KR102139910B1 - 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치에 관한 것으로, 케이블보호관부재의 해수면 상부 노출 부위의 온도를 강하시키는 감온부를, 이 케이블보호관부재의 둘레면에서 연결되는 호스부재, 및 이 호스부재에 연결되어 가동됨에 따라 케이블보호관부재 내부의 공기를 배출시킴으로써 해수를 상승시켜 해당 부위의 지중케이블과 케이블보호관부재를 냉각시키는 펌핑부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 해상플랫폼에 연결되는 지중케이블을 보호하는 관의 내부 수위를 강제로 상승시켜 관 내부의 온도를 감온시킴으로써 간단한 구조와 저비용으로 해저케이블을 보호할 수 있다.

Description

해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치{OFFSHORE PLATFORM CONNECTED POWER CABLE PROTECTING DEVICE}
본 발명은 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해상플랫폼에 연결되는 지중케이블을 보호하는 관의 내부 수위를 강제로 상승시켜 관 내부의 온도를 감온시킴으로써 간단한 구조와 저비용으로 해저케이블을 보호할 수 있는 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치에 관한 것이다.
해상풍력발전단지가 대형 및 다양화됨에 따라 많은 해상풍력발전기가 설치되고 있다. 해상풍력발전기에는 발전한 전력을 육상으로 송전하기 위해 육상에서 연장된 케이블이 해상풍력발전기까지 연장되며, 케이블은 바다의 바닥면을 따라 연장되는데, 해상풍력발전기의 타워에 근접하여서는 해상풍력발전기의 타워를 따라 수직으로 절곡되어야 하는 문제점이 있다.
그래서, 절곡된 튜브가 구비된다. 이 튜브는 해상풍력발전기의 타워를 따라 수직으로 절곡되는 지중케이블을 보호하며 바다의 바닥면에 위치한 지중케이블을 해상풍력발전기의 타워 상부로 용이하게 끌어올릴 수 있게 구성된 것이다.
이와 같이 해저면에서 해수면 위의 해상플랫폼에 연결된 튜브에 있어서, 해수면의 아래에 위치한 튜브의 내부온도는 해수에 의해 낮게 유지되지만, 상대적으로 해수면 상부에 위치한 튜브는 태양열에 노출되기 때문에 해수면 아래의 튜브 내부온도보다 높게 된다.
지중케이블의 허용전류값은 기준 주변온도에서의 허용전류값에 대해 온도보정계수를 곱한 값이 된다. 여기에서 온도보정계수는 기준 주변온도보다 높아질 경우 1보다 작은 값을 갖게 되고, 반대로 기준 주변온도보다 낮을 경우에는 1보다 큰 값을 갖게 된다. 따라서 지중케이블의 주위 온도 즉 튜브의 내부온도가 상승하면 송전 가능한 허용전류량에 제약을 받게 된다.
선행기술로 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0020469호(공개일 : 2010.02.22.)인 "해상 시설물용 배관 구조물"이 제안되었다.
기존 해상풍력발전단지에 적용되는 해저케이블 구간 중 해상변전소와 풍력발전기에 부착되는 튜브 구간은 열 발산이 취약해 내부 온도가 상승함으로써 열화 등 지중케이블에 손상을 줄 수 있어 전력손실을 초래하는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 해상플랫폼에 연결되는 지중케이블을 완만하게 곡률진 관부재에 삽입하여 지중케이블을 파도, 조류, 해양 부유물로부터 보호하고자 하는 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 관부재의 내부 해수면을 강제로 상승시켜 관부재와 지중케이블을 감온시킴으로써 간단한 구조와 저비용으로 해저케이블을 보호하고자 하는 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치는: 지중케이블을 축 삽입하고 해수면 상부로 일부 노출되며 상측과 둘레면이 밀폐 처리되는 케이블보호관부재, 및 상기 케이블보호관부재의 해수면 상부 노출 부위의 온도를 강하시키는 감온부를 포함하고, 상기 감온부는, 상기 케이블보호관부재의 둘레면에서 연결되는 호스부재, 및 상기 호스부재에 연결되어 가동됨에 따라 상기 케이블보호관부재 내부의 공기를 배출시킴으로써 해수를 상승시켜 해당 부위의 상기 지중케이블과 상기 케이블보호관부재를 냉각시키는 펌핑부재를 포함한다.
