KR102359503B1 - 해상 풍력발전 설비 고정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반잠수식 해상풍력 발전설비의 부유체를 고정시키기 위한 앵커체인의 인출방향을 페어리더를 이용하여 일정하게 안내함으로써, 해상풍력 발전설비의 부유체가 흔들리는 현상을 최소화시킬 수 있도록 한 해상 풍력발전 설비 고정장치에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 해상 풍력발전 설비를 부유체의 부력를 이용하여 해상에 부유시키도록 설계된 반잠수식 해상풍력 발전설비에 있어서, 반잠수식 부유체를 앵커체인을 이용하여 해상에 고정시킬 때, 페어리더의 안내에 의하여 앵커체인이 수중을 향하여 수직된 방향으로 하강할 수 있도록 함으로써, 해상 풍력발전 설비의 부유체가 파도 및 바람 등에 의하여 흔들리는 것을 최소화시킬 수 있도록 한 해상 풍력발전 설비 고정장치를 제공하고자 한 것이다.
즉, 본 발명은 해상 풍력발전 설비를 부유체의 부력를 이용하여 해상에 부유시키도록 설계된 반잠수식 해상풍력 발전설비에 있어서, 반잠수식 부유체를 앵커체인을 이용하여 해상에 고정시킬 때, 페어리더의 안내에 의하여 앵커체인이 수중을 향하여 수직된 방향으로 하강할 수 있도록 함으로써, 해상 풍력발전 설비의 부유체가 파도 및 바람 등에 의하여 흔들리는 것을 최소화시킬 수 있도록 한 해상 풍력발전 설비 고정장치를 제공하고자 한 것이다.
Description
본 발명은 해상 풍력발전 설비 고정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반잠수식 해상풍력 발전설비의 부유체를 고정시키기 위한 앵커체인의 인출방향을 페어리더를 이용하여 일정하게 안내함으로써, 해상풍력 발전설비의 부유체가 흔들리는 현상을 최소화시킬 수 있도록 한 해상 풍력발전 설비 고정장치에 관한 것이다.
기존의 전기 생산을 위한 원자력 발전 및 화력 발전 등을 탈피하여 친환경적인 신재생 에너지 설비로서 풍력발전이 각광받고 있다.
상기 풍력 발전설비는 주로 육상에 설치되어 왔으나, 최근에는 육상에 비해 바람의 질이 좋은 해상에 설치되고 있으며, 그 이유는 해상 풍력발전은 육상 풍력발전에 비해서 설치 부지 및 규모의 제한이 적고, 주변 지형의 영향을 적게 받으면서 안정적인 풍력을 공급받을 수 있다는 장점이 있기 때문이다.
이러한 해상 풍력발전 설비는 크게 부유식과 고정식으로 구분되며, 고정식 해상 풍력발전 설비는 부유식 해상 풍력발전 설비에 비해 구조가 간단하지만 그 고정을 위한 해저 기초공사가 필요한 단점이 있고, 부유식 해상 풍력발전 설비는 고정식 해상 풍력발전 설비에 비해 해저 기초공사가 불필요한 장점이 있다.
하지만, 상기 부유식 해상 풍력발전 설비는 파도 및 바람 등의 주위 환경의 영향을 많이 받아 안정적인 평형 자세를 유지하기 어렵기 때문에 별도의 고정장치가 필요하다.
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본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 해상 풍력발전 설비를 부유체의 부력를 이용하여 해상에 부유시키도록 설계된 반잠수식 해상풍력 발전설비에 있어서, 반잠수식 부유체를 앵커체인을 이용하여 해상에 고정시킬 때, 페어리더의 안내에 의하여 앵커체인이 수중을 향하여 수직된 방향으로 하강할 수 있도록 함으로써, 해상 풍력발전 설비의 부유체가 파도 및 바람 등에 의하여 흔들리는 것을 최소화시킬 수 있도록 한 해상 풍력발전 설비 고정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 1개의 중앙부유체와, 중앙부유체를 중심으로 삼각 배열되는 3개의 원형부유체와, 각 원형부유체와 중앙부유체 간을 연결하는 연결부유체로 구성되는 반잠수식 부유체; 상기 중앙부유체 및 각 원형부유체 상에 수직 기립되는 상태로 설치되는 수직지지대; 상기 수직지지대 상에 설치되는 베이스; 상기 베이스의 중앙부에 탑재되는 풍력발전기; 및 상기 수직지지대의 상면부에 장착되는 앵커체인 고정브라켓; 을 포함하는 해상 풍력발전 설비 고정장치에 있어서, 상기 수직지지대의 외측면에 상기 앵커체인 고정브라켓에 고정된 앵커체인을 수중을 향하여 수직된 방향으로 안내하기 위한 페어리더를 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 설비 고정장치를 제공한다.
