KR101692049B1 - 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법 - Google Patents

단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법에 관한 것으로서, 상세하게는 중심선에서 동일 각도를 가지며 방사상으로 설치된 3개의 격벽에 의해 3개의 격실이 구비된 단일 석션 기초로 이루어진 해상 풍력 발전 시설물의 원점에서 수평 성분의 끝지점인 현재 위치(A)의 방위각(α)을 해상 풍력 발전 시설물의 중심선 상에서 상호 직각으로 설치된 한 쌍의 수평계를 이용하여 계산하고, 다시 원점에서 나셀 중심까지의 거리(l)를 계산하여 현재 위치(A)가 어느 격실 위에 위치하는지를 찾은 다음, 찾아진 격실과 나머지 격실에 부압 또는 부압과 정압을 작용시켜 단일 석션 기초를 회전시 현재 위치(A)의 괘적과 복수의 작용라인이 만나는 점(B1, B2, B3)과 원점과의 거리(l1, l2, l3)를 각각 계산하여 가장 가까운 거리를 계산한 후, 가장 가까운 거리로 이동시키기 위해 각각의 격실 내에 부압 또는 부압과 정압을 작용시켜 해당 임의의 지점으로 현재 위치(A)를 이동시키되, 한 쌍의 수평계값 기울기값이 허용값 이내로 들어올 때 까지 반복 수행하도록 하는 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법에 관한 것이다.

Description

단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법{METHOD FOR CORRECTING PERPENDICULARITY OF OFFSHORE WIND POWER FACILITY WITH SINGLE SUCTION PILE}
본 발명은 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법에 관한 것으로서, 상세하게는 중심선에서 동일 각도를 가지며 방사상으로 설치된 3개의 격벽에 의해 3개의 격실이 구비된 단일 석션 기초로 이루어진 해상 풍력 발전 시설물의 원점에서 수평 성분의 끝지점인 현재 위치(A)의 방위각(α)을 해상 풍력 발전 시설물의 중심선 상에서 상호 직각으로 설치된 한 쌍의 수평계를 이용하여 계산하고, 다시 원점에서 나셀 중심까지의 거리(l)를 계산하여 현재 위치(A)가 어느 격실 위에 위치하는지를 찾은 다음, 찾아진 격실과 나머지 격실에 부압 또는 부압과 정압을 작용시켜 단일 석션 기초를 회전시 현재 위치(A)의 괘적과 복수의 작용라인이 만나는 점(B1, B2, B3)과 원점과의 거리(l1, l2, l3)를 각각 계산하여 가장 가까운 거리를 계산한 후, 가장 가까운 거리로 이동시키기 위해 각각의 격실 내에 부압 또는 부압과 정압을 작용시켜 해당 임의의 지점으로 현재 위치(A)를 이동시키되, 한 쌍의 수평계값 기울기값이 허용값 이내로 들어올 때까지 반복 수행하도록 하는 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법에 관한 것이다.
해상 풍력 발전은 풍력 발전기를 호수, 피오르드(fjord) 지형, 연안과 같은 수역에 설치하여 그 곳에서 부는 바람의 운동에너지를 회전날개에 의한 기계에너지로 변환하여 전기를 얻는 발전방식을 말한다.
2008년 말까지 해상풍력발전 총 누적용량은 총 풍력발전 누적용량의 1%가 약간 넘는 수치인 1,473㎿이며 2008년에는 30% 증가율과 같은 수치인 350㎿가 추가되었다.
해상풍력발전의 장점으로는 국토가 비좁은 국가에서 풍력터빈을 설치할 수 있는 지역을 구하기란 쉽지 않다. 즉 육상풍력발전의 경우 설치 부지의 한계가 있다는 말이다. 이에 비해 해상은 부지확보가 양호해 대규모 풍력발전단지 조성이 가능하다.
