KR101646493B1 - 해상풍력 지지구조물 및 그 자켓형 하부구조물의 설치 방법 - Google Patents

해상풍력 지지구조물 및 그 자켓형 하부구조물의 설치 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상풍력 지지구조물의 데크를 포함한 상부구조물의 수평 확보 기능 강화 및 조류, 파력 등의 횡력에 대한 저항 기능 강화 등을 통해 전제적인 구조적 안정성이 향상되면서도 공사기간 단축 내지 사용 재료 절감 등을 통해 경제성은 크게 향상될 수 있는 해상풍력 지지구조물 및 그 자켓형 하부구조물의 설치 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 해상풍력 지지구조물은, 복수의 자켓 레그 및 상기 자켓 레그별로 내측에 설치되는 자켓 파일 그리고 상기 자켓 파일들의 상단에 결합되는 데크를 포함하는 해상풍력 지지구조물에 있어서, 상기 자켓 파일이 내측에 설치된 상기 자켓 레그의 상단을 삽입시켜 삽입된 상기 자켓 레그의 상단 및 해당 자켓 레그 내측의 상기 자켓 파일 상단과 용접을 통해 일체화되는 심 플레이트(Shim Plate)를 포함할 수 있으며, 또한 상기 심 플레이트는 상기 자켓 레그 또는 자켓 파일의 길이방향을 기준으로 일측에 삼각 구조의 요철부가 상기 자켓 레그 또는 자켓 파일의 둘레 방향을 기준으로 반복 형성되는 크라운 형태일 수 있다.

Description

해상풍력 지지구조물 및 그 자켓형 하부구조물의 설치 방법{Offshore wind power substructure and installation method for jacket type substructure thereof}
본 발명은 해상풍력 지지구조물의 데크를 포함한 상부구조물의 수평 확보 기능 강화 및 조류, 파력 등의 횡력에 대한 저항 기능 강화 등을 통해 전제적인 구조적 안정성이 향상되면서도 공사기간 단축 내지 사용 재료 절감 등을 통해 경제성은 크게 향상될 수 있는 해상풍력 지지구조물 및 그 자켓형 하부구조물의 설치 방법에 관한 것이다.
일반적으로 해상 구조물은 해저에 고정되는 기초를 가지고 해상에 설치될 수 있는 다양한 구조물을 말하며, 대표적으로는 해상 석유시추 플랫폼 및 해상 풍력발전 장치가 있다.
그리고 해상 구조물은 해저에 고정되는 해상풍력 지지구조물을 포함하며, 이러한 해상 구조물 및 해상풍력 지지구조물은 동일 개념의 용어로 사용되기도 하며, 따라서 이하에서 기재되는 해상풍력 지지구조물은 이러한 관점을 밑바탕에 두고 있음을 밝혀 둔다.
해상풍력 지지구조물은 통상 해저에 고정되어 기초 구조를 형성하는 하부구조물 및 이러한 하부구조물의 상단에 상부구조물을 설치하기 위한 데크 그리고 데크 상에 설치되는 상부구조물로 구성된다.
그리고 하부구조물은 그 형상에 따라 모노파일(monopile)형, 트라이포드(tripod)형, 돌핀(dolphin)형, 자켓(jacket)형, 부유식 구조 등으로 구분된다.
이 중에서 돌핀형과 자켓형은 하부구조물에 수평으로 작용하는 파력에 대해 비교적 안정적인 구조를 가져 선호도가 높은 형식에 해당된다.
도 1은 일반적인 자켓형 하부구조물이 적용된 해상풍력 지지구조물의 일례를 예시한 것으로서, 강관으로 구성된 레그(10)를 해저면에 세우고, 레그(10)와 레그(10) 사이에 브레이스 부재(20)를 설치하여 입체 트러스 구조를 형성하며, 레그(10)를 해저에 고정하기 위해 파일(30)이 추가로 설치되는 형태이다.
