KR101747235B1 - 해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해저면에 진공 흡입에 의하여 삽입 시공되도록 하면이 개구 형성되고 상면이 폐쇄되게 형성되며 측면이 상기 상면의 상측으로 일정 높이 돌출되게 형성된 원통 형상의 석션버킷부와; 내면에 상기 석션버킷부의 돌출된 측면의 상면에 안착되는 링형부재가 형성되고 내부에 중공이 형성되며 상기 돌출된 측면의 외측으로 삽입되는 플랜지가 구비된 원추 형상의 지지부와; 지지부의 상부에 상기 해상으로 돌출되도록 일정 길이 연장 형성되며, 내부에 중공이 형성된 연장부와; 상기 해저면의 상측으로 돌출된 상기 석션버킷부의 측면에 삽입되는 관통공이 형성되어 상기 해저면에 안착되며, 상기 플랜지의 하면이 안착되는 안착면이 상기 관통공의 둘레를 따라 형성된 판상의 바닥판을; 포함한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물을 제시함으로써, 수십 미터의 높이를 가진 해상 풍력발전 콘크리트 지지구조물의 제작을 분리하여 제작하는 해상설치 기술을 제공하여 지지구조물을 시공하는데 소요되는 비용을 절감하고 시간을 단축시킴과 동시에 지지구조물의 수직도를 조절하여 구조적인 안정성을 높임으로써 해상 풍력발전기를 안정적으로 지지할 수 있다.

Description

해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공방법{SUPPORT STRUCTURE OF OFFSHORE WIND TURBINES AND STRUCTURE METHOD THEREOF}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 해상 풍력발전 지지구조물에 관한 것이다.

일반적으로 해양 구조물은 해상에 다양한 물체를 설치하기 위하여 해양의 지반에 설치되는 구조체이다.

이러한 해양 구조물에는 항상 파도, 조류 및 바람 등에 의한 외력이 작용하게 되고, 이로 인하여 이러한 해상 풍력발전 지지구조물은 외력에 가장 잘 견디며 부식에도 강한 콘크리트 재질로 형성되는 경우가 많다.

도 1은 종래의 해상 풍력발전 구조물이 해상에 설치된 구조를 도시한 사시도이다.

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

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 풍력발전 구조물은 전체적으로 콘크리트 재질에 의해 형성되는데, 내부에 발전시설이 설치된 본체(1)와, 그 상부에 설치된 타워(2) 및 그 타워(2)의 단부에 설치된 브레이드(3)에 의해 구성된다.

해상의 강한 풍력, 파도, 지진 등에 의해 본체(1)가 전도되지 않도록, 본체(1)의 하부에는 원추 형상의 전도방지부(4)가 형성되며, 구조물의 전체적인 슬라이딩을 방지하기 위하여 사석 등에 의해 슬라이딩 방지부(5)가 형성되기도 한다.

그런데, 이러한 종래의 풍력발전 구조물은 많은 강재를 사용함에 따라 비용이 과도하게 소요되고, 그 제조 및 시공에도 과도한 수고와 비용이 소요되며, 구조적 안정성도 우수하지 못하다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 해상 풍력발전 콘크리트 지지구조물을 시공하는데 소요되는 비용을 절감하고 시간을 단축시킴과 동시에 구조적인 안정성을 높임으로써 해상 풍력발전기를 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 해상 풍력발전 지지구조물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 해저면에 진공 흡입에 의하여 삽입 시공되도록 하면이 개구 형성되고 상면이 폐쇄되게 형성되며 측면이 상기 상면의 상측으로 일정 높이 돌출되게 형성된 원통 형상의 석션버킷부와; 내면에 상기 석션버킷부의 돌출된 측면의 상면에 안착되는 링형부재가 형성되고 내부에 중공이 형성되며 상기 돌출된 측면의 외측으로 삽입되는 플랜지가 구비된 원추 형상의 지지부와; 지지부의 상부에 상기 해상으로 돌출되도록 일정 길이 연장 형성되며, 내부에 중공이 형성된 연장부와; 상기 해저면의 상측으로 돌출된 상기 석션버킷부의 측면에 삽입되는 관통공이 형성되어 상기 해저면에 안착되며, 상기 플랜지의 하면이 안착되는 안착면이 상기 관통공의 둘레를 따라 형성된 판상의 바닥판을; 포함한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물을 제시한다.

여기서, 상기 바닥판의 상기 안착면의 둘레에는 상기 지지부를 안착시에 상기 플랜지의 측면과 접촉되는 걸림부재가 돌출 형성될 수 있다.