또한, 해상은 장애물의 감소로 바람의 난류와 높이나 방향에 따른 풍속변화가 적기 때문에 유사 조건의 육상풍력발전에 비해 상대적으로 낮은 피로하중으로 약 1.5~2배의 높은 발전량을 유지할 수 있고, 해상풍력발전의 경우 해안과 떨어져 설치되기 때문에 풍력터빈의 대형화로 인하여 발생되는 소음과 시각적인 위압감 같은 문제를 해소할 수 있다.
그리고, 해상에 설치된 풍력발전단지는 뛰어난 경관을 연출한다. 실례로 덴마크 미델그룬덴은 세계적인 해상풍력발전단지 조성의 성공사례로 알려지면서 전력생산뿐만 아니라 관광 투어 코스로도 인기를 끌고 있고, 바닷물 속에 잠겨 있는 풍력터빈 지지대가 어류와 해저 생물의 좋은 산란처 역할을 하여 어획량이 늘고 바닷물 위의 풍력터빈 지지대는 철새들의 쉼터 역할을 하고 있다.
해상 풍력 발전 시설물은 크게 풍력 발전기와, 기초로 나뉜다.
먼저, 풍력 발전기는 날개와 나셀 및 구조물로 이루어져 기본적으로 육상용 풍력 발전기와 동일한 기술을 적용한다. 수명은 20년 정도이며 육상보다 대용량인 3~5MW 이상의 나셀을 적용한다. 각 요소는 염분으로 인한 부식 피해를 막기 위하여 설계 및 코팅된다.
그리고, 기초(Foundation)는 대표적인 4가지 타입으로 나누어 설명할 수 있다.
콘크리트 케이슨 타입(Concrete caisson type)은 제작 및 설치가 용이하여 초기 해상풍력발전단지에 사용된 타입으로 빈데비(Vindeby), 미델그룬덴(Middelgrunden) 해상풍력발전단지 등에 적용되었다. 비교적 얕은 6~10m의 수심에서 사용가능하며 자중과 해저면의 마찰력으로 위치를 유지한다. 기초 직경은 12~15m다.
모노파일 타입(Monopile type)은 현재 가장 많이 쓰이고 있는 해상풍력발전단지 기초 방식이며, 25~30m의 수심에 설치가 가능하다. 홀스레브(Horns Rev), 노스 호일(North Hoyle) 해상풍력발전단지 등에 적용되었으며 해저면에 대구경의 파일(pile)을 항타(Driving) 또는 드릴링(Drilling)하여 고정하는 방식으로 대단위 단지에 이용하는 경우 경제성이 좋다. 기초 직경은 3~3.5m이다.
자켓 타입(Jacket type)은 현재 해상풍력발전단지 보유국에서 많은 관심을 보이고 실증 중에 있는 타입으로 수심 20~80m에 설치가 가능하다. 영국의 "The Talisman Beatrice Wind Farm Demonstrator" 프로젝트에서 적용된 이 타입은 자켓식 구조물로 지지하고 말뚝 또는 파일(pile)로 해저에 고정하는 방식이다. 대수심 해양의 구조물이고 실적이 많아 신뢰도가 높은 편이며 모노파일 타입과 마찬가지로 대단위 단지 조성에 이용하는 경우 경제성이 좋다.
부유식 타입(Floating type)은 미래 심해상 풍력발전의 필수 과제라고 할 수 있는 부유식 타입은 수심 40~900m에 설치가 가능하도록 많은 풍력회사에서 연구 중이다.
그러나, 이러한 해상 풍력 발전 시설물의 기초, 특히 석션파일은 설치 후 태풍, 지진 해일 등에 의해 강력한 파도나 바람의 영향을 받는 데, 파력이나 바람에 의해 수평 변위를 유발하게 되며, 수평변위가 과도하게 발생하는 경우에는 기울기를 보정해주어야만 하는 데, 기울기를 보정해주는 별도의 장치가 없는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인에 의해 국내 특허등록공보 10-1044753호(내부격실을 이용한 해상 풍력 발전 시설물 기울기 보정장치)가 출원되어 개시되어 있다.
