KR101642489B1 - 반잠수식 해상 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파력이나 조력 발전설비를 단독 또는 복합적으로 해상에 설치할 때 사용하거나, 소파제로 사용할 수 있도록 구성한 반잠수식 해상 구조물에 관한 것으로서, 구조물을 해수면 아래에서 부력이 작용하는 구조체를 제공하고, 해수면 위로 노출된 구조물에 파력발전설비 등을 설치하며, 복합도르래 원리를 이용하여 힘을 분산시켜는 구조로 체인 또는 와이어가 상부가이드롤러를 경유하여 앵커의 하부가이드롤러를 경유하는 앵커어셈블리를 설치함으로 해서 태풍 등의 악조건에서 견딜 수 있는 견고한 고정 상태를 제공할 수 있게 하고, 소파제 역할을 하여 파고를 감소시키는 역할도 함께 하는 다양한 기능성을 복합적으로 제공하며, 부력수단을 탈부착식으로 구성함으로 해서 유지보수의 편리성을 제공하는 저렴하고 튼튼한 반잠수식 해상 구조물을 제공코자 하는 것이다.
즉, 본 발명은 트러스 구조(trussed structure)로 이루어진 단위부재를 서로 연결하여 격자형으로 형성된 구조체와; 상기 구조체가 해상에서 부력이 작용하여 수중의 일정 위치에 떠 있을 수 있도록 구조체의 상측과 하측으로 돌출되도록 설치되며 공기와 물을 가감하여 부력을 조절하도록 설치되는 복수의 제1부력조절수단 및 제2부력조절수단과; 상기 구조체가 해상의 일정 위치에 정지 상태로 고정될 수 있도록 구조체가 잠수 상태일 때 수면위에 노출되는 높이로 구비된 지지체에 설치된 인양수단에 일단이 고정되며, 타단이 해저(海底)에 고정 상태로 설치되는 앵커(anchor)를 경유하여 구조체에 고정한 체인 또는 로프로 구성되는 앵커어셈블리를 포함하도록 구성한 것이다.

Description

반잠수식 해상 구조물{Half-diving type marine structure}

본 발명은 파력이나 조력 발전설비를 단독 또는 복합적으로 해상에 설치할 때 사용하거나, 소파제로 사용할 수 있도록 구성한 반잠수식 해상 구조물에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 구조물을 해수면 아래에서 부력이 작용하는 구조체를 제공하고, 해수면 위로 노출된 구조물에 파력발전설비 등을 설치하며, 복합도르래 원리를 이용하여 힘을 분산시키는 구조로 체인 또는 와이어가 상부가이드롤러를 경유하여 앵커의 하부가이드롤러를 경유하는 앵커어셈블리를 설치함으로 해서 태풍 등의 악조건에서 견딜 수 있는 견고한 고정 상태를 제공할 수 있게 하고, 소파제 역할을 하여 파고를 감소시키는 역할도 함께 하는 다양한 기능성을 복합적으로 제공하며, 부력수단을 탈부착식으로 구성함으로 해서 유지보수의 편리성을 제공하는 저렴하고 튼튼한 반잠수식 해상 구조물을 제공코자 하는 것이다.

해양에서의 신재생에너지 개발과 관련하여 파력, 조력, 풍력 등의 자연 에너지를 이용한 다양한 발전 시스템들이 개발되고 있다. 이들 발전 시스템의 에너지변환장치는 최적의 효율을 찾아 해수면 위 또는 아래에 위치하게 되며, 고정식/부유식 등 다양한 방법으로 고정된다.

대표적인 예로는 대한민국 공개특허공보(A)10-2010-0047654호(2010.05.10.)의 '파력발전장치'가 제공되고 있으며, 이의 구성은 해저면의 상부에 고정 설치되는 받침부와, 상기 받침부의 상측에 높이조절이 가능한 연결부를 통하여 수직방향을 이루게 설치되는 지지포스트와, 상기 지지포스트에 상,하 슬라이딩 가능하게 결합 설치되어 해수면의 유동에 대응되게 유동되는 부유기와, 상기 지지포스트를 통하여 부유기가 원활하게 상,하 유동되게 하기 위하여 상기 지지포스트와 부유기에 연결 설치되는 부유기고정부를 포함하고, 상기 부유기고정부의 상측에는 상기 지지포스트를 중심으로 대향되게 각각 설치되되, 힌지 연결되어 상기 부유기의 상,하 유동에 대응되게 유동되는 제1유동기어 및 제2유동기어가 구비되고, 상기 지지포스트의 상측에는 상기 제1유동기어 및 제2유동기어가 관통 결합되어 상기 부유기의 상,하 유동에 따라 전기적 에너지를 생성하는 발전부가 구비되도록 한 것이다.

상기한 선행기술의 경우 해저면에 받침부를 고정설치하고, 이에 지지스포트를 고정해야 하므로 시공이 어렵고 설치비용이 많이 소요되는 등의 어려움이 있다. 또한 구조물의 유지 보수가 수중에서 이루어져야 하는 바, 유지보수에 따른 비용도 상승하게 되는 문제점이 있었다.

다른 예로는 대한민국 등록특허공보(B1)10-1221453호(2013.01.11.)의 부유식 파력구동장치가 제안되고 있으며, 이의 구성은 해수면의 최대 파고와 최대 파저 사이에 위치한 플랫폼; 상기 플랫폼의 하부로 연장된 컬럼부; 상기 컬럼부의 단부에 연결되고, 상기 최대 파저 아래의 수중에 위치한 수중부력탱크; 상기 플랫폼에 설치된 다수의 운동변환부; 상기 운동변환부에 연결되고 상기 플랫폼의 외측으로 연장된 암부; 상기 암부의 단부에 힌지 결합되고, 작용받은 파력에 의해 상기 암부를 운동시키는 수면부력탱크; 및 상기 암부의 운동이 상기 운동변환부에서 회전 운동으로 변화될 때, 상기 회전 운동을 전달 받을 수 있도록 상기 플랫폼에 결합된 구동부를 포함하는 구성으로 제공되고 있다.

