KR102523952B1 - 타워일체형 해상풍력 부유체 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

설치 및 해상 안정성이 개선된 풍력발전기 및 이의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 풍력발전기 및 이의 제조방법은 해상에서의 설치공정을 최소화하고, 수심 등과 관련된 다양한 설치환경에 적용이 가능하다.

Description

타워일체형 해상풍력 부유체 및 그 제조방법{Tower-integrated offshore wind-force floating body and its manufacturing method}
본 발명은 풍력발전기 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
신재생 발전수단의 하나로 풍력발전기가 알려져 있다.
풍력발전기는 설치장소에 따라 육상 및 해상 풍력발전기로 구분될 수 있다. 해상 풍력발전기는 기초(foundation) 구조에 따라 통상 콘크리트 케이슨(concrete caisson) 타입, 모노파일(monopile) 타입, 자켓(jacket) 타입, 부유식 등이 사용되고 있다.
콘크리트 케이슨 타입은 자중과 해저면의 마찰력을 통해 위치 유지하는 방식으로, 비교적 제작 및 설치가 용이한 이점을 갖는다. 다만, 콘크리트 케이슨 타입은 6~10m의 비교적 얕은 수심에서 사용 가능하고, 불량지반에서는 편심 경사로 안정성 문제를 유발할 수 있다.
모노파일 타입은 해저면에 타구경의 파일을 항타(driving) 또는 드릴링하여 고정하는 방식으로, 대단위 단지에 이용시 경제성이 좋다고 알려진다. 모노파일 타입은 현재 가장 범용되는 기초 방식 중 하나이며, 대체로 25~30m 수심에 설치가 가능하다. 단점으로는 부재에 대한 피로 하중이나 부식 문제가 지적된다.
자켓 타입은 파일 등으로 해저에 고정된 자켓식 구조물을 사용한다. 자켓 타입은 20~30m의 비교적 폭 넓은 수심에 적용이 가능한 이점이 있고, 모노파일 타입과 같이 대단위 단지 조성시 경제성이 좋다. 또한, 자켓 타입은 현재까지 상대적으로 많은 실적 사례가 구축된 바 있어 신뢰도가 높다고 알려진다.
부유식 타입은 일종의 부유체를 해상에 띄우는 방식이다. 대체로 수심 60~120m에서의 적용이 의도되고 있다. 부유식 타입은 수심의 제약을 적게 받아 비교적 수심이 깊은 원해상이나 심해상에서도 적용 가능하고, 이에 따라 미래 해상 풍력발전의 중요 과제 중 하나로 인식되고 있다.
한편, 부유식 풍력발전기는 부유체의 형태에 따라 스파(spar) 타입, 반잠수식(semi-submersible), 인장계류식(Tension-Leg Platform; TLP) 등이 알려져 있다.
스파 타입은 컬럼 형태의 부유체를 사용한다. 스파 타입은 수선 면적이 적고, 흘수선(draft line) 아래로 충분한 깊이를 가지기 때문에 운동 성능이 우수한 이점이 있다. 또한, 스파 타입은 구조 및 형상이 간단하여 제작 측면에서 이점이 있고, 무게중심이 부력중심보다 낮아 전복가능성이 낮고, 150m 이상의 비교적 깊은 수심에 적용될 수 있다. 다만, 이동이나 설치 작업이 어려운 점이 단점으로 지적된다.
반잠수식은 선박과 유사한 복원 모멘트를 이용한 모델로, 해수면에서의 파(wave) 영향을 줄이기 위해 큰 배수량의 하부구조를 반잠수시켜 플랫폼의 수직 운동을 감쇄시킨 방식이다. 반잠수식은 스파 타입 대비 얕은 수심에서 운용 가능하고, 터그보트(tug boat) 등을 통해 이송될 수 있다. 다만, 고비용의 발라스트 시스템이 요구되는 단점이 있다.
인장계류식은 해저면과 하부구조물을 탄성부재로 결합시킨 방식이다. 인장계류식은 반잠수식과 유사하게 비교적 낮은 수심에서 적용이 가능하고, 파(wave)에 대응한 히브 모션 저감 성능이 우수한 특성을 갖지만, 타 부유체 대비 과다한 서지 모션이 야기되어 네커티브 댐핑 등으로 운전에 불리한 측면이 있다. 또한, 인장계류식은 해저지반과 연결된 계류방식으로, 해저 기초 앵커링 시스템의 설치 작업이 상당히 까다롭고, 복수의 계류라인 중 일부에 고장이나 파손이 발생될 경우 전복 위험성을 가지고 있다.
