KR102330938B1 - 중공 콘크리트 부유 구조물 - Google Patents

중공 콘크리트 부유 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 재질이 콘크리트로서 내부에 부력을 위한 중공이 형성되고, 하부가 수면에 잠기며, 서로 이격되어 배치되는 2개 이상의 플로팅 부재; 및 단부가 상기 플로팅 부재에 결합하여 수면 위로 노출되는 상부 구조부재를 포함하는 중공 콘크리트 부유 구조물에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따르면, 비교적 환경 오염이 덜하고 안정적인 부력을 유지할 수 있는 중공 콘크리트 부유 구조물의 설치가 가능하고, 안정적인 중공 콘크리트 부유 구조물이어서 해상 유휴 수면에서 태양광 발전 시설, 풍력 발전 시설 등 신재생에너지의 용도와 더불어 양식장 등 복합적인 용도로서의 사용이 가능하다.

Description

중공 콘크리트 부유 구조물 {Floating structure using hollow concrete}
본 발명은 부유 구조물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 중공 콘크리트를 이용한 부유 구조물에 관한 것이다.
최근 신재생에너지 비중을 높이려는 정부 정책에 따라 신재생에너지 생산 설비들이 활발하게 설치되고 있다. 허나 태양광의 경우 집광판 반사광에 의한 농작물 피해 호소, 풍력의 경우 산림훼손, 블레이드 소음 문제 등 육상에 신재생에너지 설치는 여러모로 비효율적이고 제약사항이 많다.
이러한 문제점으로 해상에 신재생에너지 설비들을 설치하려는 시도가 다양하게 이루어지고 있다. 부유식 수상 구조물 설치를 위해 PE(폴리에틸렌)을 시범적으로 설치한 사례의 경우 기후 환경에 따른 PE 경화/ 하중 증가로 인한 구조물이 침몰한 적이 있고, 태양광 시설이 수면 전체를 덮어 해저 태양광 투과를 방해하고 나아가 부유체 파괴시 미세 플라스틱의 해양 오염 우려가 있다.
따라서, 비교적 환경 오염이 덜하고 안정적인 부력을 유지할 수 있는 콘크리트 부유체를 이용한 태양광 발전 시설의 설치가 요구되고 있다.
한국공개특허 10-2015-0064525호에서는 수상 구조물 설치를 위한 콘크리트 부체에 대해 설명하고 있으나, 부식 및 손상으로부터 표면을 보호하기 위한 기술이고, 한국등록특허 10-1419188호에서는 플로팅 폰툰 조립체에 대해 설명하고 있으나 단위폰툰들을 결합하기 위한 기술이어서 본 발명이 해결하고자 하는 문제점의 해결과는 거리가 있다.
한국공개특허 10-2015-0064525 (2015.06.11) 한국등록특허 10-1419188 (2014.07.07)
본 발명의 목적은 안정적인 부력을 유지할 수 있는 중공 콘크리트 부유 구조물을 제공하는 것이다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 중공 콘크리트 부유 구조물은 재질이 콘크리트로서 내부에 부력을 위한 중공이 형성되고, 하부가 수면에 잠기며, 서로 이격되어 배치되는 2개 이상의 플로팅 부재; 및 단부가 상기 플로팅 부재에 결합하여 수면 위로 노출되는 상부 구조부재를 포함한다.
여기서, 상기 플로팅 부재는, 적어도 4개 이상이고, 평면상 4각형을 이루도록 서로 이격되어 수직으로 배치되며, 상기 상부 구조부재는, 4각형의 형상으로 단부가 상기 플로팅 부재에 결합할 수 있다.
아울러, 상기 플로팅 부재는, 원통 형상으로 중공이 하측을 향하여 개방되도록 내부에 형성될 수 있다.
나아가, 상기 플로팅 부재는, 적어도 2개 이상이고, 평면상 평행하게 서로 이격되어 수평으로 배치되며, 상기 상부 구조부재는, H의 형상으로 단부가 상기 플로팅 부재에 결합할 수 있다.
게다가, 상기 플로팅 부재는, 내측에 박스 형태의 중공이 형성되도록 복수의 격벽이 구비될 수 있다.
더욱이, 상기 플로팅 부재는, 상기 상부 구조부재의 단부가 삽입되는 삽입홈이 상면에 형성될 수 있다.
또한, 상기 플로팅 부재는, 수상에서 안정된 거동을 하도록 하측에 무게추를 더 구비할 수 있다.
아울러, 수상에서 안정된 거동을 하도록 상기 플로팅 부재의 하측과 물의 저면을 연결하는 앵커 부재를 더 구비할 수 있다.
나아가, 상기 콘크리트는, 염화물 열화 방지를 위한 혼화제가 배합될 수 있다.
게다가, 상기 상부 구조부재는, CFT (Concrete Filled Tube)를 구비한 트러스 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 중공 콘크리트 부유 구조물에 의하면,
첫째, 비교적 환경 오염이 덜하고 안정적인 부력을 유지할 수 있는 중공 콘크리트 부유 구조물의 설치가 가능하다.
둘째, 안정적인 중공 콘크리트 부유 구조물이어서 해상 유휴 수면에서 태양광 발전 시설, 풍력 발전 시설 등 신재생에너지의 용도와 더불어 양식장 등 복합적인 용도로서의 사용이 가능하다.
셋째, 필요에 따라 점지지 구조체, 선지지 구조체 등 다양한 구조물의 선택이 가능하다.
넷째, 플로팅 부재의 단부에 삽입홈을 형성하여 상부 구조부재와의 일체성을 강화할 수 있다.
다섯째, 플로팅 부재가 앵커 부재 또는 무게추를 더 구비하여 중공 콘크리트 부유 구조물의 안정성을 더 강화할 수 있다.
여섯째, PE 재질에 비해 해수에 대한 저항성이 콘크리트가 더 좋지만, 염화물 열화 방지 혼화제를 배합하여 열화를 방지할 수 있다.