자켓식 하부구조물이 적용된 해상풍력 지지구조물에 대해 부연 설명하면, 자켓식 하부구조물이 해저면에 안착되고, 4개의 자켓 파일이 자켓 레그 안에 설치된 상태에서 자켓식 하부구조물의 수평이 맞지 않을 경우 해당 해상풍력 지지구조물의 상부구조물은 비스듬하게 설치된다. 이에 따라 자켓식 하부구조물을 포함한 해상풍력 지지구조물 전체에는 설계하중과는 다르게 중력하중 말고도 수평하중이 더 작용하게 되고, 이는 해상풍력 지지구조물이 전체적으로 불안정한 설치 상태를 유지하는 원인이 된다.
또한 기존의 해상풍력 지지구조물에서는 트랜지션 피스가 데크의 상부에 설치되는 타워 기초(Tower Foundation)로 정의되는 상황이고, 이에 따라 데크의 하부 쪽은 상부 데크 레그를 자켓 파일에 바로 설치하는 것이 일반화되어 있는바, 자켓 파일과 데크의 상면 사이에 트랜지션 피스(Transition Piece)를 설치하여 데크의 수평을 유지시키려는 시도가 이루어지지 못하였다.
결과적으로, 자켓 레그에 4개의 자켓 파일을 항타한 상태가 수평이 되지 못할 경우 데크도 수평이 되지 못하므로 자켓식 하부구조물을 포함한 해상풍력 지지구조물 전체가 기울어진 상태가 된다. 다시 말해, 트랜지션 피스를 데크의 상부에 위치시킨 상태에서 레벨을 맞춘 후 타워와 연결하는 방식은 해당 해상풍력 지지구조물을 운용하는 과정에서 작은 사고는 물론 대형 사고의 원인이 될 수 있다.
또한 기존의 자켓식 하부구조물은 해저면 위에서의 자켓 레그와 자켓 파일의 결속 그리고 해저면 아래에서의 자켓 파일과 토사의 결속을 위해 통상 그라우팅(Grouting) 방식을 사용하며, 도 2는 이를 예시한 것이지만, 이러한 그라우팅 방식의 경우 해상 작업을 수반하는데 따른 해양 오염 및 그에 기인한 민원 제기의 발생 소지가 있고, 또한 해상 조건이 양호할 때만 작업이 가능하므로 해당 자켓식 하부구조물을 설치하는 공사 기간이 늘어나는 원인이 되기도 한다.
또한 기존의 자켓식 하부구조물은 비교적 연약한 지반에 설치 시 그 자켓 레그가 해저면에 안착되는 과정에서 자켓식 하구구조물의 전체 하중으로 인해 해당 해저면 밑으로 일정 깊이 관입되는 현상을 발생시킨다. 이는 자켓식 하부구조물은 처음 계획된 위치에 정상적으로 설치되지 못함을 의미하며, 따라서 해저면 속으로 필요 이상 관입된 자켓식 하부구조물을 다시 들어올리는 작업이 필요한데, 이때 관입된 자켓식 하부구조물의 자켓 레그와 해저 지반과의 마찰력으로 인해 상당히 어려운 작업 과정이 수반되는 동시에 이를 위해 동원된 크레인의 규격 및 그에 따른 작업 성능이 접합해야 하는 전제 조건도 따르게 된다.
또한 기존의 자켓식 하부구조물을 포함한 해상풍력 지지구조물은 타워 기초(Tower Foundation)가 통상 데크 상단에 설치되어 상부 블레이드에서 발생되는 모든 하중을 4개의 브레이스(Brace, diagonal Strut)와 타워 기초(Main Cylinder)에서 지지하는 형태로써, 도 3은 이를 예시한 것이지만, 이는 데크의 단면이 커지는 동시에 그에 따라 데크의 무게가 증가되는 원인이 된다.
