KR102348552B1 - 해상 풍력 발전 장치의 버킷과 이를 포함하는 해상 풍력 발전 장치 및 해상 풍력 발전 장치의 설치 방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 해저면에 일부 삽입되어 해상 풍력 발전 장치를 고정하는 버킷으로서, 하면이 개방된 원통 형상으로 형성되고, 내부에 상기 해저면의 토사가 유입되는 공간이 형성되며, 회전축으로부터 회전력을 전달받아 회전하여 상기 해저면에 관입되는 바디; 및 상기 바디의 외면에 나사산 형상으로 형성되고, 상기 바디가 상기 해저면에 관입될 때 상기 해저면의 상기 토사를 밀어내 상기 바디가 관입될 공간을 형성하며, 상기 해저면에 관입된 상기 바디에 작용되는 장력에 대한 저항력을 가지는 스크류를 포함한다.

Description

해상 풍력 발전 장치의 버킷과 이를 포함하는 해상 풍력 발전 장치 및 해상 풍력 발전 장치의 설치 방법. { BUCKET OF MARINE WIND POWER GENERATION APPARATUS AND MARINE WIND POWER GENERATION APPARATUS INCLUDING THE SAME, AND INSTALLATION METHOD OF MARINE WIND POWER GENERATION APPARATUS }

본 발명은 해상 풍력 발전 장치를 고정하는 버킷에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 버킷을 포함하는 해상 풍력 발전 장치 및 해상 풍력 발전 장치의 설치 방법에 관한 것이다.

현재 기후변화에 의한 환경에 대응하고자, 신재생에너지의 비중을 높이기 위해 기존의 원자력과 석탄발전소가 풍력 발전 장치로 대체되는 추세이다.

풍력 발전 장치의 풍력터빈은 불어오는 바람에 대항하여 블레이드가 회전되며 발전한다.

바람에 대항하기 위해서는 블레이드가 바람에 대하여 지지되는데, 블레이드는 지면에 고정되는 기초와 결합된 기둥 및 기둥 상단에 배치된 낫셀에 의하여 블레이드 축이 지지된다.

육상에 설치되는 풍력 발전 장치의 터빈의 경우 지상에 기초를 만들고 기둥을 결합하는 과정이 어려운 작업이 아니나, 바다에 설치되는 풍력 발전 장치의 경우, 풍향 조건과 같은 환경적인 요인에 의해 기초를 설치하는 과정이 육상 풍력 발전 장치 대비 어려우며, 기초를 설치하는데 드는 비용은 전체 설치비의 40%를 차지한다.

해상 풍력 발전 장치의 풍력터빈에서 사용되는 기초의 종류는 바다의 깊이에 따라 달라지며, 얕은 바다에서는 모노파일식 기초가 사용되고, 심해에서는 부유식 기초가 사용된다.

그리고, 얕은 바다와 심해 사이에서는 자켓식, 버킷식 및 중력식 기초가 사용된다.

버킷식 기초는 버킷 내부의 물이나 공기와 같은 유체를 외부로 배출시킴으로써 발생된 내부와 외부의 압력차를 이용하여 설치된다.

버킷식 기초의 장점은 굴착하지 않고 설치 및 해체가 용이하고, 단점은 해저지반 상태에 따라 설치여부가 결정되는데, 모래나 점토 및 뻘과 같은 비교적 단단하지 않는 지반에 적용이 가능하다.

버킷식 기초가 이와 같은 장점이 있으나, 석션 기능을 이용하여 버킷 내부의 물을 배수하고, 내부에 모래나 뻘이 유입되어 기초를 형성하는 것이므로 중력식 기초와 달리 버킷의 중량이 기초의 인발력으로 작용하는 것이 아니라 버킷과 지반의 마찰력에 의하여 인발력을 지지하는 것이므로, 인발력을 높이기 위해서는 버킷의 크기가 커지는 문제점이 있다.

