KR101672595B1

KR101672595B1 - 해수저항 감소 및 수직도 조절을 위한 석션기초, 그 설치방법 및 인양방법

Info

Publication number: KR101672595B1
Application number: KR1020140161055A
Authority: KR
Inventors: 이규열; 지성현; 최재형; 김동준; 윤준웅
Original assignee: 현대건설주식회사
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2016-11-04
Also published as: KR20160059570A

Abstract

본 발명은 해수저항 감소 및 수직도 조절을 위한 석션기초, 그 설치방법 및 인양방법에 관한 것이다. 이를 위하여 상부는 상판으로 닫혀 있고, 하부는 개방된 중공의 기둥 형태로 구성되며, 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체;를 포함하고, 상판은 개폐가 가능하도록 구성되며, 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상판이 개방되는 것을 특징으로 하는 석션기초가 제공될 수 있다. 이에 따르면 석션기초의 설치 및 인양시에 발생되는 연직방향의 해수와의 저항이 저감되는 효과가 있다.

Description

해수저항 감소 및 수직도 조절을 위한 석션기초, 그 설치방법 및 인양방법{SUCTION BUCKET FOUNDATION FOR DECREASING RESISTANCE OF SEAWATER AND ADJUSTING VERTICALITY, INSTALLING AND LIFTING METHOD}

본 발명은 해수저항 감소 및 수직도 조절을 위한 석션기초, 그 설치방법 및 인양방법에 관한 것이다.

해상기초에는 모노파일, 석션기초, 중력식 기초 및 자켓기초 등을 이용한다. 석션기초(Suction Bucket 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, ②단시간에 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.

대한민국 공개특허 10-2009-0102472 미국 등록특허 6,481,932 유럽 공개특허 02216447 대한민국 등록특허 10-1352095

그러나 종래의 석션기초는 해저면에 착저되기까지 상당한 깊이의 수중을 통과해야하므로, 석션기초가 하강되는 과정에서 해수와의 저항이나 해류 등에 의해 하강하는 석션기초에 요동이 발생하여 안정적인 설치가 어려운 문제점 등이 있었다. 석션기초가 해저면에 착저시 수직도가 기울어지는 경우에는 석션 관입이 불가능할 수 있다. 게다가 시공 후에 수직도 보정을 하기 위해서는 추가적인 공정 및 시공비가 증가되는 문제점이 발생되고, 장비투입도 상당히 난해한 문제점이 있었다.

또한 석션기초를 인발 후에 수면까지의 인양시에도 해수에 의한 저항이 작용되어 석션기초의 인양이 어려워지는 문제점이 발생되었다. 이러한 문제는 인양시에 소모되는 비용 및 공기의 증대를 야기한다.

따라서 본 발명은 상기 제시된 문제점을 개선하기 위하여 창안되었다.

본 발명의 목적은, 석션기초의 설치 및 인양시에 발생되는 해수와의 저항을 최소로 하고, 석션기초의 시공시에 수직도를 맞추기 용이하도록 석션기초의 이동시에 석션기초의 상판이 개방될 수 있도록 구성되는 해수저항 감소 및 수직도 조절을 위한 석션기초, 그 설치방법 및 인양방법를 제공하는데에 있다.

이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.

본 발명의 목적은, 상부는 상판으로 덮혀있고, 하부는 개방된 중공의 기둥형태로 구성되며, 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체; 상기 상판 및 상기 스커트부 중 적어도 하나의 적어도 일부에 형성되는 구멍인 개방구; 및 상기 개방구를 밀폐하도록 구성되고, 상기 개방구의 개폐가 가능하도록 구성되는 폐쇄판;을 포함하고, 상기 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상기 폐쇄판의 움직임에 의해 상기 개방구가 개방되는 것을 특징으로 하는 석션기초를 제공하여 달성될 수 있다.

