KR102648263B1 - 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법 - Google Patents

부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a)해저 지면에 앵커링된 액티브 앵커의 액티브 체인을 회수하는 단계; b)해저 지면에 앵커링된 패시브 앵커의 패시브 체인을 회수하는 단계; c)회수된 액티브 체인과 패시브 체인을 텐셔너에 연결하는 단계; d)상기 액티브 체인과 패시브 체인이 연결된 텐셔너를 수중으로 투입하는 단계; 및 e) 상기 텐셔너의 수중 투입이 완료되면, 상기 액티브 앵커와 패시브 앵커의 파지력을 확보하는 단계;를 포함하여, 측정핀이 구비된 텐셔너를 이용하여 앵커의 파지력을 최대한 확보함으로써, 부유식 해상풍력설비에 충분한 파지력이 제공되어, 부유식 해상풍력설비의 유동을 최소화할 뿐만 아니라, 파도와 같은 수위변화에도 부유식 해상풍력설비가 일정한 균형을 유지할 수 있도록 한 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법을 제공한다.

Description

부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법{Method of securing anchor holding power of floating offshore wind power plant}
본 발명은 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 측정핀이 구비된 텐셔너를 이용하여 앵커의 파지력을 최대한 확보함으로써, 부유식 해상풍력설비에 충분한 파지력이 제공되어, 부유식 해상풍력설비의 유동을 최소화할 뿐만 아니라, 파도와 같은 수위변화에도 부유식 해상풍력설비가 일정한 균형을 유지할 수 있는 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법에 관한 것이다.
일반적으로, 풍력발전설비는 주로 육상에서만 설치되어 왔으나, 육상에 비해 바람의 질이 대체로 양호한 편일 뿐만 아니라, 블레이드 소음 문제에서도 쉽게 대응할 수 있어 점차적으로 해상 설치가 증가하고 있는 추세이다.
풍력발전설비를 해상에 설치하기 위한 구조는 고정식과 부유식으로 나눌 수 있는데, 고정식 구조는 육상에서와 같이 구조물이 직접 해저면에 고정되어 환경 하중을 구조적 변형으로 대응하는 형식이고, 부유식은 수면에 떠있으며 자중, 부력, 환경 하중 및 계류력을 받고 있고 구조물의 6 자유도 운동으로 환경 하중을 이겨내는 방식이다.
그러나 고정식의 해상 풍력발전설비는 해저면에 고정되어 있어 유리한 조업조건을 제공하지만, 수심이 조금만 깊어지더라도 구조물의 규모가 너무 커지고 피로 파괴의 위험성을 피하기 어려우며, 설비의 대형화 추세에 따라 구조물의 제작 및 설치에 드는 비용이 너무 많은 단점이 있다.
그래서, 현재는 수심에도 제한을 받지 않는 부유식을 이용한 해상 풍력발전설비에 대한 많은 연구가 이루어지고 있는 실정이다.
그 중 부유식 해상풍력의 유지에 핵심이 되는 계류시스템은 앵커 파지력 확보가 필수적으로 요구되지만, 국내에서는 아직까지 이와 관련된 기술이 전무한 실정이다.
한편, 한국공개특허 제10-2012-0021238호는 부유 지지선 압축 구조를 가진 해상 부유 풍력발전장치에 관하여 개시되어 있다.
개시된 기술에 의하면, 풍력 발전기를 구비한 해상 부유 풍력발전장치로서, 상기 풍력 발전기가 상부에 설치되는 수직지지대와, 중앙에 상기 수직지지대가 삽입되어 상하로 이동 가능하되 내부에 상기 수직지지대의 높이를 조정하는 높이조절수단이 설치된 수직형 부유구조물과, 상기 수직형 부유구조물 상부에 설치되는 상단부 고정판과, 상기 수직형 부유구조물 하부에 설치되는 하단부 고정판과, 상기 상단부 고정판과 해저면을 사선으로 연결하는 다수의 부유 지지선과, 한쪽 끝 부분으로 결집대가 연결되며, 다른 쪽 끝이 상기 수직형 부유구조물 하측의 해저면에 고정되는 중심케이블과, 한쪽 끝이 상기 상단부 고정판에 연결되고 다른 쪽 끝이 하단부 고정판을 관동하여 하측에 구비되는 결집대에 연결되되 상기 부유 지지선의 개수와 동일한 개수로 상기 부유 지지선 안쪽으로 설치되는 역삼각케이블과, 상기 각각의 부유 지지선과 각각의 부유 지지선에 대응하는 각각의 역삼각케이블을 체결하여 각각의 역삼각케이블이 바깥쪽으로 굴절되도록 하는 체결수단과, 상기 수직지지대에 설치되어 수위를 감지하는 수위계와, 상기 수위계의 수위신호를 받아 상기 높이조절수단을 제어하는 제어기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 함으로써, 발전설비에 가해지는 강한 파도 또는 바람에도 안정적인 부유 중심을 유지할 수 있고, 높낮이 조절을 통해 해수면의 수위 변화, 풍력발전기의 정비 시에 강한 풍속을 동반하는 태풍 상황에서 능동적으로 풍력발전기의 높이를 낮추어 대처할 수 있다.
