KR101666104B1 - 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파도 및 파랑 등에 의해 해상에 위치하는 부유체의 동요, 예를 들어 상하동요(heave), 종동요(pitch), 횡동요(roll) 및 선수동요(yaw) 등에 대한 흔들림이나 움직임을 저감시킬 수 있는 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체에 관한 것으로, 본 발명에 따른 부유체는, 해양설비가 내부 또는 상면에 배치되고, 다각기둥으로 이루어지는 부유 몸체부와, 중심부에 부유 몸체부의 하면이 장착되고, 부유 몸체부의 단면과 동일한 형태로 이루어지며, 수중에 배치되어 파도 또는 파랑에 의해 부유체의 동요를 저감시키는 댐퍼부를 포함하고, 부유 몸체부의 단면은 정다각형으로 이루어지며, 댐퍼부의 단면적은 상기 부유 몸체부의 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체{FLOATING BODY COMPRISING DAMPER FOR REDUCING MOTION}
본 발명은 동요를 저감시킬 수 있는 부유체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 파도 및 파랑 등에 의해 해상에 위치하는 부유체의 동요, 예를 들어 상하동요(heave), 종동요(pitch), 횡동요(roll) 및 선수동요(yaw) 등에 대한 움직임을 저감시킬 수 있는 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체에 관한 것이다.
일반적으로 전기를 생산하기 위한 대표적인 발전의 형태로 화석연료를 에너지원으로 하는 화력발전 및 핵분열을 이용하는 원자력 발전을 들 수 있다.
그러나 화력발전은 화석연료의 연소에 의해 발생하는 에너지를 이용함에 따른 공해 유발의 문제와 함께 막대한 건설비가 요구되는 문제점이 있다. 또한, 그리고 원자력발전은 많은 양의 전기를 생산하는데 유리하지만 방사선 누출을 차단하기 위한 시설투자에 막대한 비용이 요구되고, 혐오시설로 인식되어 건설준비단계에서부터 지역주민들에 의한 강력한 저항을 받을 수밖에 없으며, 폐기물 처리가 쉽지 않을 뿐만 아니라 경미한 사고일지라도 심각한 환경파괴를 초래할 수 있는 위험이 항시 존재하는 문제점이 있다.
따라서, 근래 들어 화력이나 원자력에서 벗어나 공해 문제로부터 자유로울 수 있는 풍력, 조력, 수력, 태양열과 같은 자연에너지가 공해가 없는 청정에너지일 뿐만 아니라, 고갈될 염려가 없는 영구적인 에너지원으로서 발전 용도의 에너지원으로 주목을 받고 있다.
그러나 통상적인 발전 형태인 수력발전은 공해를 유발하지는 않지만, 물막이를 위한 막대한 비용이 요구되고, 댐 건설 후 광범위한 지역의 수몰에 따른 생태계의 변화와 더불어 심한 경우에는 해당 지역의 기후까지도 변화 시키는 2차적인 환경문제가 발생할 수 있는 문제점이 있다. 한편, 풍력발전 및 태양열발전은 기상상태의 영향에 지배되므로 바람이 없는 경우 및 태양복사에너지가 차단되는 경우에는 발전이 불가능한 문제점이 있다.
이와 더불어, 청정 에너지원으로 해양온도차 발전(OTEC, Ocean Thermal Energy Conversion)을 들 수 있다.
해양온도차 발전은 수온이 높은 표층수와 수온이 낮은 심층수를 각각 기화열과 응축열로 활용하여 전기를 생산하는 발전 시스템으로, 이러한 해양온도차 발전은 오로지 해수로만 에너지를 공급하기 때문에 탄소배출량이 전혀 없을 뿐만 아니라, 해수는 재활용이 가능한 무궁무진한 에너지원으로 사용할 수 있는 특징이 있다.
해양온도차 발전을 위해서는 해상에 발전을 수행할 수 있는 해양설비의 설치가 필수적이고, 이러한 해양설비는 일정 공간을 확보하고 해상에 부유 가능한 부유체를 이용하여 설치될 수 있다.
해양설비가 설치되는 부유체에 관한 기술은, 예를 들어, 대한민국 공개특허 제10-2013-0131121호에 개시되고 있다. 대한민국 공개특허 제10-2013-0131121호는 부유식 생산저장 해양설비에 관한 것으로, 일정의 수용 공간을 갖는 하부 부유체 및 상기 하부 부유체의 상측에 배치되되, 상기 하부 부유체의 내부에 하부 영역이 위치하는 상태로 배치되는 적어도 하나의 칼럼을 포함하도록 구성되고 있다.