그리고, 상기 걸림부재의 상면에는 상기 걸림부재의 둘레 방향을 따라 일정 간격 이격되며, 상기 걸림부재의 두께 방향을 따라 돌출 형성되어 상기 플랜지의 측면과 접촉되는 복수의 돌출부재가 구비될 수 있다.

또한, 상 돌출부재의 상면은 상기 관통공과 근접한 내측에서 외측을 향하여 상향 경사지게 형성될 수 있다.

아울러, 상기 바닥판의 판면에는 복수의 통공이 열과 행을 이루도록 관통 형성되어 상기 바닥판은 격자 형상으로 형성될 수 있다.

그리고, 상기 플랜지의 외면과 상기 석션버킷부의 하부 외면에는 그 둘레 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 고리부재가 구비되며, 상기 고리부재에는 상기 석션버킷부와 상기 지지부를 해저면으로 강하시에 부력을 이용하여 상기 석션버킷부와 상기 지지부의 하중을 감소시킬 수 있도록 하는 복수의 부력체가 착탈 가능하게 설치될 수 있다.

또한, 상기 링형부재의 둘레 방향을 따라 복수의 개소에는 상기 링형부재의 상면과 접촉됨과 동시에 상기 석션버킷부의 내면과 접촉되는 보강날개벽이 형성될 수 있다.

그리고, 상기 링형부재의 판면에는 상기 플랜지의 내면과 상기 석션버킷부의 돌출된 측면의 외면 사이에 콘크리트를 그라우팅할 수 있는 복수의 그라우팅공이 관통 형성될 수 있다.

또한, 상기 링형부재의 판면에는 상기 플랜지의 내면과 상기 석션버킷부의 돌출된 측면의 외면 사이에 그라우팅되는 콘크리트가 충진된 양을 확인할 수 있는 복수의 넘침확인공이 관통 형성될 수 있다.

아울러, 상기 링형부재는 상기 플랜지의 내면에 형성될 수 있다.

그리고, 상기 석션버킷부의 돌출된 측면의 높이는 상기 링형부재가 형성된 위치에서부터 하측으로 배치된 플랜지의 길이와 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 상기 석션버킷부의 상기 상면이 상기 석션버킷부의 측면과 접촉되는 위치의 상기 상면의 상측과 하측 둘레에는 우각부 변형방지부재가 매립된 형태로 설치될 수 있다.

아울러, 상기 우각부 변형방지부재의 외면에는 상기 우각부 변형방지부재와 상기 석션버킷부 사이의 강도를 보강할 수 있는 복수의 스터드가 설치될 수 있다.

그리고, 상기 석션버킷부의 상면 중앙에는 상기 석션버킷부가 상기 해저면으로 삽입 시공된 위치를 확인할 수 있는 위치확인수단이 구비될 수 있다.

또한, 상기 위치확인수단은 일단이 상기 석션버킷부의 상측에 연결되어 해상으로 연장 형성되며 상기 석션버킷부의 상면과 수직으로 배치되는 수직케이블과, 상기 수직케이블에 구비되어 상기 수직케이블이 상기 석션버킷부의 상면에 대하여 수직을 이루도록 하는 부유체를 포함할 수 있다.

아울러, 상기 상면은 석션버킷부가 설치된 후에 지지부가 설치되기 전에 제거되고, 상기 석션버킷부의 내부 및 상기 지지부의 내부에는 토사가 되메움되도록 할 수 있다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 설치하고자 하는 해저면에 상기 석션버킷부를 안착시킨 후에 상기 석션버킷부의 내부가 진공 상태가 되도록 하여 상기 석션버킷부가 상기 해저면으로 삽입되도록 하는 제1단계와; 상기 석션버킷부의 상면을 제거하는 제2단계와; 상기 링형부재가 돌출된 상기 석션버킷부의 측면 상부에 안착되도록 상기 지지부를 상기 석션버킷부의 상부 둘레에 배치시키는 제3단계와; 상기 지지부의 내측면과 상기 석션버킷부의 외측면 사이에 콘크리트를 타설하여 상기 석션버킷부와 상기 지지부를 일체화시키는 제3단계와; 상기 석션버킷부의 내부와 상기 지지부의 내부에 토사를 되메움하는 제4단계를; 포함하는 해양 풍력발전 구조물 시공방법을 제시한다.

여기서, 상기 제3단계와 제4단계 사이에는 상기 지지부의 하부 외면에 부력체를 부착하는 단계가 더 포함될 수 있다.

그리고, 상기 석션버킷부를 해저면에 안착전에 상기 석션버킷부의 하부 외면에 부력체를 부착하고 상기 석션버킷부의 안착이 완료후에 상기 부력체를 제거하는 단계를 진행할 수 있다.