상기한 선행기술의 경우 플랫폼 등의 구조물이 해수면 위에 노출되는 구성으로 파고의 높이에 유동성을 제공하기가 어렵고 특히 태풍 등의 기상에서 쉽게 파손될 염려가 있는 구성이다.

또한 플렛폼과 고정블록이 고정케이블에 길이가 제한되는 각각의 외줄 고정케이블에 의해 고정되는 것으로 와이어에 응력이 집중되어 단절될 염려도 있는 등의 문제점이 있었으며, 고정케이블로 연결하는 구성으로, 특히 여러 가닥의 고정케이블을 설치하는 경우 각 케이블에 동일한 인장력을 제공하기 위해 복잡하게 설치해야 하므로 설비비용이 많이 드는 문제점이 있었다.

KR 1020100047654 A 2010.05.10. KR 101221453 B1 2013.01.11.

이에 본 발명자는 상기와 같은 종래 문제점을 일소코자 본 발명을 연구 개발한 것으로서, 본 발명에서는 파력이나 조력발전설비 및 풍력 발전설비를 단독 또는 복합적으로 해상에 설치하거나, 소파제로 사용할 수 있도록 구조체와 제1부력조절수단 또는 제2부력조절수단의 부력이 단독 또는 복합적으로 작용하는 반잠수식 해상구조물을 제공하되, 복합도르래방식을 이용하여 힘을 분산시키는 간단한 구조로 체인이나 와이어가 구조체의 상부가이드롤러를 경유하여 수개의 앵커에 하부가이드롤러를 경유하는 앵커어셈블리를 설치함으로 해서 견고한 고정 상태를 제공할 수 있게 하여, 파력발전장치용으로 사용하면서, 해일 등 큰 파도에서도 해상구조물이 소파제 역할도 함께 하는 다양한 기능성을 복합적으로 제공하며, 제1,2부력조절수단을 탈부착식으로 구성함으로 해서 유지보수의 편리성을 제공하며, 구조체를 결속수단으로 상호 결속하여 저렴하고 튼튼한 반잠수식 해상 구조물을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

과제 해결수단으로 본 발명에서는 첫째 격자형으로 형성된 구조체와; 상기 구조체가 해상에서 부력이 작용하여 수중에 떠 있을 수 있도록, 구조체의 상측으로 돌출되도록 설치되는 복수의 제1부력조절수단 또는 상기 구조체가 해상에서 부력이 작용하여 수중의 일정 위치에 떠 있을 수 있도록 구조체의 하측으로 돌출되도록 설치되고 공기와 물을 가감하여 부력을 조절하는 복수의 제2부력조절수단과; 상기 구조체가 파력발전에 적합한 일정 위치에 견인되어 정지 상태로 고정될 수 있도록 구조체가 잠수 상태일 때 수면위에 노출되는 높이로 구비된 지지체에 설치된 인양수단에 일단이 고정되며, 타단이 해저(海底)에 고정 상태로 설치되는 앵커(anchor)를 경유하여 구조체에 고정한 체인 또는 로프로 구성되는 앵커어셈블리를 포함하도록 구성하였다.

둘째 상기 구조체는 트러스 구조(trussed structure)로 이루어진 단위부재를 서로 연결하여 격자형으로 형성하였다.

셋째 상기 구조체는 H빔 또는 봉을 서로 연결하여 격자형으로 형성하였다.

넷째 상기 구조체는 메인구조체 양측에 일정간격으로 돌출구조체를 형성하였다.

다섯째 상기 제2부력조절수단은 부력통을 금속통으로 구성하고, 부력통의 상단 가장자리에는 구조체에 고정되는 고정테를 형성하였다.

여섯째 상기 제2부력조절수단은 부력통을 합성수지통으로 구성하고, 외부에 철망타입 지지통을 씌우며, 지지통의 상단 가장자리에는 구조체에 고정되는 고정테를 형성하였다.

일곱째 상기 제2부력조절수단은 부력통을 방수시트로 구성하고, 외부에 철망타입 지지통을 씌우며, 지지통의 상단 가장자리에는 구조체에 고정되는 고정테를 형성하였다.

여덟째 상기 체인 또는 로프는 구조체에 고정한 상부가이드롤러들과, 수개의 앵커에 연결수단으로 연결된 하부가이드롤러들을 경유하도록 구성하여 견인력을 높일 수 있도록 하였다.

아홉째 반잠수식 해상 구조물을 구성하고 있는 구조체에는 보강수단을 더 마련하되; 상기 보강수단은 구조체 상측과 하측으로 복수의 지지부를 형성하고, 상기 구조체와 지지부를 결속수단으로 상호 결속하였다.

열 번째 상기 제1부력조절수단 또는 제2부력조절수단은 구조체와 탈착식으로 구성하였다.

본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물을 사용하는 경우 구조체가 수중에 설치되므로 큰 파도에서도 해상 구조물의 흔들림을 최소화 할 수 있다.

또한 구조체가 트러스 구조의 단위부재를 이용하여 격자형으로 되므로 단위부재는 축방향력으로 외력과 평형하여 휨·전단력은 생기지 않게 되므로 구조체 전체의 내구성을 향상시키게 된다.