그러나, 종래기술에 의한 부유체의 경우, 파도나 파랑에 의해 부유체의 동요, 예를 들어, 상하동요(heave), 종동요(pitch), 횡동요(roll) 및 선수동요(yaw) 등에 대한 흔들림 또는 움직임이 발생될 수 있다. 이러한 부유체의 동요는 탑재되는 해양설비의 제어 및 운영에 악영향을 줄 수 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 일정공간을 가지고 해양설비가 배치되며 해상에 위치하는 부유체에 대해, 하면에 동요 저감용 댐퍼를 장착함으로써 파도 및 파랑 등에 의해 부유체의 동요 등과 같은 흔들림이나 움직임을 저감시킬 수 있는 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체의 제공을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 동요 해양설비가 설치되고 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체는, 상기 해양설비가 내부 또는 상면에 배치되고, 다각기둥으로 이루어지는 부유 몸체부와, 중심부에 상기 부유 몸체부의 하면이 장착되고, 상기 부유 몸체부의 단면과 동일한 형태로 이루어지며, 수중에 배치되어 파도 또는 파랑에 의해 상기 부유체의 동요를 저감시키는 댐퍼부를 포함하고, 상기 부유 몸체부의 단면은 정다각형으로 이루어지며, 상기 댐퍼부의 단면적은 상기 부유 몸체부의 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체는, 상기 부유 몸체부의 단면이 정팔각형으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체는, 상기 댐퍼부가 다각기둥으로 이루어지고, 상기 댐퍼부의 높이는 상기 부유 몸체부의 높이보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체는, 상기 부유 몸체부와 상기 댐퍼부의 높이비가 1.5 : 1 내지 1.6 : 1인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체는, 상기 부유 몸체부의 단면과 상기 댐퍼부의 단면의 길이비는 1 : 1.5 내지 1 : 1.6인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체는, 상기 댐퍼부가 강판재질로 이루어져 내부에 빈 공간이 형성된 댐핑 플레이트와, 상기 댐핑 플레이트의 상측면에 다수개 배치되고, 일정 높이를 가지는 폴대 및 상기 다수의 폴대에 장착되고, 해조류의 식재가 가능한 그물망을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체는, 상기 댐퍼부가 강판재질로 이루어져 내부에 빈 공간이 형성된 다수의 댐핑 플레이트와, 각각의 상기 댐핑 플레이트의 상측면에 다수개 배치되어 상기 다수의 댐핑 플레이트가 일정 간격 유지된 상태로 적층되도록 일정 높이를 가지는 폴대 및 상기 다수의 댐핑 플레이트 중 상단 댐핑 플레이트에 배치되는 상기 다수의 폴대에 장착되어 해조류의 식재가 가능한 그물망을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체에 따르면, 일정공간을 가지고 해양설비가 배치되며 해상에 위치하는 부유체에 대해, 하면에 부유체의 면적과 일정비율로 이루어진 동요 저감용 댐퍼를 장착함으로써 파도 및 파랑 등에 의해 부유체가 히브(heave), 피치(pitch) 및 롤(roll) 방향으로 운동, 즉 동요를 저감시킬 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체를 나타내는 사시도이다.
도 3은, 본 발명에 따른 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체를 나타내는 측면도 및 상면도이다.
도 4는, 본 발명의 부유체와 특성을 비교하기 위해 종래의 부유체의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5 및 도 6은, 불규칙파에 대한 본 발명과 종래기술의 운동 응답 특성을 각각 나타내는 그래프이다.
도 7 및 도 8은, 규칙파에 대한 본 발명과 종래기술의 운동 응답 특성을 각각 나타내는 그래프이다.
도 9는, 본 발명에 따른 해조류 배양이 가능한 댐핑 플레이트가 구비된 부유체의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은, 도 9의 부유체의 측단면을 나타내는 단면도이다.
도 11은, 본 발명에 따른 해조류 배양이 가능한 다수의 댐핑 플레이트가 적층되어 형성된 댐퍼부가 구비된 부유체를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 12는, 도 11의 부유체의 측단면을 나타내는 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체를 나타내는 측면도 및 상면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 부유체(100)는 구체적으로 도시하지는 않았지만, 해상에 위치하도록 부유 가능한 재질로 이루어질 수 있으며, 이러한 부유체(100)는 부유 몸체부(110)와 댐퍼부(120)로 구성될 수 있다.