특히, 상기 페어리더는: 수직지지대의 외측면에 좌우방향을 따라 이격 장착되는 한 쌍의 가이드브라켓; 상기 가이드브라켓의 내측면 간에 연결되어 앵커체인을 수중을 향하는 수직된 방향으로 안내하는 가이드롤러; 및 상기 가이드롤러 뒤쪽에 위치하도록 가이드브라켓의 내측면 간에 연결되어 앵커체인을 가이드롤러의 바깥쪽 방향으로 안내하는 가이드파이프; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 가이드롤러에는 앵커체인이 삽입되는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 가이드브라켓의 외측면에는 강성 보강용 리브가 일체로 더 형성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 해상 풍력발전 설비의 반잠수식 부유체를 앵커체인을 이용하여 해상에 고정시킬 때, 앵커체인이 페어리더에 의하여 수중을 향하여 수직된 방향으로 하강하도록 함으로써, 앵커체인이 반잠수식 부유체로부터 멀리 떨어진 수중 위치가 아닌 반잠수식 부유체의 인접된 수중 위치로 들어가서 반잠수식 부유체가 파도 및 바람 등에 의하여 흔들리는 것을 최소화시킬 수 있다.
둘째, 앵커체인이 수중으로 들어간 상태에서 앵커체인의 상단부를 페어리더에서 흔들리지 않게 잡아줌으로써, 해상 풍력발전 설비의 부유체가 파도 및 바람 등에 의하여 흔들리는 것을 더욱 최소화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치가 적용되는 해상 풍력발전 설비를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치가 적용되는 해상 풍력발전 설비를 도시한 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치를 확대 도시한 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치 중 페어리더를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치 중 페어리더에 앵커체인이 삽입 안착된 상태를 도시한 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치 중 페어리더를 통하여 앵커체인이 수직 하강하는 상태를 도시한 측면도.
도 2는 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치가 적용되는 해상 풍력발전 설비를 도시한 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치를 확대 도시한 측단면도,
도 4는 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치 중 페어리더를 도시한 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치 중 페어리더에 앵커체인이 삽입 안착된 상태를 도시한 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치 중 페어리더를 통하여 앵커체인이 수직 하강하는 상태를 도시한 측면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명은 해상 풍력발전 설비를 부유체의 부력를 이용하여 해상에 부유시키도록 설계된 반잠수식 해상풍력 발전설비에 있어서, 반잠수식 부유체를 앵커체인을 이용하여 해상에 고정시킬 때, 페어리더의 안내에 의하여 앵커체인이 수중을 향하여 수직된 방향으로 하강할 수 있도록 함으로써, 해상 풍력발전 설비의 부유체가 파도 및 바람 등에 의하여 흔들리는 것을 최소화시킬 수 있고, 그에 따라 기존에 부유체가 해류를 따라 심하게 유동할 때의 마찰로 인하여 마모되는 현상을 방지할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.
첨부한 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치가 적용되는 해상 풍력발전 설비를 나타낸다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비는 부유식으로서, 가장 하부 위치에 해상에 잠기면서 부력을 발생시키는 반잠수식 부유체(10)가 위치된다.
상기 반잠수식 부유체(10)는 1개의 중앙부유체(11)와, 이 중앙부유체(11)를 중심으로 삼각 배열되는 3개의 원형부유체(12)와, 각 원형부유체(12)와 중앙부유체 (11) 간을 일체로 연결하는 연결부유체(13)로 구성된다.
