KR101721077B1

KR101721077B1 - 해양구조물의 시공방법

Info

Publication number: KR101721077B1
Application number: KR1020140152216A
Authority: KR
Inventors: 전금표
Original assignee: (주)평화엔지니어링
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2017-04-11
Also published as: KR20160053429A

Abstract

본 발명은 수면 위에 설치된 수상부재(100); 수중에 잠기도록 상기 수상부재(100)의 하부로 연장설치된 연장부재(200); 상기 연장부재(200)의 하부에 결합함과 아울러, 수중 바닥면에 설치된 침몰부재(300); 상기 수상부재(100)의 하부 또는 상기 연장부재(200)의 상부에 상단이 결합한 와이어(400); 상기 와이어(400)의 하단을 수중 바닥면에 고정하도록 설치된 고정부재(410);를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물을 제시함으로써, 수심이 깊은 경우에도 우수한 구조적 안정성 및 발전효율을 얻을 수 있도록 한다.

Description

해양구조물의 시공방법{CONSTRUCTION METHOD FOR OFFSHORE STRUCTURE}

본 발명은 토목기술 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 해양구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.

육지의 풍력발전 구조물은 그 소음으로 인한 문제가 크게 지적되는바, 해상에 풍력발전 구조물을 시공하여 이용하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.

수심이 얕은 경우에는 해저면에 기초를 형성하고 그 위에 풍력발전 구조를 설치하면 되지만, 수심이 깊은 경우에는 해저면의 기초작업이 곤란하다.

따라서 도 1에 도시된 바와 같이, 타워(11), 프로펠러(12), 부유체(13)로 구성된 풍력발전 구조에 와이어(20)를 연결하고, 그 와이어(20)의 하단을 해저면에 설치된 닻(21)에 고정하는 부유식 기초를 활용한다.

그런데 이러한 종래의 부유식 기초는 바람에 의해 구조물 전체가 흔들리므로, 구조적 안정성 및 발전효율이 좋지 못하다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 수심이 깊은 경우에도 우수한 구조적 안정성 및 발전효율을 얻을 수 있는 해양구조물 및 그 시공방법을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 수면 위에 설치된 수상부재(100); 수중에 잠기도록 상기 수상부재(100)의 하부로 연장설치된 연장부재(200); 상기 연장부재(200)의 하부에 결합함과 아울러, 수중 바닥면에 설치된 침몰부재(300); 상기 수상부재(100)의 하부 또는 상기 연장부재(200)의 상부에 상단이 결합한 와이어(400); 상기 와이어(400)의 하단을 수중 바닥면에 고정하도록 설치된 고정부재(410);를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물을 제시한다.

상기 연장부재(200)는 내부에 공동이 형성된 관 구조인 것이 바람직하다.

상기 연장부재(200)와 침몰부재(300)의 사이에는 휨이 가능한 구조의 연결부재(210)가 설치된 것이 바람직하다.

상기 침몰부재(300)는, 본체(310); 상기 본체(310)의 내부에 폐쇄구조로 형성됨과 아울러, 소용돌이형 관로 구조로 형성된 소용돌이형 침수실(320); 상기 소용돌이형 침수실(320)의 일단에 형성된 유입구(303); 상기 소용돌이형 침수실(320)의 타단에 형성된 유출구(301); 를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 소용돌이형 침수실(320)의 일단은 중앙부에 형성되고, 상기 소용돌이형 침수실(320)의 타단은 가장자리부에 형성된 것이 바람직하다.

상기 소용돌이형 침수실(320)은 가요성 재질에 의한 호스가 상기 본체(310)를 형성하는 콘크리트에 매설되어 형성된 것이 바람직하다.