또는 상기 개방구는 상기 상판의 적어도 일부에 형성되고, 상기 폐쇄판은 상기 상판과 평행하게 슬라이딩되도록 구성되며, 상기 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상기 폐쇄판의 슬라이딩에 의해 상기 개방구가 개방되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는 상기 개방구는 상기 상판의 적어도 일부에 형성되고, 상기 폐쇄판은 상기 폐쇄판의 일측에 구성되는 힌지축을 중심으로 회동되는 여닫이 형태로 구성되며, 상기 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상기 폐쇄판의 상기 힌지축을 중심으로 하는 회동에 의해 상기 개방구가 개방되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는 상기 개방구는 상기 스커트부의 적어도 일부에 형성되고, 상기 폐쇄판은 상기 스커트부의 기둥면과 평행하게 슬라이딩되도록 구성되며, 상기 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상기 폐쇄판의 슬라이딩에 의해 상기 개방구가 개방되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는 상기 개방구는 상기 스커트부의 적어도 일부에 형성되고, 상기 폐쇄판은 상기 폐쇄판의 일측에 구성되는 힌지축을 중심으로 회동되는 여닫이 형태로 구성되며, 상기 본체가 해수 중에서 이동될 대, 상기 폐쇄판의 상기 힌지축을 중심으로 하는 회동에 의해 상기 개방구가 개방되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는 상기 개방구는, 상기 상판의 중심을 중심점으로 하고, 특정 각도의 내각을 갖는 호형으로 구성되며, 상기 폐쇄판은, 상기 상판의 중심을 축으로 하여 슬라이딩 되도록 구성되고, 상기 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상기 폐쇄판의 슬라이딩에 의해 상기 개방구가 개방되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는 상기 본체의 해저면 착저 및 상기 본체의 해저면 인발 중 적어도 하나를 센싱하여 상판개방신호를 생성하는 센서부; 및 상기 센서부 및 상기 폐쇄판와 연결되고, 상기 센서부에서 상기 상판개방신호를 수신하면, 상기 개방구가 개방되도록 상기 폐쇄판의 슬라이딩을 구동하는 구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는 내부에 해수보다 밀도가 낮은 저밀도 유체가 수용되며 상기 본체의 상부에 구비되는 중공의 부력수단;을 더 포함하고, 상기 부력수단은, 상기 저밀도 유체가 상기 부력수단 내에서 상기 상판이 기울어진 방향으로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는 상기 부력수단은, 도넛형으로 구성되어 상기 상판의 외측을 감싸도록 구성되며, 동일한 길이의 복수개의 구역으로 구획되고, 상기 부력수단의 구역과 구역 사이에는 펌프가 구성되어, 상기 저밀도 유체가 상기 부력수단 내에서 상기 상판이 기울어진 방향으로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 목적은 상부는 상판으로 덮혀있고, 하부는 개방된 중공의 기둥형태로 구성되며, 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체; 및 상기 상판과 상기 스커트부의 분리와 결합이 가능하도록 상기 상판과 상기 스커트부를 연결하는 연결부;를 포함하고, 상기 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상기 상판과 상기 스커트부가 분리되어 상기 본체의 상부가 일부 개방되는 것을 특징으로 하는 석션기초를 제공하여 달성될 수 있다.

본 발명의 목적은 석션기초의 설치방법에 있어서, 상기 석션기초의 일구성인 개방구가 개방되는 개방단계; 상기 석션기초가 해수중에서 해저면의 기설정된 시공위치로 하강되는 하강단계; 상기 석션기초가 해저면에 착저되는 착저단계; 및 상기 개방구가 폐쇄되는 폐쇄단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초 설치방법을 제공하여 달성될 수 있다.

본 발명의 목적은 석션기초의 설치방법에 있어서, 상기 석션기초의 일구성인 폐쇄판이 슬라이딩되어 상기 석션기초의 일구성인 개방구가 개방되는 개방단계; 상기 석션기초가 해수중에서 해저면의 기설정된 시공위치로 하강되는 하강단계; 상기 석션기초가 해저면에 착저되는 착저단계; 및 상기 폐쇄판이 슬라이딩되어 상기 개방구가 폐쇄되는 폐쇄단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초 설치방법을 제공하여 달성될 수 있다.

본 발명의 목적은 석션기초의 설치방법에 있어서, 상기 석션기초의 수직도가 기울어진 채로 상기 석션기초가 해저면에 착저되는 착저단계; 상기 석션기초의 일구성인 부력수단 내에 수용되어 있는 저밀도 유체가 상기 부력수단 내에서 상기 석션기초가 기울어진 방향으로 이동되어 상기 석션기초의 수직도가 보정되는 수직도 보정단계; 및 상기 부력수단에 의해 상기 석션기초의 수직도가 보정된 이후에 상기 석션기초의 내부에 석션압이 적용되는 석션단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초 설치방법을 제공하여 달성될 수 있다.

본 발명의 목적은 해저면에 설치된 석션기초의 인양방법에 있어서, 상기 석션기초의 일구성인 개방구가 폐쇄된 상태에서 상기 석션기초의 내부에 해수가 주입되어, 상기 석션기초가 해저 지반에서 인발되는 인발단계; 상기 개방구가 개방되는 개방단계; 및 상기 석션기초가 해수중에서 연직 상방으로 리프팅되는 리프팅 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초 인양방법을 제공하여 달성될 수 있다.

본 발명의 목적은 해저면에 설치된 석션기초의 인양방법에 있어서, 상기 석션기초의 일구성인 개방구가 폐쇄된 상태에서 상기 석션기초의 내부에 해수가 주입되어, 상기 석션기초가 해저 지반에서 인발되는 인발단계; 상기 석션기초의 일구성인 폐쇄판이 슬라이딩되어 상기 개방구가 개방되는 개방단계; 상기 석션기초가 해수중에서 연직 상방으로 리프팅되는 리프팅 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초 인양방법을 제공하여 달성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 일실시예에 따르면 석션기초의 설치 및 인양시에 발생되는 연직방향의 해수와의 저항이 저감되는 효과가 있다. 연직방향의 해수와의 저항이 저감됨에 따라 하강 속도의 유지가 원활해지고, 더욱 적은 비용으로 안정적으로 석션기초를 설치 및 인양할 수 있게 되는 효과가 발생된다.

