KR20030036643A

KR20030036643A - 풍력터빈을 해양에 설치하기 위한 부유구조물

Info

Publication number: KR20030036643A
Application number: KR10-2003-7001174A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼 하네빅; 토르 다니엘 하네빅
Original assignee: 크리스토퍼 하네빅; 토르 다니엘 하네빅
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2001-07-27
Publication date: 2003-05-09
Also published as: EP1303699A1; NO20030399L; WO2002010589A1; IES20010719A2; NO20030399D0; AU2001275783A1

Abstract

해양에 설치하는 풍력발전기(1)는 반잠수 구조물(5)을 포함하고, 이 구조물에서 위로 뻗은 마스트(6)에 풍력터빈(3)이 지지된다. 반잠수 구조물(5)에는 일차부력실(16)이 형성되고, 일차부력실(16) 내부에서 일차 연결브래킷(22)에 의해 반잠수 구조물(5)에 일차 고정케이블(23)이 고정된다. 일차 고정케이블(23)은 해저(25)의 일차 정착구(24)까지 뻗어내려각, 반잠수 구조물(5)을 고정한다. 또, 반잠수 구조물(5)에 미치는 부력에 대항해 반잠수 구조물(5)을 일차 고정케이블(23)에서 물 밑으로 당겨 구조물의 부유중심을 상승시키고 구조물이 수직에 대해 기울어진 경우 평형부유상태로 복귀시키는 복원모멘트를 증가시키기 위해 윈치기구(도시 안됨)를 설치한다.

Description

풍력터빈을 해양에 설치하기 위한 부유구조물{FLOATING STRUCTURE FOR MOUNTING A WIND TURBINE OFFSHORE}

지속적인 화석연료의 비용 증가와 화석연료에서 생기는 에너지로 인한 환경파괴, 및 핵발전 에너지와 관련된 잠재적인 위험으로 인해, 재생가능 에너지원에서 생기는 에너지 비율이 높은 것이 바람직하다. 주요 재생가능 에너지원들중 하나로서, 전기에너지나 기타 에너지를 생성하는데 풍력에너지를 최대한 이용하는 것이 바람직하다. 그러나, 풍력발전기는 많은 단점을 갖고 있다. 일반적으로, 풍력발전기에서는 마스트 상단에 풍력터빈을 장착한다. 풍력에너지는 마스트 상단의 풍력터빈에 의해 직접 전기로 변환되거나, 풍력터빈의 동력을 마스트 하단에 위치한 발전기에 전달하기 위해 마스트 중심에 동력전달장치를 설치할 수도 있다. 일반적으로, 이런 풍력터빈들은 수평축 터빈이고, 바람으로부터 충분한 에너지를 효과적으로 얻기 위해서는 비교적 기다란 날개가 필요하다. 터빈 날개의 상대적 길이와 터빈날개를 기류에 방해없이 설치해야 할 필요성 때문에, 이들 터빈은 일반적으로 비교적높은 마스트의 상단에 설치된다. 이런 마스트들은 비교적 보기에 좋지 않고, 풍력터빈들이 설치된 다수의 마스트들을 비교적 밀접히 풍력기지에 설치할 때는 특히 보기가 좋지 않다. 풍력터빈들은 비교적 보기가 좋지 않음은 물론 상당한 소음을 발생시키기도 한다. 이것은 바람직하지 않다. 따라서, 이런 풍력터빈들은 인구밀집지역에 설치하기에 적당하지 않으며, 비교적 흉한 외관때문에 풍경이 수려한 원격지에 설치하기에도 적당하지 않다.

이런 풍력터빈, 특히 풍력터빈의 풍력기지를 해양에 설치하려는 시도도 있었지만, 해양의 위험한 환경때문에 해양에 풍력기지를 설치하는 것은 지금까지는 성공하지 못했다. 일반적으로, 해양에 설치된 풍력터빈들은 해저에 고정되어 위로 뻗은 마스트 상단에 장착된다. 따라서, 마스트가 해저에서 위로 뻗기때문에, 풍력터빈과 마스트의 구조상 비교적 얕은 곳에만 적절하고, 이때문에 해변에서 비교적 가까이에만 설치되어야 한다. 일반적으로, 해안선은 주거밀집지역일 경우가 많고, 해변에 비교적 가까이 풍력터빈을 설치하는 것은 바람직하지 않음은 물론 허가되지도 않는다. 또, 풍속과 풍향은 심해에서보다는 해안선에 가까울수록 변동이 많다. 따라서, 이런 이유로, 해양에 풍력터빈을 설치하는 방법은 대개 만족스럽지 못하다.