또한, 버킷식 기초가 설치될 때, 버킷에 결합된 흡입관을 이용하여 버킷 내부의 물을 흡입하는데, 버킷 내부가 밀폐되지 않으면 해저면의 토사가 버킷 내부로 유입되는 과정에서 물이 같이 들어오므로 시공 속도가 더디고, 흡수력에 의한 관입력보다 지반의 저항력이 더 크면 버킷식 기초의 관입이 불가능한 문제점이 있다.

버킷식 기초에는 대표적으로 인발과 압축력이 작용하며, 풍력 터빈의 풍하중 등 수평하중에 의해 발생하는 인발력에 대한 저항하는 힘은 버킷식 기초의 측면에 작용하는 마찰저항력, 외부수압, 선단 지지력 등이 있다.

지지력을 크게 하기 위해서는 버킷의 크기를 크게 하여야 하는 데, 이는 제작 및 시공 시 재료 좌굴에 대응하기 위하여 단면의 두께가 커지는 것과 같은 요인에 의해 비용이 증가하게 된다.

따라서, 버킷의 크기와 단면의 두께를 유지하면서 인발력 및 지지력을 높일 수 있는 방안이 요구된다.

본 발명의 목적은 해저면에 관입될 때 관입력을 높일 수 있는 해상 풍력 발전 장치의 버킷을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 해저면에 고정되어 발전부에 대한 지지력이 향상된 해상 풍력 발전 장치 및 해상 풍력 발전 장치의 설치 방법을 제공하는 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 해상 풍력 발전 장치의 버킷은, 해저면에 일부 삽입되어 해상 풍력 발전 장치를 고정하는 버킷으로서, 하면이 개방된 원통 형상으로 형성되고, 내부에 상기 해저면의 토사가 유입되는 공간이 형성되며, 회전축으로부터 회전력을 전달받아 회전하여 상기 해저면에 관입되는 바디; 및 상기 바디의 외면에 나사산 형상으로 형성되고, 상기 바디가 상기 해저면에 관입될 때 상기 해저면의 상기 토사를 밀어내 상기 바디가 관입될 공간을 형성하며, 상기 해저면에 관입된 상기 바디에 작용되는 장력에 대한 저항력을 가지는 스크류를 포함한다.

상기 바디는, 상면에 결합홀이 형성되고, 상기 결합홀은, 상기 회전력을 전달하는 회전축 및 상기 바디 내부로 유입된 해수 및 공기 중 적어도 어느 하나를 흡입하는 석션이 삽입되어 결합된다.

또한, 상기 바디는, 상면에 제2 결합홀이 형성되고, 상기 제2 결합홀은, 상기 바디 내부로 유입된 해수 및 공기 중 적어도 어느 하나를 흡입하는 석션과 결합된다.

그리고, 상기 바디는, 상기 제1 결합홀의 상측에 배치되고, 상기 회전축과 결합되는 제1 고정부; 상기 결합홀의 하측에 배치되고, 상기 회전축과 결합되며, 상기 석션이 관통하는 제2 고정부; 및 상기 제2 고정부와 상기 상면 사이에 배치되고, 상기 회전축 및 상기 석션이 결합된 상기 바디의 내부를 밀폐하는 실링부를 포함한다.

여기서, 상기 제1 고정부는, 상기 회전축이 관통하여 삽입되는 제1 삽입홀이 형성된다.

또한, 상기 제2 고정부는, 상기 회전축의 일단이 삽입되는 삽입홈; 및 상기 석션의 일부가 관통하여 삽입되는 제2 삽입홀이 형성된다.

여기서, 상기 제2 삽입홀의 크기는, 상기 석션 단면의 크기 보다 작다.

또한, 상기 실링부는, 탄성을 가지는 재질로 마련되고, 상기 회전축이 관통하여 삽입되는 제3 삽입홀이 형성된다.

여기서, 상기 제3 삽입홀의 크기는, 상기 결합홀의 크기 및 상기 회전축 단면의 크기보다 작다.

그리고, 상기 바디는, 상면에 상기 회전축의 기어와 맞물리는 원 형상의 랙(rack)을 포함한다.