둘째, 본 발명의 일실시예에 따르면 석션기초의 설치시에 석션기초에 요동이 발생하여 안정적인 설치가 어려운 문제점이 해소되는 효과가 발생된다.

셋째, 본 발명의 일실시예에 따른 에어백(Air Bag)을 이용하는 경우, 석션기초의 설치시에 수직도를 맞추기 용이해지는 효과가 발생된다. 기존에는 석션기초의 설치 이후에 수직도를 맞추는 방법이 이용되고 있었으며, 이러한 방법은 상당히 낮은 정밀도와 상당히 높은 비용을 초래할 수 밖에 없었으나, 본 발명에 따르면 상당히 간편하게 수직도 보정이 가능해지는 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 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 도시한 평면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 도시한 측면도,
도 5는 본 발명의 변형예에 따라 여닫이형 상판이 적용된 석션기초를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 변형예에 따라 여닫이형 상판이 적용된 석션기초를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명의 변형예에 따라 분리형 상판이 적용된 석션기초를 도시한 사시도,
도 8은 본 발명의 변형예에 따라 슬라이드형 스커트부가 적용된 석션기초를 도시한 사시도,
도 9는 본 발명의 변형예에 따라 여닫이형 스커트부가 적용된 석션기초를 도시한 사시도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초의 설치방법을 나타낸 모식도,
도 11은 본 발명의 변형예에 따른 여닫이형 스커트부가 이용되는 석션기초의 하강을 도시한 모식도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초의 인양방법을 나타낸 모식도,
도 13은 본 발명의 일실시예에 따라 에어백을 이용한 석션기초의 설치방법의 흐름을 도시한 설치 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 2는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초의 사시도, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초의 평면도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초의 측단면도이다. 도 2, 3, 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(1)는 본체와 보조장치를 포함할 수 있다.

본체는 통상적인 석션기초와 마찬가지로, 상부는 상판(5)으로 폐쇄되어 있고, 하부는 개방되어 있는 원기둥 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 상판이나 측면에 구비할 수 있고, 인발 시 작용점으로 사용하기 위한 고리를 상판 중앙이나 측면에 구비할 수 있다. 상판(5)에는 석션기초(1)의 설치와 인양을 돕기 위한 보조장치가 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 보조장치는 개방형 상판과 에어백을 포함할 수 있다.

개방형 상판은 상판에 구성되는 개방구(10)와 폐쇄판(12)을 포함할 수 있다. 개방구(10)는 상판(5)에 형성되는 특정 크기의 홀(hole)로서, 해수의 자유로운 통과를 유도하여 해수와의 저항을 저감시키는 역할을 한다. 이러한 개방구(10)에는 개방구(10)를 폐쇄할 수 있도록 구성되는 폐쇄판(12)이 구성될 수 있다.

개방구(10)는 상판(5)의 적어도 일부를 점유하도록 구성될 수 있다. 개방구(10)의 형태는 도 2,3,4에 도시된 바와 같이 특정 각도(본 발명의 일실시예에서는 60°)의 사이각을 갖고, 중심을 상판(5)의 중심과 공유하는 호형으로 구성될 수 있다. 개방구(10)가 호형으로 구성되는 경우에는 폐쇄판(12)을 슬라이딩 형식으로 구현하기 용이해지는 효과가 발생된다. 또한 개방구(10)가 호형으로 구성되고, 폐쇄판(12)이 슬라이딩 형식으로 구현되는 경우에는 석션기초(1)의 석션 적용시 석션압을 견딜 수 있도록 완전 폐쇄가 가능해지는 효과가 발생된다. 또한 개방형 상판에 힌지를 이용한 여닫이 형태를 통상의 기술자가 제안할 수 있으나 석션압 적용 시 개방형 상판이 석션기초(1) 내부 방향으로 흡인되어 파손될 수 있는 문제점이 발생되는 반면, 본 발명의 일실시예에 따라 개방구(10)가 호형으로 구성되고 폐쇄판(12)이 슬라이딩 형식으로 구현되는 경우에는 연직방향의 강도가 현저하게 강력해지므로 석션압 적용시 개방형 상판이 파손될 위험이 극히 적은 효과가 발생된다.

폐쇄판(12)은 개방구(10)보다 넓은 면적을 갖고, 개방구(10)의 상부 또는 하부에 구성되며, 상판(5)의 중심을 축으로 회전가능하도록 구성되는 판상의 부재로 구성될 수 있다. 폐쇄판(12)의 회전에 의해 상판(5)의 개폐 유무가 결정될 수 있다.