상기 내부격실을 이용한 해상 풍력 발전 시설물 기울기 보정장치는 해저면에 설치되고, 상부에 구조물이 설치되며, 내부가 격벽에 수직으로 구획되어 복수의 격실을 구비하도록 하는 기초와; 상기 기초의 상면에 설치되되, 각 격실의 상부에 위치하는 복수의 석션펌프와; 상기 기초의 상면에 설치되되, 상기 석션펌프와 간섭이 없도록 각 격실의 상부에 위치하는 복수의 수중펌프와; 상기 기초의 구조물의 내측에 설치되어 상기 기초의 기울기를 측정하는 측정 센서부와; 상기 측정 센서부의 측정값을 통해 기울기가 기준값을 초과하면 기초의 기울어진 방향을 확인하고, 기울어진 방향에 따라 각각의 석션펌프 및 수중펌프의 동작을 제어하여 상기 기초의 기울기를 보정하는 컨트롤러를 포함하며, 태풍, 지진 해일 등에 의해 강력한 파도나 바람의 영향을 받는 데, 파력이나 바람에 의해 수평 변위를 유발하게 되며, 수평변위가 과도하게 발생하는 경우에는 석션파일 내부가 격벽에 수직으로 구획되어 복수의 격실을 구비하도록 하고, 석션파일의 기울기에 따라 석션펌프와 수중펌프를 이용하여 선택적으로 각 격실의 압력 및 수위를 조절하여 기울기를 보정할 수 있다.
그러나, 이러한 종래의 내부격실을 이용한 해상 풍력 발전 시설물 기울기 보정장치는 기울기가 기준값을 초과하면 기초의 기울어진 방향을 확인하고, 해당 기울기 방향의 석션펌프의 석션압력을 낮게 하여 해당 기울기 방향의 격실 내부의 압력을 낮추고, 해당 기울기 반대 방향의 석션펌프의 석션압력을 높게 하여 해당 기울기 반대 방향의 격실 내부의 압력을 높여 수직도를 보정하는 데, 기울기 방향에 따른 격실의 부압 차이로만 기울기를 보정할 수 있는 한계가 있다.
국내 특허등록공보 10-1044753호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 중심선에서 동일 각도를 가지며 방사상으로 설치된 3개의 격벽에 의해 3개의 격실이 구비된 단일 석션 기초로 이루어진 해상 풍력 발전 시설물의 원점에서 수평 성분의 끝지점인 현재 위치(A)의 방위각(α)을 해상 풍력 발전 시설물의 중심선 상에서 상호 직각으로 설치된 한 쌍의 수평계를 이용하여 계산하고, 다시 원점에서 나셀 중심까지의 거리(l)를 계산하여 현재 위치(A)가 어느 격실 위에 위치하는지를 찾은 다음, 찾아진 격실과 나머지 격실에 부압 또는 부압과 정압을 작용시켜 단일 석션 기초를 회전시 현재 위치(A)의 괘적과 복수의 작용라인이 만나는 점(B1, B2, B3)과 원점과의 거리(l1, l2, l3)를 각각 계산하여 가장 가까운 거리를 계산한 후, 가장 가까운 거리로 이동시키기 위해 각각의 격실 내에 부압 또는 부압과 정압을 작용시켜 해당 임의의 지점으로 현재 위치(A)를 이동시키되, 한 쌍의 수평계값 기울기값이 허용값 이내로 들어올 때까지 반복 수행하도록 하는 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