특허문헌 1 : 등록특허공보 10-2239547호(2021. 04. 14. 공고) 특허문헌 2 : 등록특허공보 10-1927602호(2018. 12. 10. 공고) 특허문헌 3 : 등록특허공보 10-2144423호(2020. 08. 12. 공고) 특허문헌 4 : 미국 특허공보 제9499241호(2016. 11. 22. 등록)
풍력발전기가 15MW 이상으로 대형화됨에 따라, 부유식 해상풍력발전기는 바람, 파도, 조류 등의 외력에 의한 유체성능 뿐 만 아니라 정적, 동적 구조적 안정성을 동시에 고려하고, 아울러 경제성을 확보해야 하는 과제를 안게 되었다. 따라서 본 건은 제작, 운송, 설치의 경제적 관점과 유체, 구조적 성능을 동시에 만족시키는 목적으로 고안되었다.
특히, 스파형과 반잠수식의 장점을 취하여 저수심에서도 설치 가능하도록 고안되었다. 스파형은 오뚜기와 같이 부력중심보다 무게중심이 낮아 안정성은 높으나, 150미터 이상의 깊은 수심이 요구되어 저수심에는 설치가 불가능하다. 반면에 반잠수식은 보통 세 개의 기둥으로 부력과 밸러스트로 지지하여 저수심에서 설치가 가능하지만, 무게중심이 부력중심보다 높고, 제작비가 많이 요구되는 단점이 있다.
본 발명은 스파형과 반잠수식의 장점을 혼합하여 무게중심을 낮추어 안정성은 높이는 동시에 반잠수식과 같이 저수심에서도 설치가 가능하게 제안되었다. 또한 타워와 부유체가 일체형으로 제작되도록 제안되었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하고자 하는 것으로, [1] 발전부(2) 하부에는 타워(3)가 형성되고; TP(Transition Piece)(4)가 타워(3) 하측 둘레를 일정 간격으로 이격하여 여러 개 형성되고; 안착부(5)가 타워(3) 및 TP(Transition Piece)(4) 하부를 지지하기 위해 그 하부에 형성되고; 안착부(5) 하부에는 타워(3)의 수직 중심축과 동일한 축을 가진 보강기둥(7)이 형성되고; 보강기둥(7) 하부에는 부력부(9)가 형성되고; 부력부(9)의 하부로, 부력부(9)와 일정 길이 이격되게 밸러스트부(11)가 형성되고; 안착부(5)와 부력부(9) 사이에는 브레이스(8)가 형성되고; 부력부(9)와 밸러스트부(11) 사이에는 브레이스(10)가 형성되고; TP(Transition Piece)(4), 안착부(5), 부력부(9), 밸러스트부(11)에는 수직 방향으로 주기둥(6)이 여러 개 배치되되, 주기둥(6)은 안착부(5), 부력부(9)의 측면을 관통하는 형태로 형성되고, TP(Transition Piece)(4)의 측면 아래에 안착하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는; 타워일체형 해상풍력 부유체(100)에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [2] 상기 [1]에 있어서, TP(Transition Piece)(4)는 3발 형식인 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체(100)에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [3] 상기 [2]에 있어서, 보강기둥(7) 및 주기둥(6)은 3개인 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체(100)에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [4] 상기 [1]에 있어서, 타워(3), 보강기둥(7), 주기둥(6)은 원통형인 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체(100)에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [5] 상기 [1]에 있어서, 브레이스(8,10)는 트러스트 형상인 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체(100)에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [6] 상기 [1]에 있어서, 타워일체형 해상풍력 부유체(100)는 주기둥(6) 3개만 해수면과 접촉하도록 흘수선(D)이 설계되고 제조되는 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체(100)에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [7] 상기 [1] 내지 [6] 중 어느 하나에 기재된 타워일체형 해상풍력 부유체(100)의 제조방법에 있어서, 육상에서 타워(3)를 일체형으로 용접하여 제조하는 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체 제조방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 [8] 상기 [7]에 있어서, 일체형으로 용접하여 제조된 타워(3)와 다른 구성의 전부 또는 일부를 용접 결합하는 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 구성으로 이루어지는 것이므로, 본 발명에 따른 풍력발전기는, 해상에서의 설치공정을 최소화하여 이로 인한 작업 용이성, 시간, 비용 등의 이점을 기대할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 풍력발전기는, 반잠수식과 스파 타입 지지구조의 이점들을 함께 가질 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 풍력발전기는, 이동성이 우수하면서도, 설치상태에서 우수한 계류성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 풍력발전기는, 수심 등과 관련된 다양한 설치환경에 적용이 가능하고, 운용환경에 따라 구조물의 부력 등을 능동적으로 대응할 수 있을 뿐만 아니라, 수선면적을 최소하여 파력을 적게 받도록 제안되었고, 부유체의 6자유도 운동에서 히브 운동과 서지 운동을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 타워일체형 해상 풍력발전장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 타워일체형 해상풍력 부유체의 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 타워일체형 해상풍력 부유체의 정면도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 형태의 구조를 예시하고 이에 기하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 예시된 형태만으로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위는 예시된 형태의 통상적인 변경이나 균등물 내지 대체물까지 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 및 2는 본 발명의 실시예에 따른 타워일체형 해상 풍력발전기 및 부유체의 개략도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 타워일체형 해상풍력 부유체의 정면도이다.
