KR102427177B1 - 레그용 이물질 제거장치 - Google Patents

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Abstract

레그용 이물질 제거장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레그를 따라 이동하는 주행 유닛; 상기 주행 유닛의 후단에서 상기 주행 유닛에 의해 견인되며, 상기 레그에 붙은 이물질을 제거하는 청소 유닛; 및 상기 주행 유닛과 상기 청소 유닛을 탄성 연결하는 연결부를 포함하는 레그용 이물질 제거 장치가 제공될 수 있다.

Description

레그용 이물질 제거장치{APPARATUS FOR REMOVING FOREIGN MATTER}
본 발명은 레그용 이물질 제거장치에 관한 것이다.
친환경 에너지 개발에 대한 요구가 증대됨에 따라 풍력 발전기를 활용한 발전이 전세계적으로 각광을 받고 있다. 그런데, 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 까다로운 환경적인 조건이 요구된다.
예를 들어, 풍력 발전기가 설치되는 장소는 블레이드의 유의미한 회전을 얻기 위한 일정 수준 이상의 풍속이 보장될 수 있는 곳이어야 하고, 풍력 발전기의 구동 시 발생되는 소음에 따른 공해가 이슈화되지 않아야 하는 곳이어야 한다. 또한, 이러한 환경적인 조건을 만족한다고 하더라도 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 매우 넓은 면적의 공간이 필요하다는 문제가 있다.
최근에는 위와 같은 제약 조건으로부터 상대적으로 자유로운 해상 풍력 발전기에 대한 관심이 증가하고 있다. 해상 풍력 발전기는 다양한 방법으로 설치될 수 있으나, 일반적으로 부품을 몇 개의 유닛으로 나누어 육상에서 제작한 후, 제작된 유닛을 해상으로 옮겨 조립하는 방법으로 설치되고 있다.
육상에서 제작된 해상 풍력 발전기의 유닛을 해상으로 옮기고, 해상에서 해상 풍력 발전기를 설치하는 부유식 구조물을 일반적으로 풍력 발전기 설치 선박(WTIV, Wind Turbine Installation Vessel)이라고 한다.
풍력 발전기 설치 선박은 작업 특성상, 항해 모드와 잭업 모드로 운용될 수 있다. 구체적으로, 풍력 발전기 설치 선박은 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동한다. 항해 모드에서 레그는 해수에 의한 저항을 줄이고자 본체의 상방으로 이동된 상태를 유지할 수 있다.
그 후, 풍력 발전기 설치 선박은 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저에 박은 후, 본체가 해수면으로부터 일정 거리 이격될 수 있도록 본체를 레그를 따라 들어 올린다. 본체가 일정 위치에 다다르게 되면 풍력 발전기 설치 선박은 본체의 이동을 중지하고 해상 풍력 발전기를 설치하는 작업을 수행하며, 설치가 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 설치 위치까지 이동한다.
그러나, 위와 같은 종래의 부유식 구조물은 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.
잭업 모드를 수행하는 부유식 구조물은 본체가 해수면으로부터 이격된 상태에서 달성하고자 하는 작업을 일정 시간 동안 수행한다. 부유식 구조물은 본체가 해수면으로부터 이격된 상태로 작업하는 동안, 레그의 일부는 일정 시간 동안 수중에 잠겨 있는 상태가 되며, 그 동안 레그에 따개비, 조개 등과 같은 해양 생물(이하, "이물질"이라 한다)이 부착될 수 있다.
레그에 부착된 이물질은 레그의 표면 거칠기를 증대시키게 되고, 이와 같이 레그의 표면 거칠기가 증대되면 외부 환경 하중에 접하는 표면적이 증가하여 레그의 하중 증가 요인으로 작용할 수 있다. 따라서, 레그의 작동 시에 구조적인 응답이 크게 발생하여 레그의 작동 시스템에 부하를 가하게 될 뿐만 아니라 레그의 부식을 유발할 수 있는 문제가 있다.
한국등록특허 10-1434572호
본 발명의 실시예들은, 잭업 모드를 수행하는 부유식 구조물의 레그에 장착되어 수중에 잠겨 있는 레그에 부착된 각종 이물질을 깨끗하게 제거할 수 있는 레그용 이물질 제거장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 레그를 따라 이동하는 주행 유닛; 상기 주행 유닛의 후단에서 상기 주행 유닛에 의해 견인되며, 상기 레그에 붙은 이물질을 제거하는 청소 유닛; 및 상기 주행 유닛과 상기 청소 유닛을 탄성 연결하는 연결부를 포함하는 레그용 이물질 제거 장치가 제공될 수 있다.