본 발명은 수십 미터의 높이를 가진 해상 풍력발전 콘크리트 지지구조물의 제작을 분리하여 제작함으로써 해상에서 설치하는 기술을 제공하여 지지구조물을 시공하는데 소요되는 비용을 절감하고 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본발명은 지지부의 측면을 일정 높이 지지부 상면의 상측으로 돌출되게 형성하여 지지부가 연장부를 안정적으로 지지할 수 있도록 함으로써 해양 풍력발전 구조물의 구조적인 안정성을 높임으로써 해상 풍력발전기를 안정적으로 지지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 지지부의 상면과 측면이 상호 접촉되는 영역의 상측과 하측에 별도의 우각부 변형방지부재를 구비함으로써 지지부의 우각부를 보강함으로써 해상 풍력발전 구조물의 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 해상 풍력발전 구조물이 해상에 설치된 구조를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 구조를 도시한 사시도이며,
도 3은 도 2의 해상 풍력발전 지지구조물의 석션버킷부가 해저면에 관입되는 상태를 도시한 사시도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 분해하여 도시한 분해사시도이며,
도 5는 도 4의 바닥판의 구조를 도시한 사시도이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 절개하여 도시한 절개사시도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 구조를 도시한 종단면도이고,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 석션버킷부가 해저면에 관입된 상태를 도시한 종단면도이며,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부에 부력체가 체결된 구조를 도시한 사시도이고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 시공하는 과정을 순차적으로 기재한 시공흐름도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 구조를 도시한 사시도이며, 도 3은 도 2의 해상 풍력발전 지지구조물의 석션버킷부가 해저면에 관입되는 상태를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 분해하여 도시한 분해사시도이며, 도 5는 도 4의 바닥판의 구조를 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 절개하여 도시한 절개사시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 구조를 도시한 종단면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 석션버킷부가 해저면에 관입된 상태를 도시한 종단면도이며, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부에 부력체가 체결된 구조를 도시한 사시도이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 시공하는 과정을 순차적으로 기재한 시공흐름도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 해상 풍력발전 지지구조물은, 해저면에 진공 흡입에 의하여 삽입 시공되도록 하면이 개구 형성되고 상면이 폐쇄되게 형성되며 측면이 상기 상면(110)의 상측으로 일정 높이 돌출되게 형성된 원통 형상의 석션버킷부(100)와; 내면에 상기 석션버킷부(100)의 돌출된 측면의 상면에 안착되는 링형부재(210)가 형성되고 내부에 중공(220)이 형성되며 상기 돌출된 측면의 외측으로 삽입되는 플랜지(230)가 구비된 원추 형상의 지지부(200)와; 지지부(200)의 상부에 상기 해상으로 돌출되도록 일정 길이 연장 형성되며, 내부에 중공(310)이 형성된 연장부(300)와; 상기 해저면의 상측으로 돌출된 상기 석션버킷부(100)의 측면에 삽입되는 관통공(501)이 형성되어 상기 해저면에 안착되며, 상기 플랜지(230)의 하면이 안착되는 안착면(510)이 관통공(501)의 둘레를 따라 형성된 판상의 바닥판(500)을; 포함하여 구성되어 있다.

석션버킷부(100)는 내부에 형성되는 진공을 이용하여 해저면에 삽입됨으로써 그 상측에 구비되는 지지부(200) 및 연장부(300)를 안정적으로 지지하는 역할을 하는 부재로서, 내부에 진공을 형성할 수 있는 공간이 구비되며 하면이 개구 형성된 원통 형상으로 형성되어 있다.

그리고, 석션버킷부(100)의 상면(110)에는 흡입펌프와 연결하여 그 내부에 진공을 형성함으로써 상기 석션버킷부(100)가 상기 해저면으로 삽입 시공되도록 하는 복수의 흡입공(111)이 관통 형성되어 있다.

이러한 석션버킷부(100)의 측면은 상면(110)의 상측으로 일정 간격 돌출되게 구비되어 석션버킷부(100) 상면(110)의 하면이 해저면과 접촉되도록 완전 관입시에 석션버킷부(100)의 측면이 일정 높이 해저면의 상부로 돌출되도록 하는 것이 바람직하다.

석션버킷부(100)의 측면이 해저면으로부터 일정 높이 돌출되도록 함으로써 지지부(200)를 석션버킷부(100)의 상면에 설치시에 지지부(200)의 하면이 해저면과 접촉되어 지지될 뿐만 아니라, 지지부(200)의 내측에 구비된 링형부재(210)가 석션버킷부(100)의 상면에 안착되도록 함으로써 지지부(200)의 중량이 분산되어 안정적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라, 구조적인 안정성을 향상시켜 해상풍력 발전기를 안정적으로 지지할 수 있도록 한다.