이에, 상기 반잠수식 부유체(10)는 중앙부유체(11)를 중심으로 그 외측 위치에 3개의 원형부유체(12)가 삼각 배열을 이루며 위치됨에 따라, 해상에 평행을 유지하며 떠 있을 수 있게 된다.
상기 중앙부유체(11) 및 각 원형부유체(12) 상에는 실질적인 해상 발전설비를 설치하기 위한 지지대 역할을 하는 수직지지대(20)가 수직 기립된 상태로 설치되고, 이 수직지지대(20) 상에는 베이스(30)가 설치된다.
이에, 상기 베이스(30)의 중앙부에 해상 발전설비의 실질적인 전력 생산을 위한 풍력발전기(40)가 세워지게 된다.
참고로, 상기 풍력발전기(40)는 블레이드 및 발전모터, 이들을 소정 높이로 지지하는 타워 등으로 구성된다.
이와 같은 해상 풍력발전 설비는 해수면에 반잠수식의 부유 상태로 위치하기 때문에 파도 및 바람 등의 주위 환경의 영향을 많이 받아 안정적인 평형 자세를 유지하기 어렵기 때문에 별도의 고정장치가 필요하다.
이를 위해, 상기 수직지지대(20)의 상면부에 앵커체인 고정브라켓(22)이 장착되고, 이 앵커체인 고정브라켓(22)에는 수중으로 들어가서 해상 풍력발전 설비를 고정시키기 위한 앵커체인(50)의 상단부가 고정된다.
이에, 상기 앵커체인 고정브라켓(22)에 고정된 앵커체인(50)을 해상으로 낙하시키면, 앵커체인(50)이 수중 바닥까지 들어가서 해상 풍력발전 설비를 파도 및 바람 등에 의하여 흔들리지 않도록 고정시키는 역할을 하게 된다.
이때, 상기 앵커체인(50)이 반잠수식 부유체(10)로부터 멀리 떨어진 수중 위치로 낙하하여 들어가게 되면, 반잠수식 부유체(10)와 반잠수식 부유체(10)의 고정점(앵커체인의 수중 낙하지점) 간의 거리가 멀어지게 되어, 반잠수식 부유체(10)을 포함하는 전체 해상 풍력발전 설비가 파도 및 바람 등에 의하여 쉽게 흔들릴 수 있다.
이를 방지하고자, 상기 수직지지대(20)의 외측면에 상기 앵커체인 고정브라켓(22)에 고정된 앵커체인(50)을 수중을 향하여 수직된 방향으로 안내하기 위한 페어리더(60)가 설치된다.
첨부한 도 4는 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치 중 페어리더를 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치 중 페어리더에 앵커체인이 삽입 안착된 상태를 도시한 평면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 고정장치 중 페어리더를 통하여 앵커체인이 수직 하강하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 페어리더(60)는 수직지지대(20)의 외측면에 좌우방향을 따라 이격 장착되는 한 쌍의 가이드브라켓(61)과, 상기 가이드브라켓(61)의 내측면 간에 연결되어 앵커체인(50)을 수중을 향하는 수직된 방향으로 안내하는 가이드롤러(62)와, 상기 가이드롤러(62) 뒤쪽에 위치하도록 가이드브라켓(61)의 내측면 간에 연결되어 앵커체인(50)을 가이드롤러(62)의 바깥쪽 면에 거치되게 안내하는 가이드파이프(63)를 포함하여 구성된다.
또한, 상기 가이드롤러(62)에는 앵커체인(50)이 수중을 향하는 수직된 방향으로 안내되도록 앵커체인(50)의 일부가 삽입되는 가이드홈(64)이 형성된다.
바람직하게는, 상기 가이드브라켓(61)의 외측면에는 강성 보강용 리브(65)가 일체로 더 형성되는 바, 이 강성 보강용 리브(65)는 육중한 앵커체인(50)이 승하강할 때 가이드브라켓(61)에 접촉 충격이 가해지더라도 가이드브라켓(61)이 변형되지 않고 강건한 상태로 유지되게 하는 강성 보강 역할을 한다.