또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 해상 풍력 발전 장치는,해상에서 바람을 이용하여 발전하는 발전부; 및 해저면에 일부 삽입되어 고정되고, 상기 발전부와 결합하여 상기 발전부를 지지하는 고정부를 포함하고, 상기 고정부는, 회전하여 상기 해저면에 관입된다.

여기서, 상기 고정부는, 상기 발전부를 지지하는 지지기둥; 상기 지지기둥의 하측에 배치되고, 회전력에 의해 회전하여 상기 해저면에 삽입되는 버킷; 상기 버킷의 상측에 배치되어 상기 버킷과 결합되고, 상기 회전력을 생성하여 상기 버킷으로 전달하는 회전부; 및 상기 버킷과 결합되고, 상기 버킷 내부의 해수 및 공기 중 적어도 어느 하나를 흡입하는 석션을 포함한다.

상기 회전부는, 상기 버킷에 결합되고, 회전하여 상기 버킷으로 상기 회전력을 전달하는 회전축; 및 상기 회전력을 생성하는 구동부를 포함한다.

또한, 상기 회전부는, 상기 버킷과 결합되는 제1 회전축; 상기 제1 회전축과 직교하도록, 상기 제1 회전축을 관통하여 상기 제1 회전축과 결합되고, 상기 회전력을 상기 버킷으로 전달하는 제2 회전축; 및 상기 회전력을 생성하여, 상기 제2 회전축으로 상기 회전력을 전달하는 구동부를 포함한다.

또한, 상기 제2 회전축은, 일단에 기어가 형성되고, 상기 기어는, 상기 버킷의 랙과 맞물려 회전한다.

또한, 상기 구동부는, 상기 제2 회전축에 결합되는 풀리; 상기 풀리와 결합되는 체인; 및 상기 체인을 일방향으로 이동시키는 모터를 포함한다.

그리고, 상기 석션은, 상기 제1 회전축 내부에 배치된다.

또한, 상기 버킷은, 복수로 구비되고, 복수의 상기 버킷은, 상기 지지기둥으로부터 소정 거리만큼 이격되어 상기 지지기둥을 감싸며 배치된다.

또한, 상기 회전부는, 상기 지지기둥과 상기 복수의 버킷을 연결하는 프레임을 더 포함하고, 상기 프레임은, 상기 지지기둥과 결합되는 중심부; 및 일단이 상기 중심부와 결합되고, 타단이 상기 버킷과 결합되는 복수의 브릿지를 포함한다.

또한, 상기 회전부는, 복수로 구비되고, 상기 복수의 버킷 각각과 결합되며, 상기 복수의 버킷은, 각각과 결합된 상기 회전부에 의해 개별적으로 회전한다.

또한, 상기 제1 회전축은, 상기 지지기둥이 상기 해저면과 이루는 각도에 따라 길이를 조절한다.

또한, 상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 하나의 특징에 따른 해상 풍력 발전 설치 방법은, 해상 풍력 발전 장치를 설치하는 방법으로서, 고정부를 설치 지점으로 이송하는 단계; 상기 고정부를 해저면에 설치하는 단계; 및 발전부와 상기 고정부를 결합하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 해저면에 설치하는 단계는, 버킷을 상기 해저면에 배치하는 단계; 회전축에 의해 상기 버킷이 회전하는 단계; 및 상기 버킷 내부의 해수 및 공기 중 적어도 어느 하나를 흡입하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 버킷을 회전시키는 단계는, 풀리가 회전하는 단계; 제2 회전축이 회전하는 단계; 및 기어가 회전하며 랙과 맞물려 버킷이 회전하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 해저면에 설치하는 단계는, 상기 버킷이 복수로 구비되는 경우, 지지기둥이 상기 해저면과 수직하게 배치됐는지 파악하는 단계; 및 상기 지지기둥이 상기 해저면과 수직한 상태로 배치될 수 있도록 상기 해저면의 지형에 따라 복수의 회전부 중 적어도 어느 하나의 제1 회전축 길이를 조절하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치의 버킷과 이를 포함하는 해상 풍력 발전 장치 및 해상 풍력 발전 장치의 설치 방법에 따르면,

첫째, 스크류에 의해 버킷이 해저면에 삽입될 때 관입력을 향상시킬 수 있다.