이를 위하여 석션버킷부(100)의 돌출된 측면의 높이는 링형부재(210)가 형성된 위치에서부터 하측으로 배치된 플랜지(230)의 길이와 동일하게 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

석션버킷부(100)의 상부에 상면(110)을 형성함으로써 석션버킷부(100)를 해저면에 관입시에 상면(110)과 해저면이 완전히 면접촉되도록 하여 석션버킷부(100)의 수직도를 향상시킴으로써 해상풍력 발전기를 안전적으로 지지할 수 있도록 하는 효과가 있다.

석션버킷부(100)의 상면은 석션버킷부(100)가 해저면으로 완전 관입된 후에는 제거한 후에 토사를 되메움 함으로써 해상 풍력발전 지지구조물의 내부에 토사이 충진되어 지지력을 향상시키고 석션버킷부(100)의 침하를 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 석션버킷부(100)의 상면(110)이 석션버킷부(100)의 측면과 접촉되는 위치의 상면(110)의 상측과 하측 둘레에는 우각부 변형방지부재(120)가 매립된 형태로 설치되어 있다.

우각부 변형방지부재(120)는 석션버킷부(100)의 제작을 위한 거푸집에 콘크리트 타설할 때에 상기 거푸집의 내부에 기 설치함으로써 타설된 콘크리트 내부에 매립된 형태로 구비되어 석션버킷부(100)와 일체화되는 것이 강도의 보강 측면에서 가장 효과적이다.

그리고, 우각부 변형방지부재(120)의 외면에는 우각부 변형방지부재(120)와 석션버킷부(100) 사이의 강도를 보강할 수 있는 복수의 스터드(121)가 설치됨으로써 우각부 변형방지부재(120)와 석션버킷부(100)를 일체화함에 있어서 이들 사이의 강도를 보강할 수 있다.

지지부(200)는 원추 형상으로 형성되어 그 하부가 석션버킷부(100)의 둘레에 결합되어 풍력발전기와 같은 해양구조물을 지지하는 역할을 하는 부재로서, 내부에는 중공(220)이 형성되어 있으며 그 상면에는 연장부(300)가 구비되어 있다.

지지부(200)는 원추 형상 부재의 하부 둘레면에서 하측으로 일정 길이 연장 형성되는 플랜지(240)를 구비함으로써 지지부(200)를 석션버킷부(100)에 설치시에 플랜지(240)가 해저면과 접촉되도록 함으로써 지지력을 분산시켜 석션버킷부(100)가 안정적으로 지지될 수 있도록 하는 것이 효과적이다.

지지부(200)는 그 내면에 직경 방향을 따라 내측으로 돌출 형성되며 둘레 방향을 따라 연장 형성되어 석션버킷부(100)의 돌출된 측면에 안착되는 별도의 링형부재(210)를 구비하여 석션버킷부(100)의 외면에 삽입된 형태로 설치되는 것이 바람직하다.

이러한 링형부재(210)는 플랜지(230)의 내면에 형성되도록 함으로써 플랜지(230)와 상면(110)의 상부로 돌출 형성된 석션버킷부(100)의 측면이 일정 간격 이탈되도록 하여 플랜지(230)의 내면과 석션버킷부(100)의 돌출된 측면 사이에 이격공간부를 형성할 수 있도록 한다.

이러한 이격공간부에는 콘크리트가 그라우팅 됨으로써 석션버킷부(100)와 지지부(200)가 견고하게 결합이 이루어지도록 하여 일체화될 수 있도록 하는 것이 효과적이다.

그리고, 링형부재(210)의 둘레 방향을 따라 복수의 개소에는 링형부재(210)의 상면과 접촉됨과 동시에 지지부(200)의 내면과 접촉되는 보강날개벽(240)이 형성되어 있다.

보강날개벽(240)의 종단면 형상을 삼각 형상으로 형성되고, 보강날개벽(240)은 지지부(200)와 동일한 콘크리트 재질로 형성되어 지지부(200)와 일체로 형성된다.

보강날개벽(240)은 일정 간격 이격되어 상호 대칭을 이루도록 구비되어 지지부(200)의 하중으로 인하여 링형부재(210) 측으로 전달되는 저항력이 균일하게 분배되도록 하는 것이 효과적이다.

링형부재(210)의 판면에는 플랜지(230)의 내면과 석션버킷부(100)의 돌출된 측면의 외면 사이에 콘크리트를 그라우팅할 수 있는 복수의 그라우팅공(211)이 관통 형성되어 상기 이격공간부에 콘크리트가 크라우팅될 수 있도록 한다.