한국 등록특허 제10-1386412호(2014.04.24.공고), “인발저항이 향상된 자켓구조물” 한국 등록특허 제10-1459649호(2014.11.12.공고), “해상 지지구조물 설치를 위한 이중 부유구조체 및 이를 이용한 해상 지지구조물 시공 방법”
본 발명의 실시 예는 자켓형 하부구조물의 자켓 파일과 데크 사이에서 트랜지션 피스를 매개로 데크의 수평 설치가 안정적으로 이루어지면서 궁극적으로 해상풍력 지지구조물의 최종적인 설치 상태가 안정적일 수 있게 하는 해상풍력 지지구조물 및 그 자켓형 하부구조물의 설치 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 실시 예는 자켓형 하부구조물의 설치 과정에서 그라우팅 작업의 생략을 가능케 하여 기존 그라우팅 작업으로 인해 수반되던 해양 오염 및 공사 기간의 장기화 현상이 방지될 수 있게 하는 해상풍력 지지구조물 및 그 자켓형 하부구조물의 설치 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 실시 예는 자켓형 하부구조물에 대한 조류, 파력 등의 횡력으로부터 해당 자켓형 하부구조물 및 그를 포함한 해상풍력 지지구조물이 슬라이딩 현상의 방지와 함께 안정적이고 견고한 지지상태를 유지할 수 있도록 하는 머드 매트가 해당 해상풍력 지지구조물에 대한 영구적인 부속 구조의 기능을 할 수 있도록 하는 해상풍력 지지구조물 및 그 자켓형 하부구조물의 설치 방법을 제공한다.
또한 본 발명의 실시 예는 해상풍력 지지구조물의 데크 크기를 최소화할 수 있어 해당 데크의 제작에 사용되는 재료를 절감할 수 있게 하면서도 해상풍력 지지구조물의 데크를 포함한 상부구조물의 하중에 대한 지지 기능을 강화될 수 있는 해상풍력 지지구조물 및 그 자켓형 하부구조물의 설치 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물은, 복수의 자켓 레그 및 상기 자켓 레그별로 내측에 설치되는 자켓 파일 그리고 상기 자켓 파일들의 상단에 결합되는 데크를 포함하는 해상풍력 지지구조물에 있어서, 상기 자켓 파일 상단의 인입이 이루어진 상기 자켓 레그의 상단을 삽입시켜 상기 자켓 레그 및 자켓 파일의 상단과 용접을 통해 일체화되는 심 플레이트(Shim Plate)를 포함할 수 있다.
또한 상기 심 플레이트는 상기 자켓 레그 또는 자켓 파일의 길이방향을 기준으로 일측에 삼각 구조의 요철부가 상기 자켓 레그 또는 자켓 파일의 둘레 방향을 기준으로 반복 형성되는 크라운 형태일 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물은 상기 자켓 레그들의 하단을 통과시키는 상태로 상기 자켓 레그들의 하부와 결합되는 머드 매트 및 상기 머드 매트의 하면에 결합되어 상기 머드 매트의 아래쪽에서 해저면에 관입되기 위한 스커트 플레이트를 더 포함하며, 상기 스커트 플레이트는 해저면에 대한 관입용의 뾰족한 부위를 포함하는 것일 수 있다.
또한 상기 데크는 타워 기초(Tower Foundation)의 하부를 통과시키는 형태로 형성되며, 본 발명의 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물은 상기 데크를 통과한 상기 타워 기초에 길이방향의 일단이 결합되는 동시에 길이방향의 타단이 상기 자켓 레그에 연결되는 타워 기초의 지지를 위한 복수의 브레이스를 더 포함할 수 있다.