또한 상기 주행 유닛은, 상기 레그를 둘러 싸도록 원통 형상으로 구성되는 주행 몸체부; 상기 주행 몸체부의 내주면에 회전 가능하게 제공되며, 상기 레그와 접촉되어 상기 레그의 연장 방향을 따라 상기 주행 몸체부를 이동시키는 바퀴부; 및 상기 주행 몸체부의 위치를 감지하는 위치 감지부를 포함할 수 있다.
또한 상기 주행 몸체부는, 상기 레그에 착탈 가능하도록 분할되게 구성되며, 힌지부에 의해 개폐될 수 있다.
또한 상기 바퀴부는 미끄러지지 않고 상기 레그를 따라 이동하도록 미끄럼 방지부재를 포함할 수 있다.
또한 상기 청소 유닛은, 싱기 레그를 둘러 싸도록 원통 형상으로 구성되는 청소 몸체부; 및 상기 청소 몸체부의 내주면에 제공되며, 상기 레그 쪽으로 돌출되어 상기 이물질을 제거하는 제거 수단을 포함할 수 있다.
또한 상기 청소 몸체부는, 상기 레그에 착탈 가능하도록 복수 개로 분할되며 힌지부에 의해 개폐될 수 있다.
또한 상기 연결부는, 상기 주행 유닛과 상기 청소 유닛을 탄성적으로 연결하는 탄성체; 및 상기 탄성체를 둘러싸며, 상기 주행 유닛과 상기 청소 유닛 사이에서 틈새를 차폐하고 상기 탄성체를 보호하며, 길이가 신축되는 벨로우즈부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에 의하면, 잭업 모드를 수행하는 부유식 구조물의 레그에 장착되어 수중에 잠겨 있는 레그에 부착된 각종 이물질을 깨끗하게 제거함으로써 레그의 부식을 방지하고 레그의 하중을 감소시킬 수 있다.
도 1은 잭업 모드를 수행 중인 일반적인 부유식 구조물을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물의 레그용 이물질 제거 장치를 나타낸 측면도이다.
도 3은 도 2를 "A" 방향에서 바라 본 도면이다.
도 4는 도 2를 "B" 방향에서 바라 본 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물의 레그용 이물질 제거 장치의 작용 상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 레그용 이물질 제거장치(10)에 대하여 설명한다.
먼저 도 1을 참조하면, 풍력 발전기 설치 선박과 같은 부유식 구조물(20)은 항해 모드와 잭업 모드로 운용될 수 있는데, 목적지까지 이동하는 항해 모드에서 부유식 구조물(20)은 해수에 의한 저항을 줄이고자 레그(30)를 본체(40)의 상방으로 이동시킨 항해를 수행하게 된다.
그 후, 목적지에 도달하면 부유식 구조물(20)은 잭업 모드로 전환하여 도 1에 도시된 바와 같이 레그(30)를 내려 해저에 박은 후, 본체(40)가 해수면으로부터 일정 거리 이격될 수 있도록 본체(40)가 레그(30)를 따라 상승된다.
본체(40)가 일정 위치에 다다르게 되면 부유식 구조물(20)은 본체(40)의 이동을 중지하고 소정의 작업(예컨대, 해상 풍력 발전기를 설치하는 작업)을 수행하며, 설치가 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 설치 위치까지 항해 모드로 이동할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 잭업 모드에서 레그(30)는 부유식 구조물(20)이 소정의 작업을 완료할 때까지 수중에 잠긴 상태를 유지하게 되는바, 이에 따라 레그(30)를 이루는 각 구조물(예컨대, 랙&코드 및 브레이스 등)의 표면에는 각종 이물질 (예컨대, 따개비나 조개 등과 같은 각종 해양 생물)이 달라 붙어 고착될 수 있고, 이러한 이물질들은 배경 기술에서 설명한 바와 같은 다양한 문제를 유발할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예는 부유식 구조물(20)의 레그(30)에 고착된 이물질(1)을 제거하기 위한 레그용 이물질 제거 장치(10)를 제공한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그용 이물질 제거장치(10)는 주행 유닛(100), 청소 유닛(200) 및 연결부(300)를 포함할 수 있다.