부유 몸체부(110)는 다각 기둥 형태로 이루어지고, 특히 단면은 정다각형, 예를 들어, 정팔각형 형태로 이루어질 수 있다. 또한, 부유 몸체부(110)의 단면은 정팔각형 외에 정육각형 등 다양하게 형성될 수 있다.
또한, 부유 몸체부(110)는 내부에 수용 공간(111)이 형성되고, 이 수용 공간(111)에 해양설비(10)들이 설치될 수 있다. 또한, 해양설비(10)들은 부유 몸체부(110)의 상면(112)에 설치될 수도 있다.
또한, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 부유 몸체부(110)의 측면에는 고리부재 등을 형성하여 해저면에 로프, 체인 또는 와이어 등을 연결함으로써 해상에 부유체(100)의 위치를 고정할 수 있다.
부유 몸체부(110)의 하면에는 댐퍼부(120)가 배치될 수 있다. 구체적으로, 부유 몸체부(110)의 중심부와 댐퍼부(120)의 중심부가 일치되도록 배치되고, 부유 몸체부(110)와 결합된 댐퍼부(120)는 수중에 위치될 수 있다.
댐퍼부(120)는 다각형 기둥으로 이루어지고, 이 댐퍼부(120)의 단면은 부유 몸체부(110)의 단면과 동일한 형태로 이루어질 수 있으며, 댐퍼부(120)의 단면적은 부유 몸체부(110)의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 댐퍼부(120)의 높이는 부유 몸체부(110)의 높이보다 낮게 형성될 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 부유 몸체부(110)의 높이(H1)와 댐퍼부(120)의 높이(H2)는 1.5 : 1 내지 1.6 : 1의 비율을 가질 수 있고, 보다 바람직하게는 1.58 : 1의 높이비로 이루어질 수 있다.
또한, 부유 몸체부(110)의 단면의 길이(L1)와 댐퍼부(120)의 길이(L2)는 1 : 1.5 내지 1 : 1.6의 길이비를 갖는 것을 특징으로 한다.
도 4는 종래의 부유체의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도로, 도면에 나타낸 바와 같이, 부유체(200)는 본 발명의 부유체(100)와 특성을 비교하기 위하여, 다각기둥 형태로 단면이 정팔각형으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 부유체(100)와 부유체(200)의 전체 높이는 동일하게 형성될 수 있고, 또한, 부유체(200)의 단면적은 본 발명의 부유 몸체부(110)의 단면적과 동일하게 형성될 수 있다.
도 5 및 도 6은, 불규칙파에 대한 본 발명의 부유체와 종래기술의 부유체의 운동 응답 특성을 각각 나타내는 그래프이다.
도 5는 불규칙적인 파도 또는 파랑이 적용될 수 있도록 불규칙파 조건에서 각 부유체(100, 200)의 서지(Surge)(도 5의 (a) 참조), 스웨이(Sway)(도 5의 (b) 참조) 및 히브(Heave)(도 5의 (c) 참조)에 대한 특성을 나타내고, 도 6은 롤(Roll)(도 6의 (a) 참조), 피치(Pitch)(도 6의 (b) 참조) 및 요(Yaw)(도 6의 (c) 참조)에 대한 특성을 나타낸다.
각 도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 부유체(200)의 운동, 즉 동요는 유의값(Significant value) 기준으로 부유체(100)에 비하여 대략 30% 내지 60%가 저감되는 것을 알 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8은 규칙파에 대한 본 발명과 종래기술의 운동 응답 특성을 각각 나타내는 그래프로, 도면에 나타낸 바와 같이, 부유체(100)와 부유체(200)를 비교한 결과, 댐퍼부(120)가 구비된 부유체(100)의 응답 특성은, 상하동요 및 종동요에 대한 공진 주기를 저주파수 영역으로 이동시키는 것으로, 전체적으로 동요의 크기를 낮추고 있음을 확인할 수 있다.
도 9는 해조류 배양이 가능한 댐핑 플레이트가 구비된 부유체의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 10은 도 9의 부유체의 측단면을 나타내는 단면도이다.