그리고 본 발명의 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물의 자켓형 하부구조물의 설치 방법은, 복수의 자켓 레그 및 상기 자켓 레그별로 내측에 설치되는 자켓 파일 그리고 상기 자켓 파일들의 상단에 결합되는 데크를 포함하는 해상풍력 지지구조물의 자켓형 하부구조물의 설치 방법에 있어서, 상기 자켓 레그를 해저면에 안착시킨 다음 파일 4개를 대각선 방향으로 차례로 항타하여 설치하는 단계와, 상기 자켓 파일과 자켓 레그의 캔을 심 플레이트를 매개로 용접하여 일체화시키는 단계와, 상기 자켓 파일의 상단을 측량하여 각각의 레벨을 확인 후 자켓 파일 간의 상단 높이에 차이가 있을 경우 트랜지션 피스(Transition Piece)를 통해 조정한 후 상기 트랜지션 피스를 상기 자켓 파일의 상단과 용접을 통해 고정하는 단계와, 상기 트랜지션 피스를 상기 데크 레그에 관입하여 용접을 통해 고정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 자켓형 하부구조물의 자켓 파일과 데크 사이에서 트랜지션 피스를 매개로 데크의 수평 설치가 안정적으로 이루어지면서 궁극적으로 해상풍력 지지구조물의 최종적인 설치 상태가 안정적일 수 있게 된다.
또한 자켓형 하부구조물의 설치 과정에서 그라우팅 작업의 생략이 가능함에 따라, 기존 그라우팅 작업으로 인해 수반되던 해양 오염 및 공사 기간의 장기화 현상이 방지될 수 있고 이로 인해 해상풍력 지지구조물을 설치하는 과정에서의 비용 절감도 가능해진다.
또한 자켓형 하부구조물에 대한 조류, 파력 등의 횡력으로부터 해당 자켓형 하부구조물 및 그를 포함한 해상풍력 지지구조물이 슬라이딩 현상의 방지와 함께 안정적이고 견고한 지지상태를 유지할 수 있고, 이러한 기능을 제공하는 머드 매트가 해당 해상풍력 지지구조물에 대한 영구적인 부속 구조의 기능을 가질 수 있게 된다.
또한 해상풍력 지지구조물의 데크 크기를 최소화할 수 있어 해당 데크의 제작에 사용되는 재료를 절감할 수 있게 하면서도 해상풍력 지지구조물의 데크를 포함한 상부구조물의 하중에 대한 지지 기능을 강화될 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 자켓형 하부구조물이 적용된 해상풍력 지지구조물의 일례를 예시한 도면
도 2는 기존의 자켓식 하부구조물에서 자켓 파일의 자켓 레그 및 해저면 토사에 대한 그라우팅 방식의 결속 구조를 예시한 도면
도 3은 기존의 자켓식 하부구조물을 포함한 해상풍력 지지구조물에서 통상적인 타워 기초의 구조를 예시한 도면
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물의 전체적인 외형을 보인 사시도
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물에서 요부인 심 플레이트(Shim Plate) 및 그를 통한 자켓 레그와 자켓 파일의 결합 구조를 예시한 도면
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물에서 다른 요부인 머드 매트 및 스커트 플레이트를 예시한 도면
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물의 자켓형 하부구조물의 설치 방법을 예시한 순서도
도 8은 도 7의 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물의 자켓형 하부구조물의 설치 방법을 통해 설치되는 자켓형 하부구조물의 요부를 예시한 도면
이하의 본 발명에 대한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예에 대한 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시하기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.
따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
발명에서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한 명세서에 기재된 “…부”,　＂…모듈“ 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물 및 그 자켓형 하부구조물의 설치 방법에 대해 설명한다.
먼저, 도 4 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물의 전체적인 외형을 보인 사시도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물(100)은 자켓 레그(110), 자켓 파일(120), 데크(130), 심 플레이트(140: Shim Plate), 머드 매트(150), 스커트 플레이트(160), 타워 기초(Tower Foundation: 170), 브레이스(180) 등을 포함하여 구성되는 것으로서, 전체적인 외형에서는 기존의 해상풍력 지지구조물과 비교하여 유사성이 있지만, 심 플레이트(140), 머드 매트(150), 스커트 플레이트(160), 브레이스(180)를 포함하는 구성 및 데크(130)가 타워 기초(170)의 하부를 통과시키는 형태로 이루어지는 구성 등에서 기존 해상풍력 지지구조물들과 차이점을 보인다.