상면이 폐쇄된 원통형으로 형성되되, 중심선에서 동일 각도를 가지며 방사상으로 설치된 3개의 격벽에 의해 3개의 격실을 구비하고, 각각의 상기 격실 상면에 석션 펌프와 수중 펌프가 구비되는 단일 석션 기초와, 상기 단일 석션 기초의 상면에 날개와 나셀 및 구조물로 이루어진 풍력 발전기가 수직으로 설치되는 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정 방법에 있어서, 상기 격벽의 중심점인 원점(C)에서 수평 성분의 끝지점인 현재 위치(A)의 방위각(α)을 어느 하나의 격벽을 X축을 기준으로 해서 상기 해상 풍력 발전 시설물의 중심선(CL) 상에서 상호 직각으로 설치되어 X축과 Y축의 기울기(m, m')를 측정하는 한 쌍의 수평계를 이용하여 계산하는 방위각 계산 단계와; 상기 원점(C)에서 상기 나셀의 중심점(NC)까지의 거리(L)와, X축과 Y축의 기울기(m, m')를 이용하여 상기 격벽의 중심점인 원점(C)에서 수평 성분의 끝지점인 현재 위치(A)까지의 거리(l)를 계산하는 거리 계산 단계와; 상기에서 계산된 방위각(α)을 통해 상기 현재 위치(A)가 어느 격실 위에 위치하는지를 확인하는 격실 확인 단계와; 기설정된 압력 제어 테이블에 따라 격실별로 압력을 가하여 상기 단일 석션 기초를 회전시킨다고 가정할 때 작용 라인(L1~Ln)과 상기 현재 위치(A)의 괘적이 처음 만나는 점(B1, B2, B3)과 원점(C)까지의 거리들들(CB1, CB2, CB3)을 계산하여 원점(C)과의 최단 거리를 추출하는 최단 거리 추출 단계와; 상기 압력 제어 테이블에 따라 최단거리에 해당하는 격실별로 압력을 가해서 상기 단일 석션 기초를 회전시키되, 상기 현재위치(A)와 원점(C)과의 거리가 계속 줄어들 때까지 격실별로 압력을 가하고, 거리가 늘어나면 격실별 압력을 제거하는 단일 석션 기초 회전 단계; 및 상기 수평계의 X축, Y축 기울기값이 허용값 이내로 들어오는지 판단하여 허용값 이내이면 작업을 종료하고, 허용값을 초과하면 상기 단계를 반복 수행하는 허용값 측정 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 방위각 계산 단계는 상기 수평계의 기울기값으로 상기 현재 위치(A)가 상기 X축과 Y축의 1~4분면중 어느 분면 상에 어디에 위치하는지를 판정한 다음, 상기 수평계의 기울기값과 삼각함수를 이용하여 방위각(α)을 계산한다.
여기에서 또한, 상기 작용 라인은 격실별 압력을 가하면 최단거리로 움직일 수 있게 하는 라인으로서, X축에 놓인 격벽을 기준으로 반시계방향으로 어느 하나의 격벽과 이웃하는 격벽 사이의 각도의 반의 각도로 회전시키며 부여한다.
여기에서 또, 상기 최단 거리 추출 단계는 상기 현재 위치(A)가 존재하는 격실을 기준으로 반시계방향으로 나머지 격실중 첫 번째 격실에 압력을 부여할 때 회전하면서 생기는 상기 현재위치(A)의 괘적과 상기 작용라인중 어느 하나의 작용라인과 처음만나는 점(B1)과 원점(C)까지의 거리(CB1)를 계산하고, 상기 현재 위치(A)가 존재하는 격실을 기준으로 반시계방향으로 나머지 격실중 두 번째 격실에 압력을 부여할 때 회전하면서 생기는 상기 작용라인중 어느 하나의 작용라인과 처음만나는 점(B2)과 원점(C)까지의 거리(CB2)를 계산하며, 상기 현재 위치(A)가 존재하는 격실을 기준으로 나머지 격실에 동시에 압력을 부여할 때 회전하면서 생기는 상기 현재위치(A)의 괘적과 어느 하나의 작용라인과 처음만나는 점(B3)과 원점(C)까지의 거리(CB3)를 계산한다.
여기에서 또, 상기 최단 거리 추출 단계와 단일 석션 기초 회전 단계는 각 격실에 상기 석션 펌프를 통해 부압만을 가하거나 또는 적어도 하나 이상의 격실에 부압을 가하고 나머지 격실에 상기 수중 펌프를 통해 정압을 가한다.