상기 감온부는, 상기 케이블보호관부재 표면의 온도에 따라 상기 펌핑부재의 가동 여부를 제어하기 위해 구비되는 온도센싱부재, 및 상기 케이블보호관부재 내부로 상승되는 해수의 수위에 따라 상기 펌핑부재의 가동 여부를 제어하기 위해 구비되는 수위센싱부재를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호방법은: 온도센싱부재에 의해 상기 케이블보호관부재의 표면온도와 설정온도를 비교 판단하는 비교판단단계, 및 상기 비교판단단계에서 표면온도가 설정온도보다 높을 경우 펌핑부재를 가동시키는 펌핑가동단계를 포함하고, 상기 펌핑가동단계는 상기 펌핑부재의 가동시 상기 케이블보호관부재 내부에서 해수의 수위가 설정치까지 상승하는 해수상승단계를 포함한다.
상기 비교판단단계 후(後)에는 표면온도가 설정온도보다 낮을 경우에 상기 온도센싱부재가 상기 펌핑부재의 가동 중지 제어를 위한 신호를 발생하는 펌핑가동 중지단계가 더 포함된다.
본 발명에 따른 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치는 해상플랫폼에 연결되는 지중케이블을 완만하게 곡률진 관부재에 삽입하여 지중케이블을 파도, 조류, 해양 부유물로부터 보호할 수 있다.
그리고, 본 발명은 관부재의 내부 해수면을 강제로 상승시켜 관부재와 지중케이블을 감온시킴으로써 간단한 구조와 저비용으로 해저케이블을 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치의 요부 확대도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치의 가동 상태를 보인 요부 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호방법을 보인 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치의 요부 확대도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치의 가동 상태를 보인 요부 확대도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호방법을 보인 순서도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상플랫폼(10) 연결용 지중케이블(20)의 보호장치(100)는 케이블보호관부재(110) 및 감온부(120)를 포함한다.
케이블보호관부재(110)는 해저에 매립되거나 해저면을 따라 배설되면서 해상플랫폼(10)에 연결되는 지중케이블(20)을 보호하는 역할을 한다.
즉, 케이블보호관부재(110)는 해저에서 해수면 상부로 노출되는 부위에 걸쳐 지중케이블(20)의 둘레면을 에워싸도록 구비된다. 이로 인해, 지중케이블(20)은 파도, 조류 및 해양 부유물 등의 해양환경으로부터 보호된다.
특히, 지중케이블(20)은 해저에서 해상플랫폼(10)에 연결됨에 따라 완만하게 곡률지는 궤적을 형성한다. 이에 따라, 케이블보호관부재(110)는 완만한 곡률의 궤적으로 형성된다.
아울러, 케이블보호관부재(110)는 상부가 해수면 상부로 노출되고, 하부가 해수면 아래에 잠긴다.
한편, 해수면 상부로 노출되는 케이블보호관부재(110)의 해당 부위 내측은 공기 순환이 제대로 이뤄지지 않아 열 발산에 취약하게 된다. 즉, 케이블보호관부재(110)의 해수면 상부 노출 부위는 온도가 상승하게 된다. 이로 인해, 지중케이블(20)의 송전용량 제약이 증가하게 된다.
따라서, 감온부(120)가 구비된다.
감온부(120)는 케이블보호관부재(110)와 지중케이블(20)의 온도를 강제로 강하시키는 역할을 한다.
여기서, 감온부(120)는 호스부재(122), 펌핑부재(124), 온도센싱부재(126) 및 수위센싱부재(128)를 포함한다.
호스부재(122)는 케이블보호관부재(110)의 둘레면에서 연결된다. 이때, 호스부재(122)는 공간을 이루는 케이블보호관부재(110) 내부에 연결된다.
물론, 호스부재(122)는 케이블보호관부재(110)의 둘레면에 일체로 구비될 수도 있고, 케이블보호관부재(110)에 밀봉된 채 삽입될 수도 있다.
아울러, 케이블보호관부재(110)는 상측과 둘레면이 밀폐 처리된 상태이다. 특히, 케이블보호관부재(110)의 상측은 해상플랫폼(10)의 하측면에 밀봉 처리된 상태로 연결된다.