폐쇄판(12)의 회전을 구동하는 구동수단(미도시)이 더 구성될 수 있다. 이러한 구동수단은 해상이나 육상에 있는 제어수단과 유/무선으로 연결되어 시공자의 제어에 따라 폐쇄판(12)의 회전을 구동하는 수단이다. 구동수단은 폐쇄판(12)의 회전축과 연결되는 유공압 모터가 바람직하며, 전기모터 또는 유공압 잭과 기어뭉치로 구성될 수도 있다.

폐쇄판(12)은 상판(5)의 상부 또는 하부에 구성될 수 있다. 특히 폐쇄판(12)이 상판(5)의 상부에 구성되는 경우에는 석션압에 의한 연직 하방의 힘을 견디기 용이해지고, 석션에도 불구하고 상판(5)의 폐쇄가 보장되는 효과가 더 발생될 수 있다. 또한 석션기초(1)의 인발과 관입이 반복되는 시공에서는 폐쇄판(12)이 상판(5)의 상하 중 어디에 위치되는지가 중요하지 않을 수 있다. 본 명세서의 도면에서는 이해의 편의상 본 발명의 일실시예에 따라 폐쇄판(12)이 상판(5)의 하부에 구성되는 것으로 도시되어 있다.

또한 구동수단의 변형예와 관련하여, 시공자의 제어와 관계없이 각종 센서에 의한 신호를 통해 독립적으로 폐쇄판(12)의 회전을 구동하도록 구성될 수 있다. 구동수단의 변형예에 구성될 수 있는 센서로는 가속센서, 압력센서, 수압계, 중력센서 등이 이용될 수 있다.

구동수단과 함께 가속센서가 이용되는 경우에는, 석션기초(1)가 하강되는 구간에서는 폐쇄판(12)의 개방이 유지되도록 구동수단이 작동되고, 석션기초(1)가 하강되다가 석션기초(1)의 가속도가 순간적으로 특정 크기 이상의 연직 상방의 가속도를 갖게 되는 구간에서는 석션기초(1)의 해저면 착저로 간주하고 폐쇄판(12)이 폐쇄되도록 구동수단이 작동되며, 석션기초(1)의 가속도가 0에서 특정 크기 이상의 연직 상방의 가속도를 가지게 되면 석션기초(1)의 인발로 간주하고 폐쇄판(12)이 개방되도록 구동수단이 작동될 수 있다.

구동수단과 함께 압력센서가 이용되는 경우에는, 석션기초(1)의 스커트부(3)의 단부나 측부에 압력센서가 구비될 수 있다. 압력센서에서 측정되는 압력이 해수압 이상으로 급격하게 증가되면 석션기초(1)의 해저면 착저로 간주하고 폐쇄판(12)이 폐쇄되도록 구동수단이 작동되며, 압력센서에서 측정되는 압력이 다시 해수압 정도로 복귀되면 석션기초(1)의 인발로 간주하고 폐쇄판(12)이 개방되도록 구동수단이 작동될 수 있다.

구동수단과 함께 수압계가 이용되는 경우에는, 기설정된 석션기초(1) 시공위치의 해저깊이 정보를 토대로 해저면에서의 수압을 예측하고, 수압값이 점진적으로 증대되다가 예측된 수압값 부근의 값이 수압계에서 측정되고 고정되는 경우 석션기초(1)의 해저면 착저로 간주하고 폐쇄판(12)이 폐쇄되도록 구동수단이 작동되며, 수압값이 점진적으로 감소되는 경우에는 석션기초(1)의 인발로 간주하고 폐쇄판(12)이 개방되도록 구동수단이 작동될 수 있다.

구동수단과 함께 중력센서가 이용되는 경우에는, 기설정된 석션기초(1) 시공위치에서의 중력탐사 정보와 시공위치의 해저깊이 정보를 토대로 해저면에서의 중력값을 예측하고, 중력값이 점진적으로 증대되다가 예측된 중력값 부근의 값이 중력센서에서 측정되고 고정되는 경우 석션기초(1)의 해저면 착저로 간주하고 폐쇄판(12)이 폐쇄되도록 구동수단이 작동되며, 중력값이 점진적으로 감소되는 경우에는 석션기초(1)의 인발로 간주하고 폐쇄판(12)이 개방되도록 구동수단이 작동될 수 있다.