구조체를 고정하고 있는 체인 또는 로프가 복수의 상,하부가이드롤러에 유도상태로 고정되는 것으로, 인장력이 분산되어 구조체를 보다 안전하게 고정할 수 있고, 제1,2부력조절수단의 양성부력과 앵커의 체인이나 로프의 견인력에 의하여 반잠수식 해상 구조물의 지지대가 해저면에 고정된 것과 같은 작용으로 조수간만의 차이에 따라서 구조체의 높이를 파력발전에 접합한 위치로 체인 또는 로프의 길이를 조절하여 파력발전을 극대화 할 수 있다.

앵커는 해저 지질이 흙, 뻘, 모래 등일 때 해저에 수개의 닻 또는 수개의 콘크리트 구조물과 같은 중량체로 구성하여 사용하고, 해저 지질이 암반인 경우 암반에 고정되는 수개의 앵커볼트를 이용하여 견고한 고정 상태를 유지할 수 있다.

소규모 제작도 가능하며, 태풍 등의 기상악화시 구조체를 해저에 침하시키거나, 구조체에서 앵커와 연결되어 있는 체인 또는 로프를 분리한 상태로 안전한 장소로 피항하여 구조체가 유실 혹은 파손되는 것을 방지할 수 있다.

큰 파도가 해안으로 밀려드는 것을 파력발전으로 상쇄시키는 소파제 역할을 하여 해안 침식등의 문제를 해결할 수 있으며, 해상양식장이나 해상 접안시설 등도 보호하고 해일 등 큰 파도에서는 반잠수식 해상 구조물이 소파제 역할을 하여 피해를 줄일 수 있다.

반잠수식 해상 구조물에 조력발전장치와 파력발전장치를 단독 또는 복합설치하여 운용할 수 있으므로 반잠수식 해상 구조물 설치에 따른 비용을 절감할 수 있고, 발전 효율성을 높일 수 있는 것이다.

구조체의 구성이 간단하고 복합도르래 원리를 적용한 구성이므로 저렴한 비용으로 제작이 가능하며, 제2부력조절수단을 이용하여 구조체를 해수면으로 부상(浮上)시켜 해상구조물 유지보수 등을 자체적으로 행할 수 있다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 바람직한 일 실시례를 보인 사시도
도 2는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 바람직한 일 실시례를 보인 정면도
도 3은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 바람직한 일 실시례를 보인 평면도
도 4는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 다른 실시례를 보인 외형 사시도
도 5는 발명에 적용된 구조체를 구성하는 단위부재의 예를 보인 사시도
도 6은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 제1부력조절수단의 결합 구성을 보인 단면도
도 7은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물을 고정하기 위한 수단으로 체인이 적용된 앵커를 사용한 예를 보인 사시도
도 8은 도 7의 정면도
도 9는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물을 고정하기 위한 수단으로 로프가 적용된 앵커를 사용한 예를 보인 사시도
도 10은 도 9의 정면도
도 11은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 금속통 구성의 제2부력조절수단을 결합한 예를 보인 사시도
도 12는 도 11의 단면도
도 13은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 합성수지통 구성의 제2부력조절수단을 결합한 예를 보인 사시도
도 14는 도 13의 단면도
도 15는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 방수시트 구성의 제2부력조절수단을 결합한 예를 보인 사시도
도 16은 도 15의 단면도
도 17은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 조력발전장치를 설치한 예를 보인 정면도
도 18은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 파력발전장치를 설치한 예를 보인 정면도
도 19는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 보강수단을 더 설치한 상태를 보인 정면도
도 20은 도 19의 평면도

이하 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 실시례를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 바람직한 일 실시례를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 바람직한 일 실시례를 보인 정면도, 도 3은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물의 바람직한 일 실시례를 보인 평면도를 도시한 것이다.

본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물(1)은 해상에서 반잠수식으로 사용될 수 있도록 제작된 것으로서, 구조체(2)와, 구조체(2)에 부력을 제공하는 제1부력조절수단(3) 또는 제2부력조절수단(6)과, 구조체(2)를 고정하는 앵커어셈블리(4)를 포함하는 기본 구성을 갖는다.

상기 구조체(2)는 평면에서 볼 때 중앙에 메인구조체(21)가 위치하고, 메인구조체(21)의 양측에 일정간격으로 돌출구조체(22)를 결합한 구성으로 이루어진다. 이때 돌출구조체(22) 사이에는 유지 보수를 위한 크레인 선박이 안전하게 접안할 수 있을 정도의 접안공간(23)이 유지될 수 있도록 한다. 또한 상기 구조체(2)의 경우 본 발명에서는 단층으로 구성된 것을 도시하고 있으나, 복층으로 구성할 수 있음은 당연하다.

본 발명 구조체(2)를 소형으로 제공하는 경우 도 4에 도시된 바와 같이 H빔이나 봉 등을 격자형으로 배열 구성하는 방법으로 제작할 수도 있다.

상기 이웃하는 돌출구조체(23) 사이에는 도시되지 않았지만 파력발전을 원활히 할 수 있도록 하는 저항판이 결합될 수 있으며, 저항판은 천막, 철판 등으로 제작될 수 있고, 선박이 접안할 때 저항판을 분리하고, 구조체(2) 본연의 임무를 수행코자 할 시에는 저항판을 결합토록 한다. 이러한 구성은 상세히 도시되지는 않았지만 구조체(2)가 해상에 잠수된 상태에서 구조체(2)와 후술할 제1부력조절수단(3) 및 제2부력조절수단(6)과 함께 저항체 역할을 하여 반잠수식 해상 구조물(1)의 상하 좌우의 흔들림을 최소할 수 있는 것으로, 파력발전장치를 설치하는 경우 최대효율의 파력발전이 가능하게 되는 것이다.

상기 구조체(2)를 구성하고 있는 메인구조체(21)와 돌출구조체(22)는 단위부재(24)를 연결하여 구성한 것으로 평면에서 볼 때 격자형으로 구성되도록 한다.