도면을 참조하면, 부유체(300)를 이루는 부유 몸체부(310)의 하면에는 댐퍼부(320)가 적층될 수 있다. 이 댐퍼부(320)는 댐핑 플레이트(321), 폴대(322) 및 그물망(323)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 댐핑 플레이트(321)는 강판재질로 이루어져 내부에 빈 공간(324)이 형성될 수 있다. 또한, 이 댐핑 플레이트(321)의 상측면에는 일정길이를 가지는 다수개의 폴대(322)가 배치될 수 있다.
또한, 이들 폴대(322)를 통해 댐핑 플레이트(321)와 일정간격 이격된 상태에서 해조류 또는 기타 해양 생물을 배양할 수 있는 그물망(323)이 배치될 수 있다.
도 11은 해조류 배양이 가능한 다수의 댐핑 플레이트가 적층되어 형성된 댐퍼부가 구비된 부유체를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 12는 도 11의 부유체의 측단면을 나타내는 단면도이다.
도면을 참조하면, 부유체(400)를 이루는 부유 몸체부(410)의 하면에 댐퍼부(420)가 적층되고, 댐퍼부(420)는 다수의 댐핑 플레이트(421), 폴대(422) 및 그물망(423)을 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 도 11의 부유체(400)는 도 9의 부유체(300)의 구성요소와 동일하게 이루어질 수 있다.
다만, 부유체(400)에서는 댐퍼부(420)를 이루는 댐핑 플레이트(421)가 다수개 적층되어 이루어질 수 있다. 특히, 내부에 빈 공간(423)이 구비된 각 댐핑 플레이트(421)들이 폴대(422)를 통해 일정간격 이격되어 적층됨으로써, 각 댐핑 플레이트(421)의 사이를 통해 유체가 이동될 수 있는 구조를 가지기 때문에 추가적인 댐핑 효과를 얻을 수 있는 특징이 있다.
상기와 같은 구조적 특징을 통해, 본 발명에 따른 부유체(300 및 400)에서는 파도나 파랑에 의해 발생될 수 있는 동요를 저감시킬 수 있을 뿐만 아니라 해조류 또는 기타 해양 생물을 배양할 수 있는 특징이 있다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 부유체는 부유 몸체부의 하면에 댐퍼부를 장착함으로써, 파도나 파랑에 의해 발생될 수 있는 동요를 저감시킬 수 있는 특징이 있다.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 300, 400 : 부유체
110, 310, 410 : 부유 몸체부
120, 320, 420 : 댐퍼부
321, 421 : 댐핑 플레이트
322, 422 : 폴대
323, 423 : 그물망

Claims (7)

  1. 해양설비가 설치되는 부유체에 있어서,
    상기 해양설비가 내부 또는 상면에 배치되고, 다각기둥으로 이루어지는 부유 몸체부;
    중심부에 상기 부유 몸체부의 하면이 장착되고, 상기 부유 몸체부의 단면과 동일한 형태로 이루어지며, 수중에 배치되어 파도 또는 파랑에 의해 상기 부유체의 동요를 저감시키는 댐퍼부;를 포함하고,
    상기 댐퍼부는,
    강판재질로 이루어져 내부에 빈 공간이 형성된 댐핑 플레이트;
    상기 댐핑 플레이트의 상측면에 다수개 배치되고, 일정 높이를 가지는 폴대; 및
    상기 다수의 폴대에 장착되고, 해조류의 식재가 가능한 그물망;을 포함하며,
    상기 부유 몸체부의 단면은 정팔각형으로 이루어지고,
    상기 댐퍼부의 단면적은 상기 부유 몸체부의 단면적보다 크게 형성되고, 상기 댐퍼부의 높이는 상기 부유 몸체부의 높이보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부유 몸체부와 상기 댐퍼부의 높이비는 1.5 : 1 내지 1.6 : 1인 것을 특징으로 하는 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 부유 몸체부의 단면과 상기 댐퍼부의 단면의 길이비는 1 : 1.5 내지 1 : 1.6인 것을 특징으로 하는 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 댐퍼부를 이루는 상기 댐핑 플레이트는 다수개 구비되고,
    일정 높이를 가지는 다수의 폴대를 통해 각각의 상기 댐핑 플레이트가 일정 간격을 유지한 상태에서 상기 부유 몸체부의 하면에 배치되며,
    해조류의 식재가 가능한 상기 그물망은 상기 다수의 댐핑 플레이트 중 상단 댐핑 플레이트에 배치되는 것을 특징으로 하는 동요 저감용 댐퍼가 구비된 부유체.
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