하지만, 종래에는 앵커의 파지력을 충분히 확보하지 못해 해상풍력설비가 그 위치를 유지하지 못하고 유동하는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 측정핀이 구비된 텐셔너를 이용하여 앵커의 파지력을 최대한 확보함으로써, 부유식 해상풍력설비에 충분한 파지력이 제공되어, 부유식 해상풍력설비의 유동을 최소화할 뿐만 아니라, 파도와 같은 수위변화에도 부유식 해상풍력설비가 일정한 균형을 유지할 수 있도록 한 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법은 a)해저 지면에 앵커링된 액티브 앵커의 액티브 체인을 회수하는 단계와, b)해저 지면에 앵커링된 패시브 앵커의 패시브 체인을 회수하는 단계와, c)회수된 액티브 체인과 패시브 체인을 텐셔너에 연결하는 단계와, d)상기 액티브 체인과 패시브 체인이 연결된 텐셔너를 수중으로 투입하는 단계; 및 e) 상기 텐셔너의 수중 투입이 완료되면, 상기 액티브 앵커와 패시브 앵커의 파지력을 확보하는 단계를 포함하는 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법에 있어서, 상기 텐셔너는 중앙에 상기 액티브 체인이 관통하는 관통홀을 형성한 프레임과, 상기 프레임의 관통홀을 기준으로 상기 프레임의 좌측단에 회전 가능하게 연결되고, 해상크레인의 보조크레인과 연결된 와이어가 연결되는 제1샤클과, 상기 프레임의 관통홀을 기준으로 상기 프레임의 좌측단에 구비되고, 패시브 체인에 작용하는 힘의 크기를 측정하는 측정핀과, 상기 측정핀에 회전가능하게 연결되면서, 상기 패시브 체인이 연결되는 제2샤클을 포함하고, 상기 제1샤클이 결합된 상기 프레임의 좌측단에는 가이드판이 외측방향으로 연장 형성되어, 상기 관통홀을 관통하는 액티브 체인이 상기 제1샤클에 간섭을 주지않도록 하며, e)상기 텐셔너의 수중 투입이 완료되면, 상기 액티브 앵커와 패시브 앵커의 파지력을 확보하는 단계에서는 상기 액티브 체인을 견인하여 리프팅(lifting) 및 로워링(lowering)을 반복실시하여 상기 액티브 앵커와 패시브 앵커를 해저지반으로 인입시켜, 상기 액티브 앵커와 패시브 앵커의 파지력을 확보하되, 상기 패시브 체인에 작용하는 힘의 크기를 측정하여, 그 측정값을 기반으로 파지력을 확보한다.
삭제
그리고 본 발명에 따른 상기 c)회수된 액티브 체인과 패시브 체인을 텐셔너에 연결하는 단계에서, 상기 액티브 체인이 상기 텐셔너의 프레임 중앙에 형성된 관통홀을 관통하면서, 그 끝단이 해상크레인의 메인크레인에 연결되고, 상기 패시브 체인은 상기 측정핀에 연결된 제2샤클에 연결된다.
삭제
삭제
본 발명에 따른 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.