상기 단위부재(24)는 도 5에 도시된 바와 같이 평면 트러스 구조(trussed structure)를 갖도록 구성한 것이다. 트러스 구조로 단위부재(24)를 구성하고, 단위부재(24)로 제작하는 방법으로 메인구조체(21)와 돌출구조체(22)를 구성하고 이들을 조합하여 구조체(2)를 제공할 경우 해수면과 직각방향으로 휨·전단력이 생기는 것을 최소화 하여 구조체(2) 전체의 내구성을 향상시키게 된다. 또한 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)이 구조체(2)의 빈공간에 탈부착 가능하게 조립되므로 유지 보수가 간편하게 이루어질 수 있는 것이다.

도 6은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 제1부력조절수단의 결합 구성을 보인 단면도를 도시한 것이다.

구조체(2)를 구성하는 메인구조체(21)와 돌출구조체(22)에는 제1부력조절수단(3)을 설치한다. 제1부력조절수단은 금속통, 합성수지통, 방수시트 등으로 구성될 수 있으며, 이들 재질과 다른 다양한 구성이 적용될 수 있음은 당연하다.

제1부력조절수단(3)은 구조체(2)의 가장자리 측으로 설치한다. 또한 구조체(2)에 하단부가 끼워지며, 조립이 간편하게 이루어질 수 있도록 구조체(2)의 상부면에 접하도록 제1부력조절수단(3)에 고정편(3a)을 형성하고, 하단부에 브래킷(3b)을 형성하여 구조체(2)와 결합토록 한다. 상기 고정편(3a)과 브래킷(3b)을 구조체(2)와 결합하는 구성으로는 볼트와 너트, 고정봉, 밀착식, 밴드식 등을 선택적으로 제공하여 구조체(2)와 탈착식으로 구성한다.

제1부력조절수단(3)의 일 실시례로는 공기를 주입하거나 물을 주입하는 구조를 갖는 밀폐된 탱크(31)로 구성된다. 탱크(31)의 아래쪽으로 물을 주입하는 물주입밸브(32)가 설치되며, 탱크(31)의 위쪽에는 내입되어 있는 물을 외부로 배출하는 물배출밸브(33) 및 배수용 펌프(34)가 탱크(31)의 바닥에서 상부쪽으로 설치된 배수관(35)에 설치되며, 탱크(31)의 상단에는 수면위에 노출되어 있는 체크밸브(36)가 구비된 공기공급관(37)을 설치한다. 이와 같은 구성은 다양하게 변경 실시될 수 있다.

탱크(31)는 금속통으로 구성하거나, 합성수지통으로 구성한 상태로 외부에 철망타입 지지통을 씌워 구성하거나, 방수시트로 구성하고 외부에 철망타입 지지통을 씌워 구성하는 방법 등이 제안될 수 있으며, 이와 같은 구성은 후술할 제2부력조절수단(6)에서 제공하는 부력통의 구성과 동일한 구성이다.

이러한 구성의 제1부력조절수단(3)을 이용하여 부력을 조절하는 방법으로, 부력을 줄여 구조체(2)를 해수면 아래로 가라앉히고자 할 시에는 공기공급관(37)에 설치되어 있는 체크밸브(36)를 개방한 상태에서 탱크(31) 하측의 물주입밸브(32)를 개방하면 탱크(31) 내부로 물이 유입되면서 부력을 점차 상실하게 되는 것이다. 그리고 부력을 높여 구조체(2)를 상승시키고자 할 시에는 물주입밸브(32)를 닫고 공기공급관(37)에 설치되어 있는 체크밸브(36)와 물배출밸브(33)를 개방한 상태에서 배수용 펌프(34)를 가동하여 탱크(31) 내부의 물을 펌핑하면 탱크(31) 내부의 공기량이 증가하면서 부력이 높아지게 되고 그로 인해 구조체(2)가 상승하게 되는 것이다. 이와 같은 구성은 다양하게 변경 실시될 수 있으며, 이러한 구성의 하강과 상승으로 파력발전을 극대화 할 수 있는 있으며, 이러한 작용은 제2부력조절수단(6)과 병행할 수도 있다.

제1부력조절수단(3)은 구조체(2)의 평탄도를 제공할 수 있도록 메인구조체(21)와 돌출구조체(22)에 대칭으로 설치토록 함이 바람직하다.

상기 구조체(2)를 해상의 특정 위치에 고정하는 앵커어셈블리(4)는 구조체(2)에 설치되어 구조체(2)가 잠수 상태일 때 해수면에 노출되는 높이를 갖도록 지지체(41)를 설치하고, 지지체(41) 상측으로 인양수단(42)을 설치하며, 인양수단(42)에는 체인(43) 또는 로프(44)의 일단을 고정한다. 이때 구조체(2)에 설치된 인양수단(42)의 일단에 설치된 상부가이드롤러(45)들을 경유하고 수개의 앵커(anchor;46)에 설치된 하부가이드롤러(47)들을 경유하는 체인(43) 또는 로프(44)는 구조체(2)에 고정하여 복합도르래 방식이 적용된다.

도 7은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물을 고정하기 위한 수단으로 체인(43)이 적용된 앵커(46)를 사용한 예를 보인 사시도를 도시한 것이며, 도 8은 정면도를 도시한 것이다.

앵커(46)와 체인(43)으로 연결되는 인양수단(42)은 지지체(41)의 상측에 설치되는 체인보관통(48) 전방으로 인양모터(49)에 의해 구동하는 체인스프로킷(50)을 설치하여 정회전시 체인(43)을 체인보관통(48) 쪽으로 감아올리고 역회전시 체인보관통(48) 내의 체인(43)을 해상으로 내릴 수 있도록 구성한다.