그리고, 링형부재(210)의 판면에는 플랜지(230)의 내면과 석션버킷부(100)의 돌출된 측면의 외면 사이에 그라우팅되는 콘크리트가 충진된 양을 확인할 수 있는 복수의 넘침확인공(212)이 관통 형성되어 있다.

상술한 그라우팅공(211)과 넘침확인공(212)은 각각 복수로 일정 간격 이격되게 구비되되, 링형부재(210)의 판면에 그라우팅공(211)과 넘침확인공(212)은 상호 교번적으로 배치되는 것이 효과적이다.

연장부(300)는 지지부(200)의 상면에서 높이 방향을 따라 해수면의 상측으로 연장 형성되어 풍력발전기와 같은 해양구조물이 그 상면에 안착되도록 하여 해양구조물을 지지하는 역할을 한다.

연장부(300)의 상단부는 안착되는 해양구조물과의 접촉 면적을 넓힐 수 있도록 다른 영역보다 더 큰 폭을 갖도록 형성할 수도 있으며, 연장부(300)의 내부에도 지지부(200)의 중공(210)과 연통되게 구비되는 별도의 중공(310)이 형성되는 것이 바람직하다.

지지부(200) 및 연장부(300)의 내부에 중공(210, 310)이 형성됨은 지지부(200) 및 연장부(300)의 중량을 절감시킴으로써 운반 및 설치가 용이하도록 할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 석션버킷부(100)의 측면에는 석션버킷부(100)가 상기 해저면으로 삽입 시공된 위치를 확인할 수 있는 위치확인수단(400)이 구비될 수 있다.

위치확인수단(400)은 일단이 상기 석션버킷부(100)의 일측에 구비된 체결고리(410)에 연결되어 해상으로 연장 형성되며 석션버킷부(100)의 상면과 수직으로 배치되는 수직케이블(420)과, 수직케이블(420)에 구비되어 수직케이블(420)이 석션버킷부(100)의 상면에 대하여 수직을 이루도록 하는 부유체(430)를 포함할 수 있다.

바닥판(500)은 해저면의 바닥면으로 석션 방식으로 관입된 후에 해저면의 상측으로 돌출된 석션버킷부(100)의 상부 외면에 삽입 설치되어 석션버킷부(100)에 고정되는 지지부(200)의 하면이 석션버킷부(100)와 동심원을 이루는 정확한 위치에 안착되도록 하는 역할을 한다.

이러한 바닥판(500)의 중심에는 석션버킷부(100)의 돌출된 상부가 삽입될 수 있는 관통공(501)이 관통 형성되어 있으며, 관통공(501)의 직경은 석션버킷부(100)의 외경과 동일한 크기로 형성되어 바닥판(500)을 석션버킷부(100)에 삽입시에 유동이 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 바닥판(500)의 안착면(510)의 둘레에는 지지부(200)를 안착시에 플랜지(230)의 측면과 접촉되는 걸림부재(520)가 돌출 형성되어 있으며, 이러한 걸림부재(520)가 안착면(510)의 둘레에 돌출 형성됨으로써 지지부(200)가 안착되어야 하는 위치가 결정되어 석션버킷부(100)의 상면과 지지부(200)의 하면이 정확하게 동심원을 이루는 위치에 안착될 수 있도록 한다.

걸림부재(520)의 상면에는 걸림부재(520)의 둘레 방향을 따라 일정 간격 이격되며, 걸림부재(520)의 두께 방향을 따라 돌출 형성되어 플랜지(230)의 측면과 접촉되는 복수의 돌출부재(530)가 구비되어 있다.

돌출부재(530)는 지지부(200)가 하강하면서 안착면(510)에 안착시에 걸림부재(520)의 이동을 안내하여 지지부(200)의 하면이 안착면(510)에 정확하게 안착되도록 하는 역할을 한다.

이를 위하여 돌출부재(530)의 상면은 관통공(501)과 근접한 내측에서 외측을 향하여 상향 경사지게 형성됨으로써 지지부(200)의 하면이 일측으로 치우치더라도 경사지게 형성된 돌출부재(530)의 상면을 따라 슬라이딩 이동하면서 석셕버킷부(100)와 동심원을 이루는 위치로 변경됨으로써 지지부(200)의 하면이 정확하게 안착면(510)에 안착될 수 있도록 한다.

이러한 구성을 갖는 바닥판(500)의 판면에는 복수의 통공(540)이 열과 행을 이루도록 관통 형성되어 바닥판(500)은 격자 형상으로 형성됨으로써 바닥판(500)을 해중으로 가라앉혀서 석션버킷부(100)에 삽입시에 부력으로 인하여 가라앉는 속도가 저하됨을 방지할 수 있다.