주행 유닛(100)은 레그(30)가 수중에 잠긴 상태에서 레그(30)에 장착되어 레그(30)를 따라 이동하는 구성이다. 이때, 레그(30)는 상하 방향으로 배치되는 랙&코드부(31)와, 랙&코드부(31)를 경사 방향으로 연결하는 브레이스부(32)를 포함하는데, 주행 유닛(100)은 브레이스부(32)에 장착되어 브레이스부(32)를 따라 이동하도록 제공되지만, 필요에 따라 랙&코드부(31)를 따라 이동될 수도 있다.
구체적으로, 주행 유닛(100)은 주행 몸체부(110), 바퀴부(120), 위치 감지부(130)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 주행 몸체부(110)는 레그(30)를 둘러싸도록 원통 형상으로 구성될 수 있다. 주행 몸체부(110)의 중앙부에는 레그(30)가 관통되는 관통공(111)이 형성될 수 있으며, 레그(30)에 착탈 가능하게 설치되도록 주행 몸체부(110)는 복수 개로 분할되게 형성될 수 있다.
복수 개로 분할된 주행 몸체부(110)는 힌지부(h)에 의해 개폐될 수 있기 때문에 레그(30)에 설치되기 위하여 주행 몸체부(110)가 힌지부(h)를 매개로 벌어져 일측 부분이 개방된 상태에서 관통공(111)이 레그(30)의 외주면에 위치한다. 그 후 주행 몸체부(110)를 닫아서 주행 몸체부(110)가 레그(30)의 외주면을 둘러 싸는 구조로 설치될 수 있다. 주행 몸체부(110)는 결합 핀과 같은 록킹 수단(112)에 의해 록킹될 수 있다.
또한, 바퀴부(120)는 주행 몸체부(110)의 내주면에 회전 가능하게 제공될 수 있다. 바퀴부(120)는 주행 몸체부(110)의 관통공(111) 상에서 레그(30)와 접촉되도록 돌출되게 설치될 수 있다.
따라서, 바퀴부(120)가 회전되면 레그(30)의 연장 방향을 따라 주행 몸체부(110)가 이동될 수 있다. 바퀴부(120)는 도시되지 않은 구동 모터와 같은 동력 수단에 의해 회전될 수 있고, 동력 수단은 외부의 전기적 신호(예컨대, 제어부 또는 리모컨의 제어 신호)에 의해 동작될 수 있다.
여기서, 바퀴부(120)는 레그(30)와 접촉될 때 미끄러지지 않고 레그(30)를 따라 이동하도록 미끄럼 방지부재(121)를 포함할 수 있다. 레그(30)는 장기간 수중에 잠겨 있는 상태이기 때문에 레그(30)의 표면이 매우 미끄러울 뿐만 아니라 그 표면에 수중 생물이 고착되어 바퀴부(120)와의 마찰력도 저하되기 때문에 바퀴부(120)가 레그(30)를 따라 움직일 때 슬립이 발생할 수 있다.
따라서, 바퀴부(120)의 외표면에는 미끄럼을 방지할 수 있는 미끄럼 방지부재(121)가 제공될 수 있다. 미끄럼 방지부재(121)는 도 2에 도시된 바와 같이 톱니 형태로 형성될 수 있으며, 레그(30) 표면에 고착된 이물질의 표면을 용이하게 타고 넘어갈 수 있는 구조로 구성될 수 있다.
위치 감지부(130)는 주행 몸체부(110)의 위치를 감지할 수 있다. 이때 위치 감지부(130)는 GPS로 구성될 수 있으나, 본 발명의 실시예는 반드시 이에 국한되지 않고 위치 감지가 가능한 것이라면 다른 종류의 센서도 적용될 수 있다.
위치 감지부(130)는 주행 몸체부(110)가 레그(30) 상에서 이동할 때 주행 몸체부(110)의 위치를 감지하여 이를 별도의 모니터링 장치(미도시)로 모니터링함으로써 현재 주행 몸체부(110)의 위치를 간편하게 파악할 수 있도록 해 줄 뿐만 아니라 주행 몸체부(110)의 이동 궤적을 알 수 있기 때문에 대형 크기의 레그(30)에서 주행 몸체부(110)가 지나가지 않은 영역 즉, 이물질 제거가 되지 않은 구역을 쉽게 알 수 있다.