여기에서 또, 상기 압력 제어 테이블은 상기 방위각(α) 별로 작용 라인(L1~L6)과 상기 현재 위치(A)의 괘적이 처음 만나는 점(B1, B2, B3)과 원점(C)까지의 거리들에 따른 해당 격실 및 가해지는 압력 종류가 기설정되어 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법에 따르면, 해상 풍력 발전 시설물의 원점에서 수평 성분의 끝지점인 현재 위치(A)의 방위각(α)과 원점에서 나셀 중심까지의 거리(l)를 계산하여 현재 위치(A)가 어느 격실 위에 위치하는지를 찾은 다음, 찾아진 격실과 나머지 격실에 부압 또는 부압과 정압을 작용시켜 단일 석션 기초를 회전시 현재 위치(A)의 괘적과 복수의 작용라인이 만나는 점(B1, B2, B3)과 원점과의 거리(l1, l2, l3)를 각각 계산하여 가장 가까운 거리를 계산해서 가장 가까운 거리로 이동시키기 위해 각각의 격실 내에 부압 또는 부압과 정압을 작용시켜 해당 임의의 지점으로 현재 위치(A)를 이동시킴으로써 빠른 시간안에 수직도를 보정할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용된 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물을 도시한 측면도이다.
도 2는 도 1의 단일 석션 기초를 나타낸 사시도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 본 발명에 따른 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용된 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물을 도시한 측면도이고, 도 2는 도 1의 단일 석션 기초를 나타낸 사시도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법을 설명하기 위한 설명도이고, 도 6은 본 발명에 따른 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
먼저, 본 발명이 적용된 단일 석션 기초(10)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 석션파일로서 하부가 개방되는 중공관 구조로 형성되고, 해저면에 설치되며, 상부에 날개(21)와 나셀(23) 및 구조물(25)로 이루어진 풍력 발전기(20)가 설치된다. 여기에서, 단일 석션 기초(10)은 원점(C)을 기준으로 동일 각도(120°)를 가지며 방사상으로 설치된 3개의 격벽(11)에 의해 3개의 격실(13)로 구획된다.
그리고, 석션 펌프(30)와 수중 펌프(40)는 각 격실(13) 상면에 상호 간섭이 없도록 설치된다.
또한, 수평계(50)는 길이 방향 중심선(CL) 상에서 십자 형태로 상호 교차되는 형태로 설치되어 X축의 기울기(m)와 Y축의 기울기(m')를 측정한다.
한편, 석션 펌프(30)와 수중 펌프(40)는 컨트롤러(미도시)의 제어에 따라 동작되는 데, 컨트롤러는 도 3에 도시된 바와 같이 수평계(50)에서 측정되는 기울기(m, m')를 통해 격벽(11)의 중심점인 원점(C)에서 수평 성분의 끝지점인 현재 위치(A)의 방위각(α)을 계산하고, 도 4에 도시된 바와 같이 원점(C)에서 나셀 중심점(NC)까지의 거리(L)를 이용하여 원점(C)에서 수평 성분의 끝지점인 현재 위치(A)까지의 거리(l)를 계산한 후 계산된 방위각(α)을 통해 현재 위치(A)가 어느 격실 위에 위치하는지를 확인한다.
그리고, 컨트롤러는 각 격실(13)에 압력을 가하여 단일 석션 기초(10)를 회전시킨다고 가정할 때 작용 라인(L1~L6)과 현재 위치(A)의 괘적이 처음 만나는 점(B1, B2, B3)과 원점(C)까지의 거리들(CB1, CB2, CB3)을 계산하여 원점(C)과의 최단 거리를 추출한 후 기설정된 압력 제어 테이블에 따라 최단거리에 해당하는 격실별로 압력을 가해서 단일 석션 기초(10)를 회전시키되, 현재위치(A)와 원점(C)과의 거리가 계속 줄어들 때까지 각 격실(13)별로 압력을 가하고, 거리가 늘어나면 격실(13)별 압력을 제거한 다음 수평계(40)의 X축, Y축 기울기값이 허용값 이내로 들어오는지 판단하여 허용값 이내이면 작업을 종료하고, 허용값을 초과하면 상기 과정을 반복 수행한다.