그리고 이러한 차이점에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하여 차례로 설명키로 하며, 설명에 앞서, 해상풍력 지지구조물(100)의 기본적인 구성에 대해 간략하게 설명하면, 해상풍력 지지구조물(100)은 복수의 자켓 레그(110) 및 이러한 자켓 레그(110)별로 내측에 설치되는 자켓 파일(120) 그리고 자켓 파일(120)들의 상단에 결합되는 데크(130)를 포함하여 구성된다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물에서 요부인 심 플레이트(Shim Plate) 및 그를 통한 자켓 레그와 자켓 파일의 결합 구조를 예시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 심 플레이트(140)가 용접에 의한 결합 방식을 통해 자켓 레그(110)의 상단 및 자켓 파일(120)의 상단을 일체로 연결시킨다. 다시 말해, 심 플레이트(140)는 자켓 파일(120)이 내측에 설치된 자켓 레그(110)의 상단을 삽입시켜 삽입된 자켓 레그(110)의 상단 및 해당 자켓 레그(110) 내측의 자켓 파일(120) 상단과 용접을 통해 일체화된다.
그리고 심 플레이트(140)는 자켓 레그(110) 또는 자켓 파일(120)의 길이방향을 기준으로 일측에 삼각 구조의 요철부(141)가 자켓 레그(110) 또는 자켓 파일(120)의 둘레 방향을 기준으로 따라 반복 형성되는 크라운 형태일 수 있다.
또한 자켓 레그(110)는 내측에 설치되는 자켓 파일(120)이 중앙에서 지지된 상태를 유지할 수 있도록 그 내면에 복수 개의 파일 스페이서(111)가 둘레 방향을 따라 설치될 수 있다. 이에 따라, 자켓 레그(110)의 내측 중앙에 자켓 파일(120)이 위치한 상태에서 해당 자켓 파일(120)을 항타하여 자켓 파일(120)을 설치하며, 해상풍력 지지구조물(100)의 횡력은 파일 스페이서(111)를 통해 자켓 파일(120)에서 자켓 레그(110)를 포함한 자켓형 하부구조물 전체로 전달된다.
심 플레이트(140)를 포함한 상술한 구성에 의해서, 데크(130) 및 데크(130)의 상부에서 발생되는 모든 힘이 심 플레이트(140) 및 자켓 레그(110)와 자켓 파일(120) 간 용접 부위를 중심으로 자켓 레그(110)들 및 자켓 파일(120)들을 포함한 자켓형 하부구조물 전체로 전달된다. 이를 통해 기존의 해상풍력 지지구조물에서 사용되던 그라우팅 방식(도 2 참조)이 생략될 수 있게 되고, 결과적으로 해상풍력 지지구조물(100)의 설치 과정에서 기존 그라우팅 작업으로 인해 수반되던 해양 오염이 근본적으로 방지되는 동시에 해상 조건에 별다른 제약을 받지 않게 되어 해당 해상풍력 지지구조물(100)을 설치하는 공사 기간이 단축될 수 있다.
다음은 도 6을 참조하여 머드 매트(150) 및 스커트 플레이트(160)에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물에서 다른 요부인 머드 매트 및 스커트 플레이트를 예시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 머드 매트(150)는 자켓 레그(110)들의 하단을 통과시키는 상태로 자켓 레그(110)들의 하부와 결합되며, 스커트 플레이트(160)는 머드 매트(150)의 하면에 결합되어 머드 매트(150)의 아래쪽에서 해저면에 관입된다. 이때, 스커트 플레이트(160)는 해저면에 대한 관입용의 뾰족한 부위를 포함하는 형태일 수 있다. 본 실시 예에서는 이러한 스커트 플레이트(160)가 머드 매트(150)의 하면과 수직을 이루는 방향으로 하향 연장되는 제1 측면(161) 및 머드 매트(150)의 하면으로부터 제1 측면(161)의 방향으로 경사지게 하향 연장되는 제2 측면(162)을 포함하여 하단부가 첨단을 이루는 형태인 것을 예로 하였다.