이에, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 앵커체인 고정브라켓(22)에 고정된 앵커체인(50)을 상기 페어리더(60)에 거치시키면, 앵커체인(50)이 가이드파이프(63)를 타고 가이드롤러(62)의 가이드홈(64) 내로 삽입된 다음, 연속해서 수중을 향하여 수직 낙하하게 되고, 결국 앵커체인(50)이 수중 바닥까지 들어가서 해상 풍력발전 설비를 파도 및 바람 등에 의하여 흔들리지 않도록 고정시키는 역할을 하게 된다.
이때, 상기 수직지지대(20)의 외측면에 페어리더(60)가 장착되지 않는다면, 도 2에 도시된 은선 궤적과 같이 상기 앵커체인(50)이 반잠수식 부유체(10)로부터 멀리 떨어진 수중 위치로 낙하하여 들어가게 되고, 반잠수식 부유체(10)와 반잠수식 부유체(10)의 고정점(앵커체인의 수중 낙하지점) 간의 거리가 멀어지게 되어, 반잠수식 부유체(10)을 포함하는 전체 해상 풍력발전 설비가 파도 및 바람 등에 의하여 쉽게 흔들릴 수 있다.
반면, 상기 수직지지대(20)의 외측면에 페어리더(60)가 장착된 경우, 앵커체인(50)이 페어리더(60)의 가이드파이프(63)를 타고 가이드롤러(62)의 가이드홈(64) 내로 삽입된 다음, 연속해서 반잠수식 부유체(10)의 인접된 수중 위치을 향하여 수직 낙하하게 된다.
바람직하게는, 상기 반잠수식 부유체(10)의 원형부유체(12)에는 앵커체인(50)의 하부가 통과하는 가이드포켓홀(70)이 더 형성되는 바, 수직으로 낙하하는 앵커체인(50)이 가이드포켓홀(70)을 통과하도록 함으로써, 앵커체인(50)의 수직 낙하 및 수직 기립성을 더 보장할 수 있다.
이에, 상기 앵커체인(50)이 페어리더(60)의 안내에 의하여 반잠수식 부유체(10)의 인접된 수중 위치을 향하여 수직 낙하하게 되면, 반잠수식 부유체(10)와 반잠수식 부유체(10)의 고정점(앵커체인의 수중 낙하지점) 간의 거리가 최대로 가까워지게 되어, 앵커체인(50)이 수직방향을 따라 팽팽하게 배열되면서 반잠수식 부유체(10)을 포함하는 전체 해상 풍력발전 설비가 파도 및 바람 등에 의하여 흔들리는 것을 잡아주게 된다.
더욱이, 상기 앵커체인(50)이 수중으로 들어간 상태에서 앵커체인(50)의 상단부를 페어리더(60)에서 흔들리지 않게 잡아줌으로써, 해상 풍력발전 설비의 부유체가 파도 및 바람 등에 의하여 흔들리는 것을 더욱 최소화시킬 수 있다.
또한, 상기 앵커체인(50)이 페어리더(60)의 안내에 의하여 반잠수식 부유체(10)의 인접된 수중 위치을 향하여 수직 낙하하도록 함으로써, 주변에 설치되는 여러 풍력발전 설비에 앵커체인(50)이 닿아 간섭되는 현상을 방지할 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 해상 풍력발전 설비의 반잠수식 부유체를 앵커체인을 이용하여 해상에 고정시킬 때, 앵커체인(50)이 페어리더(60)에 의하여 수중을 향하여 수직된 방향으로 하강하도록 함으로써, 앵커체인(50)이 반잠수식 부유체(10)로부터 멀리 떨어진 수중 위치가 아닌 반잠수식 부유체(10)의 인접된 수중 위치로 들어가서 반잠수식 부유체(10)을 포함하는 전체 해상 풍력발전 설비를 고정시킬 수 있고, 그에 따라 반잠수식 부유체의 흔들림(PITCHING, YAWING, ROLLING 등)을 최소화하여 풍력발전설비의 발전효율을 높일 수 있다.