둘째, 버킷이 해저면에 삽입된 상태에서 버킷에 장력이 작용되면, 스크류에 의해 장력에 대한 저항력이 발생되어 버킷의 지지력을 높일 수 있다.

셋째, 버킷 내부로 유입되는 공기 및 해수를 흡입하는 석션과 스크류에 의해 해저면의 토지 상태의 영향을 받지 않고 해상 풍력 발전 장치를 설치할 수 있다.

넷째, 제1 결합부 및 제2 결합부에 의해 회전축이 버킷과 견고하게 결합될 수 있다.

다섯째, 실링부에 의해 바디 내부를 밀폐할 수 있어 버킷이 해저면에 관입되는데 작용되는 힘이 줄어들어 용이하게 관입될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치의 버킷의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 해상 풍력 발전 장치의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 바디의 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 바디의 단면도이다.
도 5의 (a)는 도 2에 도시된 제1 결합부의 사시도이고, (b)는 제1 결합부의 단면도이다.
도 6의 (a)는 도 2에 도시된 제2 결합부의 사시도이고, (b)는 제2 결합부의 단면도이다.
도 7의 (a)는 도 2에 도시된 실링부의 사시도이고, (b)는 실링부의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치의 버킷의 사시도이다.
도 9는 도 8에 도시된 바디의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치의 사시도이다.
도 11은 도 10에 도시된 고정부의 사시도이다.
도 12는 도 11에 도시된 회전부 및 버킷의 제 1실시예에 따른 사시도이다.
도 13은 도 11에 도시된 회전부 및 버킷의 제 2실시예에 따른 사시도이다.
도 14는 도 13에 도시된 구동부의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치의 사시도이다.
도 16은 도 15에 도시된 고정부의 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치 설치 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 18은 도 17에 도시된 고정부를 해저면에 설치하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 19는 도 18의 버킷이 회전하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 이때, 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 구성 요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치의 버킷의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 해상 풍력 발전 장치의 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 바디의 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 바디의 단면도이다.

그리고, 도 5의 (a)는 도 2에 도시된 제1 결합부의 사시도이고, (b)는 제1 결합부의 단면도이고, 도 6의 (a)는 도 2에 도시된 제2 결합부의 사시도이고, (b)는 제2 결합부의 단면도이며, 도 7의 (a)는 도 2에 도시된 실링부의 사시도이고, (b)는 실링부의 단면도이다.

도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치의 버킷(100)에 대하여 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치의 버킷(100)은 해저면에 일부 삽입되어 해상 풍력 발전 장치를 고정한다.

본 발명의 제1 실시예의 해상 풍력 발전 장치의 버킷(100)은 회전축(10) 및 석션(20)과 결합되어, 회전축(10)으로부터 회전력을 전달받아 회전하여 해저면(1)에 관입되고, 해저면(1)에 관입될 때 석션(20)에 의해 내부에 유입된 해수 및 공기가 흡입된다

해상 풍력 발전 장치의 버킷(100)은 바디(110) 및 스크류(120)를 포함한다.

바디(110)는 하면이 개방된 원통 형상으로 형성되고, 내부에 해저면의 토사가 유입되는 공간(111)이 형성되며, 회전축(10)으로부터 회전력을 전달받아 회전하여 해저면(1)에 관입된다.

바디(110)는 상면에 결합홀(112)이 형성되고, 결합홀(112)은 회전축(10) 및 석션(20)이 삽입되어 결합된다.

여기서, 회전축(10)은 바디(110)로 회전력을 전달하고, 석션(20)은 바디(110) 내부로 유입된 해수 및 공기 중 적어도 어느 하나를 흡입하며, 석션(20)은 회전축(10) 내부에 배치된다.