머드 매트(150)는 자켓형 하부구조물이 해저면에 안착 시 해저 지반의 압력을 지지하여 자켓 레그(110)를 포함한 자켓형 하부구조물이 해저면으로 관입되는 현상을 방지하는 기능을 한다. 또한 스커트 플레이트(160)는 해상풍력 지지구조물(100)의 자켓형 하부구조물이 해저면에 안착된 상태에서 조류나 파력에 의해 횡방향으로 거동하는 것을 방지하는 기능을 한다.
부연 설명하면, 스커트 플레이트(160)는 자켓형 하부구조물이 해상풍력 지지구조물(100)의 설치를 위해 해저면에 안착 시 해당 해저면에 관입되어 조류, 파력 등의 해양 외력으로 인한 횡력에 대해 저항하여 자켓형 하부구조물 내지 그를 포함한 해상풍력 지지구조물(100)의 슬라이딩 현상에 대한 안전성을 향상시키는 기능을 한다. 결과적으로 스커트 플레이트(160)의 미설치 시와 비교하여 자켓형 하부구조물 내지 그를 포함한 해상풍력 지지구조물(100)이 보다 높은 파고에도 횡력에 대한 큰 저항성을 바탕으로 해상작업 가능 일수를 늘리고, 이에 따라 해상작업 대기 시간이 최소화되면서 해당 해상풍력 지지구조물(100)의 공사 기간이 단축될 수 있어 경제적인 측면에서도 우수성을 나타내게 된다.
또한 해상풍력 지지구조물(100)은 해저면으로부터 약 150m 내외의 높이에서 발생되는 횡력과 수직력 등을 받으면서 지지되어야 하는 구조물인바 횡 변위가 상당히 크게 발생되며, 따라서 머드 매트(150)를 이에 대응 가능한 적합한 넓이로 확장 형성시켜 횡력에 대한 해상풍력 지지구조물(100)의 변위를 개선시키는 영구적인 부속 구조가 되도록 한다.
다음은 도 4를 참조하여 타워 기초(170) 및 브레이스(180) 그리고 데크(130)에 대해 설명한다.
도시된 바와 같이, 데크(130)는 타워 기초(170: Tower Foundation)의 하부를 통과시키는 형태로 형성되며, 이에 따라 타워 기초(170)는 그 하부가 데크(130)를 통과하여 데크(130) 아래쪽으로 배치된다.
그리고 이렇게 데크(130) 아래쪽으로 배치되는 타워 기초(170)의 하부는 복수의 브레이스(180)를 통해 지지되는 것으로서, 즉, 복수의 브레이스(180) 각각은 데크(130)를 통과한 타워 기초(170)의 하부에 길이방향의 일단이 결합되는 동시에 길이방향의 타단이 자켓 레그(110)에 연결된다.
이러한 구성에 의해서, 데크(130)를 포함하여 데크(130) 상부에서 발생되는 모든 하중이 자켓 레그(110)를 포함한 자켓형 하부구조물 전체에 직접 전달되며, 이는 데크(130)의 단면을 최소화할 수 있는 이점으로 이어져 데크(130) 제작에 소요되는 소재를 줄일 수 있게 하면서도 데크(130)를 중심으로 하는 상부 하중에 대한 지지 기능을 보다 향상될 수 있게 된다.
다음은 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물의 자켓형 하부구조물의 설치 방법에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물의 자켓형 하부구조물의 설치 방법을 예시한 순서도이고, 도 8은 도 7의 실시 예에 따른 해상풍력 지지구조물의 자켓형 하부구조물의 설치 방법을 통해 설치되는 자켓형 하부구조물의 요부를 예시한 도면이다.
설명에 앞서, 이하의 설명에서 각 구성들에 대한 부호는 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한 해상풍력 지지구조물(100)에 따른 것임을 밝혀 둔다.
도 7을 참조하면, 단계(S110)에서, 자켓 레그(110)를 해저면에 안착시킨 다음 파일(200) 4개를 대각선 방향으로 차례로 항타하여 설치한다.