10 : 반잠수식 부유체 11 : 중앙부유체
12 : 원형부유체 13 : 연결부유체
20 : 수직지지대 22 : 앵커체인 고정브라켓
30 : 베이스 40 : 풍력발전기
50 : 앵커체인 60 : 페어리더
61 : 가이드브라켓 62 : 가이드롤러
63 : 가이드파이프 64 : 가이드홈
65 : 강성 보강용 리브 70 : 가이드포켓홀
12 : 원형부유체 13 : 연결부유체
20 : 수직지지대 22 : 앵커체인 고정브라켓
30 : 베이스 40 : 풍력발전기
50 : 앵커체인 60 : 페어리더
61 : 가이드브라켓 62 : 가이드롤러
63 : 가이드파이프 64 : 가이드홈
65 : 강성 보강용 리브 70 : 가이드포켓홀
Claims (4)
1개의 중앙부유체(11)와, 중앙부유체(11)를 중심으로 삼각 배열되는 3개의 원형부유체(12)와, 각 원형부유체(12)와 중앙부유체(11) 간을 연결하는 연결부유체(13)로 구성되는 반잠수식 부유체(10); 상기 중앙부유체(11) 및 각 원형부유체(12) 상에 수직 기립되는 상태로 설치되는 수직지지대(20); 상기 수직지지대(20) 상에 설치되는 베이스(30); 상기 베이스(30)의 중앙부에 탑재되는 풍력발전기(40); 및 상기 수직지지대(20)의 상면부에 장착되는 앵커체인 고정브라켓(22); 을 포함하는 해상 풍력발전 설비 고정장치에 있어서,
상기 수직지지대(20)의 외측면에 상기 앵커체인 고정브라켓(22)에 고정된 앵커체인(50)을 수중을 향하여 수직된 방향으로 안내하기 위한 페어리더(60)를 설치하되,
상기 페어리더(60)는:
수직지지대(20)의 외측면에 좌우방향을 따라 이격 장착되는 한 쌍의 가이드브라켓(61);
상기 가이드브라켓(61)의 내측면 간에 연결되어 앵커체인(50)을 수중을 향하는 수직된 방향으로 안내하는 가이드롤러(62); 및
상기 가이드롤러(62) 뒤쪽에 위치하도록 가이드브라켓(61)의 내측면 간에 연결되어 앵커체인(50)을 가이드롤러(62)의 바깥쪽 방향으로 안내하는 가이드파이프(63);
로 구성된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 설비 고정장치.
상기 수직지지대(20)의 외측면에 상기 앵커체인 고정브라켓(22)에 고정된 앵커체인(50)을 수중을 향하여 수직된 방향으로 안내하기 위한 페어리더(60)를 설치하되,
상기 페어리더(60)는:
수직지지대(20)의 외측면에 좌우방향을 따라 이격 장착되는 한 쌍의 가이드브라켓(61);
상기 가이드브라켓(61)의 내측면 간에 연결되어 앵커체인(50)을 수중을 향하는 수직된 방향으로 안내하는 가이드롤러(62); 및
상기 가이드롤러(62) 뒤쪽에 위치하도록 가이드브라켓(61)의 내측면 간에 연결되어 앵커체인(50)을 가이드롤러(62)의 바깥쪽 방향으로 안내하는 가이드파이프(63);
로 구성된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 설비 고정장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 가이드롤러(62)에는 앵커체인(50)이 삽입되는 가이드홈(64)이 형성된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 설비 고정장치.
상기 가이드롤러(62)에는 앵커체인(50)이 삽입되는 가이드홈(64)이 형성된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 설비 고정장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가이드브라켓(61)의 외측면에는 강성 보강용 리브(65)가 일체로 더 형성된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 설비 고정장치.
상기 가이드브라켓(61)의 외측면에는 강성 보강용 리브(65)가 일체로 더 형성된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 설비 고정장치.
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Applications Claiming Priority (1)
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2020
- 2020-05-14 KR KR1020200057506A patent/KR102359503B1/ko active
Patent Citations (2)
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