일곱째, 상부 구조부재에 CFT를 사용하여 상부 구조부재 위에 안착되는 구조물의 하중에 대한 강성을 더 크게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중공 콘크리트 부유 구조물을 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 중공 콘크리트 부유 구조물의 사용예를 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공 콘크리트 부유 구조물을 나타낸 개념도이다.
도 4는 도 3에 도시된 중공 콘크리트 부유 구조물의 사용예를 나타낸 개념도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중공 콘크리트 부유 구조물을 나타낸 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 중공 콘크리트 부유 구조물을 나타낸 개념도, 도 2는 도 1에 도시된 중공 콘크리트 부유 구조물의 사용예를 나타낸 개념도, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 중공 콘크리트 부유 구조물을 나타낸 개념도, 도 4는 도 3에 도시된 중공 콘크리트 부유 구조물의 사용예를 나타낸 개념도, 도 5 및 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중공 콘크리트 부유 구조물을 나타낸 개념도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 중공 콘크리트 부유 구조물(FS)은 플로팅(floating) 부재(100) 및 상부 구조부재(200)를 포함한다.
2개 이상의 플로팅(floating) 부재(100)는 재질이 콘크리트로서 내부에 부력을 위한 중공(H)이 형성되고, 하부가 수면(W)에 잠기며, 서로 이격되어 배치된다. 콘크리트는 염화물 열화 방지를 위한 혼화제가 배합될 수 있다. 아울러, 철근 부식에 의한 콘크리트 균열을 방지하기 위해 GFRP(유리섬유 강화플라스틱) 철근도 사용이 가능하다.
그 밖에도 중공 콘크리트 부유 구조물의 내구성을 증가시키기 위하여 방오 콘크리트 배합 설계 및 제오라이트 정화 등을 사용하여 해양 생물의 부착을 방지할 수 있다. 또한, PCM(Phase change material)의 흡방열 원리를 이용하여 결빙과 적설을 방지하고 동결 융해에 의한 콘크리트 내구성 저하를 방지할 수도 있다.
또한, 상부 구조부재(200)는 단부가 플로팅 부재(100)에 결합하여 수면(W) 위로 노출된다. 상부 구조부재(200)는 CFT (Concrete Filled Tube)를 구비한 트러스(truss) 구조(210)를 포함한다. 상부 구조부재(200) 및 그 위에 안착되는 구조물의 표면에는 염분의 부착을 방지하기 위해 광촉매 도료를 사용할 수 있다. 광촉매 도료로 셀프 크리닝의 효과를 가지게 된다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 따르면, 플로팅 부재(100)는 적어도 4개 이상이고, 평면상 4각형을 이루도록 서로 이격되어 수직으로 배치되며, 상부 구조부재(200)는, 4각형의 형상으로 단부가 플로팅 부재(100)에 결합한다. 이러한 구조는 4점 지지 구조체라고 부를 수 있다.
이때, 플로팅 부재(100)는 상부 구조부재(200)의 단부가 삽입되는 삽입홈(110)이 상면에 형성될 수 있다.
이 경우, 플로팅 부재(100)는 원통 형상으로 중공(H)이 하측을 향하여 개방되도록 내부에 형성될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 것처럼 수상에서 안정된 거동을 하도록 플로팅 부재(100)의 하측과 물의 저면을 연결하는 앵커 부재(300)를 더 구비할 수 있다.
다음으로 도 3 및 도 4에 도시된 것처럼, 플로팅 부재(100)는 적어도 2개 이상이고, 평면상 평행하게 서로 이격되어 수평으로 배치되며, 상부 구조부재(200)는 H의 형상으로 단부가 플로팅 부재(100)에 결합한다. 상부 구조부재(200)는 CFT (Concrete Filled Tube)를 구비한 트러스(truss) 구조(210)를 포함한다. 이러한 구조는 2선 지지 구조체라고 부를 수 있다.
이때에도, 플로팅 부재(100)는 상부 구조부재(200)의 단부가 삽입되는 삽입홈(110)이 상면에 형성될 수 있다. 이 경우에는, 플로팅 부재(100)는 내측에 박스 형태의 중공(H)이 형성되도록 복수의 격벽(100a)이 구비될 수 있다.
또한, 도 4에 도시된 것처럼 수상에서 안정된 거동을 하도록 플로팅 부재(100)의 하측과 물의 저면을 연결하는 앵커 부재(300)를 더 구비할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 것처럼, 플로팅 부재(100)는 수상에서 안정된 거동을 하도록 하측에 무게추(120)를 더 구비할 수 있다. 더 나아가 자세 안정을 위한 스스템으로 자이로스코프, 핀 스테빌라이저, 안티 롤링탱크, 빌지킬 등 다양한 시스템의 사용이 가능하며, 파동 안정성 확보를 위해 원형의 기본 구조물을 그리드화할 수도 있다.
도 5 및 도 6에는 본 발명에 따른 중공 콘크리트 부유 구조물(FS)을 이용한 양식장이 도시되어 있다. 즉, 해상 유휴 수면에서 중공 콘크리트 부유 구조물(FS)을 이용하여 태양광 발전 등 신재생에너지용 구조체로 사용이 가능하다. 양식장 등의 해양 유휴 수면에 대규모 태양광 발전을 이용하여 양식장 소유주와 어촌 지역 발전을 도모할 수 있다.
그 밖에도 중공 콘크리트 부유 구조물을 활용한 풍력 발전도 가능하고, 이러한 신재생에너지를 이용한 전기 분해를 통해 수소를 생성하면 수소의 무제한 공급이 가능하다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100...플로팅 부재
200...상부 구조부재
300...앵커 부재