단계(S120)에서, 자켓 파일(110)과 자켓 레그(110)의 캔을 심 플레이트(140)를 매개로 용접하여 일체화시킨다.
단계(S130)에서, 자켓 파일(120)의 상단을 측량하여 각각의 레벨을 확인 후 자켓 파일(120) 간의 상단 높이에 차이가 있을 경우 트랜지션 피스(190: Transition Piece)를 통해 조정한다.
단계(S140)에서, 트랜지션 피스(190)를 자켓 파일(110)의 상단과 용접을 통해 고정한다.
단계(S150)에서, 트랜지션 피스(190)를 데크 레그(131)에 관입하여 용접을 통해 고정한다.
이러한 일련의 과정을 통해 데크(130)가 전체적으로 수평을 유지하는 상태에서 자켓 레그(110)를 포함한 자켓형 하부구조물과 일체화된다.
상술한 도 4 내지 도 8의 설명을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 해상풍력 지지구조물 및 그 자켓형 하부구조물의 설치 방법은, 자켓형 하부구조물의 자켓 파일과 데크 사이에서 트랜지션 피스를 매개로 데크의 수평 설치가 안정적으로 이루어질 수 있게 하고, 궁극적으로는 해상풍력 지지구조물의 최종적인 설치 상태가 안정적일 수 있게 한다.
또한 자켓형 하부구조물의 설치 과정에서 그라우팅 작업의 생략을 가능케 함으로써, 기존 그라우팅 작업으로 인해 수반되던 해양 오염 및 공사 기간의 장기화 현상을 방지시키고, 결과적으로 해상풍력 지지구조물을 설치하는 과정에서의 비용 절감을 가능케 한다.
또한 자켓형 하부구조물에 대한 조류, 파력 등의 횡력으로부터 해당 자켓형 하부구조물 및 그를 포함한 해상풍력 지지구조물이 슬라이딩 현상의 방지와 함께 안정적이고 견고한 지지상태를 유지할 수 있게 하고, 이러한 기능을 제공하는 머드 매트를 영구적인 부속 구조로써 구비하게 된다.
또한 해상풍력 지지구조물의 데크 크기를 최소화할 수 있게 하여 이를 통해 해당 데크의 제작에 사용되는 재료를 절감할 수 있게 하면서도 해상풍력 지지구조물의 데크를 포함한 상부구조물의 하중에 대한 지지 기능을 강화시킨다.
이상과 같이 본 설명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술되는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 해상풍력 지지구조물 110 : 자켓 레그
111 : 파일 스페이서 120 : 자켓 파일
130 : 데크 131 : 데크 레그
140 : 심 플레이트 141 : 요철부
150 : 머드 매트 160 : 스커트 플레이트
161 : 제1 측면 162 : 제2 측면
170 : 타워 기초 180 : 브레이스
190 : 트랜지션 피스

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 복수의 자켓 레그 및 상기 자켓 레그별로 내측에 설치되는 자켓 파일 그리고 상기 자켓 파일들의 상단에 결합되는 데크를 포함하는 해상풍력 지지구조물의 자켓형 하부구조물의 설치 방법에 있어서,
    상기 자켓 레그를 해저면에 안착시킨 다음 파일 4개를 대각선 방향으로 차례로 항타하여 설치하는 단계;
    상기 자켓 파일과 자켓 레그의 캔을 심 플레이트를 매개로 용접하여 일체화시키는 단계;
    상기 자켓 파일의 상단을 측량하여 각각의 레벨을 확인 후 자켓 파일 간의 상단 높이에 차이가 있을 경우 트랜지션 피스(Transition Piece)를 통해 조정한 후 상기 트랜지션 피스를 상기 자켓 파일의 상단과 용접을 통해 고정하는 단계;
    상기 트랜지션 피스를 데크 레그에 관입하여 용접을 통해 고정하는 단계를 포함하는 해상풍력 지지구조물의 자켓형 하부구조물의 설치 방법.
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