이하와 같은 선행문헌이 개시된 바 있으나, 여전히 상기 문제점을 완벽하게 해소하지 못하고 있었다.

일본 등록특허 제4161449호에서는 해저 지반의 구조에 따라 관입 이후 스커트부의 길이를 조정할 수 있는 수중 기초 구조물을 개시하고 있다. 그러나 관입 이후에 이러한 스커트부의 길이를 조정하는 것은 전단 저항력 때문에 상당히 어려울 수 있으며, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제인 해저 지반(40)의 지면 경사에 대응이 가능한 석션기초를 제공하는 것과는 관련이 없어서, 상기 문제점을 여전히 해소할 수 없다.

일본 공개특허 특개평11-15889에서는 석션기초에 있어서 내부 지반의 융기를 방지하기 위한 방법으로, 석션기초를 상하로 관통하는 피스톤(압입판)을 설치하여 압입판의 자중을 이용해 내부 지반을 압입하는 방식으로 석션기초 설치시 내부 지반의 융기를 방지하게 되는 기술을 개시하고 있다. 석션기초의 내부 지반이 융기되어 석션펌프의 도입구가 폐색되게 되면 더 이상 석션이 불가하기 때문이다. 그러나, 일본 공개특허 특개평11-15889의 석션기초는 내부 지반의 침투류(Seepage)에 의해 내부 지반이 융기되어 석션기초의 지지력이 부족해지는 것을 방지하기 위한 것이고, 이러한 피스톤(압입판)에 의해 석션기초의 내부 지반의 수평화가 달성될 수 있다. 그러나 일본 공개특허 특개평11-15889의 피스톤은 석션기초의 외부 상부로 연결되므로, 상부에 구조물을 연결하고 체결해야 하는 등의 설치상 제약사항이 다수 발생하게 되는 문제점이 있어서, 본 발명의 과제를 달성하는 데에 적용하기 위한 목적으로 이용되기 어렵다.

따라서 본 발명은 상기 제시된 문제점을 개선하기 위하여 창안되었다.

본 발명의 목적은, 석션기초의 관입이 완료된 이후에 해저 지반의 지표에 대응하여 상판이 해저지반과 안정적으로 접촉될 수 있도록 경사조정이 가능한 내부 지지부를 구비한 석션기초 이를 이용한 해상풍력 발전시설을 제공하는데에 있다.

이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.

본 발명의 목적은, 해상 구조물을 지지하기 위해 해저 지반에 관입되는 석션기초에 있어서, 상부는 상판으로 닫혀있고 하부는 개방된 중공의 기둥 형태로 구성되며, 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체; 및 상기 본체의 내부에 구비되고, 수평단면 면적이 상기 본체의 내부 공간의 수평단면 면적보다 같거나 작게 구성되며, 상기 본체의 관입 시 상기 해저 지반에 접하도록 구성되는 내부 지지부;를 포함하고, 상기 내부 지지부는, 상기 해저 지반의 지면 경사에 대응되는 경사로 경사 조정이 가능하도록 상기 본체에 연결되는 것을 특징으로 하는 석션기초를 제공하여 달성될 수 있다.

또한 일단은 상기 상판 내측에 연결되고, 타단은 상기 내부 지지부의 일측에 연결되며, 일방향으로 길이가 조정될 수 있도록 구성되는 복수개의 경사조절부;를 더 포함하고, 상기 경사조절부 각각의 길이가 조정되어 상기 내부 지지부의 경사가 조정되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 복수개의 경사조절부 각각은, 일단은 상기 상판 내측에 연결되고 타단은 개방된 중공의 기둥인 제1부재; 및 일단은 상기 제1부재의 내측에 삽입되고, 타단은 상기 내부 지지부의 일측에 연결되며, 길이방향으로 상기 제1부재 내에서 슬라이딩되도록 상기 제1부재와 연결되는 제2부재;로 구성될 수 있다.

또한 상기 복수개의 경사조절부 각각은 유압잭 또는 공압잭으로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 해저 지반의 특정 설치 위치에 안착시키는 위치설정 단계; 상기 석션기초의 내부의 물을 석션하여 외부로 배수하고, 상기 석션기초의 일구성인 내부 지지부가 상기 해저 지반의 지반면에 접촉되거나 기설정된 높이에 위치되도록 상기 석션기초의 관입을 실시하는 관입 단계; 기설정된 깊이까지 상기 석션기초의 관입이 완료된 이후에, 상기 석션기초의 일구성인 복수개의 경사조절부의 각각의 길이를 조절하여, 상기 내부 지지부의 경사를 상기 해저 지반의 지면 경사에 대응되도록 조정하는 경사조정 단계; 및 상기 경사조정의 적용이 완료된 이후에, 상기 석션기초의 내부에 그라우트재를 주입, 고형화하는 그라우팅 단계;를 포함하는 석션기초 시공방법을 제공하여 달성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 일실시예에 따르면 석션기초의 상판과 해저지반의 표면이 안정적으로 접촉될 수 있으므로, 지지력의 약화가 방지되고, 석션기초의 축변동이 방지되는 효과가 발생될 수 있다.