그러므로, 풍력터빈을 해양에 설치하기에 적당한 부유구조물이 필요하다. 또, 해양 풍력기지는 물론 풍력터빈을 해양에 설치하는 방법도 필요하다.

본 발명은 풍력터빈을 해양에 설치하기 위한 부유구조물과, 풍력터빈을 해양에 설치하는 방법 및 해양에 설치된 풍력터빈으로 이루어진 풍력기지에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 부유구조물을 구성하는 풍력발전기의 부분 단면도;

도 2는 도 1의 풍력발전기에서 일부분의 확대한 단면도;

도 3은 도 1의 부유구조물의 일부의 부분 확대단면도;

도 4는 도 1의 부유구조물의 다른 일부의 부분 확대단면도;

도 5는 풍력기지에 설치된 다수의 풍력발전기의 단면도;

도 6은 도 5의 풍력발전기의 평면도;

도 7은 반잠수 구조물의 개략도;

도 8은 본 발명의 다른 예에 따른 풍력발전기의 일부를 확대한 단면도;

도 9는 도 8의 풍력발전기의 저면도;

도 10은 도 8의 풍력발전기의 세부의 횡단면도.

본 발명은 이런 부유구조물을 제공하는 방법과 풍력터빈을 해양과 풍력기지에 설치하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 풍력터빈을 해양에 설치하는 방법에 있어서: 부유식 반잠수 구조물에서 위로 뻗은 마스트에 풍력터빈을 배치하는 단계; 반잠수 구조물에서 아래로 뻗은 일차연결선으로 반잠수 구조물을 고정하는 단계; 및 반잠수 구조물의 부유중심을 상승시켜 반잠수 구조물에 미치는 복원모멘트를 증가시킴으로써 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키도록 반잠수 구조물에 미치는 부력을 거슬러 일차연결선을 이용해 정상 부유높이 밑으로 반잠수 구조물을 하강시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

본 발명의 일 실시예에서, 반잠수 구조물은 일차연결선을 이용해 해저의 일차 정착구에 고정된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 반잠수 구조물은 반잠수 구조물이 평형부유상태에 있을 때 수직으로 위로 뻗는 중앙축을 구성하고, 일차연결선은 중앙축에서 반잠수 구조물에 연결된다. 일차연결선은 반잠수 구조물의 중앙축과 일치하는 것이 바람직하다. 반잠수 구조물은 부유중심이 무게중심보다 위에 있도록 일차연결선으로 아래로 당겨지는 것이 유리하다.

본 발명의 일 실시예에서, 반잠수 구조물은 그 부유중심이 반잠수 구조물, 마스트 및 풍력터빈 전체의 무게중심보다 위에 있도록 일차연결선으로 아래로 당겨진다. 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키기 위해 부유중심과 무게중심의 상대위치가 부유중심을 통해 충분한 복원모멘트를 제공하도록 일차연결선으로 반잠수 구조물을 아래로 당기는 것이 바람직하다. 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복원시키도록 부유중심을 통해 작용하는 복원모멘트가 반잠수 구조물의 중앙축이 12°를넘지 않는 수직 원추각도를 벗아날 정도로 반잠수 구조물이 기울어질 때 이 구조물을 평형상태로 복원시키기에 충분하도록 일차연결선으로 반잠수 구조물을 아래로 당기는 것이 유리하다. 이 원추각도는 8°를 넘지 않는 것이 바람직하다. 이 원추각도가 5°를 넘지 않는 것이 이상적이다.