한편, 청소 유닛(200)은 주행 유닛(100)의 후단(주행 유닛(100)이 이동하는 방향에 대하여 그 후방)에서 주행 유닛(100)에 의해 견인될 수 있다. 청소 유닛(200)은 레그(30)에 붙은 이물질(1)을 제거하는 구성으로서, 주행 유닛(100)에 의해 견인되면서 레그(30)에 붙은 이물질(1)을 제거하여 청소할 수 있다.
구체적으로, 청소 유닛(200)은 청소 몸체부(210)와 제거 수단(220)을 포함할 수 있다.
청소 몸체부(210)는 도 4에 도시된 바와 같이 레그(30)를 둘러 싸도록 원통 형상으로 구성되며, 레그(30)에 착탈 가능하게 설치되도록 복수 개로 분할되게 형성될 수 있다. 예를 들어, 청소 몸체부(210)는 레그(30)에 착탈 가능하도록 복수 개의 청소 몸체부재를 포함할 수 있다. 복수 개의 청소 몸체부재는 청소 몸체부(210)가 개폐될 수 있도록 서로에 대하여 회전 가능하게 힌지부(h)를 통해 연결될 수 있다.
복수 개로 분할된 청소 몸체부(210)는 힌지부(h)에 개폐될 수 있기 때문에 레그(30)에 설치되기 위하여 청소 몸체부(210)가 힌지부(h)를 매개로 벌어져 일측 부분이 개방된 상태에서 청소 몸체부(210)가 레그(30)를 감쌀 수 있도록 설치될 수 있다. 청소 몸체부(210)는 결합 핀과 같은 록킹 수단(212)에 의해 록킹될 수 있다.
또한, 제거 수단(220)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이 청소 몸체부(210)의 내주면에 청소 몸체부(210)의 원주 방향 및 연장 방향으로 돌출되게 형성될 수 있다. 이때 제거 수단(220)은 레그(30) 쪽으로 돌출되도록 구성되어 레그(30)에 고착된 이물질(1)을 청소 몸체부(210)의 이동 시에 제거할 수 있다.
제거 수단(220)은 끝이 뾰족하고 날카로운 복수 개의 나이프로 구성되어 레그(30)에 단단하게 고착된 따개비와 같은 이물질(1)이 용이하게 제거될 수 있도록 한다.
또한, 연결부(300)는 주행 유닛(100)과 청소 유닛(200)을 탄성 연결할 수 있다. 따라서 주행 유닛(100)이 레그(30)를 따라 이동하면 연결부(300)에 의해 청소 유닛(200)이 견인되면서 주행 유닛(100)과 동일한 방향으로 이동될 수 있고, 청소 유닛(200)이 이동하는 과정에서 레그(30)에 붙은 이물질(1)이 제거 수단(220)에 의해 제거되어 레그(30)가 깨끗하게 청소될 수 있다.
레그(30)가 청소되면 이물질(1)에 의해 레그(30)가 부식되는 것을 예방할 수 있고, 레그(30)에 붙은 이물질(1)의 하중이 제거되어 레그(30)의 중량이 가벼워질 수 있다.
여기서, 연결부(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 탄성체(310)와 벨로우즈부(320)를 포함할 수 있다.
탄성체(310)는 주행 유닛(100)과 청소 유닛(200)을 탄성적으로 연결하는 부재로서, 탄성체(310)의 길이 방향으로 신축될 뿐만 아니라 탄성체(310)의 원주 방향으로 탄성 변형되어 비틀림력을 흡수할 수 있다. 이에 따라 주행 유닛(100)과 청소 유닛(200)의 상대 운동에 대한 자유도가 증가되어 보다 완벽하고 안정적으로 레그(30)의 청소를 수행할 수 있다.
예컨대, 주행 유닛(100)과 청소 유닛(200)이 강체(rigid body)로 연결되면 주행 유닛(100) 및 청소 유닛(200) 중 어느 하나가 청소 작업 중에 이물질(1)에 의해 들어올려져 레그(30)로부터의 높이가 증가되는 경우에도 다른 유닛의 높이도 이에 영향을 받게 되어 주행 성능이 저하되거나 청소 성능이 저하될 수 있다. 그러나, 본 발명의 일 실시예는 연결부(300)가 탄성 변형 가능한 부재로 이루어져 있기 때문에 주행 유닛(100)과 청소 유닛(200)은 서로 간의 상대적인 위치에 영향을 적게 받을 수 있는 장점이 있다.