또한, 바닥판(500)을 격자 형상으로 형성함으로써 바닥판(500)을 제조하는데 소요되는 재료비를 절감하여 제조비용을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 플랜지(230)의 외면과 석션버킷부(100)의 하부 외면에는 그 둘레 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 고리부재(610)가 구비되며, 고리부재(610)에는 석션버킷부(100)와 지지부(200)를 해저면으로 강하시에 부력을 이용하여 석션버킷부(100)와 지지부(200)의 하중을 감소시킬 수 있도록 하는 복수의 부력체(600)가 착탈 가능하게 설치되도록 할 수 있다.

석션버킷부(100) 및 지지부(200)를 해중으로 하강시에 부력체(600)를 석션버킷부(100) 및 지지부(200)의 하부 외면에 부착함으로써 부력을 이용하여 석션버킷부(100) 및 지지부(200)의 하중을 줄여서 안정적인 하강이 가능하도록 할 수 있다.

그리고, 석션버킷부(100)와 지지부(200)의 하강이 완료된 후에는 부력체(600)를 석션버킷부(100)와 지지부(200)의 외면에서 제거함으로써 해양지지 구조물을 안정적으로 설치할 수 있도록 한다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 해상 풍력발전 지지구조물을 해저면 시공하는 방법은 다음과 같다.

석션버킷부(100)를 설치하고자 하는 해저면의 토사 일부를 제거하여 설치홈을 형성한 후에 상기 설치홈에 다시 사질토와 같은 토사를 충진하게 되는데, 이는 충진된 사질토의 상면에 안착되어 설치되는 석션버킷부(100)가 일측으로 기울어질 경우에 수직도를 용이하게 수정하기 위함이다.

해저면이 연약지반인 경우에는 이러한 설치홈이 형성되도록 하는 과정을 생략하고 해저면에 직접 석션버킷부(100)가 안착되도록 한 후에 수직도를 유지하면서 석셕버킷부(100)가 해저면에 삽입되어 설치되도록 할 수도 있다.

그 후, 사질토와 같은 토사의 충진이 완료되며 상기 설치홈에 석션버킷부(100)를 안착시킨 후에 석션버킷부(100)의 상면에 형성된 흡입공(111)과 연결된 진공펌프를 이용하여 석션버킷부(100)의 내부를 진공 상태로 형성함으로써 석션버킷부(100)가 서서히 해저면의 내부로 삽입되도록 한다. (S1)

여기서, 석션버킷부(100)의 하부 외면에 구비된 복수의 고리부재(610)에 부력체(600)를 체결한 상태에서 석션버킷부(100)의 하강이 이루어지도록 함으로써 석션버킷부(100)의 하중으로 인한 저항력을 줄임과 동시에 석션버킷부(100)가 안착되는 위치는 정확하게 조절할 수 있는 효과가 있다.

이러한 부력체(600)는 석션버킷부(100)가 해저면에 안착 완료된 후에는 석션버킷부(100)의 상면을 제거한다.(S2)

석션버킷부(100)의 설치가 완료되면 석션버킷부(100)의 상면(110)의 상측으로 돌출되게 구비된 측면의 외측에 바닥판(500)의 관통공(501)이 삽입되어 바닥판(500)이 석션버킷부(100) 주연부의 바닥면에 안착될 수 있도록 한다.(S3)

바닥판(500)의 설치가 완료된 후에는 지지부(200)가 바닥판(500)의 안착면(510)에 안착되도록 되는데, 지지부(200)를 안착면(510)에 안착시키면 지지부(200)의 내면에 구비된 링형부재(210)의 하면과 석션버킷부(100)의 상면(110)의 상측으로 돌출된 측면의 상면이 상호 접촉된 상태가 되어 석션버킷부(100)가 지지부(200)를 안정적으로 지지할 수 있도록 한다.(S4)

그리고, 이러한 상태에서는 지지부(200)에 구비된 플랜지(230)의 하단이 해저면과 접촉되어 지지되므로 지지부(200)의 하중으로 인한 저항력이 균일하게 분산되도록 함으로써 더욱 안정적으로 석션버킷부(100)가 지지부(200)를 지지할 수 있도록 한다.

여기서, 지지부(200)를 해중으로 가라앉혀서 안착면(510)에 안착되도록 시공시에 지지부(200)의 하부 외면에 구비된 고리부재(610)에 부력체(600)를 체결한 상태에서 지지부(200)의 하강이 이루어지도록 함으로써 지지부(200)의 하중으로 인한 저항력을 줄임과 동시에 지지부(100)가 안착면(510)에 정확하게 안착되도록 할 수 있는 효과가 있다.