둘째, 본 발명의 일실시예에 따르면 단순한 구조로 석션기초의 상판과 해저지반의 표면이 안정적으로 접촉될 수 있으므로, 상당한 경제적 효과 및 공기단축 효과가 발생된다.

셋째, 본 발명의 일실시예에 따르면 기존에 파악하기 어려웠던 해저지반의 지면 경사를 파악하기 용이해지는 효과가 발생된다.

넷째, 본 발명의 일실시예에 따르면 석션기초 내부의 그라우팅 시 발생될 수 있는 인발력이 최소화되는 효과가 발생된다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 석션기초의 관입 상태를 종단면으로 도시한 개념도,
도 2는 표면이 경사진 해저 지반에 관입된 종래의 석션기초를 도시한 모식도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 도시한 모식도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 도시한 투영사시도,
도 5a,b,c,d는 본 발명의 일실시예에 따라 내부 지지부의 다양한 변형을 도시한 모식도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 경사조절부가 스커트부의 내측에 연결된 석션기초를 도시한 모식도
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조인트부를 도시한 확대도,
도 8은 본 발명의 변형예에 따른 석션기초를 도시한 모식도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초의 시공 흐름을 도시한 흐름도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초의 높이 조절을 도시한 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

석션기초

석션기초와 관련하여, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 도시한 모식도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 도시한 투영사시도이다. 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(10)는 본체, 복수개의 경사조절부(11), 내부 지지부(12)를 포함할 수 있다.

본체는 통상적인 석션기초와 마찬가지로 상부는 상판(5)으로 폐쇄되어 있고, 하부는 개방되어 있는 원기둥의 형태로 구성될 수 있다. 상판(5)은 판상으로 구성되거나, 돔형 등의 다양한 형태로 구성될 수 있다. 원기둥의 기둥벽은 통상 스커트(skirt)로 불리우는 스커트부(3)로 구성될 수 있다. 또한 통상적인 석션기초의 목적 및 기능을 수행하기 위하여 해수의 배출과 주입을 위해 배출구와 주입구를 상판, 측면 또는 내부 지지부(12)에 구비할 수 있고, 인발 시 작용점으로 사용하기 위한 고리를 상판 중앙이나 측면에 구비할 수 있다. 즉 본 발명의 일실시예에서 석션은 상판(5), 스커트부(3) 또는 내부 지지부(12)에서 실시될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 본체의 내부에는 내부 지지부(12)가 구비되며, 본체와 내부 지지부(12)를 연결하여 내부 지지부(12)의 위치를 고정하는 복수개의 경사조절부(11)가 구비될 수 있다. 내부 지지부(12)는 석션기초(10)의 내측의 중간 높이에 구성될 수 있고, 경사조절부(11)는 단일 또는 다수개의 기둥으로 구성되어 내부 지지부(12)를 석션기초(10)의 상판 내측에 고정시키고 내부 지지부(12)의 경사를 조정할 수 있다. 내부 지지부(12)와 경사조절부(11)는 적어도 1축 이상의 회동축을 갖는 조인트로 연결될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 경사조절부(11)와 내부 지지부(12)에 의하면, 석션기초(10)의 관입이 완료된 이후에, 내부 지지부(12)의 경사가 해저 지반(40)의 지면 경사에 대응되도록 내부 지지부(12)의 경사를 조절하여, 해저 지반(40)의 지면과 내부 지지부(12)가 안정적으로 접촉되도록 구성할 수 있는 효과가 발생된다. 즉 석션기초 내부 구조의 단순한 변경으로, 석션기초와 해저 지표면의 안정적인 접촉이 가능해지는 것이다. 따라서 본 발명의 일실시예에 따르면 저렴한 비용으로 안정적인 석션기초의 시공이 가능해지는 효과가 발생될 수 있다.

내부 지지부(12)는 석션기초(10)의 형태에 따라 그 형태가 결정될 수 있다. 예를 들면 석션기초(10)의 내부 단면과 유사한 형상을 가질 수 있으며, 석션기초(10) 내부 단면의 전체를 폐쇄하지 않고, 일부에서 해저 지반(40)과 통수가 이루어질 수 있도록 개구부를 구비할 수 있다. 내부 지지부(12)의 개구부는 내부 지지부(12)의 원주와 스커트부(3)의 사이에 위치되거나, 내부 지지부(12)의 내부에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 내부 지지부(12)의 내부에 형성되는 개구부에는 해저 지반(40)에서 상판(5)과 내부 지지부(12) 사이의 공간인 석션가능공간으로의 통수만 허용하도록 개구부와 체크밸브가 형성될 수 있다. 이러한 개구부와 체크밸브는, 내부 지지부(12)의 상부에 그라우팅이 실시될 경우 내부 지지부(12)의 상부에서 하부로 그라우트재가 유입되지 않도록 구성됨으로써, 내부 지지부(12)의 하부에 그라우트재가 유입되어 인발력이 발생되는 문제를 방지할 수 있게 되는 효과가 있다.

내부 지지부(12)의 두께는 석션기초(10)의 스커트부(3)와 동일하거나, 더 두껍게 구성될 수 있다. 차후 해상 구조물의 하중이 재하될 것을 감안하여 강건하게 구성되어야 한다.