그래서, 케이블보호관부재(110)는 하부 방향으로 개방되어 해수를 유입할 수 있게 된다. 그리고, 케이블보호관부재(110) 내부로 유입된 해수는 호스부재(122)를 통해 배출 유도될 수도 있다.
호스부재(122)의 길이 및 재질은 한정되지 않는다.
또한, 펌핑부재(124)는 호스부재(122)에 연결된다. 그래서, 펌핑부재(124)가 가동되면, 케이블보호관부재(110) 내부 상측에 존재하는 공기는 호스부재(122)를 통해 배출된다.
특히, 케이블보호관부재(110) 내부의 공기가 배출됨으로써, 케이블보호관부재(110)의 내측의 해수면은 상승하게 된다.
이에 따라, 초기 상태에 해수면 외부로 노출되는 케이블보호관부재(110)와 지중케이블(20)의 해당 부위는 상승된 상온의 해수에 의해 강제 냉각된다.
펌핑부재(124)는 바다에 별도로 설치된 구조물이나 해상플랫폼(10)에 고정 설치되어 케이블보호관부재(110) 내부의 공기를 케이블보호관부재(110) 외부로 펌핑할 수도 있고, 케이블보호관부재(110)의 둘레면에 고정 설치되어 케이블보호관부재(110) 내부의 공기를 펌핑할 수도 있다.
편의상, 펌핑부재(124)는 해상플랫폼(10) 상에 고정 설치된 것으로 도시된다.
물론, 펌핑부재(124)는 전기력에 의해 가동되는 펌프(pump)로서, 해수에 접촉되지 않도록 설치됨이 바람직하다. 그래서, 도시하지는 않았지만, 펌핑부재(124)는 방수커버 등에 의해 보호됨이 바람직하다.
또한, 온도센싱부재(126)는 케이블보호관부재(110)에 구비된다. 이때, 온도센싱부재(126)는 전기력에 의해 작동됨에 따라 해수로부터 보호되도록 케이블보호관부재(110)에 구비됨이 바람직하다.
편의상, 온도센싱부재(126)는 케이블보호관부재(110)에 장착되는 것으로 도시된다. 이에 따라, 센싱부재(126)는 방수 처리됨이 바람직하다.
아울러, 온도센싱부재(126)는 케이블보호관부재(110) 표면의 온도에 따라 펌핑부재(124)의 가동 여부를 제어하는 역할을 한다.
즉, 케이블보호관부재(110)의 해수면 상부 노출 부위 표면온도가 설정온도보다 높을 경우, 온도센싱부재(126)는 이를 실시간으로 감지하여 펌핑부재(124)의 가동을 위한 신호를 발생하게 된다.
반대로, 케이블보호관부재(110)의 해수면 상부 노출 부위 표면온도가 설정온도보다 낮거나 동일할 경우, 온도센싱부재(126)는 이를 실시간으로 감지하여 펌핑부재(124)의 가동 중지를 위한 신호를 발생하게 된다.
한편, 수위센싱부재(128)는 케이블보호관부재(110)에 구비된다. 이때, 수위센싱부재(128)는 전기력에 의해 작동됨에 따라 해수로부터 보호되도록 케이블보호관부재(110)에 구비됨이 바람직하다.
편의상, 수위센싱부재(128)는 케이블보호관부재(110)에 장착되는 것으로 도시된다. 이에 따라, 수위센싱부재(128)는 방수 처리됨이 바람직하다.
아울러, 수위센싱부재(128)는 케이블보호관부재(110) 내부의 해수면 상승치에 따라 펌핑부재(124)의 가동 여부를 제어하는 역할을 한다.
즉, 케이블보호관부재(110)의 해수면 상부 노출 부위의 해수면 수위가 설정치 이하일 경우, 수위센싱부재(128)는 이를 실시간으로 감지하여 펌핑부재(124)의 가동을 위한 신호를 발생하게 된다.
반대로, 케이블보호관부재(110)의 해수면 상부 노출 부위의 해수면 수위가 설정치 이상일 경우, 수위센싱부재(128)는 이를 실시간으로 감지하여 펌핑부재(124)의 가동 중지를 위한 신호를 발생하게 된다.