도 1을 참고하면, 타워일체형 해상풍력 부유체(100)는 블레이드(1), 발전부(2), 타워(3), TP(Transition Piece)(4), 안착부(5), 주기둥(6), 보강기둥(7), 브레이스(8), 부력부(9), 브레이스(10), 밸러스트부(11)를 포함한다.
블레이드(1)는 바람에 의해 회전하면서 기계에너지를 발생시키는 역할을 한다,
발전부(2)는 기어박스와 발전기를 포함하며, 블레이드(1)에 의해 생성된 기계에너지를 전기에너지로 변환시킨다. 해당 전기에너지는 변전소로 전달된다.
타워(3)는 발전부(2)를 지지하면서 정적, 동적 구조적 강도를 확보하게 하므로, 타워일체형 해상풍력 부유체(100)는 외력으로부터 충분한 저항력을 가질 수 있다.
TP(Transition Piece)(4)는 타워(3) 하부에 작용하는 바람과 파도로 인한 큰 굽힘 모멘트와 자중 등의 하중을 분산시키고, 타워의 변위를 줄여주는 역할을 수행한다. 또한 TP(Transition Piece(4)의 내부에는 부유체 위치 유지용 앵커 체인을 동작시키는 윈치, 밸러스트 펌프 등의 각종 기계 및 제어부를 포함한다. 부유체 위치 유지용 앵커 체인은 TP(Transition Piece(4)로부터 해저 지반까지 형성된다.
안착부(5)는 타워(3), TP(Transition Piece)(4)의 하부를 지지하는 역할을 수행한다.
주기둥(6)은 부력부와 무게 중심을 낮추기 위한 밸러스트를 분리하여 이들을 연결하여 위치를 고정할 목적을 가진 구조물로 정의되어 반잠수식과 스파의 주기둥보다 지름이 적다. 따라서 파력의 영향을 적게 받으므로 운동성능과 제작비를 절감할 수 있다. 또한 파이프 내에 공동을 형성하여 부력을 확보한다. 반잠수식 부유체의 주기둥은 타워와 간격이 넓게 형성되고 부력과 밸러스트를 위해 지름이 크다. 스파 부유체의 주기둥은 하나로만 구성되고 길이가 길다.
보강기둥(7)은 블레이드(1), 발전부(2) 및 타워(3)의 수직하중을 지지하는 역할을 수행한다.
브레이스(8)는 주기둥(6), 보강기둥(7) 등의 구조물의 하중을 분산하고 지지하는 역할을 한다.
부력부(9)는 타워일체형 해상풍력 부유체(100) 전체 무게를 띄우기 위한 부력을 제공하는 구조물이다. 부유체의 상하방향 운동(Heave Motion)을 제어하기 위해서, 부유체에 통상 Heave Plate를 장착한다. 하지만, 본 발명에서는 별도의 Heave Plate를 설치하지 않고도, 부력부(9)가 그 기능을 대신할 수 있다.
브레이스(10)는 부력부(9) 밸러스트부(11) 등의 구조물의 하중을 분산하고 지지하는 역할을 한다.
밸러스트부(11)는 콘트리트 또는 철 구조물로 제작되어 자체 무게로 부유체의 무게 중심을 낮추는 역할을 한다. 부유체의 상하방향 운동(Heave Motion)을 제어하기 위해서, 부유체에 통상 Heave Plate를 장착한다. 하지만, 본 발명에서는 별도의 Heave Plate를 설치하지 않고도, 밸러스트부(11)가 그 기능을 대신할 수 있다.
도 1 및 2를 참조하면, 블레이드(1)와 발전부(2)가 결합된 구조체가 형성될 수 있다. 발전부(2) 하부에는 타워(3)가 형성되어, 블레이드(1)와 발전부(2)를 지지할 수 있다. 타워(3)는 해상 안정성 측면에서 원통형이 바람직하다.