에어백(20)은 석션기초(1)의 상부에서 상판(5) 외측을 감싸도록 구성될 수 있다. 에어백(20)은 석션기초(1)의 수직도를 유지해주기 위한 구성으로 석션기초(1)의 하강 및 설치시 수직도 변동에 따라 수직도를 보정시켜주는 방향으로 에어백(20)의 공기가 이동되도록 구성되는 부재이다. 에어백(20)은 복수개의 구획으로 나뉠 수 있으며, 적어도 하나의 펌프(미도시)가 구성되어 석션기초(1)의 수직도를 보정시켜주는 방향으로 에어백(20)의 일측 구획의 공기가 에어백(20)의 타측 구획으로 이동되도록 구성될 수 있다. 또는 별도의 펌프를 추가로 구성하지 않고, 기존의 석션기초에 이용되는 석션펌프(미도시)와 적어도 하나의 밸브(미도시)를 이용하여 에어백(20)을 구동할 수 있다.

에어백(20)과 함께 사용될 수 있는 보조장치로서, 수직도를 판단할 수 있는 자이로 센서 등이 더 이용될 수 있다. 자이로 센서가 에어백(20)과 함께 이용되는 경우, 자동으로 석션기초(1)의 수직도가 보정될 수 있도록 하는 것이 가능해지는 효과가 발생된다.

에어백(20)에 의해 발생되는 석션기초(1)의 설치시에 수직도를 보정시켜주는 역할은 기본적으로 석션기초(1)의 수직도 보정을 위한 비용을 상당히 저감시킨다는 점에서 현저한 효과가 인정되지만, 에어백(20)에 의해 발생되는 석션기초(1)의 하강시에 수직도를 보정시켜주는 역할도 하강시의 수직도를 유지하여 해수에 의한 저항력을 최소로 유지시킨다는 점에서 현저한 효과가 인정될 수 있다.

개방형 상판의 변형예와 관련하여, ① 여닫이형 상판, ② 상하 슬라이드형 상판, ③ 슬라이드형 스커트부, ④ 여닫이형 스커트부가 더 제안될 수 있다.

여닫이형 상판과 관련하여, 도 5는 본 발명의 변형예에 따라 여닫이형 상판이 적용된 석션기초를 도시한 사시도이다. 본 발명의 변형예에 따라 여닫이형 상판이 적용된 석션기초는 상판에 폐쇄판(12)이 적어도 하나 이상 구성되고, 폐쇄판(12)이 1축 또는 다축을 중심으로 상하 회동되도록 구성될 수 있다. 설명의 편의를 위해 1축형 여닫이형 상판을 먼저 검토하면, 상판(5)의 중심에 힌지축(30)이 구성되고, 힌지축(30)을 중심으로 양측에 폐쇄판(12)이 구성될 수 있다. 이러한 폐쇄판(12)은 석션기초(1)가 수중에서 하강하면 해수와의 저항에 의해 자연스럽게 힌지축(30)을 중심으로 상방으로 회동하여 상판(5)이 개방되고, 석션기초(1)가 해저면에 착저되면 중력에 의해 자연스럽게 힌지축(30)을 중심으로 하방으로 회동하여 상판(5)이 폐쇄되도록 구성될 수 있다.

이때 상판(5)의 중심에 구성되는 힌지축(30)은 특정 너비를 갖는 고정된 판부재(32)를 포함할 수 있고, 이러한 판부재(32)의 양 측변에 힌지축(30)이 형성되어 폐쇄판(12)이 결합될 수 있다. 도 6은 본 발명의 변형예에 따라 여닫이형 상판이 적용된 석션기초를 도시한 사시도이다. 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 이러한 판부재(12)의 구성에 의하면 석션펌프와 같은 석션기초의 기본 부재를 구성할 수 있는 여유공간이 발생되는 효과가 있다.

분리형 상판과 관련하여, 도 7은 본 발명의 변형예에 따라 분리형 상판이 적용된 석션기초를 도시한 사시도이다. 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 변형예에 따라 분리형 상판이 적용된 석션기초는 상판(5)과 스커트부(3)가 분리될 수 있도록 구성되고, 스커트부(3)의 내측 또는 외측에 트랙부를 구비할 수 있고, 일단이 상판(5)과 연결되어 트랙부에서 자유롭게 슬라이딩되도록 구성되는 슬라이드부(40)를 구비할 수 있다.

또는 이러한 트랙부와 슬라이드부(40) 대신 일단이 상판(5)의 밑면과 연결되고, 타단이 스커트부(3)의 내측과 연결되며, 중단에 1축 관절을 구비한 관절부를 포함할 수 있다. 상판(5)과 스커트부(3)가 관절부에 의해 연결됨으로써 상판(5)과 스커트부(3)의 분리와 결합이 자연스럽게 이루어질 수 있다.

본 발명의 변형예에 따른 분리형 상판의 경우, 석션기초(1)가 수중에서 하강하면 해수와의 저항에 의해 자연스럽게 상판(5)이 개방되고 해수가 상판과 스커트부의 개방부를 통해 통과되며, 석션기초(1)가 해저면에 착저되면 중력에 의해 자연스럽게 상판(5)이 폐쇄되도록 구성될 수 있다.