이하, 본 발명에 따른 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법은 방위각 계산 단계(S10)와, 거리 계산 단계(S20)와, 격실 확인 단계(S30)와, 최단 거리 추출 단계(S40)와, 단일 석션 기초 회전 단계(S50) 및 허용값 측정 단계(S60)로 이루어진다.
《방위각 계산 단계-S10》
먼저, 격벽(11)의 중심점인 원점(C)에서 수평 성분의 끝지점인 현재 위치(A)의 방위각(α)을 도 3에 도시된 바와 같이 어느 하나의 격벽을 X축을 기준으로 해서 해상 풍력 발전 시설물의 중심선(CL) 상에서 상호 직각으로 설치되어 X축과 Y축의 기울기(m, m')를 측정하는 한 쌍의 수평계(50)를 이용하여 계산한다. 이때, 수평계(50)의 기울기값(m, m')으로 현재 위치(A)가 X축과 Y축의 1~4분면중 어느 분면 상에 어디에 위치하는지를 판정한 다음, 수평계(50)의 기울기(m, m')값과 아래와 같은 표 1 및 표 2를 통해 방위각(α)을 계산한다. 이때, m은 xz 평면에서 단일 석션 기초(10)의 기울기이고, m'는 yz 평면에서 단일 석션 기초(10)의 기울기이다.
Figure 112016076534950-pat00001
Figure 112016076534950-pat00002
《거리 계산 단계-S20》
방위각(α)의 분면 위치와, 방위각(α)의 계산이 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이 원점(C)에서 나셀 중심점(NC)까지의 거리(L)와, X축과 Y축의 기울기(m, m')를 이용하여 격벽(11)의 중심점인 원점(C)에서 수평 성분의 끝지점인 현재 위치(A)까지의 거리(l)를 아래와 같은 수학식 1의 삼각함수를 이용하여 계산한다.
Figure 112016076534950-pat00003
이때, 거리(l)는 해상 풍력 발전 시설물의 허용오차범위 예를 들어, 허용오차 기울기를 0.25°로 가정하고, 나셀까지의 거리(L)이 100m 일 때 100sin(0.25)=0.436m이므로 반경 0.436m 내에 위치하도록 해야 한다.
《격실 확인 단계-S30》
거리(l)의 계산이 완료되면, 거리(l)와 방위각(α)을 통해 현재 위치(A)가 어느 격실 위에 위치하는지를 확인하고, 나머지 격실도 확인한다. 도 3과 도 4를 기준으로 격실 1에 현재 위치(A) 위치가 존재한다.
《최단 거리 추출 단계-S40》
아래의 표 3과 표 4 및 표 5와 같이 기설정된 압력 제어 테이블에 따라 격실별로 압력을 가하여 단일 석션 기초(10)를 회전시킨다고 가정할 때 작용 라인(L1~L6)과 상기 현재 위치(A)의 괘적이 처음 만나는 점(B1, B2, B3)과 원점(C)까지의 거리들(CB1, CB2, CB3)을 계산하여 원점(C)과의 최단 거리(실재로는 거리값이 아니고, 크기값을 가짐)를 추출한다. 이때, 표 1은 부압만을 부여하여 제어하는 것이고, 표 2는 부압과 정압을 부여하여 제어하는 것이다.