그리고, 바디(110)는 제1 고정부(114), 제2 고정부(115) 및 실링부(116)를 포함한다.

제1 고정부(114)는 결합홀(112)의 상측에 배치되고, 회전축(10)이 관통하여 회전축(10)과 결합된다.

제1 고정부(114)는 회전축(10)과 결합되어 바디(110)의 상면(110a) 상측에 밀착하여 고정되며, 회전축(10)이 삽입되는 제1 삽입홀(114a)이 형성된다.

제2 고정부(115)는 결합홀(112)의 하측에 배치되고, 회전축(10)의 일단이 삽입되어 결합되고, 석션(20)이 관통한다.

제2 고정부(115)는 회전축(10)과 결합되어 바디(110)의 상면(110a)에 하측에 밀착하여 고정되며, 삽입홈(115a) 및 제2 삽입홀(115b)이 형성된다.

삽입홈(115a)은 회전축(10)의 일단이 삽입되고, 제2 삽입홀(115b)은 석션(20)의 일부가 관통하여 삽입된다. 그리고, 제2 삽입홀(115b)의 크기는, 석션(20) 단면의 크기 보다 작다.

실링부(116)는 바디(110)의 제2 고정부(115)와 바디(110)의 상면(110a) 사이에 배치되고, 회전축(10) 및 석션(20)이 결합된 바디(110)의 내부를 밀폐한다.

실링부(116)는 탄성을 가지는 재질로 마련되고, 제3 삽입홀(116a)이 형성되며, 제3 삽입홀(116a)은 회전축(10)이 삽입된다.

그리고, 제3 삽입홀(116a)의 크기는 제1 결합홀(112)의 크기 및 회전축(10) 단면의 크기보다 작게 형성된다. 따라서, 바디(110) 내부를 밀폐할 수 있다.

스크류(120)는 바디(110)의 외면에 나사산 형상으로 형성되고, 바디(110)가 해저면(1)에 관입될 때 해저면(1)의 토사를 밀어내 바디(110)가 관입될 공간을 형성하며, 해저면(1)에 관입된 바디(110)에 작용되는 장력에 대한 저향력을 가진다.

구체적으로, 바디(110)가 회전하여 해저면에 관입될 때, 스크류(120)의 경사면(121)에 의해 해저면(1)에 삽입되는데 요구되는 힘이 저감되어 관입력을 높일 수 있고, 바디(110)가 관입된 후에는 스크류(120)의 경사면(121) 너비(W)에 의해 바디(110)가 고정되는 힘을 높일 수 있다.

바디(110)가 해저면에 관입되면 스크류(120)의 경사면(121) 너비(W)에 의해 지지되는 지지면(A)이 형성되는데, 이 지지면(A)은 바디(110)가 외부요인에 의해 장력이 적용되는 경우, 스크류(120)와 함께 장력에 저항하므로 바디(110)를 견고하게 고정할 수 있다.

도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치의 버킷의 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 바디의 사시도이다.

도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 버킷(200)에 대하여 설명한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 버킷(200)은 제1 실시예에 따른 버킷(100)과 바디(210)의 상면에 배치된 랙(217)을 제외하곤 동일하므로, 랙(217)을 제외한 다른 구성의 자세한 설명은 생략한다.

제2 실시예에 따른 버킷(200)은 바디(210)의 상면에 회전축(30)의 기어(31)와 맞물리는 원 형상의 랙(217)을 포함한다.

그리고, 제2 실시예의 버킷(200)은 제1 실시예의 버킷(100)과 회전력을 전달받는 구조에서 차이가 있다.

제2 실시예의 버킷(200)은 랙(217)를 이용하여 회전력을 전달받는다.

랙(217)에 회전력을 전달하는 회전축(30)의 기어(31)가 랙(217)과 맞물려 기어(31)의 회전에 의해 바디(110)가 회전한다.

도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치의 사시도이고, 도 11은 도 10에 도시된 고정부의 사시도이며, 도 11은 도 10에 도시된 고정부의 사시도이고, 도 12는 도 11에 도시된 회전부 및 버킷의 제 1실시예에 따른 사시도이다.