측정핀이 구비된 텐셔너를 이용하여 앵커의 파지력을 최대한 확보함으로써, 부유식 해상풍력설비에 충분한 파지력이 제공되어, 부유식 해상풍력설비의 유동을 최소화할 뿐만 아니라, 파도와 같은 수위변화에도 부유식 해상풍력설비가 일정한 균형을 유지할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 텐셔너를 보인 참고도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따라 액티브 체인 및 패시브 체인을 회수하는 위해 준비하는 상태를 보인 참고도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따라 액티브 체인 및 패시브 체인을 회수하는 상태를 보인 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따라 회수된 액티브 체인과 패시브 체인을 텐셔너에 연결하는 상태를 보인 참고도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따라 액티브 체인과 패시브 체인이 연결된 텐셔너를 수중으로 투입하는 상태를 보인 참고도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따라 액티브 앵커와 패시브 앵커의 파지력을 확보하는 상태를 보인 참고도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따라 액티브 앵커와 패시브 앵커의 파지력을 확보한 상태를 보인 참고도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 측정핀이 구비된 텐셔너를 이용하여 앵커의 파지력을 최대한 확보함으로써, 부유식 해상풍력설비에 충분한 파지력이 제공되어, 부유식 해상풍력설비의 유동을 최소화할 뿐만 아니라, 파도와 같은 수위변화에도 부유식 해상풍력설비가 일정한 균형을 유지할 수 있도록 한 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 해상풍력장치의 앵커 파지력 확보방법은 a)해저 지면에 앵커링된 액티브 앵커의 액티브 체인을 회수하는 단계; b)해저 지면에 앵커링된 패시브 앵커의 패시브 체인을 회수하는 단계; c)회수된 액티브 체인과 패시브 체인을 텐셔너에 연결하는 단계; d)상기 액티브 체인과 패시브 체인이 연결된 텐셔너를 수중으로 투입하는 단계; 및 e) 상기 텐셔너의 수중 투입이 완료되면, 상기 액티브 앵커와 패시브 앵커의 파지력을 확보하는 단계;를 포함한다.
먼저 a)단계로, 해저 지면에 앵커링된 액티브 앵커(100)의 액티브 체인(110)을 회수한다.
이때 상기 액티브 체인(110)의 회수를 위해 작업바지선(10)과 함께 해상크레인(20)이 투입되며, 상기 액티브 체인(110)의 끝단에는 마커 부이(Marker Buoy: 1) 사전에 구비시켜, 수중에서 충분히 상기 액티브 앵커(100) 및 액티브 체인(110)의 위치가 인식되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 액티브 체인(110)의 회수는 해상크레인(20)에 의해 이루어지고, 회수된 상기 액티브 체인(110)은 작업바지선(10) 상에 안착시킨다.
다음은 b)단계로, 해저 지면에 앵커링된 패시브 앵커(200)의 패시브 체인(210)을 회수한다.
이때 상기 패시브 앵커(200) 역시, 회수를 위해 작업바지선(10)과 함께 해상크레인(20)이 투입되며, 상기 패시브 체인(210)의 끝단에는 마커 부이(Marker Buoy: 1) 사전에 구비시켜, 수중에서 충분히 상기 패시브 앵커(200) 및 패시브 체인(210)의 위치가 인식되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 패시브 체인(210)의 회수는 해상크레인(20)에 의해 이루어지고, 회수된 상기 패시브 체인(210)은 작업바지선(10) 상에 안착시킨다.
다음은 c)단계로, 회수된 액티브 체인(110)과 패시브 체인(210)을 텐셔너(300)에 연결한다.
이때 상기 텐셔너(300)를 프레임(310)과, 제1샤클(Shackle: 320)과, 측정핀(330)과, 제2샤클(Shackle: 340)을 포함하는데, 상기 프레임(310)은 그 중앙에 일측에서 타측으로 관통하는 관통홀(311)을 형성하고, 상기 관통홀(311)을 기준으로 하여 상기 프레임(310)의 좌측단에는 상기 제1샤클(Shackle: 320)이 회전 가능하게 결합된다.
여기서 상기 제1샤클(Shackle: 320)이 결합된 상기 프레임(310)의 좌측단에는 가이드판(312)이 외측방향으로 연장 형성되어, 상기 관통홀(311)을 관통하는 액티브 체인(110)이 상기 제1샤클(Shackle: 320)에 간섭을 주지않도록 한다.
또한, 상기 관통홀(311)을 기준으로 하여 상기 프레임(310)의 우측단에는 측정핀(330)이 구비되고, 상기 측정핀(330)에는 제2샤클(Shackle: 340)이 회전가능하게 연결된다.
여기서 상기 제2샤클(Shackle: 340)에는 패시브 체인(210)이 연결되고, 상기 제1샤클(Shackle: 320)에는 해상크레인(20)의 보조크레인과 연결된 와이어가 연결된다.
따라서 상기 텐셔너(300)의 프레임(310) 중앙에 형성된 관통홀(311)에 액티브 체인(110)을 관통시켜 연결하고, 상기 측정핀(330)에 연결된 제2샤클(340)에 패시브 체인(210)을 연결한다.
이때 상기 관통홀(311)을 관통하는 액티브 체인(110)의 끝단은 해상크레인(20)의 메인크레인에 연결한다.
다음은 d)단계로, 상기 액티브 체인(110)과 패시브 체인(210)이 연결된 텐셔너(300)를 수중으로 투입한다.