상기 소용돌이형 침수실(320)은 상하방향을 따라 복수가 형성되고, 상기 복수의 소용돌이형 침수실(320) 중 하부 소용돌이형 침수실(320b)의 일단에는 상기 유입구(303)가 형성되며, 상기 복수의 소용돌이형 침수실(320) 중 상부 소용돌이형 침수실(320a)의 타단에는 상기 유출구(301)가 형성되고, 상기 하부 소용돌이형 침수실(320b)의 타단과 상기 상부 소용돌이형 침수실(320a)의 일단은 연결통로(302)에 의해 연결된 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 해양구조물을 이용한 해상 풍력발전구조물로서, 상기 수상부재(100)는, 내부에 발전시설이 설치된 타워(110); 상기 타워(110)에 설치된 프로펠러(120);를 포함하고, 상기 연장부재(200)는 상기 타워(110)의 하부에 결합한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전구조물을 함께 제시한다.

본 발명은 상기 해양구조물의 시공방법으로서, 수중 바닥면에 상기 고정부재(410)를 설치하는 단계; 상기 연장부재(200) 및 침몰부재(300)를 결합하는 단계; 상기 연장부재(200) 및 침몰부재(300)를 수중에 침몰시켜, 상기 침몰부재(300)가 수중 바닥면에 안착하도록 하는 침몰부재 설치단계; 상기 수상부재(100) 및 연장부재(200)를 결합하는 단계; 상기 와이어(400)의 상단을 상기 수상부재(100) 또는 상기 연장부재(200)에 결합하고, 상기 와이어(400)의 하단을 상기 고정부재(410)에 결합하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법을 제시한다.

상기 침몰부재(300) 설치단계는, 상기 유입구(303)를 폐쇄한 상태에서, 상기 침몰부재(300)를 해양의 설치위치로 인양하는 인양단계; 상기 유입구(303)를 개방하여 상기 소용돌이형 침수실(320)에 물이 유입되도록 함으로써, 상기 침몰부재(300)를 침몰시키는 침몰단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 침몰단계는 상기 유출구(301)의 폐쇄 및 개방을 반복하여, 상기 소용돌이형 침수실(320)의 공기가 천천히 배출되도록 함으로써, 상기 침몰부재(300)의 침몰속도를 조절하는 침몰속도 조절단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 침몰단계는 상기 유출구(301)를 통해 공기를 역유입하여, 상기 소용돌이형 침수실(320)의 공기의 부피가 천천히 감소하도록 함으로써, 상기 침몰부재(300)의 침몰속도를 조절하는 침몰속도 조절단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 수심이 깊은 경우에도 우수한 구조적 안정성 및 발전효율을 얻을 수 있는 해양구조물 및 그 시공방법을 제시한다.

도 1은 종래의 해양구조물의 측면도.
도 2 이하는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로서,
도 2,3은 해양구조물의 시공방법의 공정도.
도 4는 침몰부재의 제1 실시예의 횡단면도.
도 5는 도 4의 A-A 단면도.
도 6은 침몰부재의 제2 실시예의 종단면도.
도 7은 침몰부재의 시공방법의 일실시예의 공정도.
도 8은 침몰부재의 제3 실시예의 횡단면도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 2 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 해양구조물은 기본적으로, 수면 위에 설치된 수상부재(100); 수중에 잠기도록 수상부재(100)의 하부로 연장설치된 연장부재(200); 연장부재(200)의 하부에 결합함과 아울러, 수중 바닥면에 설치된 침몰부재(300); 수상부재(100)의 하부 또는 연장부재(200)의 상부에 상단이 결합한 와이어(400); 와이어(400)의 하단을 수중 바닥면에 고정하도록 설치된 고정부재(410);를 포함하여 구성된다.

여기서 수상부재(100)란, 내부에 발전시설이 설치된 타워(110); 타워(110)에 설치된 프로펠러(120);를 포함하는 풍력발전 구조 등을 의미하며, 이 경우 위 연장부재(200)는 타워(110)의 하부에 결합한다.

위 본 발명에 의한 해양구조물의 시공방법은 다음과 같은 공정에 의해 구성된다.