구조체(2)에는 여러 개의 상부가이드롤러(45)가 군집되도록 설치하고, 수개의 앵커(46)들에는 각각 하부가이드롤러(47)들을 도 7 내지 도 8에서와 같이 로프나 체인 등의 연결수단(46a)으로 연결 설치하며, 이들 상,하부가이드롤러(45)(47)들을 경유하여 체인(43)이 안내될 수 있도록 한다. 이때 상부가이드롤러(45)들은 구조체(2)에 고정되는 롤러고정브래킷(45a)에 결합하여 구조체(2)가 소규모로 제작된 경우 태풍 등 기상악화시 안전한 곳으로 피항하는 경우 구조체(2)에서 체인(43)과 함께 분리할 수 있도록 한다.

본 발명에서는 2개의 상부가이드롤러(45)와 3개의 하부가이드롤러(47)가 설치된 예로 도시되어 있다.

그리고 상기 지지체(41) 상측에는 선박에서 일반적으로 사용되고 있는 체인스토퍼(51)를 설치하여 체인(43)을 스토핑할 수 있게 한다. 상기 스토퍼(51)는 전자식으로 클램핑 또는 언클램핑되도록 구성할 수도 있다.

상기 체인스토퍼(51)는 일반적인 구성이므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

상기 앵커(46)는 해저 지질이 흙, 뻘, 모래 등일 때 해저에 수개의 닻 또는 수개의 콘크리트 구조물과 같은 중량체로 구성하여 사용하고, 해저 지질이 암반인 경우 암반에 고정되는 수개의 앵커볼트를 이용하는 방법이 제안될 수 있다.

도 9는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물을 고정하기 위한 수단으로 로프(44)가 적용된 앵커(46)를 사용한 예를 보인 사시도이며, 도 10은 도 9의 정면도를 도시한 것이다.

로프(44)로 연결되는 인양수단(42)은 지지체(41)의 상측으로 인양모터(49)에 의해 구동하는 권취드럼(52)을 설치하여 정회전시 로프(44)를 권취드럼(52)에 감아 올리고 역회전시 권취드럼(52)에 감겨 있는 로프(44)를 해상으로 내릴 수 있도록 구성한다.

구조체(2)에는 여러 개의 상부가이드롤러(45)가 군집되도록 설치하고, 수개의 앵커(46)들에는 각각 하부가이드롤러(47)를 도 9 내지 도 10에서와 같이 로프나 체인 등의 연결수단(46a)으로 연결 설치하며, 이들 상,하부가이드롤러(45)(47)들을 경유하여 로프(44)가 안내될 수 있도록 한다. 이때 상부가이드롤러(45)들은 구조체(2)에 고정되는 롤러고정브래킷(45a)에 결합하여 구조체(2)가 소규모로 제작된 경우 태풍 등 기상악화시 안전한 곳으로 피항하는 경우 구조체(2)에서 로프(44)와 함께 분리할 수 있도록 한다.

본 발명에서는 2개의 상부가이드롤러(45)와 3개의 하부가이드롤러(47)가 설치된 예로 도시되어 있다.

그리고 상기 지지체(41) 상측에는 선박에서 일반적으로 사용되고 있는 로프스토퍼(53)를 설치하여 로프(44)를 스토핑할 수 있게 한다.

상기 로프스토퍼(53)는 지지체(41) 상부에 설치한 것으로, 지지체(41)에 고정된 지지대(53a)의 하단에 받침부재(53b)를 설치하고, 지지대(53a)의 상단에 실린더(53c)를 설치하여 받침부재(53b)와 대응하는 가압부재(53d)를 받침부재(53b) 쪽으로 가압할 수 있도록 하며, 받침부재(53b)와 가압부재(53d)에는 로프(44)가 통과하는 홈(53e)을 형성한 구성으로 이루어진다.

이러한 구성의 로프스토퍼(53)는 앵커어셈블리(4)를 조작한 후 로프(44)를 클램핑 고정하여 구조체(2)가 고정된 상태에서 유동 없이 정 위치를 유지시킬 수 있게 되는 것이다. 물론 로프스토퍼(53)는 전자식으로 고정과 풀림이 이루어질 수 있도록 할 수도 있다.

본 발명과 같이 2개의 상부가이드롤러(45)와 3개의 하부가이드롤러(47)를 설치하는 경우 구조체(2)와 앵커(46) 사이에 6가닥의 체인(43) 또는 로프(44)가 배치되는데, 이러한 구성은 1가닥으로 구조체(2)와 체인(43) 또는 로프(44)를 연결하는 구성의 인장력을 6등분되어 체인(43) 또는 로프(44)에 적용되므로 이들의 절단염려를 최소화 하여 안정적인 구조체(2) 고정이 가능하고, 각각의 체인(43) 또는 로프(44)의 견인력을 복잡한 조절장치 없이 간단한 구성으로 각각의 동일한 견인력이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 반잠수식 해상 구조물(1)의 크기가 작을 때에는 태풍 등 기상악화시 안전한 곳으로 피항하거나, 해저에 침하시키는 방법이 제공될 수 있으며, 해저에 침하시키는 경우 전기적으로 작동하는 인양수단(42)이나 후술할 제어장치실(210) 등은 밀폐된 케이스로 제작한다.

한편 본 발명의 반잠수식 해상 구조물(1)에는 제2부력조절수단(6)이 부가될 수 있다.

제2부력조절수단(6)은 격자형으로 형성된 구조체(2)의 내입공간(61)에 설치되며, 메인구조체(21)와 돌출구조체(22)의 전체 또는 일부에 설치될 수 있으며, 구조체(2)가 유지보수를 위하여 해수면 위로 부상되게 구성할 수 있는 기능성을 제공하는 것이다.