그리고, 도 13은 도 11에 도시된 회전부 및 버킷의 제 2실시예에 따른 사시도이고, 도 14는 도 13에 도시된 구동부의 사시도이다.

도 10 및 도 11을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치(1000)에 대하여 설명한다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치(1000)는 발전부(300) 및 고정부(400)를 포함한다.

발전부(300)는 해상에서 바람을 이용하여 발전하고, 발전부(300)는 고정부(400)가 해저면(1)에 고정된 후 고정부(400)와 결합된다.

고정부(400)는 회전하여 해저면(1)에 일부 삽입되어 고정되며, 발전부(300)와 결합되어 발전부(300)를 지지한다.

고정부(400)는 지지기둥(410), 버킷(420), 회전부(430, 440) 및 석션(450)을 포함한다.

지지기둥(410)은 발전부(300)와 결합되어 발전부(300)를 지지하고, 버킷(420)은 지지기둥(410)의 하측에 배치되며, 회전력을 전달받아 회전력에 의해 회전하여 해저면(1)에 삽입된다.

그리고, 회전부(430, 440)는 버킷(420)의 상측에 배치되어 버킷(420)과 결합되고, 회전력을 생성하여 버킷(420)으로 전달한다.

도 12를 참조하면, 제1 실시예에 따른 회전부(430)는 회전축(431) 및 구동부(미도시)를 포함한다.

회전축(431)은 버킷(420)에 결합되어 버킷(420)으로 회전력을 전달하고, 동작부(미도시)는 회전력을 생성한다.

도 13 및 도 14를 참조하면, 제2 실시예에 따른 회전부(440)는 제1 회전축(441), 제2 회전축(442) 및 구동부(443)를 포함한다.

제1 회전축(441)은 버킷(420)과 결합되고, 제2 회전축(442)은 제1 회전축(441)과 직교하도록 제1 회전축(441)을 관통하여 제1 회전축(441)과 결합되며, 회전력을 버킷(420)으로 전달한다.

여기서, 제1 회전축(441)은 버킷(420)의 회전에 의해 회전할 수도 있고, 회전하지 않을 수도 있다.

제2 회전축(442)은, 일단에 기어(442a)를 포함하고, 기어(442a)는 버킷(420)의 랙(421)과 맞물려 회전하며, 버킷(420)은 기어(442a)의 회전에 따라 회전한다.

그리고, 구동부(443)는 회전력을 생성하여 제2 회전축(442)으로 회전력을 전달한다. 구동부(443)는 풀리(443a), 체인(443b) 및 모터(미도시)를 포함한다.

풀리(443a)는 제2 회전축(442)에 결합되고, 체인(443b)은 풀리(443a)와 결합되며, 모터(미도시)는 체인(443b)을 일방향으로 이동시킨다.

모터(미도시)에 의해 체인(443b)이 일방향으로 이동하면 풀리(443a)도 체인(443b)이 이동하는 방향으로 회전하고, 풀리(443a)의 회전에 의해 제2 회전축(442)이 회전한다.

제1 실시예의 회전부(430)가 적용된 해상 풍력 발전 장치(1000)는 도 1에 도시된 제1 실시예의 버킷(100)이 적용되고, 제2 실시예의 회전부(440)가 적용된 해상 풍력 발전 장치(1000)는 도 8에 도시된 제2 실시예의 버킷(200)이 적용된다.

그리고, 석션(450)은 버킷(420)과 결합되고, 버킷(420) 내부의 해수 및 공기 중 적어도 어느 하나를 흡입하여 외부로 배출하며, 석션(450)은 제1 회전축(441) 내부에 배치된다.

도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치의 사시도이고, 도 16은 도 15에 도시된 고정부의 사시도이다.

도 15 및 도 16을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치(2000)에 대하여 설명한다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치(2000)는 복수의 버킷(420) 및 프레임(460)을 포함하는 구성 이외에는 제1 실시예의 해상 풍력 발전 장치(1000)와 동일하므로, 복수의 버킷(420) 및 프레임(460)을 제외한 다른 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.