본 발명의 일 실시예에서, 일차 연결선이 반잠수 구조물에 연결되는 연결점이 반잠수 구조물의 부유중심과 무게중심 사이에 있도록 일차연결선으로 반잠수 구조물을 아래로 당긴다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 반잠수 구조물의 평형부유상태로부터의 이동을 제한하도록 아래 방향으로 뻗는 다수의 이차연결선으로 반잠수 구조물을 더 고정하고, 이차연결선들은 중앙축으로부터 방사상으로 이격된다. 이차연결선들은 중앙축 둘레에 등간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 각각의 이차연결선은 대응 이차 정착구에 의해 해저에 고정된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 반잠수 구조물의 평형부유상태로부터의 이동을 감쇠하도록 각각의 이차연결선은 반잠수 구조물과 해저중 하나에 탄성적으로 연결된다. 각각의 이차연결선은 반잠수 구조물에 탄성적으로 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 이차연결선은 3개 이상이지만, 4개 이상이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 이차연결선들은 공통 피치원상의 연결점에서 반잠수 구조물에 연결된다. 이들 이차연결선들은 반잠수 구조물의 둘레에 인접해 반잠수 구조물에 연결되는 것이 바람직하다. 이차연결선들은 반잠수 구조물의 외주변에 인접해 반잠수 구조물에 연결되는 것이 유리하다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 중앙축 둘레에 방사상으로 이격된 위치들에서 반잠수 구조물에 연결된 다수의 보조연결선으로 반잠수 구조물을 더 고정하고, 각각의 보조연결선은 반잠수 구조물의 바깥쪽으로 방사상으로 아래로 뻗는다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 중앙축 둘레에 등간격으로 이격된 보조위치들에서 각각의 보조연결선이 반잠수 구조물에 연결된다.

본 발명의 일 실시예에서, 각각의 보조연결선은 수직에 대해 1° 내지 89°의 각도로 반잠수 구조물에서 방사상으로 뻗어내려가서 일차 정착구에서 방사상으로 등간격 이격된 해저의 보조 정착구를 향해 현수선 형태로 계속 이어진다. 수직에 대해 60°내지 80°의 각도로 각각의 보조연결선이 반잠수 구조물로부터 방사상으로 뻗어나가는 것이 바람직하다. 수직에 대해 약 70°의 각도로 각각의 보조연결선이 반잠수 구조물로부터 방사상으로 뻗어나가는 것이 이상적이다.

본 발명의 일 실시예에서, 보조연결선은 공통 피치원상의 연결점들에서 반잠수 구조물에 연결된다. 이들 보조연결선은 반잠수 구조물에 그 주변에 인접되게 연결된 것이 유리하다. 보조연결선은 반잠수 구조물의 외주변에 인접되게 연결되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 반잠수 구조물내에 일차부력실이 위치하고, 일차부력실은 반잠수 구조물의 중앙축과 일치하는 기하학적인 중앙축선을 형성한다. 일차연결선은 일차부력실 안으로 들어가 일차부력실 내부에서 반잠수 구조물에 연결되는 것이 바람직하다. 일차부력실에 일차연결선을 넣기 위해 반잠수 구조물의 바닥에 유통 개구부를 제공하는 것이 유리하다.일차부력실의 상단 중심에서 일차연결선이 반잠수 구조물에 연결되는 것이 이상적이다.

본 발명의 일 실시예에서, 반잠수 구조물의 부력을 증가시키기 위해 유통 개구부를 통해 일차부력실에서 물을 배출하도록 일차부력실에 압축공기를 펌핑한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 반잠수 구조물을 밸러스트하기 위해 반잠수 구조물에 밸러스트를 적용한다. 이 밸러스트는 반잠수 구조물의 하단에 적용하는 것이 바람직하고, 중앙축 둘레에 방사상으로 적용하는 것이 유리하고, 중앙축에서 방사상으로 이격되는 것이 이상적이다.

본 발명의 일 실시예에서, 마스트는 기하학적인 중앙축을 형성하고, 이 중앙축이 반잠수 구조물의 중앙축과 일치하게 반잠수 구조물상에 장착된다. 본 발명의 다른 실시예에서는 터빈을 마스트 상단에 장착한다. 본 발명의 일 실시예에서, 터빈은 수평축 터빈이지만, 수직축 터빈일 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 터빈이 전기를 발전하는 발전기를 구동한다. 발전기는 터빈 부근에 위치하는 것이 바람직하지만, 반잠수 구조물 내부에 발전기를 설치하고, 터빈과 발전기 사이에 동력전달수단을 배치하는 것이 더 바람직하다.