슬라이드형 스커트부와 관련하여, 도 8은 본 발명의 변형예에 따라 슬라이드형 스커트부가 적용된 석션기초를 도시한 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 변형예에 따라 슬라이드형 스커트부가 적용된 석션기초(1)는 스커트부(3)에 개방부(10)가 형성되고, 개방부(10)에 폐쇄판(12)이 슬라이딩되도록 구성되어, 스커트부(3)의 개방부(10)에 구비된 폐쇄판(12)이 슬라이딩되면서 개방부(10)의 개폐 여부가 결정되도록 구성될 수 있다. 슬라이드형 스커트부는 스커트부(3)의 일측에 특정 크기와 특정 형태로 구성되는 구멍인 개방부(10)와, 스커트부(3)의 내측 또는 외측에 스커트부(3)의 기둥면과 접하면서 슬라이딩 될 수 있도록 구성되는 폐쇄판(12)으로 구성될 수 있다.

본 발명의 변형예에 따른 슬라이드형 스커트부의 경우, 석션기초(1)가 수중에서 이동할 때에는 폐쇄판(12)을 슬라이딩시켜 개방부(10)를 개방하고, 석션기초(1)가 해저면에 착저한 경우에는 폐쇄판(12)을 반대방향으로 슬라이딩시켜 개방부(10)를 폐쇄하도록 이용될 수 있다. 또한 슬라이드형 스커트부의 경우 스커트부(3)에 개방부(10)가 형성되므로 석션기초(1)의 상하이동뿐만 아니라 좌우이동시에도 해수에 의한 저항을 저감시킬 수 있는 효과가 발생된다.

여닫이형 스커트부와 관련하여, 도 9는 본 발명의 변형예에 따라 여닫이형 스커트부가 적용된 석션기초를 도시한 사시도이다. 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 변형예에 따라 여닫이형 스커트부가 적용된 석션기초(1)는 스커트부(3)에 개방부(10)가 형성되고, 개방부(10)에 폐쇄판(12)이 상부의 힌지축을 중심으로 스커트부(3)의 내외측으로 회동되도록 구성되며, 폐쇄판(12)의 회동으로 개방부(10)의 개폐 여부가 결정되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 변형예에 따른 여닫이형 스커트부가 적용된 석션기초의 경우, 석션기초가 수중에서 좌우 방향으로 이동할 때에 해수의 저항에 의해 자연스럽게 폐쇄판(12)이 회동되어 개방부(10)가 개방되면서 해수에 의한 저항이 저감되는 효과가 발생된다.

개방형 상판을 이용한 석션기초의 시공방법

개방형 상판을 이용한 석션기초의 시공방법과 관련하여, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초의 설치방법을 나타낸 모식도이다. 도 10에 도시된 바와 같이 석션기초(1)의 설치를 위해 해수 중에서 하강시키는 경우, 상판(5)의 개방구(10)가 개방되도록 폐쇄판(12)이 회전구동될 수 있다. 개방구(10)가 개방되는 것에 의해, 해수가 석션기초(1)의 개방된 하부에서 유입되어 개방구(10)를 통해 배출될 수 있으므로, 석션기초(1)의 하강에도 불구하고 해수에 의한 저항이 개방구(10)의 면적만큼 저감되는 효과가 발생될 수 있다. 또한 도 10에는 도시되지 않았지만, 석션기초(1)의 하강시에 에어백에 의해 수직도가 조절되어 해수에 의한 저항력이 최소로 유지되도록 조절될 수 있다.

도 10에 도시된 바와 같이 석션기초(1)가 해저면(40)에 착저되는 경우, 상판(5)의 개방구(10)가 폐쇄되도록 폐쇄판(12)이 슬라이딩될 수 있다. 개방구(10)가 폐쇄된 이후에, 석션기초(1)의 내부 공간에 석션압을 적용하여 석션기초(1)이 해저면에 관입되도록 석션기초(1)의 설치를 수행할 수 있다.

석션기초의 하강이 단순히 연직방향으로만 이루어지는 경우에는 석션기초의 하강 중에 공진이 발생될 수 있는 문제점이 있다. 이러한 문제의 해결을 위하여 해석상 공진이 예상되는 깊이까지 하강 라인을 늘어뜨린 후 석션기초를 측방 자유낙하시킬 수 있다. 이러한 경우 해수에 의한 저항이 스커트부에 작용되어 본 발명의 일실시예에 따른 개방형 상판에 의해서도 해수에 의한 저항을 방지하기 어려운 문제점이 발생될 수 있다. 도 11은 본 발명의 변형예에 따른 여닫이형 스커트부가 이용되는 석션기초의 하강을 도시한 모식도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예에 따른 슬라이드형 스커트부 및 여닫이형 스커트부가 이용되는 경우, 측방 자유낙하시 발생되는 해수에 의한 저항이 상당히 저감되는 효과가 발생된다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초의 인양방법을 나타낸 모식도이다. 도 12에 도시된 바와 같이 석션기초(1)의 인양을 위해 해저면(40)에서 석션기초(1)를 인발하는 경우에는 개방구(10)를 폐쇄한 상태에서 석션기초(1)의 내부에 해수를 특정 압력으로 주입하면서 해저면에 관입되어있는 석션기초(1)를 인발할 수 있다.