내부 지지부(12)는 이하에서 검토되는 여러가지 형태로 구성되어 본 발명의 목적을 달성할 수 있다. 내부 지지부(12)의 여러가지 형태와 관련하여, 도 5a,b,c,d는 본 발명의 일실시예에 따라 내부 지지부의 다양한 변형을 도시한 모식도이다. 도 5a에 도시된 바와 같이 석션기초(10)의 내부 지지부(12)의 형태를 꼭지점이 해저 지반(40)으로 삽입되는 콘 형태로 구성하는 경우, 내부 지지부(12)의 일정 부분이 일정 깊이만큼 해저 지반(40)에 관입되어 내부 지지부(12)의 접촉면적이 증대되어 지지력이 증대되거나 구조적 안정에 유리하게 된다. 또한 본 발명의 일실시예에 따라 내부 지지부(12)를 콘형태로 구성하는 경우에는 해저 지반(40)의 상태 및 환경에 따라 내부 지지부(12)의 콘형태, 경사, 위치 및 개수 등을 변경하여 시공함으로써, 선택적인 지지력을 제공할 수 있는 효과가 있다. 특히 해저 지반(40)의 바닥면이 일정하지 않은 경우에도 석션기초(10)의 편심을 야기하지 않는다는 점에서 효과적이다.

도 5b에서는 본 발명의 일실시예에 따라 석션기초의 내부 지지부(12)가 다수개 구성된 예를 도시하고 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 내부 지지부(12)가 다수개 구성되는 경우, 석션기초(10)의 제작비용이 저감되고, 운송비용이 저감되며, 특히 연약지반이나 모래지반에 다수개의 내부 지지부(12)의 적용이 유리한 효과가 있다. 내부 지지부(12)를 다수개 구성하게 되면 내부 지지부(12) 하나의 면적이 작아지게 되는데, 연약지반이나 모래지반에서는 내부 지지부(12)의 면적보다 내부 지지부(12)에 의해 지지되는 지지면적이 더 넓기 때문에, 지지면적이 석션기초(10) 내부의 해저 지반(40)을 모두 수용할 수 있도록 내부 지지부(12)를 다수개 구성하는 것이 유리한 것이다.

또한 도 5c에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따라 석션기초(10)의 내부 지지부(12)의 원주 단부에 하방의 짧은 길이로 내측 스커트(14)가 구성될 수 있다. 내측 스커트(14)가 구비되는 경우, 내부 지지부(12)의 원주 단부에 내측 스커트(14)가 하방으로 구성되어 해저 지반(40)에 관입됨으로써, 석션기초(10)의 인발지지력을 향상시키게 되는 효과가 있다. 또한 석션기초(10)의 관입 이후 석션기초(10) 내부의 석션가능공간을 그라우트 작업하는 경우에, 그라우트가 내부 지지부(12)와 해저 지반(40)의 바닥면의 사이로 유입되는 것을 방지하게 되는 효과가 있다. 그라우트가 내부 지지부(12)와 해저 지반(40)의 바닥면 사이로 유입되게 되면 설치된 석션기초(10)에 인발력이 작용되게 되는 문제점이 발생된다. 게다가 하방으로 구성되는 내측 스커트(14)에 의하여, 석션기초(10) 관입 시 내부 지지부(12) 하부의 공간이 폐합되어 물이 갇히게 되어, 석션기초(10)의 관입에 대한 저항력이 증가될 수 있다. 이러한 저항력 증가를 방지하기 위하여, 내부 지지부(12)의 일측에 적어도 하나 이상의 개구부와 체크밸브가 설치되어, 내부 지지부(12)의 하부에서 상부로의 배수를 원활하게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따른 콘 형태의 내부 지지부(12)가 내측 스커트(14)와 결합 구성되는 것도 가능하다. 본 발명의 목적을 해하지 않는 한도 내에서 기재된 실시예를 결합하여 실시하는 것도 가능하다.

또한 내측 스커트는 내부 지지부(12)의 원주 단부 뿐만 아니라 하부면 내측에 형성되어 내부 지지부(12)의 하부에 다수개의 격실(compartment)을 형성하도록 구성될 수 있다. 내측 스커트에 의해 내부 지지부(12)의 하부에 다수개의 격실이 형성되는 경우에는, 내부 지지부(12)의 하부 일부분에 그라우트재가 유입되는 경우에도 내부 지지부(12)의 하부의 전체 면적으로 그라우트재가 확산되는 것을 방지할 수 있으며, 내부 지지부(12)의 인발지지력 또한 상승되어 내부 지지부(12)의 구조적 보강 효과도 기대되는 효과가 발생된다.