수중 바닥면에 고정부재(410)를 설치하고, 연장부재(200) 및 침몰부재(300)를 결합하며, 연장부재(200) 및 침몰부재(300)를 수중에 침몰시켜, 침몰부재(300)가 수중 바닥면에 안착하도록 한다(도 2).

침몰부재(300)는 이를 수중에 가라앉히는 것만으로 설치가 완료되므로, 별도의 기초공사는 불필요하고, 연장부재(200)는 하단이 침몰부재(300)에 연결되어 수중에 가라앉으며, 연장부재(200)의 상단은 별도의 부유체에 의해 수상에 노출되도록 하는 것이 이후 공정을 위하여 바람직하다.

해상에서 수상부재(100) 및 연장부재(200)를 운반하여 결합하며, 와이어(400)의 상단을 수상부재(100) 또는 연장부재(200)에 결합하고, 와이어(400)의 하단을 고정부재(410)에 결합한다.

즉, 본 발명에 의한 해양구조물은 기본적으로 종래의 부유식 기초와 유사한 구성을 취하되, 수상부재(100)의 하부에 연장부재(200) 및 침몰부재(300)를 결합하여 실질적으로 해저면에 고정되도록 한 것이다.

따라서 수심이 깊은 경우에도, 종래의 부유식 기초에 비해 구조적 안정성이 우수하며, 바람에 의해 전체 구조물이 흔들리지 않고 프로펠러(120)만이 회전하도록 할 수 있으므로 우수한 발전효율을 얻는다는 효과가 있다.

연장부재(200)는 강관과 같이 내부에 공동이 형성된 관 구조를 취함으로써, 내부에 해수가 충전되도록 하는 것이 바람직하다.

연장부재(200)와 침몰부재(300)의 사이에는 체인과 같이 휨이 가능한 구조의 연결부재(210)가 설치되는 것이 침몰부재(300)의 용이한 설치를 위해 바람직하다.

침몰부재(300)는 기본적으로, 본체(310); 본체(310)의 내부에 폐쇄구조로 형성됨과 아울러, 소용돌이형 관로 구조로 형성된 소용돌이형 침수실(320); 소용돌이형 침수실(320)의 일단에 형성된 유입구(303); 소용돌이형 침수실(320)의 타단에 형성된 유출구(301);를 포함하여 구성된다(도 4,5).

이는 유입구(303)를 폐쇄한 상태에서, 침몰부재(300)를 해양의 설치위치로 인양하고, 유입구(303)를 개방하여 소용돌이형 침수실(320)에 물이 유입되도록 함으로써, 침몰부재(300)를 침몰시키는 방식에 의해 시공된다.

이러한 구성을 취하는 경우, 소용돌이형 침수실(320)에 물이 침수실의 구조를 따라 서서히 차게 되므로, 안정적인 부력 구조를 이루게 되어 해양구조물의 측방 유동이 일어나지 않게 된다.

또한, 소용돌이형 침수실(320)에 물이 차는 속도는 상당히 느리게 될 것이므로, 침몰속도가 느리게 됨에 따라, 해양구조물이 해저면 또는 기설치된 해양구조물과 빠른 속도로 충돌하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.

나아가, 추후 해양구조물의 해체 시에는, 유출구(301)를 통해 공기를 역주입하여 해양구조물을 부양시키는 방식을 취하면 되므로, 해체작업이 용이하다는 장점이 추가된다.

해수의 유입구(303)가 형성되는 소용돌이형 침수실(320)의 일단이 중앙부에 형성되고, 유출구(301)가 형성되는 소용돌이형 침수실(320)의 타단이 가장자리부에 형성되는 경우, 해수가 침수실(320)의 중앙으로부터 가장자리를 향하여 서서히 차게 되므로, 해양구조물의 측방 유동을 더욱 안정적으로 방지할 수 있다.

이러한 소용돌이형 침수실(320)은 본체(310)의 형성을 위한 콘크리트 타설 시, 가요성 재질에 의한 호스를 소용돌이 구조로 변형하여 콘크리트에 매설하는 방식 등에 의해 구현할 수 있다.