제2 실시예의 해상 풍력 발전 장치(2000)는 복수의 버킷(420)을 포함한다.

복수의 버킷(420)은 지지기둥(410)으로부터 소정 거리만큼 이격되어 지지기둥(410)을 감싸며 배치된다. 복수의 버킷(420)은 개별적으로 회전 가능하다.

또한, 회전부(430, 440)는 복수로 구비되어 복수의 버킷(420) 각각과 결합되며, 복수의 버킷(420)은 각각 결합된 회전부(430, 440)에 의해 개별적으로 회전할 수 있다.

나아가, 제1 실시예의 회전부(430)의 회전축(431)과 제2 실시예의 회전부( 440)의 제1 회전축(441)은 지지기둥(410)이 해저면(1)과 이루는 각도에 따라 길이를 조절할 수 있다.

예를들어, 해저면(1)의 지형이 평평하지 않고 굴곡이 있는 경우, 복수의 버킷(420)이 동일한 깊이로 관입되면 해저면(1)의 지형에 의해 지지기둥(410)이 해저면(1)과 수직하게 설치되지 못하고 기울어진다.

그러면, 제1 실시예의 회전부(430)의 회전축(431)과 제2 실시예의 회전부( 440)의 제1 회전축(441)의 길이를 조절하여 지지기둥(410)을 해저면(1)과 수직하게 배치할 수 있다.

그리고, 프레임(460)은 지지기둥(410)과 복수의 버킷(420)을 연결한다. 프레임(460)은 중심부(461), 복수의 제1 브릿지(462) 및 복수의 제2 브릿지(463)를 포함한다.

중심부(461)는 지지기둥(410)과 결합되고, 복수의 제1 브릿지(462)는 일단이 중심부(461)와 결합되고, 타단이 버킷(420)과 결합되어 지지기둥(410)과 복수의 버킷(420)을 그룹화한다.

그리고, 복수의 제2 브릿지(463)는 일단이 버킷(420)과 결합되고, 타단이 다른 버킷(420)과 결합되어 한 쌍의 버킷(420)을 연결한다.

이렇게, 본 실시예의 해상 풍력 발전 장치(200)는 지지기둥(410) 또는 복수의 버킷(420) 중 적어도 어느 하나가 외부 요인에 의해 힘을 받는 경우 받는 힘을 분산하여 부담할 수 있다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력 발전 장치 설치 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명은 도 10 및 도 15에 도시된 해상 풍력 발전 장치(1000, 2000)를 설치하는 방법이다.

도 10, 도 15 및 도 17을 참조하여 본 발명의 해상 풍력 발전 장치의 설치 방법을 설명한다.

고정부(400)를 설치 지점으로 이송하고(단계 S110), 고정부(400)를 해저면에 설치한다(단계 S120).

그리고, 발전부(300)와 고정부(400)가 결합한다(단계 S130).

도 18은 도 17에 도시된 고정부를 해저면에 설치하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 11, 도 16 및 도 18을 참조하여 고정부(400)를 해저면에 설치하는 과정(단계 S120)에 대하여 설명한다.

버킷(420)을 해저면에 배치하고(단계 S121), 회전축을 회전시키면, 버킷(420)이 회전하여 해저면(1)에 관입된다(단계 S122).

그리고, 버킷(420)이 해저면(1)에 관입되는 중에 석션(450)이 버킷(420) 내부의 해수 및 공기 중 적어도 어느 하나를 흡입한다(단계 S123).

단계 S122 및 단계 S123은 동시에 수행된다.

추가적으로, 버킷(420)이 복수로 구비된 경우, 지지기둥(410)이 해저면과 수직하게 배치 됐는지 파악하고(단계 S124), 지지기둥(410)이 해저면과 수직하게 배치되지 않았으면, 복수의 버킷(420) 중 어느 하나 이상의 제1 회전축(441) 길이를 조절하여 지지기둥(410)이 해저면(1)과 수직하게 배치시킨다.