또한, 벨로우즈부(320)는 길이가 연장 방향을 따라 신축되는 부재로서, 탄성체(310)를 둘러 싸도록 구성된다. 벨로우즈부(320)는 주행 유닛(100)과 청소 유닛(200) 사이에서 틈새를 차폐하고 탄성체(310)를 보호할 수 있다.
벨로우즈부(320)는 염도를 갖는 해수에 대하여 내식성이 우수한 재질로 이루어질 수 있으며, 탄성체(310)가 해수와 직접 접촉하는 것을 방지하여 탄성체(310)의 내식성을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 작용에 대하여 간단하게 설명한다.
도 5에서 보듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 레그용 이물질 제거장치(10)는 이물질(1)이 고착된 레그(30)에 장착될 수 있다. 도 5는 레그(30) 중에서도 브레이스부(32)에 본 발명의 일 실시예가 장착된 것을 예시적으로 나타낸다.
본 발명의 일 실시예가 브레이스부(32)에 장착되고 나면 바퀴부(120)에 전기적 신호를 보내어 주행 유닛(100)을 이동시킬 수 있다. 주행 유닛(100)은 브레이스부(32)의 연장 방향을 따라 이동하게 되며, 주행 유닛(100)의 이동에 의해 청소 유닛(200)이 견인되면서 내부에 형성된 제거 수단(220)으로 브레이스부(32)에 붙은 따개비, 조개와 같은 이물질(1) 등을 제거할 수 있다. 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 청소 유닛(200)이 지나간 자리는 이물질(1)이 제거되어 깨끗해지게 된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.
1 : 이물질 10 : 레그용 이물질 제거장치
20 : 부유식 구조물 30 : 레그
31 : 랙&코드부 32 : 브레이스부
40 : 본체
100 : 주행 유닛 110 : 주행 몸체부
120 : 바퀴부 121 : 미끄럼 방지부재
130 : 위치 감지부 200 : 청소 유닛
210 : 청소 몸체부 220 : 제거 수단
300 : 연결부 310 : 탄성체
320 : 벨로우즈부

Claims (7)

  1. 레그를 따라 이동하는 주행 유닛;
    상기 주행 유닛의 후단에 연결되고, 상기 레그에 붙은 이물질을 제거하는 청소 유닛; 및
    상기 주행 유닛과 상기 청소 유닛을 탄성 연결하는 연결부;
    를 포함하고,
    상기 청소 유닛은,
    상기 레그를 둘러싸도록 원통 형상으로 구성되는 청소 몸체부; 및
    상기 청소 몸체부의 내주면에 제공되며, 상기 레그 쪽으로 돌출되어 상기 이물질을 제거하는 제거 수단;을 포함하고,
    상기 청소 몸체부는, 상기 레그에 착탈 가능하도록 복수 개의 청소 몸체부재를 포함하고, 복수 개의 상기 청소 몸체부재는 상기 청소 몸체부가 개폐되도록 서로에 대하여 회전 가능하게 힌지부를 통해 연결되는, 레그용 이물질 제거 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 주행 유닛은,
    상기 레그를 둘러 싸도록 원통 형상으로 구성되는 주행 몸체부;
    상기 주행 몸체부의 내주면에 회전 가능하게 제공되며, 상기 레그와 접촉되어 상기 레그의 연장 방향을 따라 상기 주행 몸체부를 이동시키는 바퀴부; 및
    상기 주행 몸체부의 위치를 감지하는 위치 감지부;
    를 포함하는, 레그용 이물질 제거 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 주행 몸체부는, 상기 레그에 착탈 가능하도록 분할되게 구성되며, 힌지부에 의해 개폐되는, 레그용 이물질 제거 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 연결부는,
    상기 주행 유닛과 상기 청소 유닛을 탄성적으로 연결하는 탄성체; 및
    상기 탄성체를 둘러싸며, 상기 주행 유닛과 상기 청소 유닛 사이에서 틈새 를 차폐하고 상기 탄성체를 보호하며, 길이가 신축되는 벨로우즈부;
    를 포함하는, 레그용 이물질 제거 장치.
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