소용돌이형 침수실(320)은 상하방향을 따라 복수가 형성된 구성을 취할 수도 있다(도 6).

즉, 복수의 소용돌이형 침수실(320) 중 하부 소용돌이형 침수실(320b)의 일단에는 유입구(303)가 형성되며, 복수의 소용돌이형 침수실(320) 중 상부 소용돌이형 침수실(320a)의 타단에는 유출구(301)가 형성되고, 하부 소용돌이형 침수실(320b)의 타단과 상부 소용돌이형 침수실(320a)의 일단은 연결통로(302)에 의해 연결된 구성이 그것이다.

이러한 구성을 취하는 경우, 복수의 침수실(320) 중 하부 소용돌이형 침수실(320b)에서부터 물이 서서히 차오르게 되는데, 이 시점에서 해양구조물의 하부에는 물이 차있지만 상부는 공기가 차있게 되므로, 안정적인 부력 구조를 이루게 되어 해양구조물의 측방 유동을 더욱 안정적으로 방지할 수 있다.

또한, 하부 소용돌이형 침수실(320b)로부터 연결통로(302)를 통해 상부 소용돌이형 침수실(320a)까지 물이 차야 비로소 침수가 완료되게 되므로, 침몰속도가 느리게 됨에 따라, 해양구조물이 해저면 또는 기설치된 해양구조물과 빠른 속도로 충돌하여 손상되는 것을 방지할 수 있다.

이러한 구조의 해양구조물의 침몰 시 그 침몰속도는 다음과 같은 방법에 의해 조절할 수 있다.

첫째, 유출구(301)의 폐쇄 및 개방을 반복하여, 소용돌이형 침수실(320)의 공기가 천천히 배출되도록 함으로써, 침몰부재(300)의 침몰속도를 조절하는 방식을 취할 수 있다.

즉, 유출구(301)를 통한 공기의 배출속도는 유입구(303)를 통한 해수의 유입속도에 비례할 것이므로, 공기의 배출속도를 조절함으로써 해수의 유입속도를 조절할 수 있는 것이다.

둘째, 유출구(301)를 통해 공기를 역유입하여, 소용돌이형 침수실(320)의 공기의 부피가 천천히 감소하도록 함으로써, 침몰부재(300)의 침몰속도를 조절하는 방식을 취할 수 있다.

물체의 부력은 수중에서 그 물체가 차지하는 부피에 비례하는데, 공기와 같은 압축성 유체의 경우, 수심이 깊은 곳에 들어갈수록 수압에 의해 부피가 작아지게 되므로, 그 부력도 점차 작아지게 된다.

따라서 고심도의 수중에 설치되는 대규모 해양구조물의 경우에는, 본 실시예와 같이, 고압 공기주입기(200) 등에 의해 유출구(301)를 통해 공기를 역유입하여, 소용돌이형 침수실(320)의 공기의 부피가 고심도의 상태에 불구하고 천천히 감소하도록 함으로써, 침몰속도를 조절하는 것이 더욱 바람직한 것이다(도 7).

소용돌이형 침수실(320)은 상술한 바와 같이 원형 구조로 형성될 수도 있고, 본체(310)의 구조에 따라 사각형 구조 등으로 형성될 수도 있다(도 8).

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 수상부재 110 : 타워
120 : 프로펠러 200 : 연장부재
300 : 침몰부재 301 : 유출구
302 : 연결통로 303 : 유입구
310 : 본체 320 : 소용돌이형 침수실
400 : 와이어 410 : 고정부재