또한 도 5d에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따라 석션기초(10)의 내부 지지부(12)의 원주 단부에 상방의 짧은 길이로 차단벽(15)이 구성될 수 있다. 내부 지지부(12)의 원주 단부에 차단벽(15)이 상방으로 구성되면, 내부 지지부(12)와 스커트부(3)의 사이에 그라우트(17) 작업이 가능해지는 효과가 발생된다. 본 발명의 일실시예에 따른 차단벽(15)에 의하면 석션기초(10)의 관입 및 설치가 완료된 후 그라우팅 작업 시, 그라우팅(17)을 차단벽(15)과 스커트부(3)의 사이에만 실시함으로써 소정의 안정성을 확보하는 것이 가능해지는 효과가 있다. 따라서 본 발명의 일실시예에 따른 차단벽에 의하면 내부 지지부(12) 부분에는 그라우팅을 실시하지 않아도 되므로, 그라우팅의 물량 및 그라우팅 작업의 소요시간을 단축할 수 있는 효과가 발생된다.

내부 지지부(12)의 여러 가지 형태와 관련하여, 내부 지지부(12)는 원형 또는 다각 판형으로 구비될 수 있다. 또한 다른 입체형태로 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(10)의 내부 지지부(12)는 지반 상태, 구조물의 종류, 시공 환경 등에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

경사조절부(11)와 관련하여, 경사조절부는 능동적으로 내부지지판(12)의 경사를 조절하는 방식과 수동적으로 내부지지판(12)의 경사를 조절하는 방식으로 구분될 수 있다.

경사조절부(11)의 능동적으로 내부지지판(12)의 경사를 조절하는 방식과 관련하여, 경사조절부(11)는 유압잭이나 공압잭 등으로 구성되어 일방향으로 길이가 조정될 수 있다. 경사조절부(11)에서 양압력을 제공하여 내부 지지부(12) 일측을 하강시키거나, 경사조절부(11)에서 음압력을 제공하여 내부 지지부(12) 일측을 상승시키는 방식으로 내부 지지부(12)의 경사를 조정할 수 있다. 경사조절부(11)를 유압잭이나 공압잭 등으로 구성하는 경우에는 해저 지반(40)의 지면이 불규칙한 경우에도 내부 지지부(12)에 양압력을 제공하여 해저 지반(40)의 지면을 비교적 평탄하게 만드는 방식을 통해 최대한의 접촉면적을 이끌어낼 수 있는 효과가 있다.

또한 각각의 경사조절부(11)를 유압잭이나 공압잭으로 구성하는 경우에는 석션기초(10)의 관입 과정에서 유공압 센서를 통해, 내부 지지부(12)와 평행한 면 상에서 해저 지반(40)에의 접촉 여부, 접촉 압력을 확인할 수 있는 효과가 있다. 이러한 효과는 석션기초(10)의 시공이 해저에서 이루어진다는 점에서 시공 시 작업자에게 상당한 편의를 제공하는 효과이며, 해저 지반(40)의 지면 경사에 따른 석션기초(10)의 일부 접촉 문제를 해결하는 동시에 석션기초(10)의 내부를 외부에서 확인하기 어려운 문제를 해소할 수 있는 현저한 효과로 인정될 수 있다.

또한 각각의 경사조절부(11)를 유압잭이나 공압잭으로 구성하는 경우에는 석션기초(10)가 기설정된 경사와 다른 경사로 관입되는 경우, 양압이나 음압을 제공하여 능동적으로 대처할 수 있는 액티브한 수평조절의 효과가 발생된다.

또한 경사조절부(11)의 수동적으로 내부지지판(12)의 경사를 조절하는 방식과 관련하여, 각각의 경사조절부(11)는 직경이 상대적으로 큰 중공의 기둥형의 제1부재와 상기 제1부재의 내측에 삽입되어 일방향으로 슬라이딩되도록 구성되는 직경이 상대적으로 작은 기둥형의 제2부재의 결합으로 구성될 수 있다. 경사조절부(11)가 제1부재와 제2부재의 결합으로 구성되는 경우, 제1부재와 제2부재의 슬라이딩으로 경사조절부(11)의 길이가 조절될 수 있다.

경사조절부(11)가 제1부재와 제2부재의 결합으로 구성되는 경우에는, 석션기초 하강 시에 경사조절부(11)의 길이가 최대가 되고, 내부 지지부(12)가 해저면에 접촉하게 되면 석션기초의 관입력에 의해 경사조절부(11)의 길이가 감소된다. 즉 해저 지반(40)의 지면 경사에 따라, 작업자가 복수개의 경사조절부(11) 각각의 길이를 조정하는 과정이 생략될 수 있으며, 내부 지지부(12)가 해저 지반(40)의 지면에 접하게 됨으로써 자동으로 내부 지지부(12)의 경사가 조정되게 되는 효과가 발생된다.

경사조절부(11)가 제1부재와 제2부재의 결합으로 구성되는 경우에는, 석션기초(10)가 기설정된 경사와 다른 경사로 관입되는 경우에 액티브하게 수평을 조절하기 어려우므로, 경사조절부(11)의 내부에 스프링 등의 탄성수단을 이용하여 완력을 제공하도록 구성할 수 있다.

경사조절부(11)가 제1부재와 제2부재의 결합으로 구성되는 경우에는, 내부 지지부(12)의 경사가 조정된 이후에는 석션기초(10) 내부의 그라우팅 또는 경사조절부(11)의 제1부재의 내부 그라우팅을 통해 내부 지지부(12)의 경사를 고정할 수 있다.