조력발전은 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)을 각각 설치하여 조력발전을 할 수도 있다.

제2부력조절수단(6)은 제1부력조절수단(3)과 함께 구조체(2)를 물 위로 밀어 올리는 양성부력의 제공과, 구조체(2)가 수중에서 앵커(46)의 견인력에 의하여 파력발전에 적합한 높이를 유지하게 되는 것이다. 따라서 도 18과 같이 반잠수식 해상 구조물(1)의 구조체(2)에 파력발전장치(200)를 설치할 경우 파력발전을 원활히 할 수 있게 되는 것이다.

상기 제2부력조절수단(6)은 제1부력조절수단(3)과 같이 적합한 센서를 설치하여 제어장치와 연계하여 공기와 물의 흡입과 배출 등이 기계적(전기제어 등을 포함한다.)으로 이루어질 수 있도록 함은 당연하다.

한편 상기 제2부력조절수단(6)의 경우 본 발명 반잠수식 해상 구조물(1)의 유지보수 시 부력을 최고로 상승시키는 방법으로 구조체(2) 전체가 수면위에 노출될 수 있도록 함으로 해서 구조체(2)의 유지보수를 효과적으로 행할 수 있게 되는 것이다.

도 11은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 금속통 구성의 제2부력조절수단을 결합한 예를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 12는 도 11의 단면도를 도시한 것이다.

제2부력조절수단(6)을 도 11, 12와 같이 금속통으로 구성하는 경우 내입공간(61)에 내입되는 밀폐된 부력통(62)의 상단 가장자리에 고정테(63)를 형성하고, 고정테(63)를 구조체(2)에 볼트와 너트 등을 조합한 고정수단으로 고정하는 방법에 의해 구조체(2)와 탈부착으로 구성되도록 한다.

도 13은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 합성수지통 구성의 제2부력조절수단을 결합한 예를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 14는 도 13의 단면도를 도시한 것이다.

제2부력조절수단(6)을 도 13, 14와 같이 합성수지통으로 구성하는 경우 구조체(2)상의 내입공간(61)에 내입되는 밀폐된 부력통(64)을 외부의 격자로 지지부재를 배열하여 구성한 지지통(65) 내부에 내입시키고, 지지통(65)의 상단 가장자리에 고정테(65a)를 형성하고, 고정테(65a)를 구조체(2)에 볼트와 너트를 조합한 고정수단으로 고정하는 방법에 의해 구조체(2)와 탈착식으로 구성되도록 한다. 상기 부력통(64)은 합성수지통의 금형과 제작의 편리성을 고려하여 소형으로 제작된 수개의 합성수지통들을 조합하여 지지통(65)에 내입시키는 방법으로 제공할 수도 있다.

도 15는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 설치된 방수시트 구성의 제2부력조절수단을 결합한 예를 보인 사시도를 도시한 것이고, 도 16은 도 15의 단면도를 도시한 것이다.

이는 상단에 고정테(65a)가 형성되며, 격자로 지지부재를 배열하여 구성한 지지통(65)을 내입공간(61)에 끼우고, 고정테(65a)를 구조체(2)에 볼트와 너트를 조합한 고정수단으로 고정하며, 지지통(65) 내부에는 방수시트 부력통(66)을 내입한다.

상기 방수시트 부력통(66)은 지지통(65)과의 결합을 위해 방수시트와 수직방향(또는 수평방향)으로 결속시트(66a)를 형성하고, 결속시트(66a)에 지지봉(65b)을 삽입하며, 상기 지지봉(65b)에 나사공을 형성하여 지지통(65) 쪽에서 조립되는 볼트를 체결하는 방법으로 고정토록 한다. 이러한 구성은 방수시트 구성의 부력통(66) 형상을 유지할 수 있게 하는 기능성을 제공하게 되는 것이다. 경우에 따라서는 지지봉(65b)을 사용하지 않고 결속시트를 방수시트 부력통(66)에 결할 수 있음은 당연하다.

구조체(2)에 제1부력조절수단(3)을 고정하는 것과 같이 제2부력조절수단(6)을 볼트와 너트, 고정봉, 밀착식, 밴드식 등을 선택적으로 제공하여 구조체(2)와 탈착식으로 구성한다.

도 11의 부력통(62), 도 13의 합성수지통 구성의 부력통(64), 또는 도 15의 방수시트 구성의 부력통(66)에는 아래쪽으로 물을 주입하거나 주입된 물을 외부로 배출하는 용수밸브(67)를 설치하고, 방수시트 부력통(66)의 위쪽으로 공기공급수단과 연결되는 공기공급관(68)을 설치하되, 공기공급관(68)의 중도에는 공기제어용 밸브(69)를 설치하고, 공기제어용 밸브(69)와 방수시트 부력통(66) 사이에는 분기관(70)을 형성하고 이에 드레인밸브(71)를 설치하는 구성으로 이루어진다. 또한 이들 부력통(62)(64)(66)의 경우 외형이 사각형상으로 구성된 것을 도시하고 있으나, 도시되지는 않았지만 원기둥 형상 등으로 구성될 수 있음은 당연하다.