Figure 112016076534950-pat00004
Figure 112016076534950-pat00005
Figure 112016076534950-pat00006
즉, 현재 위치(A)가 존재하는 격실을 기준으로 반시계방향으로 나머지 격실중 첫 번째 격실에 압력을 부여할 때 회전하면서 생기는 현재위치(A)의 괘적과 작용라인중 어느 하나의 작용라인과 처음만나는 점(B1)과 원점(C)까지의 거리(CB1)를 표 4의 수식에 대입하여 계산하고, 현재 위치(A)가 존재하는 격실을 기준으로 반시계방향으로 나머지 격실중 두 번째 격실에 압력을 부여할 때 회전하면서 생기는 작용라인(L1~Ln)중 어느 하나의 작용라인과 처음만나는 점(B2)과 원점(C)까지의 거리(CB2)를 표 4의 수식에 대입하여 계산하며, 현재 위치(A)가 존재하는 격실을 기준으로 나머지 격실에 동시에 압력을 부여할 때 회전하면서 생기는 현재위치(A)의 괘적과 어느 하나의 작용라인과 처음만나는 점(B3)과 원점(C)까지의 거리(CB3)를 계산한다. 이때, 작용 라인(L1~L6)은 격실별 압력을 가하면 최단거리로 움직일 수 있게 하는 라인으로서, X축에 놓인 격벽을 기준으로 반시계방향으로 어느 하나의 격벽과 이웃하는 격벽 사이의 각도의 반의 각도로 회전시키며 부여하는 데, 격벽이 3개가 120°로 형성되는 경우 각각 60°로 회전시키면서 부여하고, 격벽이 4개가 90°로 형성되는 경우 각각 45°로 회전시키면서 부여한다. 또한, 격실이 세 개인 경우 현재 위치(A)가 존재하는 격실을 기준으로 반시계방향으로 나머지 격실중 첫 번째 격실와 두 번째 격실에 압력을 부여하는 것을 가정하고, 격실이 네 개인 경우 현재 위치(A)가 존재하는 격실을 기준으로 반시계방향으로 나머지 격실중 첫 번째 격실와 세 번째 격실에 압력을 부여하는 것을 가정한다.
《단일 석션 기초 회전 단계-S40》
최단 거리가 추출되면, 상기의 표 3 또는 표 4에 따라 최단거리에 해당하는 격실별로 압력을 가해서 단일 석션 기초(10)를 회전시키되, 현재위치(A)와 원점(C)과의 거리가 계속 줄어들 때까지 격실별로 압력을 가하고, 거리가 늘어나면 격실별 압력을 제거한다.
《허용값 측정 단계-S50》
그리고, 수평계(40)의 X축, Y축 기울기(m m')값이 허용값 이내로 들어오는지 판단하여 허용값 이내이면 작업을 종료하고, 허용값을 초과하면 상기 단계(S10~S40)을 반복 수행하여 수직도를 보정한다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 :　단일 석션 기초 11 : 격벽
13 : 격실 20 : 풍력 발전기
21 : 날개 23 : 날셀
25 : 구조물 30 : 석션 펌프
40 : 수중 펌프 50 : 수평계

Claims (6)

  1. 상면이 폐쇄된 원통형으로 형성되되, 중심선에서 동일 각도를 가지며 방사상으로 설치된 3개의 격벽에 의해 3개의 격실을 구비하고, 각각의 상기 격실 상면에 석션 펌프와 수중 펌프가 구비되는 단일 석션 기초와, 상기 단일 석션 기초의 상면에 날개와 나셀 및 구조물로 이루어진 풍력 발전기가 수직으로 설치되는 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정 방법에 있어서,
    상기 격벽의 중심점인 원점(C)에서 수평 성분의 끝지점인 현재 위치(A)의 방위각(α)을 어느 하나의 격벽을 X축을 기준으로 해서 상기 해상 풍력 발전 시설물의 중심선(CL) 상에서 상호 직각으로 설치되어 X축과 Y축의 기울기(m, m')를 측정하는 한 쌍의 수평계를 이용하여 계산하는 방위각 계산 단계와;
    상기 원점(C)에서 상기 나셀의 중심점(NC)까지의 거리(L)와, X축과 Y축의 기울기(m, m')를 이용하여 상기 격벽의 중심점인 원점(C)에서 수평 성분의 끝지점인 현재 위치(A)까지의 거리(l)를 계산하는 거리 계산 단계와;