또한 각각의 경사조절부(11)는 제1부재와 제2부재의 결합이 아닌 단일 기둥형으로 구성될 수 있고, 상판(5)을 관통하여 상하 이동되도록 석션기초(10)의 외부와 연결될 수 있다. 이렇게 구성되는 경우에는 해저 지반(40)의 지면 경사에 따라 계산되는 적절한 길이로 각각의 경사조절부(11)를 석션기초(10)의 외부에서 인양하는 방식으로 내부 지지부(12)의 경사를 조정할 수 있다.

경사조절부(11) 각각의 일단은 상판(5)과 연결되고, 타단은 내부 지지부(12)와 연결되며 연직방향으로 적어도 하나 이상이 구성될 수 있다. 내부 지지부(12)와 경사조절부(11)의 연결부에는 적어도 1축 이상의 회동축을 갖는 조인트가 구성되어 내부 지지부(12)의 경사가 가능하도록 구성될 수 있다.

경사조절부(11)의 횡단면은 시공 환경에 따라 다양하게 구성될 수 있다.

경사조절부(11)는 하나의 내부 지지부(12)에 단일개가 구성될 수 있다. 경사조절부(11)가 1개 구성되는 경우, 내부 지지부(12)의 중심부에 구성되는 것이 바람직하며, 해저 지반의 다양한 경사각에 대응되려면 경사조절부(11)와 내부 지지부(12)의 사이 또는 경사조절부(11)와 상판(5)의 사이에 구성되는 조인트가 유니버셜 조인트로 구성되는 것이 바람직하다.

경사조절부(11)는 하나의 내부 지지부(12)에 복수개가 구성될 수 있다. 경사조절부(11)가 2개 구성되는 경우, 내부 지지부(12)는 1축 중심의 경사 조정이 가능해지고, 조인트부는 1축 회동이 가능하도록 구성되는 것으로 충분하다. 경사조절부(11)가 2개 구성되고 조인트부가 수직 방향의 2축 회동이 가능하도록 구성되는 경우, 내부 지지부(12)는 2축 회동이 가능해진다.

경사조절부(11)가 2개 이상의 n개로 구성되는 경우, 내부 지지부(12)는 n축 중심의 경사 조정이 가능해지고, 조인트부는 n축 회동이 가능하도록 구성될 수 있다.

경사조절부(11)는 반드시 연직 방향으로 길이가 조정되도록 연직 방향으로 구성될 필요는 없으며, 시공 환경에 따라 특정 경사를 갖도록 구성될 수 있다.

또한 경사조절부(11)의 일단은 반드시 상판(5) 내측의 일측에 연결될 필요는 없으며, 스커트부(3)의 내측의 일측에 연결될 수도 있다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 경사조절부(11)가 스커트부(3)의 내측에 연결된 석션기초를 도시한 모식도이다. 도 6에 도시된 바와 같이 경사조절부(11)의 일단이 스커트부(3)의 내측에 연결되는 경우에는, 각각의 경사조절부(11)의 일단이 스커트부(3)의 내측의 일측에 고정되는 방식과 스커트부(3)의 내측에서 상하로 슬라이딩 되는 방식으로 구성될 수 있다. 경사조절부(11)의 일단이 스커트부(3)의 내측에서 상하로 슬라이딩 되는 방식으로 구성되는 경우에는 경사조절부(11)의 길이가 조정되도록 구성될 수 있다.

경사조절부(11)의 일단이 스커트부(3)의 내측에 연결되는 경우에는 내부 지지부(12)의 중심축의 변동을 방지하기 위하여, 일단은 상판(5)에 연결되고, 타단은 내부 지지부(12)의 중심점에 연결되는 중심축을 더 구비할 수 있다. 상기 중심축의 일단 또는 타단에는 볼 조인트 등의 유니버셜 조인트가 구성될 수 있다. 이러한 경우에는 내부 지지부(12)에 가해지는 지지력의 작용점이 많아지므로, 내부 지지부에 의한 지지가 안정적으로 구성될 수 있는 효과가 발생된다.

내부 지지부(12)와 경사조절부(11)를 연결하는 조인트부와 관련하여, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 조인트부를 도시한 확대도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 조인트부(20)는 경사부의 중심축에서 이어져서 볼(ball)이 돌출되는 볼 스터드(22)와 상기 볼이 위치를 유지하며 자유롭게 회동되도록 볼을 감싸는 볼 하우징(24)으로 구성되는 볼 조인트로 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 조인트부(20)는 도 7에 도시된 볼 조인트에 한정되지 않으며 최소한 1축 이상의 회동축을 갖는 조인트로 구성될 수 있다. 이러한 조인트부(20)에 의해 내부 지지부(12)의 경사조정에도 경사조절부(11)가 안정적으로 연결될 수 있다.

변형예

석션기초의 변형예와 관련하여, 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초는 본 발명의 목적을 해하지 않는 한도 내에서 이하와 같이 다양한 변형예의 적용이 가능하다.