Claims (10)

  1. 재질이 콘크리트로서 내부에 부력을 위한 중공이 형성되고, 하부가 수면에 잠기며, 서로 이격되어 배치되는 2개 이상의 플로팅 부재; 및
    단부가 상기 플로팅 부재에 결합하여 수면 위로 노출되는 상부 구조부재를 포함하되,
    상기 플로팅 부재는,
    적어도 4개 이상이고, 평면상 4각형을 이루도록 서로 이격되어 수직으로 배치되며,
    상기 상부 구조부재는,
    4각형의 형상으로 단부가 상기 플로팅 부재에 결합하고,
    상기 플로팅 부재는,
    원통 형상으로 중공이 하측을 향하여 개방되도록 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 중공 콘크리트 부유 구조물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 재질이 콘크리트로서 내부에 부력을 위한 중공이 형성되고, 하부가 수면에 잠기며, 서로 이격되어 배치되는 2개 이상의 플로팅 부재; 및
    단부가 상기 플로팅 부재에 결합하여 수면 위로 노출되는 상부 구조부재를 포함하되,
    상기 플로팅 부재는,
    적어도 2개 이상이고, 평면상 평행하게 서로 이격되어 수평으로 배치되며,
    상기 상부 구조부재는,
    H의 형상으로 단부가 상기 플로팅 부재에 결합하고,
    상기 플로팅 부재는,
    내측에 박스 형태의 중공이 형성되도록 복수의 격벽이 구비되는 것을 특징으로 하는 중공 콘크리트 부유 구조물.
  5. 삭제
  6. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 플로팅 부재는,
    상기 상부 구조부재의 단부가 삽입되는 삽입홈이 상면에 형성된 것을 특징으로 하는 중공 콘크리트 부유 구조물.
  7. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 플로팅 부재는,
    수상에서 안정된 거동을 하도록 하측에 무게추를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중공 콘크리트 부유 구조물.
  8. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    수상에서 안정된 거동을 하도록 상기 플로팅 부재의 하측과 물의 저면을 연결하는 앵커 부재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 중공 콘크리트 부유 구조물.
  9. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 콘크리트는,
    염화물 열화 방지를 위한 혼화제가 배합된 것을 특징으로 하는 중공 콘크리트 부유 구조물.
  10. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 상부 구조부재는,
    CFT (Concrete Filled Tube)를 구비한 트러스 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 중공 콘크리트 부유 구조물.
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