TP(Transition Piece)(4)는 타워(3) 하측 둘레를 일정 간격으로 이격하여 여러 개 형성될 수 있다. 3발 형식의 TP(Transition Piece)(4)가 구조적으로 바람직 할 수 있다.
타워(3) 및 TP(Transition Piece)(4) 하부를 지지하기 위해 그 하부에 안착부(5)가 형성될 수 있다.
안착부(5) 하부에는 타워(3)의 수직 중심축과 동일한 축을 가진 보강기둥(7)이 형성될 수 있다. 보강기둥(7)은 해상 안정성 측면에서 원통형이 바람직할 수 있다.
보강기둥(7) 하부에는 부력부(9)가 형성될 수 있다. 부력부(9)의 하부로, 부력부(9)와 일정 길이가 이격되게 밸러스트부(11)가 형성될 수 있다. 안착부(5)와 부력부(9) 사이에는 브레이스(8)가 형성될 수 있다. 브레이스(8)는 트러스트 형상일 수 있다. 부력부(9)와 밸러스트부(11) 사이에는 브레이스(10)가 형성될 수 있다. 브레이스(10)는 트러스트 형상일 수 있다.
TP(Transition Piece)(4), 안착부(5), 부력부(9), 밸러스트부(11)에는 수직 방향으로 주기둥(6)이 여러 개 배치될 수 있다. 주기둥(6)은 안착부(5), 부력부(9)의 측면을 관통하는 형태로 형성되고, TP(Transition Piece)(4)의 측면 아래에 안착하는 형태로 형성되며, 안착부(5)의 측면 위에 안착하는 형태로 형성된다. TP(Transition Piece)(4)이 3발 형식인 경우 주기둥(6)은 세 개가 바람직할 수 있다. 주기둥(6)은 원통형이 바람직할 수 있다.
도 3은 해상에 타워일체형 해상풍력 부유체(100)가 설치되었을 때, 해수면과 접하는 타워일체형 해상풍력 부유체(100)의 흘수선(D)을 보여준다. 타워일체형 해상풍력 부유체(100)이 해상에서 해당 흘수선(D)을 가질 수 있도록, 설계 및 제조 단계에서 각 구성의 무게중심, 배수량 등을 최적화할 수 있다.
본 발명의 타워일체형 해상풍력 부유체(100)의 기술적 특징을 살펴보면 다음과 같다.
첫째) 타워(3)와 다른 구성이 일체형으로 용접 결합되어 해상 운송되는 제조방법으로 이루어진다.
타워일체형 해상풍력 부유체(100)는 파워(3)를 일체형으로 용접 결합하고, 타워(3)와 다른 구성의 전부 또는 일부를 일체형으로 용접 결합하므로, 해상작업을 줄여 설치비가 절감되고, 일체형으로 운송 시 운송비가 절감되며, 용접결합으로 볼트구조보다 강성을 확보할 수 있고 유지보수에 유리하다. 일반적으로 타워는 몇 단으로 분리되어 볼트로 조립되는 구조이나 본 풍력발전기의 타워는 볼트조립이 없이 전체가 용접구조로 볼트를 제거함으로써 볼트 파손에 의한 타워 전복 위험을 제거하고, 설치비용 감소, 유지보수 및 정기검사에서 볼트체결부가 없으므로 검사 비용을 절감할 수 있다.
둘째) 발전부 지지를 위해 3발 형식의 TP(Transition Piece)(4)가 장착된 구조이다.
3발 형식으로 인해 풍하중을 분산할 수 있고, 파랑하중을 적게 받을 수 있다.
셋째) 안착부(5)와 부력부(9) 사이 및 부력부(9)와 밸러스트부(11) 사이에 형성된 브레이스(8)가 트러스트이다.
트러스트 형식을 채택하여, 타워일체형 해상풍력 부유체(100)의 제작비를 줄일 수 있고, 주기둥(6), 보강기둥(7), 밸러스트부(11) 등의 구조물의 하중을 분산하고 지지하는 역할을 할 수 있다.
넷째) TP(Transition Piece)(4) 내부의 수밀구조 밀폐공간에 기계제어실이 배치된다.
육지에서 윈치, 펌프 등 해상풍력발전기 운영에 필요한 기계, 전기, 제어 장치를 미리 설치하여 운송함으로써 해상작업을 줄여 해상 설치비를 절감할 수 있다.
다섯째) 자유 수면이 원통형 주기둥(6)으로 형성되어 파력을 최소로 받는 구조이다.