변형예와 관련하여, 도 8은 본 발명의 변형예에 따른 석션기초를 도시한 모식도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2변형예에 따른 석션기초(10)에서는, 해저 지반(40)과 접하게 되는 내부 지지부(12)의 하면에 그라우트백(13)을 구성할 수 있다. 그라우트백(13)은 내부 지지부(12)의 하부에 설치되며, 내부 지지부(12)는 그라우트백(13)을 고정시키는 역할과 그라우트백(13) 상부로 통수공간을 형성하여 석션압의 작용을 원할하게 하는 역할을 수행하도록 구성될 수 있다.

그라우트백(13)은 합성수지로 만들어진 토목섬유 등으로 제작될 수 있으며, 내부 주입재의 일부 또는 전부를 차단하여 지반면의 형상에 따라 유동적으로 형태가 변경될 수 있다. 내부 지지부(12)의 높이 및 경사를 경사조절부(11) 등을 이용하여 직접 작동시키는 것과 별도로, 그라우트백(13)에 주입하는 물 또는 그라우트액을 조정하여 해저 지반(40)과 내부 지지부(12) 사이에 반력을 형성함으로써, 석션기초(10)의 높이, 수직도 조정 등을 수행할 수 있다.

그라우트백(13)에 주입하는 주입재는 비고정 유체와 고정 유체로 구분될 수 있다. 비고정 유체에는 물 등이 있으며, 비고정 유체를 그라우트백(13)에 주입하는 경우, 그라우트백(13)을 임시적으로 고정할 수 있으며, 반복적인 주입 및 배출이 자유롭게 가능해지고, 압력조절이 용이한 효과가 발생된다. 고정 유체에는 시멘트 등의 그라우트액이 있으며, 고정 유체를 그라우트백(13)에 주입하는 경우, 그라우트백(13)을 장기적으로 고정시킬 수 있는 효과가 발생된다.

변형예에 따른 그라우트백(13)에 따르면 해저 지반(40)의 지면 경사가 경사조절부(11)에 의해 조절될 수 있는 경사의 한계 이상인 경우에도 해저 지반(40)과의 접촉면적을 증대시킬 수 있는 효과가 발생된다. 또한 석션기초의 관입각도를 조정하거나, 지반면의 다양한 변화에 대응하거나, 석션기초의 수직도를 조정할 수 있게 되는 효과가 발생된다.

변형예에 따른 그라우트백(13)에 의하면, 시공시 예상한 지반면과 실제 지반면이 상이한 경우에, 시공시 예정한 석션기초의 상판 위치를 변경하지 않고도 그라우트백(13)의 그라우트 충전을 이용하여 내부 지지부(12)가 해저 지반(40)의 실제 지반면에 지지되도록 하는 것이 가능해지는 효과가 발생된다. 또한 해저 지반(40)의 표면이 특정 각도만큼 경사진 경우에, 내부 지지부(12)를 동일한 경사로 변경하지 않고도 그라우트백(13)의 그라우트 충전을 이용하여 내부 지지부(12)가 해저 지반(40)의 실제 지반면에 안정적으로 지지되도록 하는 것이 가능해지는 효과가 발생된다.

시공방법

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초의 시공 흐름을 도시한 흐름도이다. 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초 시공방법은 위치설정 단계, 관입 단계, 경사조정 단계 및 그라우팅 단계를 포함할 수 있다.

위치설정 단계는, 본 발명의 일실시예와 변형예에 따른 석션기초가 해저 지반(40)의 설치위치에 안착되고, 석션기초(10)의 자중에 의하여 석션기초(10)의 스커트부(3) 일부가 해저층(40)에 관입되는 단계이다.

관입 단계는, 석션펌프를 작동시켜 석션기초(10) 내부의 물을 석션하여 외부로 배수하게 되고, 석션기초(10)의 내외부 수압차에 의해 형성되는 관입력에 의하여 석션기초(10)의 관입이 이루어지게 되는 단계이다. 이러한 관입 단계에서는 내부 지지부(12)가 해저 지반(40)의 지반면에 접촉되거나, 지반면에 접촉되기 전이라도 미리 설정된 위치까지 관입을 실시하게 된다.

경사조정 단계는, 석션기초(10)의 관입이 완료된 이후 또는 석션기초(10)의 관입이 기설정된 특정 깊이까지 이루어진 경우에 복수개의 경사조절부(11)의 각각의 길이를 조절하여, 내부 지지부(12)의 경사를 해저 지반(40)의 지면 경사에 대응되도록 조정하는 단계이다. 경사조절부(11)의 일단이 스커트부(3)에 연결되는 경우에는 각각의 경사조절부(11)에 대한 일단의 스커트부(3)에서의 높이를 조절하여 내부 지지부(12)의 경사를 조정할 수 있다.

그라우팅 단계는, 내부 지지부(12)의 필요한 경사조정의 적용이 완료된 이후에 석션기초(10)의 상판(5)과 해저 지반(40)의 지반면 사이의 공간의 전체 또는 일부에 그라우트재를 주입, 고형화하여 석션기초(10)의 관입을 고정하고, 석션기초(10)의 내부 공간에 추가적인 토사의 유입을 방지하며, 석션기초(10)의 지지력과 기초 구조물의 강도를 증진시키는 단계이다.