상기 부력통(62)(64) 또는 방수시트 구성의 부력통(66)의 부력을 조절하는 방법으로, 부력을 줄여 구조체(2)를 해수면 아래로 가라앉히고자 할 시에는 공기공급관(68)에 설치되어 있는 공기제어용 밸브(69)를 off 시키고 분기관(70)에 설치된 드레인밸브(71) 및 용수밸브(67)를 on시키면 용수밸브(67)를 통해서 부력통(62)(64) 또는 방수시트 부력통(66) 내부로 물이 유입되고 드레인밸브(71)를 통해서 공기가 배출되어 부력을 점차 상실하게 되는 것이다. 그리고 부력을 높여 구조체(2)를 해수면 위로 떠 있도록 할 시에는 공기제어용 밸브(69)와 용수밸브(67)를 on 시키고 분기관(70)에 설치된 드레인밸브(71) off 시킨 상태에서 공기공급관(37)으로 고압의 공기를 주입하면 부력통(62)(64) 또는 방수시트 부력통(66) 내에 있는 물이 용수밸브(67)를 통해서 외부로 배출되고 부력통(62)(64) 또는 방수시트 부력통(66) 내부의 공기량이 증가하면서 부력이 높아지게 되고 그로 인해 구조체(2)가 해수면 위로 부상하게 되는 것이다. 상기한 제2부력조절수단(6)의 물과 공기의 주입 및 배출 방법은 다양한 구성으로 제공될 수 있음은 당연하다.

이와 같이 제2부력조절수단(6)을 설치하는 경우 제1부력조절수단(3)과 더불어 본 발명의 반잠수식 해상 구조물(1)을 보다 안정적으로 리프팅 시킬 수 있는 기능성을 제공할 수 있는 것이다.

파력발전에 적합한 높이 조절은 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)의 양성부력과 앵커의 체인이나 로프의 길이 조절에 따른 견인력에 의하여 조수간만의 차이에 따른 수위 변화에도 파력발전에 적합한 높이를 제공할 수 있게 되는 것이다. 이때 센서에 의해 파력발전에 적합한 높이를 제공함은 당연하다.

도 17은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 조력발전장치를 설치한 예를 보인 정면도를 도시한 것으로서, 이는 반잠수식 해상 구조물(1)의 상측이나 하측 또는 상하측으로 조력발전장치(100)를 설치하여 조력(潮力)이 큰 지역에서 운용할 수 있는 것이다.

조력발전을 할 때에는 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)을 이용할 수도 있지만 이들을 각각 단독으로 설치할 수 있다.

도 18은 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 파력발전장치를 설치한 예를 보인 정면도를 도시한 것으로서, 이는 구조체(2)의 상측에 파력발전장치(200)를 설치하여 해상에서 운용할 경우, 소파제 역할을 하여 파도가 해안으로 밀려오는 것을 최소화 할 수 있게 되는 것이다.

파력발전장치(200)를 구성하고 있는 반잠수식 해상 구조물(1)의 상단에는 방수 가능한 구성으로 제어장치실(210)과 함께 정확한 위치를 확인할 수 있는 표식(220)을 설치할 수 있다.

도 19는 본 발명에서 제공하는 반잠수식 해상 구조물에 보강수단을 더 설치한 상태를 보인 정면도를 도시한 것이고, 도 20은 도 19의 평면도를 도시한 것이다.

도시된 바에 의해 반잠수식 해상 구조물(1)을 구성하고 있는 구조체(2)의 상측과 하측으로 복수의 지지부(81)를 형성하고, 상기 구조체(2)와 지지부(81)를 체인이나 와이어로프 등의 결속수단(82)으로 상호 결속하는 보강수단(8)을 더 마련한 것이다. 물론 구조체(2)와 제1부력조절수단(3)에도 보강수단(8)을 부가 구성할 수 있음은 당연하다.

구조체(2)와 지지부(81)를 결속하는 구성으로는 교량의 사장교와 같은 방법으로 결속하거나, 교량의 현수교와 같은 방법으로 결속하면 된다.

이와 같은 구조체(2)에 보강수단(8)을 더 설치하는 경우 구조체(2)가 틀어지거나 휨 현상이 발생하는 것을 최소화 할 수 있고, 해일 등 큰 파도에도 견딜 수 있는 견고하도 저렴한 가격으로 구조체(2)를 제작 보급할 수 있게 되는 것이다.

또한 본 발명을 사용할 경우 파력발전장치(200)는 반잠수식 해상 구조물(1)의 구조체(2)를 해저면에 위치하고 있는 콘크리트 구조물등으로 고정하지 않고, 사용할 수 있는 것으로, 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)의 양성부력과 앵커(46)의 체인(43)이나 로프(44)의 견인력으로 반잠수식 해상구조물(1)을 설치하여 사용하는 방법을 통해 쉽게 최적의 파력발전을 제공할 수 있는 것이다.

앵커(46)에 고정되어 일정한 장소에 있는 반잠수식 해상 구조물(1)에서 수중저항, 마찰저항, 부력, 중력에 의하여 저항체 역할을 하는 구조체(2), 제1부력조절수단(3), 제2부력조절수단(6)의 반잠수식 해상 구조물(1)에 파력발전장치(200)를 설치하는 방법이 제안될 수 있으며, 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)의 부력조절로 구조체(2)의 수중 위치를 조절하여 최적의 파력발전을 할 수 있다.

상기한 방법은 해상의 여건 즉, 조수간만의 차, 해저의 지형, 해저의 깊이 등에 따라서 선택할 수 있는 것이다.

조력발전을 할 때에는 제1부력조절수단(3)과 제2부력조절수단(6)을 이용할 수도 있지만 이들을 각각 단독으로 설치할 수 있다.