타워일체형 해상풍력 부유체(100)가 해수면과 접촉하는 부분인 도 3의 흘수선(D)을 가지고 판단하면, 원통 형상의 주기둥(6) 3개만 해수면과 접촉하여 파랑하중을 최소로 받는 구조이다.
100 : 타워일체형 해상풍력 부유체
1 : 블레이드
2 : 발전부
3 : 타워
4 : TP(Transition Piece)
5 : 안착부
6 : 주기둥
7 : 보강기둥
8 : 브레이스
9 : 부력부
10 : 브레이스
11 : 밸러스트부
D : 흘수선

Claims (8)

  1. 발전부(2) 하부에는 타워(3)가 형성되고;
    TP(Transition Piece)(4)가 타워(3) 하측 둘레를 일정 간격으로 이격하여 여러 개 형성되고;
    안착부(5)가 타워(3) 및 TP(Transition Piece)(4) 하부를 지지하기 위해 그 하부에 형성되고;
    안착부(5) 하부에는 타워(3)의 수직 중심축과 동일한 축을 가진 보강기둥(7)이 형성되고;
    보강기둥(7) 하부에는 부력부(9)가 형성되고;
    부력부(9)의 하부로, 부력부(9)와 일정 길이 이격되게 밸러스트부(11)가 형성되고;
    안착부(5)와 부력부(9) 사이에는 브레이스(8)가 형성되고;
    부력부(9)와 밸러스트부(11) 사이에는 브레이스(10)가 형성되고;
    TP(Transition Piece)(4), 안착부(5), 부력부(9), 밸러스트부(11)에는 수직 방향으로 주기둥(6)이 여러 개 배치되되, 주기둥(6)은 안착부(5), 부력부(9)의 측면을 관통하는 형태로 형성되고, TP(Transition Piece)(4)의 측면 아래에 안착하는 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는; 타워일체형 해상풍력 부유체(100).
  2. 제1항에 있어서,
    TP(Transition Piece)(4)는 3발 형식인 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체(100).
  3. 제2항에 있어서,
    보강기둥(7) 및 주기둥(6)은 3개인 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체(100).
  4. 제1항에 있어서,
    타워(3), 보강기둥(7), 주기둥(6)은 원통형인 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체(100).
  5. 제1항에 있어서,
    브레이스(8,10)는 트러스트 형상인 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체(100).
  6. 제1항에 있어서,
    타워일체형 해상풍력 부유체(100)는 주기둥(6) 3개만 해수면과 접촉하도록 흘수선(D)이 설계되고 제조되는 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 타워일체형 해상풍력 부유체(100)의 제조방법에 있어서,
    육상에서 타워(3)를 일체형으로 용접하여 제조하는 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    일체형으로 용접하여 제조된 타워(3)와 다른 구성의 전부 또는 일부를 용접 결합하는 것을 특징으로 하는 타워일체형 해상풍력 부유체 제조방법.




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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015009591A (ja) * 2013-06-26 2015-01-19 ジャパンマリンユナイテッド株式会社 浮体構造物
US9499241B2 (en) 2013-06-27 2016-11-22 Alstom Renewable Technologies Floating offshore structures
KR101927602B1 (ko) 2017-01-03 2018-12-10 울산대학교 산학협력단 부유식 해상풍력발전장치
KR101997165B1 (ko) * 2017-12-11 2019-07-08 한국건설기술연구원 삼중 부유체를 구비한 부유식 플랫폼 및 그 시공방법
KR102144423B1 (ko) 2020-03-11 2020-08-12 (주)삼원밀레니어 반잠수식 풍력발전기 및 이의 설치 및 해체 방법
KR102239547B1 (ko) 2021-01-12 2021-04-14 주식회사 에이스이앤티 해상 풍력발전 부유체의 밸러스팅 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015009591A (ja) * 2013-06-26 2015-01-19 ジャパンマリンユナイテッド株式会社 浮体構造物
US9499241B2 (en) 2013-06-27 2016-11-22 Alstom Renewable Technologies Floating offshore structures
KR101927602B1 (ko) 2017-01-03 2018-12-10 울산대학교 산학협력단 부유식 해상풍력발전장치
KR101997165B1 (ko) * 2017-12-11 2019-07-08 한국건설기술연구원 삼중 부유체를 구비한 부유식 플랫폼 및 그 시공방법
KR102144423B1 (ko) 2020-03-11 2020-08-12 (주)삼원밀레니어 반잠수식 풍력발전기 및 이의 설치 및 해체 방법
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