내부 지지부(12)에 의해 발생되는 현저한 효과

내부 지지부(12)의 경사 조정

본 발명의 일실시예에 따른 석션기초는 경사조절부(11)와 내부 지지부(12)의 결합에 의해 해저 지반(40)의 지면 경사에 대응되도록 내부 지지부(12)의 경사를 조정하여 해저 지반(40)과 내부 지지부(12)의 접촉 면적을 최대화할 수 있는 효과가 발생된다.

예상 지반면과 실제 지반면이 상이한 경우

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초의 높이 조절을 도시한 흐름도이다. 본 발명의 일실시예에 따른 경사조절부(11)에 의하면, 도 10에 도시된 바와 같이 시공시 예상한 지반면과 실제 지반면이 상이한 경우에, 시공시 예정한 석션기초의 상판 위치를 변경하지 않고도 경사조절부(11)의 높이조절을 이용하여 내부 지지부(12)를 해저 지반(40)의 실제 지반면에 접촉시키는 것이 가능해지는 효과가 발생된다. 또한 석션기초(10)가 과다하게 관입된 경우에는 석션기초(10)의 관입깊이를 역으로 상향으로 조정할 수 있는 효과가 있다.

프리로딩의 적용

본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(10)에 의하면, 석션기초(10)의 관입 완료 이후에도 상판(5)과 내부 지지부(12)의 사이에 공간이 발생하므로, 석션기초(10)의 관입이 완료된 이후에도 석션기초(10)에 손쉽게 프리로딩을 적용할 수 있는 효과가 있다. 이러한 프리로딩 효과에 대해 구체적으로 기술하면, 석션기초(10)의 설치 완료시에 작용되는 하중은 원칙적으로 석션기초(10)의 자중(W)과 같으나, 내부 지지부(12)를 해저 지반(40)의 지반면에 거치한 이후 석션압을 추가적으로 적용하면 추가적인 석션 하중이 석션기초(10)에 재하되고, 이러한 추가적인 석션 하중에 의해 석션기초(10)에 프리로딩 효과가 발현되는 것이다. 석션 하중은 이하 수학식 1로 도출될 수 있다.

상기 수학식 1에서 P는 석션하중, Δp는 석션기초(10)의 내외부 압력차, A는 상판(5)의 면적을 의미한다.

따라서 해저 지반(40)은 해상 구조물 설치 이전에, 석션 하중만큼 재하를 받았던 상태가 되고, 지반의 강도가 증진되도록 개량되므로, 향후 해상 구조물이 설치되고, 외부 하중이 작용할 경우에 발생될 수 있는 석션기초(10)의 침하량을 저감시키고, 석션기초(10)의 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.

기존의 통상적인 석션기초(10)의 경우에는 석션기초(10)의 설치과정에서 석션기초(10)의 자중 이외에 석션 하중이 가해지는 것은 동일하나, 석션기초(10)의 상판(5)이 해저 지반(40)의 지반면에 접촉한 이후(관입이 완료된 이후)의 석션압 작용이 거의 불가능하였다. 따라서 기존의 통상적인 석션기초(10)의 경우에는 프리로딩을 위하여 다른 복잡한 방식을 이용할 수 밖에 없었다.

결국 프리로딩을 위해서는 설치될 해상구조물의 하중과 동일하거나 더 큰 하중이 요구되나, 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(10)를 이용할 경우에는 배수용 펌프 등 석션 관련 소형 장비만을 사용하여 손쉽게 프리로딩을 적용할 수 있게 되는 효과가 발생된다.

그라우팅 인발력 감소

본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(10)에 따르면 내부 지지부(12)에 의해 프리로딩 효과가 발생될 뿐만 아니라, 석션기초(10)의 내부 그라우팅 작업 시 발생될 수 있는 인발력이 감소되는 효과가 있다.

석션기초(10)의 내부 그라우팅 작업 시 발생될 수 있는 인발력과 관련하여, 내부 지지부(12)가 없는 경우에는 이하 수학식 2와 같은 인발력이 발생하게 된다.

상기 수학식 2에서, U1은 내부 지지부(12)가 없는 경우의 내부 그라우트에 의한 인발력, Pgrout는 그라우트압, A는 석션기초(10)의 수평단면적이다.

상기 수학식 3에서, U2은 내부 지지부(12)가 있는 경우의 내부 그라우트에 의한 인발력, Pgrout는 그라우트압, A는 석션기초(10)의 수평단면적, Ainnerfooting은 내부 지지부(12)의 면적이다.

수학식 2, 3에 기재된 바와 같이, 내부 지지부(12)가 있는 경우에는 그라우트가 해저 지반(40)에 접하여 그라우트압이 작용되는 면적이 상당히 저감되게 된다. 결국 내부 지지부(12)에 의해 석션기초(10)의 내부 그라우트 작업에 의한 인발력이 저감되는 효과가 발생된다.