도 19는 도 18의 버킷이 회전하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 13 및 도 18을 참조하여 고정부(400)를 해저면에 설치하는 과정(단계 S120)에 대하여 설명한다.

모터(미도시)를 작동시키면 체인(443b)이 일방향으로 이동하고, 체인(443b)의 이동에 따라 풀리(443a)가 회전한다(단계 S122a).

제2 회전축(442)은 풀리(443a)의 회전에 따라 회전하고(단계 S122b), 제2 회전축(442)의 회전에 따라 기어(442a)가 회전하며 랙(421)과 맞물려 버킷(420)이 회전한다(단계 S122c).

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10...회전축 20...석션
110...바디 111...공간
112...결합홀 114...제1 고정부
114a...제1 삽입홀 115...제2 고정부
115a...삽입홈 115b...제2 삽입홀
116...실링부 116a...제3 삽입홀
116b...제3 삽입홀 210...바디
217...랙
300...발전부 400...고정부
410...지지기둥 420...버킷
421...랙 430...회전부
431...회전축 440...회전부
441...제1 회전축 442...제2 회전축
442a...기어 443...동작부
443a...풀리 443b...체인
450...석션 460...프레임
461...중심부 462...브릿지

Claims (24)

1. 해저면에 일부 삽입되어 해상 풍력 발전 장치를 고정하는 버킷으로서,
   하면이 개방된 원통 형상으로 형성되고, 내부에 상기 해저면의 토사가 유입되는 공간이 형성되며, 회전축으로부터 회전력을 전달받아 회전하여 상기 해저면에 관입되는 바디; 및
   상기 바디의 외면에 나사산 형상으로 형성되고, 상기 바디가 상기 해저면에 관입될 때 상기 해저면의 상기 토사를 밀어내 상기 바디가 관입될 공간을 형성하며, 상기 해저면에 관입된 상기 바디에 작용되는 장력에 대한 저항력을 가지는 스크류;를 포함하며,
   상기 바디는, 상면에 결합홀이 형성되고,
   상기 결합홀은, 상기 회전력을 전달하는 회전축 및 상기 바디 내부로 유입된 해수 및 공기 중 적어도 어느 하나를 흡입하는 석션이 삽입되어 결합되고,
   상기 바디는,
   상기 결합홀의 상측에 배치되고, 상기 회전축과 결합되는 제1 고정부;
   상기 결합홀의 하측에 배치되고, 상기 회전축과 결합되며, 상기 석션이 관통하는 제2 고정부; 및
   상기 제2 고정부와 상기 상면 사이에 배치되고, 상기 회전축 및 상기 석션이 결합된 상기 바디의 내부를 밀폐하는 실링부
   를 포함하는 해상 풍력 발전 장치의 버킷.
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3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 고정부는,
   상기 회전축이 관통하여 삽입되는 제1 삽입홀이 형성된, 해상 풍력 발전 장치의 버킷.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 고정부는,
   상기 회전축의 일단이 삽입되는 삽입홈; 및
   상기 석션의 일부가 관통하여 삽입되는 제2 삽입홀
   이 형성된, 해상 풍력 발전 장치의 버킷.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 삽입홀의 크기는, 상기 석션의 단면 크기 보다 작은, 해상 풍력 발전 장치의 버킷.
7. 제1항에 있어서,
   상기 실링부는,
   탄성을 가지는 재질로 마련되고,
   상기 회전축이 관통하여 삽입되는 제3 삽입홀이 형성되는, 해상 풍력 발전 장치의 버킷.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제3 삽입홀의 크기는, 상기 결합홀의 크기 및 상기 회전축의 단면 크기보다 작은, 해상 풍력 발전 장치의 버킷.
9. 제1항에 있어서,
   상기 바디는, 상면에 상기 회전축의 기어와 맞물리는 원 형상의 랙(rack)
   을 포함하고,
   상기 기어의 회전에 의해 회전하는, 해상 풍력 발전 장치의 버킷.
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