Claims

수면 위에 설치된 수상부재(100);
수중에 잠기도록 상기 수상부재(100)의 하부로 연장설치된 연장부재(200);
상기 연장부재(200)의 하부에 결합함과 아울러, 수중 바닥면에 설치된 침몰부재(300);
상기 수상부재(100)의 하부 또는 상기 연장부재(200)의 상부에 상단이 결합한 와이어(400);
상기 와이어(400)의 하단을 수중 바닥면에 고정하도록 설치된 고정부재(410);를 포함하고,
상기 연장부재(200)는 내부에 공동이 형성된 관 구조이고,
상기 연장부재(200)와 침몰부재(300)의 사이에는 휨이 가능한 구조의 연결부재(210)가 설치된 해양구조물의 시공방법으로서,
수중 바닥면에 상기 고정부재(410)를 설치하는 단계;
상기 연장부재(200) 및 침몰부재(300)를 결합하는 단계;
상기 연장부재(200) 및 침몰부재(300)를 수중에 침몰시켜, 상기 침몰부재(300)가 수중 바닥면에 안착하도록 하되, 상기 연장부재(200)의 상단은 부유체에 의해 수상에 노출되도록 하는 침몰부재 설치단계;
상기 수상부재(100) 및 연장부재(200)를 결합하는 단계;
상기 와이어(400)의 상단을 상기 수상부재(100) 또는 상기 연장부재(200)에 결합하고, 상기 와이어(400)의 하단을 상기 고정부재(410)에 결합하는 단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 침몰부재(300)는,
본체(310);
상기 본체(310)의 내부에 폐쇄구조로 형성됨과 아울러, 소용돌이형 관로 구조로 형성된 소용돌이형 침수실(320);
상기 소용돌이형 침수실(320)의 일단에 형성된 유입구(303);
상기 소용돌이형 침수실(320)의 타단에 형성된 유출구(301);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.
제4항에 있어서,
상기 소용돌이형 침수실(320)의 일단은 중앙부에 형성되고, 상기 소용돌이형 침수실(320)의 타단은 가장자리부에 형성된 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.
제5항에 있어서,
상기 소용돌이형 침수실(320)은 가요성 재질에 의한 호스가 상기 본체(310)를 형성하는 콘크리트에 매설되어 형성된 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.
제5항에 있어서,
상기 소용돌이형 침수실(320)은 상하방향을 따라 복수가 형성되고,
상기 복수의 소용돌이형 침수실(320) 중 하부 소용돌이형 침수실(320b)의 일단에는 상기 유입구(303)가 형성되며,
상기 복수의 소용돌이형 침수실(320) 중 상부 소용돌이형 침수실(320a)의 타단에는 상기 유출구(301)가 형성되고,
상기 하부 소용돌이형 침수실(320b)의 타단과 상기 상부 소용돌이형 침수실(320a)의 일단은 연결통로(302)에 의해 연결된 것을 특징으로 해양구조물의 시공방법.
제1항, 제4항 내지 제7항 중 어느 한 항의 해양구조물의 시공방법에 의해 시공된 해상 풍력발전구조물로서,
상기 수상부재(100)는,
내부에 발전시설이 설치된 타워(110);
상기 타워(110)에 설치된 프로펠러(120);를 포함하고,
상기 연장부재(200)는 상기 타워(110)의 하부에 결합한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전구조물.
삭제
제4항에 있어서,
상기 침몰부재(300) 설치단계는,
상기 유입구(303)를 폐쇄한 상태에서, 상기 침몰부재(300)를 해양의 설치위치로 인양하는 인양단계;
상기 유입구(303)를 개방하여 상기 소용돌이형 침수실(320)에 물이 유입되도록 함으로써, 상기 침몰부재(300)를 침몰시키는 침몰단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.
제10항에 있어서,
상기 침몰단계는
상기 유출구(301)의 폐쇄 및 개방을 반복하여, 상기 소용돌이형 침수실(320)의 공기가 천천히 배출되도록 함으로써, 상기 침몰부재(300)의 침몰속도를 조절하는 침몰속도 조절단계;를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.
제10항에 있어서,
상기 침몰단계는
상기 유출구(301)를 통해 공기를 역유입하여, 상기 소용돌이형 침수실(320)의 공기의 부피가 천천히 감소하도록 함으로써, 상기 침몰부재(300)의 침몰속도를 조절하는 침몰속도 조절단계;를
더 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.