물론, 온도센싱부재(126)와 수위센싱부재(128) 중 어느 하나만 구비될 수도 있다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 해상플랫폼(10) 연결용 지중케이블(20)의 보호방법은 비교판단단계(S10), 펌핑가동단계(S20), 해수상승단계(S30) 및 펌핑가동 중지단계(S40)를 포함한다.
비교판단단계(S10)는 온도센싱부재(126)에 의해 케이블보호관부재(110)의 표면온도와 설정온도를 실시간으로 비교 판단하는 공정이다. 물론, 비교판단단계(S10)는 수위센싱부재(128)에 의해 케이블보호관부재(110)의 수위와 설정수위를 실시간으로 비교 판단할 수도 있다.
특히, 온도센싱부재(126)는 지중케이블(20)을 축 삽입하는 케이블보호관부재(110)의 해수면 노출 부위 둘레면에 구비된다. 그래서, 온도센싱부재(126)는 케이블보호관부재(110)의 해수면 상부 노출 부위 표면의 온도를 실시간으로 감지하는 역할을 한다. 이를 통해, 온도센싱부재(126)는 케이블보호관부재(110)의 내부 온도를 감지할 수 있게 된다.
그래서, 온도센싱부재(126)는 해수면에 닿지 않도록 케이블보호관부재(110)에 고정 장착된다.
펌핑가동단계(S20)는 온도센싱부재(126) 또는 수위센싱부재(128)의 신호를 전달받아 펌핑부재(124)를 가동시키는 공정이다. 특히, 펌핑가동단계(S20)는 해수상승단계(S30)를 포함한다.
이때, 펌핑부재(124)는 전원을 공급받아 가동됨에 따라 해수와 접촉되지 않도록 해상플랫폼(10)의 상측에 방수 처리된 채 장착됨이 바람직하다.
또한, 해수상승단계(S30)는 펌핑부재(124)의 가동시 케이블보호관부재(110) 내부에서 해수의 수위가 설정치까지 상승하도록 유도하는 공정이다. 해수 수위는 수위센싱부재(128)가 검출한다.
또한, 비교판단단계(S10)에서 표면온도가 설정온도보다 낮을 경우에는, 펌핑가동 중지단계(S40)가 행해진다.
펌핑가동 중지단계(S40)는 온도센싱부재(126) 또는 수위센싱부재(128)가 펌핑부재(124)의 가동 중지 제어를 위한 신호를 발생하는 공정이다.
특히, 해수상승단계(S30) 후(後)에는 실시간으로 계속해서 비교판단단계(S10)가 반복적으로 행해진다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10: 해상플랫폼 20: 지중케이블
100: 보호장치 110: 케이블보호관부재
120: 감온부 122: 호스부재
124: 펌핑부재 126: 온도센싱부재
128: 수위센싱부재

Claims (4)

  1. 해저에 매립되거나 해저면을 따라 배설된 채 해상플랫폼에 연결되는 지중케이블을 축 삽입하고, 해수면 상부로 일부 노출되며, 상기 해상플랫폼의 하측면에 밀봉 처리된 상태로 연결되는 케이블보호관부재; 및
    상기 케이블보호관부재의 해수면 상부 노출 부위의 표면 온도를 강제로 강하시키는 감온부를 포함하고,
    상기 감온부는, 상기 케이블보호관부재의 둘레면에서 연결되는 호스부재;
    상기 호스부재에 연결되어 가동됨에 따라 상기 케이블보호관부재 내부의 공기를 배출시킴으로써 상기 케이블보호관부재 내측의 해수(海水)의 수면을 상승시켜 해당 부위의 상기 지중케이블과 상기 케이블보호관부재를 냉각시키는 펌핑부재;
    상기 케이블보호관부재 표면의 온도에 따라 상기 펌핑부재의 가동 여부를 제어하기 위해 구비되는 온도센싱부재; 및
    상기 케이블보호관부재 내부로 상승되는 해수의 수위에 따라 상기 펌핑부재의 가동 여부를 제어하기 위해 구비되는 수위센싱부재를 포함하여,
    상기 케이블보호관부재의 해수면 상부 노출 부위 표면온도가 설정온도보다 높거나 또는 상기 케이블보호관부재의 내부 해수면 수위가 설정치 이하일 경우, 상기 온도센싱부재 또는 상기 수위센싱부재는 상기 펌핑부재의 가동을 위한 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 해상플랫폼 연결용 지중케이블의 보호장치.
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