이러한 부력체(600)는 지지부(200)가 해저면에 안착 완료된 후에는 제거함으로써 지지부(200)의 하중이 안착면(510)에 집중되도록 함으로써 안정적으로 지지부(200)가 설치되도록 한다.

지지부(200)가 안착면(510)에 안착된 후에는 지지부(200)의 내면과 석션버킷부(100)의 외면으로 둘러싸인 이격공간부에 콘크리트(110)를 타설하고 양생하여 석션버킷부(100)와 지지부(200) 및 바닥판(500)이 일체가 되도록 한다.(S5)

이때, 콘크리트의 타설은 링형부재(210)의 판면에 관통 형성된 그라우팅공(211)을 통하여 콘크리트의 타설이 이루어지도록 하고, 콘크리트가 타설된 양은 넘침확인공(212)을 통하여 확인함으로써 정확한 양의 콘크리트가 석션버킷부(100)의 외면과 지지부(200)의 내면 사이에 형성된 이격공간부에 타설될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그 후, 위치확인수단(400)과 석션버킷부(100)의 상면(110)을 제거하고 석션버킷부(100)의 내부와 지지부(200)의 내부에 사질토를 되메움 한 후에 지지부(200)의 상부에 지지부(200)와 일체로 형성되어 해수면의 상측으로 연장 형성되어 있는 연장부(300)의 상면에 설치하고자 하는 풍력발전기와 같은 해양구조물을 설치함으로써 해상 풍력발전 지지구조물의 설치가 완료된다.(S6)

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 : 석션버킷부 110 : 상면
200 : 지지부 210 : 링형부재
211 : 그라우팅공 212 : 넘침확인공
220 : 중공 230 : 플랜지
240 : 보강날개벽 300 : 연장부
310 : 중공 400 : 위치확인수단
410 : 체결고리 420 : 수직케이블
430 : 부유체 500 : 바닥판
510 : 안착면 520 : 걸림부재
530 : 돌출부재 540 : 통공
600 : 부력체 610 : 고리부재

Claims (19)