본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시례에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시례에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:반잠수식 해상 구조물 2:구조체
21:메인구조체 22:돌출구조체
23:접안공간 24:단위부재
3:제1부력조절수단 3a:고정편
3b:브래킷 31:탱크
32:물주입밸브 33:물배출밸브
34:배수용 펌프 35:배수관
36:체크밸브 37:공기공급관
4:앵커어셈블리 41:지지체
42:인양수단 43:체인
44:로프 45:상부가이드롤러
46:앵커 46a:연결수단
47:하부가이드롤러 48:체인보관통
49:인양모터
50:체인스프로킷 51:체인스토퍼
52:권취드럼 53:로프스토퍼
53a:지지대 53b:받침부재
53c:실린더 53d:가압부재
53e:홈 6:제2부력조절수단
61:내입공간 62,64:부력통
63:고정테 65:지지통
65a:고정테 65b:지지봉
66:방수시트 부력통 66a:결속시트
67:용수밸브 68:공기공급관
69:공기제어용 밸브 70:분기관
71:드레인밸브 8:보강수단
81:지지부 82:결속수단
100:조력발전장치 200:파력발전장치
210:제어장치실 220:표식

Claims (18)

1. 격자형으로 형성된 구조체(2)와;
   상기 구조체(2)가 해상에서 부력이 작용하여 수중의 일정 위치에 떠 있을 수 있도록, 구조체(2)의 상측으로 돌출되도록 설치되는 복수의 제1부력조절수단(3)과;
   상기 구조체(2)가 파력발전에 적합한 일정 위치에 견인되어 정지 상태로 고정될 수 있도록 구조체(2)가 잠수 상태일 때 수면위에 노출되는 높이로 구비된 지지체(41)에 설치된 인양수단(42)에 일단이 고정되며, 타단이 해저(海底)에 고정 상태로 설치되는 앵커(anchor;46)를 경유하여 구조체(2)에 고정한 체인(43) 또는 로프(44)로 구성되는 앵커어셈블리(4)를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
   
2. 격자형으로 형성된 구조체(2)와;
   상기 구조체(2)가 해상에서 부력이 작용하여 수중의 일정 위치에 떠 있을 수 있도록, 구조체(2)의 하측으로 돌출되도록 설치되는 복수의 제2부력조절수단(6)과;
   상기 구조체(2)가 파력발전에 적합한 일정 위치에 견인되어 정지 상태로 고정될 수 있도록 구조체(2)가 잠수 상태일 때 수면위에 노출되는 높이로 구비된 지지체(41)에 설치된 인양수단(42)에 일단이 고정되며, 타단이 해저(海底)에 고정 상태로 설치되는 앵커(anchor;46)를 경유하여 구조체(2)에 고정한 체인(43) 또는 로프(44)로 구성되는 앵커어셈블리(4)를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
   
3. 격자형으로 형성된 구조체(2)와;
   상기 구조체(2)가 해상에서 부력이 작용하여 수중의 일정 위치에 떠 있을 수 있도록, 구조체(2)의 상측으로 돌출되도록 설치되는 복수의 제1부력조절수단(3)과;
   상기 구조체(2)가 해상에서 부력이 작용하여 수중의 일정 위치에 떠 있을 수 있도록, 구조체(2)의 하측으로 돌출되도록 설치되는 복수의 제2부력조절수단(6)과;
   상기 구조체(2)가 파력발전에 적합한 일정 위치에 견인되어 정지 상태로 고정될 수 있도록 구조체(2)가 잠수 상태일 때 수면위에 노출되는 높이로 구비된 지지체(41)에 설치된 인양수단(42)에 일단이 고정되며, 타단이 해저(海底)에 고정 상태로 설치되는 앵커(anchor;46)를 경유하여 구조체(2)에 고정한 체인(43) 또는 로프(44)로 구성되는 앵커어셈블리(4)를 포함하도록 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
   
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
   상기 구조체(2)는 트러스 구조(trussed structure)로 이루어진 단위부재(24)를 서로 연결하여 격자형으로 형성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
   
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
   상기 구조체(2)는 H빔 또는 봉을 서로 연결하여 격자형으로 형성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
   
6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
   상기 구조체(2)는 메인구조체(21) 양측에 일정간격으로 돌출구조체(22)를 형성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
   
7. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서;
   상기 제1부력조절수단(3)은 부력통을 금속통으로 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
   
8. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서;
   상기 제2부력조절수단(6)은 부력통을 금속통으로 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
   
9. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서;
   상기 제1부력조절수단(3)은 부력통을 합성수지통으로 구성하고, 외부에 철망타입 지지통을 씌운 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
   
10. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서;
    상기 제2부력조절수단(6)은 부력통을 합성수지통으로 구성하고, 외부에 철망타입 지지통을 씌운 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
    
11. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서;
    상기 제1부력조절수단(3)은 부력통을 방수시트로 구성하고, 외부에 철망타입 지지통을 씌운 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
    
12. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서;
    상기 제2부력조절수단(6)은 부력통을 방수시트로 구성하고, 외부에 철망타입 지지통을 씌운 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
    
13. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서;
    상기 제1부력조절수단(3)은 구조체(2)와 탈착식으로 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
    
14. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서;
    상기 제2부력조절수단(6)은 구조체(2)와 탈착식으로 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
    
15. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서;
    상기 제1부력조절수단(3)은 공기와 물을 가감하여 부력을 조절할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
    
16. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서;
    상기 제2부력조절수단(6)은 공기와 물을 가감하여 부력을 조절할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
    
17. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
    반잠수식 해상 구조물(1)을 구성하고 있는 구조체(2)에는 보강수단(8)을 더 마련하되,
    상기 보강수단(8)은 구조체(2) 상측과 하측으로 복수의 지지부(81)를 형성하고, 상기 구조체(2)와 지지부(81)를 결속수단(82)으로 상호 결속한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.
    
18. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서;
    상기 체인(43) 또는 로프(44)는 구조체(2)에 고정한 상부가이드롤러(45)들과, 수개의 앵커(46)에 연결수단(46a)으로 연결된 하부가이드롤러(47)들을 경유하도록 구성하여 견인력을 높일 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 반잠수식 해상 구조물.

Images