도 12에 도시된 바와 같이 석션기초(1)의 인발이 완료된 이후에는 상판(5)의 개방구(10)를 개방한 상태에서 연직 상방으로 석션기초(1)를 인양하게 된다. 개방구(10)가 개방되는 것에 의해, 해수가 개방된 개방구(10)에서 유입되어 석션기초(1)의 개방된 하부를 통해 배출될 수 있으므로, 석션기초(1)의 인양에도 불구하고 해수에 의한 저항이 개방구(10)의 면적만큼 저감되는 효과가 발생될 수 있다. 또한 도 6에는 도시되지 않았지만, 석션기초(1)의 하강시에 에어백에 의해 수직도가 조절되어 해수에 의한 저항력이 최소로 유지되도록 조절될 수 있다.

에어백을 이용한 석션기초의 설치방법

도 13은 본 발명의 일실시예에 따라 에어백을 이용한 석션기초의 설치방법의 흐름을 도시한 설치 흐름도이다. 도 13의 (a)는 석션기초의 수직도가 기울어진 채로 석션기초가 해저면에 착저되는 제1단계, (b)는 에어백의 부력으로 석션기초의 수직도를 보정하는 제2단계, (c)는 석션기초의 수직도의 보정이 완료되고, 석션을 시작하여 해저면에 석션기초가 관입되는 제3단계를 도시하고 있다.

제1단계는 석션기초(1)의 수직도가 기울어진 채로 석션기초(1)가 해저면(40)에 착저되는 단계이다. 종래에는 제1단계와 같은 상황에서 추가적인 장비나 별도의 시공절차를 이용하여 석션기초의 수직도를 조절할 수밖에 없었다.

제2단계는 석션기초(1)의 상부에 구비된 에어백(20)의 펌프를 작동시켜, 에어백(20) 내의 공기를 상판(5)에서 가장 높이가 낮은 쪽으로 이동시키는 단계이다. 제2단계에 의하면 상판(5)에서 가장 높이가 낮은 쪽으로 가장 큰 부력이 발생되어 석션기초(1)의 수직도가 보정되게 된다. 제1단계와 제2단계는 아직 석션기초(1)의자중 관입이 시작되지 않은 상태로서, 에어백(20)의 부력에 의해 수직도가 보정될 수 있다. 에어백(20)과 함께 연동되는 자이로 센서 등과 함께 에어백(20)이 제어되면 상당한 정밀도로 석션기초(1)의 수직도를 보정할 수 있게 된다.

제3단계는 석션기초(1)의 수직도 보정이 완료되고, 석션기초(1)의 내부에 석션을 시작하면서 해저면(40)에 석션기초를 관입시키는 단계이다. 제2단계에서 수직도가 정밀하게 보정되었으므로, 석션기초(1) 시공의 정밀도가 향상되는 효과가 발생된다.

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: 석션기초
3: 스커트부
5: 상판
10: 개방구
12: 폐쇄판
20: 에어백
30: 힌지축
32: 판부재
40: 해저면