1. 해저면에 진공 흡입에 의하여 삽입 시공되도록 하면이 개구 형성되고 상면이 폐쇄되게 형성되며 측면이 해저면에 진공 흡입에 의하여 삽입 시공되도록 하면이 개구 형성되고 상면이 폐쇄되게 형성되며 측면이 상기 상면(110)의 상측으로 일정 높이 돌출되게 형성된 원통 형상의 석션버킷부(100)와;
   내면에 상기 석션버킷부(100)의 돌출된 측면의 상면에 안착되는 링형부재(210)가 형성되고 내부에 중공(220)이 형성되며 상기 돌출된 측면의 외측으로 삽입되는 플랜지(230)가 구비된 원추 형상의 지지부(200)와;
   지지부(200)의 상부에 해상으로 돌출되도록 일정 길이 연장 형성되며, 내부에 중공(310)이 형성된 연장부(300)와;
   상기 해저면의 상측으로 돌출된 상기 석션버킷부(100)의 측면에 삽입되는 관통공(501)이 형성되어 상기 해저면에 안착되며, 상기 플랜지(230)의 하면이 안착되는 안착면(510)이 상기 관통공(501)의 둘레를 따라 형성된 판상의 바닥판(500)을; 포함하고,
   상기 바닥판(500)의 상기 안착면(510)의 둘레에는 상기 지지부(200)를 안착시에 상기 플랜지(230)의 측면과 접촉되는 걸림부재(520)가 돌출 형성되고, 상기 걸림부재(520)의 상면에는 상기 걸림부재(520)의 둘레 방향을 따라 일정 간격 이격되며, 상기 걸림부재(520)의 두께 방향을 따라 돌출 형성되어 상기 플랜지(230)의 측면과 접촉되는 복수의 돌출부재(530)가 구비되며, 상기 돌출부재(530)의 상면은 상기 관통공(501)과 근접한 내측에서 외측을 향하여 상향 경사지게 형성되고,
   상기 바닥판(500)의 판면에는 복수의 통공(540)이 열과 행을 이루도록 관통 형성되어 상기 바닥판(500)은 격자 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
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6. 제1항에 있어서,
   상기 플랜지(230)의 외면과 상기 석션버킷부(100)의 하부 외면에는 그 둘레 방향을 따라 이격 배치되는 복수의 고리부재(610)가 구비되며, 상기 고리부재(610)에는 상기 석션버킷부(100)와 상기 지지부(200)를 해저면으로 강하시에 부력을 이용하여 상기 석션버킷부(100)와 상기 지지부(200)의 하중을 감소시킬 수 있도록 하는 복수의 부력체(600)가 착탈 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
7. 제1항에 있어서,
   상기 링형부재(210)의 둘레 방향을 따라 복수의 개소에는 상기 링형부재(210)의 상면과 접촉됨과 동시에 상기 지지부(200)의 내면과 접촉되는 보강날개벽(240)이 형성된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
8. 제1항에 있어서,
   상기 링형부재(210)의 판면에는 상기 플랜지(230)의 내면과 상기 석션버킷부(100)의 돌출된 측면의 외면 사이에 콘크리트를 그라우팅할 수 있는 적어도 하나 이상의 그라우팅공(211)이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
9. 제8항에 있어서,
   상기 링형부재(210)의 판면에는 상기 플랜지(230)의 내면과 상기 석션버킷부(100)의 돌출된 측면의 외면 사이에 그라우팅되는 콘크리트가 충진된 양을 확인할 수 있는 적어도 하나 이상의 넘침확인공(212)이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
10. 제1항에 있어서,
    상기 링형부재(210)는 상기 플랜지(230)의 내면에 형성된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
11. 제10항에 있어서,
    상기 석션버킷부(100)의 돌출된 측면의 높이는 상기 링형부재(210)가 형성된 위치에서부터 하측으로 배치된 플랜지(230)의 길이와 동일하게 형성된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
12. 제1항에 있어서,
    상기 석션버킷부(100)의 상기 상면(110)이 상기 석션버킷부(100)의 측면과 접촉되는 위치의 상기 상면(110)의 상측과 하측 둘레에는 우각부 변형방지부재(120)가 매립된 형태로 설치된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
13. 제12항에 있어서,
    상기 우각부 변형방지부재(120)의 외면에는 상기 우각부 변형방지부재(120)와 상기 석션버킷부(100) 사이의 강도를 보강할 수 있는 복수의 스터드(121)가 설치된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
14. 제1항에 있어서,
    상기 석션버킷부(100)의 측면에는 상기 석션버킷부(100)가 상기 해저면으로 삽입 시공된 위치를 확인할 수 있는 위치확인수단(400)이 구비된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
15. 제14항에 있어서,
    상기 위치확인수단(400)은 일단이 상기 석션버킷부(100)에 구비된 체결고리(410)에 연결되어 해상으로 연장 형성되며 상기 석션버킷부(100)의 상면과 수직으로 배치되는 수직케이블(420)과, 상기 수직케이블(420)에 구비되어 상기 수직케이블(420)이 상기 석션버킷부(100)의 상면에 대하여 수직을 이루도록 하는 부유체(430)를 포함한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
16. 제1항에 있어서,
    상기 상면(110)은 석션버킷부(100)가 설치된 후에 지지부(200)가 설치되기 전에 제거되고, 상기 석션버킷부(100)의 내부 및 상기 지지부(200)의 내부에는 토사가 되메움되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
17. 제1항, 제6항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 해저면에 시공하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법으로서,
    설치하고자 하는 해저면에 상기 석션버킷부(100)를 안착시킨 후에 상기 석션버킷부(100)의 내부가 진공 상태가 되도록 하여 상기 석션버킷부(100)가 상기 해저면으로 삽입되도록 하는 제1단계(S1)와;
    상기 석션버킷부(100)의 상면(110)을 제거하는 제2단계(S2)와;
    격자 형상의 바닥판(500)의 관통공(501)이 상기 석션버킷부(100)에 삽입되어 상기 바닥판(500)이 해저면에 안착되도록 하는 제3단계(S3)와;
    상기 지지부(200)의 하면이 상기 바닥판(500)의 안착면(510)에 안착되도록 상기 지지부(200)를 상기 석션버킷부(100)의 상부 둘레에 배치시키는 제4단계(S4)와;
    상기 지지부(200)의 내측면과 상기 석션버킷부(100)의 외측면 사이에 콘크리트를 타설하여 상기 석션버킷부(100)와 상기 지지부(200)를 일체화시키는 제5단계(S5)와;
    상기 석션버킷부(100)의 내부와 상기 지지부(200)의 내부에 토사를 되메움하는 제6단계(S6)를;
    포함한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법.
18. 제17항에 있어서,
    상기 제3단계와 제4단계 사이에는 상기 지지부(200)의 하부 외면에 부력체(600)를 부착하는 단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법.
19. 제17항에 있어서,
    상기 석션버킷부(100)를 해저면에 안착전에 상기 석션버킷부(100)의 하부 외면에 부력체(600)를 부착하고 상기 석션버킷부(100)의 안착이 완료후에 상기 부력체(600)를 제거하는 단계를 진행한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법.
    

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