이때 상기 텐셔너(300)를 수중으로 투입할 시, 와이어가 연결된 해상크레인의 보조크레인을 이용하여 상기 액티브 체인(110)과 패시브 체인(210)이 연결된 텐셔너(300)를 수중으로 투입한다.
다음은 e)단계로, 상기 텐셔너(300)의 수중 투입이 완료되면, 상기 액티브 앵커(100)와 패시브 앵커(200)의 파지력을 확보한다.
이때 상기 액티브 체인(110)을 견인하여 리프팅(lifting) 및 로워링(lowering)을 반복실시하여 상기 액티브 앵커(100)와 패시브 앵커(200)를 해저지반으로 인입시키면서, 상기 텐셔너(300)의 측정핀(330)에 작용하는 힘을 측정하여, 그 측정값을 기반으로 파지력을 확보한다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법은 측정핀이 구비된 텐셔너를 이용하여 앵커의 파지력을 최대한 확보함으로써, 부유식 해상풍력설비에 충분한 파지력이 제공되어, 부유식 해상풍력설비의 유동을 최소화할 뿐만 아니라, 파도와 같은 수위변화에도 부유식 해상풍력설비가 일정한 균형을 유지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 마커 부이
10: 작업바지선
20: 해상크레인
100: 액티브 앵커
110: 액티브 체인
200: 패시브 앵커
210: 패시브 체인
300: 텐셔너
310: 프레임
311: 관통홀
312: 가이드판
320: 제1샤클
330: 측정핀
340: 제2샤클

Claims (5)

  1. a)해저 지면에 앵커링된 액티브 앵커(100)의 액티브 체인(110)을 회수하는 단계와, b)해저 지면에 앵커링된 패시브 앵커(200)의 패시브 체인(210)을 회수하는 단계와, c)회수된 액티브 체인(110)과 패시브 체인(210)을 텐셔너(300)에 연결하는 단계와, d)상기 액티브 체인(110)과 패시브 체인(210)이 연결된 텐셔너(300)를 수중으로 투입하는 단계; 및
    e) 상기 텐셔너(300)의 수중 투입이 완료되면, 상기 액티브 앵커(100)와 패시브 앵커(200)의 파지력을 확보하는 단계;를 포함하는 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법에 있어서,
    상기 텐셔너(300)는
    중앙에 상기 액티브 체인(110)이 관통하는 관통홀(311)을 형성한 프레임(310)과,
    상기 프레임(310)의 관통홀(311)을 기준으로 상기 프레임(310)의 좌측단에 회전 가능하게 연결되고, 해상크레인(20)의 보조크레인과 연결된 와이어가 연결되는 제1샤클(320)과,
    상기 프레임(310)의 관통홀(311)을 기준으로 상기 프레임(310)의 좌측단에 구비되고, 패시브 체인(210)에 작용하는 힘의 크기를 측정하는 측정핀(330)과,
    상기 측정핀(330)에 회전가능하게 연결되면서, 상기 패시브 체인(210)이 연결되는 제2샤클(340)을 포함하고,
    상기 제1샤클(320)이 결합된 상기 프레임(310)의 좌측단에는 가이드판(312)이 외측방향으로 연장 형성되어, 상기 관통홀(311)을 관통하는 액티브 체인(110)이 상기 제1샤클(320)에 간섭을 주지않도록 하며,
    e)상기 텐셔너(300)의 수중 투입이 완료되면, 상기 액티브 앵커(100)와 패시브 앵커(200)의 파지력을 확보하는 단계에서는,
    상기 액티브 체인(110)을 견인하여 리프팅(lifting) 및 로워링(lowering)을 반복실시하여 상기 액티브 앵커(100)와 패시브 앵커(200)를 해저지반으로 인입시켜, 상기 액티브 앵커(100)와 패시브 앵커(200)의 파지력을 확보하되,
    상기 패시브 체인(210)에 작용하는 힘의 크기를 측정하여, 그 측정값을 기반으로 파지력을 확보하는 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 c)회수된 액티브 체인(110)과 패시브 체인(210)을 텐셔너(300)에 연결하는 단계에서는,
    상기 액티브 체인(110)이 상기 텐셔너(300)의 프레임(310) 중앙에 형성된 관통홀(311)을 관통하면서, 그 끝단이 해상크레인(20)의 메인크레인에 연결되고, 상기 패시브 체인(210)은 상기 측정핀(330)에 연결된 제2샤클(340)에 연결되는 부유식 해상풍력설비의 앵커 파지력 확보방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
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