지반면의 변화에 대응하는 것이 가능해지는 동시에 부가 효과 발생

본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(10)에 따르면 내부 지지부(12)에 의해 석션기초(10)의 설치 시 지반면의 변화에 대응하는 것이 가능한 동시에 프리로딩 효과가 발생될 뿐만 아니라, 석션기초의 수직도를 조정할 수 있는 효과가 있다.

해상풍력 발전시설

본 발명의 일실시예에 따른 해상풍력 발전시설(9)은 석션기초 어셈블리(2), 타워(6), 발전부(7)로 구성될 수 있다.

석션기초 어셈블리(2)는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(10)가 복수개 결합되어 구성될 수 있고, 제1,2변형예에 따른 석션기초 또한 이용될 수 있다. 본 발명의 제1,2변형예에 따르면 해저지반의 정리가 크게 요구되지 않는 장점이 발생한다. 즉 종래의 중력식 기초를 이용할 때 발생하는 단점인, 수평을 맞추기 위해 해저지반의 편평화 작업을 하여 공사비용과 공기가 늘어나는 점이 해소되는 것이다.

타워(6)는 석션기초 어셈블리(2)의 설치대에 결합되어 길이방향이 연직상방을 향하도록 구성될 수 있다. 종단에는 풍력발전을 하기 위한 발전부(7)가 구비될 수 있다.

발전부(7)는 통상의 해상풍력 발전시설과 마찬가지로 구성될 수 있으며, 로터와 블레이드를 포함하는 회전부, 회전부의 회전에 의해 발전하는 발전기를 하우징하는 나셀로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 석션기초를 이용하여 해상풍력 발전시설(9)를 설치하면 해저 지반(40)의 지면 경사에의 대응이 용이하면서도, 수평을 맞추기가 용이하고, 그라우트 작업에 의한 인발력이 저감되는 효과가 발생하게 된다.

이상에서 언급한 석션기초(10), 내부 지지부(12), 경사조절부(11)의 크기, 위치 및 배열은 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서 해저층의 재질, 구조, 강도 및 해상 구조물의 종류에 따라 결정됨이 바람직하다.

본 발명에서 해상 구조물은 해상풍력 발전장치 뿐만 아니라, 해상 교량, 해상기지, 시추단지 등을 의미할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 종래의 석션기초
2: 석션기초 어셈블리
3: 스커트부
5: 상판
6: 타워
7: 발전부
9: 해상풍력 발전시설
10: 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초
11: 경사조절부
12: 내부 지지부
13: 그라우트 백
14: 내측 스커트
15: 차단벽
17: 그라우트
20: 조인트부
22: 볼 스터드
24: 볼 하우징
40: 해저 지반

Claims (5)

1. 해상 구조물을 지지하기 위해 해저 지반에 관입되는 석션기초에 있어서,
   상부는 상판으로 닫혀있고 하부는 개방된 중공의 기둥 형태로 구성되며, 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체; 및
   상기 본체의 내부에 구비되고, 수평단면 면적이 상기 본체의 내부 공간의 수평단면 면적보다 작게 구성되며, 상기 본체의 관입 시 상기 해저 지반에 접하도록 구성되는 내부 지지부;
   를 포함하고,
   상기 내부 지지부와 상기 상판 사이의 공간에서의 석션이 가능하고, 상기 석션에 의해 프리로딩이 적용되며,
   상기 내부 지지부는, 상기 해저 지반의 지면 경사에 대응되는 경사로 경사 조정이 가능하도록 상기 본체에 연결되고,
   일단은 상기 상판 내측에 연결되고, 타단은 상기 내부 지지부의 일측에 연결되며, 일방향으로 길이가 조정될 수 있도록 구성되는 복수개의 경사조절부;
   를 더 포함하고,
   상기 경사조절부 각각의 길이가 조정되어 상기 내부 지지부의 경사가 조정되고,
   상기 복수개의 경사조절부 각각은,
   일단은 상기 상판 내측에 연결되고 타단은 개방된 중공의 기둥인 제1부재; 및
   일단은 상기 제1부재의 내측에 삽입되고, 타단은 상기 내부 지지부의 일측에 연결되며, 길이방향으로 상기 제1부재 내에서 슬라이딩되도록 상기 제1부재와 연결되는 제2부재;
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수개의 경사조절부 각각은 유압잭 또는 공압잭으로 구성되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
   
5. 제1항에 따른 석션기초를 해저 지반의 특정 설치 위치에 안착시키는 위치설정 단계;
   상기 석션기초의 내부의 물을 석션하여 외부로 배수하고, 상기 석션기초의 일구성인 내부 지지부가 상기 해저 지반의 지반면에 접촉되거나 기설정된 높이에 위치되도록 상기 석션기초의 관입을 실시하는 관입 단계;
   기설정된 깊이까지 상기 석션기초의 관입이 완료된 이후에, 상기 석션기초의 일구성인 복수개의 경사조절부의 각각의 길이를 조절하여, 상기 내부 지지부의 경사를 상기 해저 지반의 지면 경사에 대응되도록 조정하는 경사조정 단계; 및
   상기 경사조정의 적용이 완료된 이후에, 상기 석션기초의 내부에 그라우트재를 주입, 고형화하는 그라우팅 단계;
   를 포함하는 석션기초 시공방법.
   

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