    상기에서 계산된 방위각(α)을 통해 상기 현재 위치(A)가 어느 격실 위에 위치하는지를 확인하는 격실 확인 단계와;
    기설정된 압력 제어 테이블에 따라 격실별로 압력을 가하여 상기 단일 석션 기초를 회전시킨다고 가정할 때 작용 라인(L1~Ln)과 상기 현재 위치(A)의 괘적이 처음 만나는 점(B1, B2, B3)과 원점(C)까지의 거리들(CB1, CB2, CB3)을 계산하여 원점(C)과의 최단 거리를 추출하는 최단 거리 추출 단계와;
    상기 압력 제어 테이블에 따라 최단거리에 해당하는 격실별로 압력을 가해서 상기 단일 석션 기초를 회전시키되, 상기 현재위치(A)와 원점(C)과의 거리가 계속 줄어들 때까지 격실별로 압력을 가하고, 거리가 늘어나면 격실별 압력을 제거하는 단일 석션 기초 회전 단계; 및
    상기 수평계의 X축, Y축 기울기값이 허용값 이내로 들어오는지 판단하여 허용값 이내이면 작업을 종료하고, 허용값을 초과하면 상기 단계를 반복 수행하는 허용값 측정 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 방위각 계산 단계는,
    상기 수평계의 기울기값으로 상기 현재 위치(A)가 상기 X축과 Y축의 1~4분면중 어느 분면 상에 어디에 위치하는지를 판정한 다음, 상기 수평계의 기울기값과 삼각함수를 이용하여 방위각(α)을 계산하는 것을 특징으로 하는 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 작용 라인은,
    격실별 압력을 가하면 최단거리로 움직일 수 있게 하는 라인으로서, X축에 놓인 격벽을 기준으로 반시계방향으로 어느 하나의 격벽과 이웃하는 격벽 사이의 각도의 반의 각도로 회전시키며 부여하는 것을 특징으로 하는 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 최단 거리 추출 단계는,
    상기 현재 위치(A)가 존재하는 격실을 기준으로 반시계방향으로 나머지 격실중 첫 번째 격실에 압력을 부여할 때 회전하면서 생기는 상기 현재위치(A)의 괘적과 상기 작용라인중 어느 하나의 작용라인과 처음만나는 점(B1)과 원점(C)까지의 거리(CB1)를 계산하고, 상기 현재 위치(A)가 존재하는 격실을 기준으로 반시계방향으로 나머지 격실중 두 번째 격실에 압력을 부여할 때 회전하면서 생기는 상기 작용라인중 어느 하나의 작용라인과 처음만나는 점(B2)과 원점(C)까지의 거리(CB2)를 계산하며, 상기 현재 위치(A)가 존재하는 격실을 기준으로 나머지 격실에 동시에 압력을 부여할 때 회전하면서 생기는 상기 현재위치(A)의 괘적과 어느 하나의 작용라인과 처음만나는 점(B3)과 원점(C)까지의 거리(CB3)를 계산하는 것을 특징으로 하는 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 최단 거리 추출 단계와 단일 석션 기초 회전 단계는,
    각 격실에 상기 석션 펌프를 통해 부압만을 가하거나 또는 적어도 하나 이상의 격실에 부압을 가하고 나머지 격실에 상기 수중 펌프를 통해 정압을 가하는 것을 특징으로 하는 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 제어 테이블은,
    상기 방위각(α) 별로 작용 라인(L1~L6)과 상기 현재 위치(A)의 괘적이 처음 만나는 점(B1, B2, B3)과 원점(C)까지의 거리들에 따른 해당 격실 및 가해지는 압력 종류가 기설정되어 있는 것을 특징으로 하는 단일 석션 기초를 구비한 해상 풍력 발전 시설물의 수직도 보정방법.
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