Claims

상부는 상판으로 덮혀있고, 하부는 개방된 중공의 기둥형태로 구성되며, 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체;
상기 상판 및 상기 스커트부 중 적어도 하나의 적어도 일부에 형성되는 구멍인 개방구; 및
상기 개방구를 밀폐하도록 구성되고, 상기 개방구의 개폐가 가능하도록 구성되는 폐쇄판;
을 포함하고,
상기 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상기 폐쇄판의 움직임에 의해 상기 개방구가 개방되고,
상기 본체의 해저면 착저 및 상기 본체의 해저면 인발 중 적어도 하나를 센싱하여 상판개방신호를 생성하는 센서부; 및
상기 센서부 및 상기 폐쇄판와 연결되고, 상기 센서부에서 상기 상판개방신호를 수신하면, 상기 개방구가 개방되도록 상기 폐쇄판의 슬라이딩을 구동하는 구동부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초.
제1항에 있어서,
상기 개방구는 상기 상판의 적어도 일부에 형성되고,
상기 폐쇄판은 상기 상판과 평행하게 슬라이딩되도록 구성되며,
상기 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상기 폐쇄판의 슬라이딩에 의해 상기 개방구가 개방되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
제1항에 있어서,
상기 개방구는 상기 상판의 적어도 일부에 형성되고,
상기 폐쇄판은 상기 폐쇄판의 일측에 구성되는 힌지축을 중심으로 회동되는 여닫이 형태로 구성되며,
상기 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상기 폐쇄판의 상기 힌지축을 중심으로 하는 회동에 의해 상기 개방구가 개방되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
제1항에 있어서,
상기 개방구는 상기 스커트부의 적어도 일부에 형성되고,
상기 폐쇄판은 상기 스커트부의 기둥면과 평행하게 슬라이딩되도록 구성되며,
상기 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상기 폐쇄판의 슬라이딩에 의해 상기 개방구가 개방되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
제1항에 있어서,
상기 개방구는 상기 스커트부의 적어도 일부에 형성되고,
상기 폐쇄판은 상기 폐쇄판의 일측에 구성되는 힌지축을 중심으로 회동되는 여닫이 형태로 구성되며,
상기 본체가 해수 중에서 이동될 대, 상기 폐쇄판의 상기 힌지축을 중심으로 하는 회동에 의해 상기 개방구가 개방되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
제1항에 있어서,
상기 개방구는, 상기 상판의 중심을 중심점으로 하고, 특정 각도의 내각을 갖는 호형으로 구성되며,
상기 폐쇄판은, 상기 상판의 중심을 축으로 하여 슬라이딩 되도록 구성되고,
상기 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상기 폐쇄판의 슬라이딩에 의해 상기 개방구가 개방되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
삭제
제1항에 있어서,
내부에 해수보다 밀도가 낮은 저밀도 유체가 수용되며 상기 본체의 상부에 구비되는 중공의 부력수단;
을 더 포함하고,
상기 부력수단은, 상기 저밀도 유체가 상기 부력수단 내에서 상기 상판이 기울어진 방향으로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
제8항에 있어서,
상기 부력수단은, 도넛형으로 구성되어 상기 상판의 외측을 감싸도록 구성되며, 동일한 길이의 복수개의 구역으로 구획되고,
상기 부력수단의 구역과 구역 사이에는 펌프가 구성되어, 상기 저밀도 유체가 상기 부력수단 내에서 상기 상판이 기울어진 방향으로 이동되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
상부는 상판으로 덮혀있고, 하부는 개방된 중공의 기둥형태로 구성되며, 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체; 및
상기 상판과 상기 스커트부의 분리와 결합이 가능하도록 상기 상판과 상기 스커트부를 연결하는 연결부;
를 포함하고,
상기 본체가 해수 중에서 이동될 때, 상기 상판과 상기 스커트부가 분리되어 상기 본체의 상부가 일부 개방되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
제1항에 따른 석션기초의 설치방법에 있어서,
상기 석션기초의 일구성인 개방구가 개방되는 개방단계;
상기 석션기초가 해수중에서 해저면의 기설정된 시공위치로 하강되는 하강단계;
상기 석션기초가 해저면에 착저되는 착저단계; 및
상기 개방구가 폐쇄되는 폐쇄단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초 설치방법.
제2항에 따른 석션기초의 설치방법에 있어서,
상기 석션기초의 일구성인 폐쇄판이 슬라이딩되어 상기 석션기초의 일구성인 개방구가 개방되는 개방단계;
상기 석션기초가 해수중에서 해저면의 기설정된 시공위치로 하강되는 하강단계;
상기 석션기초가 해저면에 착저되는 착저단계; 및
상기 폐쇄판이 슬라이딩되어 상기 개방구가 폐쇄되는 폐쇄단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초 설치방법.
제8항에 따른 석션기초의 설치방법에 있어서,
상기 석션기초의 수직도가 기울어진 채로 상기 석션기초가 해저면에 착저되는 착저단계;
상기 석션기초의 일구성인 부력수단 내에 수용되어 있는 저밀도 유체가 상기 부력수단 내에서 상기 석션기초가 기울어진 방향으로 이동되어 상기 석션기초의 수직도가 보정되는 수직도 보정단계; 및
상기 부력수단에 의해 상기 석션기초의 수직도가 보정된 이후에 상기 석션기초의 내부에 석션압이 적용되는 석션단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초 설치방법.
해저면에 설치된 제1항에 따른 석션기초의 인양방법에 있어서,
상기 석션기초의 일구성인 개방구가 폐쇄된 상태에서 상기 석션기초의 내부에 해수가 주입되어, 상기 석션기초가 해저 지반에서 인발되는 인발단계;
상기 개방구가 개방되는 개방단계; 및
상기 석션기초가 해수중에서 연직 상방으로 리프팅되는 리프팅 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초 인양방법.
해저면에 설치된 제2항에 따른 석션기초의 인양방법에 있어서,
상기 석션기초의 일구성인 개방구가 폐쇄된 상태에서 상기 석션기초의 내부에 해수가 주입되어, 상기 석션기초가 해저 지반에서 인발되는 인발단계;
상기 석션기초의 일구성인 폐쇄판이 슬라이딩되어 상기 개방구가 개방되는 개방단계; 및
상기 석션기초가 해수중에서 연직 상방으로 리프팅되는 리프팅 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 석션기초 인양방법.