또, 본 발명은 풍력터빈을 해양으로 운반하고 설치하기 위한 부유구조물에 있어서: 일차 부력실을 갖는 반잠수 구조물; 풍력터빈을 지지하도록 마스트가 위로 뻗게 위치하는 장착수단; 반잠수 구조물을 고정하도록, 그리고 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키기 위해 이 구조물에 작용하는 복원모멘트를 증가시키도록 구조물에 작용하는 부력에 대항해 구조물을 아래로 당기도록 일차연결선이 아래로 뻗어 있는 반잠수 구조물에 일차연결선을 연결하기 위한 일차연결수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유구조물을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 반잠수 구조물이 평형부유상태에 있을 때 수직으로 뻗는 중앙축을 반잠수 구조물이 형성하고, 일차 연결수단은 반잠수 구조물의 중앙축에 위치한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 일차 연결수단은 일차연결선을 반잠수 구조물에 연결하고 일차연결선은 해저의 일차 정착구까지 아래로 뻗는다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 일차연결선으로 반잠수 구조물을 아래로 당겼을 때 반잠수 구조물의 부유중심이 무게중심보다 위에 있도록 반잠수 구조물의 무게중심을 배치한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 반잠수 구조물이 자유 부유상태일 때 반잠수 구조물의 무게중심은 부유중심 밑에 있다.

반잠수 구조물의 무게중심과 부유중심은 반잠수 구조물의 중심축상에 있는 것이 바람직하다.

일차연결선으로 반잠수 구조물을 물 밑으로 당겼을 때 반잠수 구조물의 무게중심과 부유중심 사이에 일차 연결수단이 위치하는 것이 유리하다.

본 발명의 일 실시예에서, 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키기 위해 부유중심을 통해 작용하는 복원모멘트를 제공하기에 충분한 정도로 부유중심은 무게중심보다 위에 있다. 반잠수 구조물은 그 중심축이 12°를 넘지 않는 수직 원추각도를 벗어나 부유평형상태에서 기울어졌을 때 반잠수 구조물의 부유중심을 통해 작용하는 복원모멘트가 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키기에 충분하도록 반잠수 구조물의 부유중심이 무게중심보다 위에 있는 것이 바람직하다. 반잠수 구조물은 그 중심축이 8°를 넘지 않는 수직 원추각도를 벗어나 부유평형상태에서 기울어졌을 때 반잠수 구조물의 부유중심을 통해 작용하는 복원모멘트가 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키기에 충분하도록 반잠수 구조물의 부유중심이 무게중심보다 위에 있는 것이 더 바람직하다. 반잠수 구조물은 그 중심축이 5°를 넘지 않는 수직 원추각도를 벗어나 부유평형상태에서 기울어졌을 때 반잠수 구조물의 부유중심을 통해 작용하는 복원모멘트가 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키기에 충분하도록 반잠수 구조물의 부유중심이 무게중심보다 위에 있는 것이 이상적이다.

본 발명의 일 실시예에서, 일차연결선을 일차부력실에 삽입하기 위해 반잠수 구조물 하단에 일차부력실에 통하는 개구부를 제공한다. 일차 연결수단을 일차부력실 내부에 설치하는 것이 바람직하다. 일차 연결수단을 일차부력실의 상단중심에 배치하는 것이 더 바람직하다. 개구부는 반잠수 구조물의 부력을 조정하도록 일차부력실에 물을 출입시키기에 적합한 것이 이상적이다.

본 발명의 일 실시예에서, 일차부력실로 통하는 개구부의 직경은 그 주변의 일차연결선을 중심으로 반잠수 구조물을 기울어지게 했을 때 일차연결선이 개구부에 걸릴 정도이다.

본 발명의 다른 실시예에서, 일차연결선을 지나 일차부력실에 물이 출입할 수 있도록 개구부의 직경은 일차연결선의 직경보다 약간 크다.

본 발명의 일 실시예에서, 반잠수 구조물의 부력을 조정하도록 일차부력실로의 부력매체의 출입을 촉진하기 위해 일차부력실에 유통공을 제공한다. 이 유통공은 일차부력실에 공기를 출입시키기에 적합한 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 반잠수 구조물을 밸러스트하는 밸러스트를 수납하고 구조물의 부력을 조정하도록 반잠수 구조물에 밸러스트 수납수단을 제공한다. 밸러스트 수납수단은 중앙축 둘레에 뻗어 있는 것이 바람직하지만, 중앙축에서 방사상으로 이격되어 있는 것이 더 좋고, 밸러스트실을 포함하는 것이 이상적이다.

본 발명의 일 실시예에서, 중앙축 둘레에 다수의 밸러스트실이 배치된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 각각의 밸러스트실을 넘치게 하는 수단이 제공된다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 밸러스트 수납수단은 밸러스트부재를 수납하기 위한 밸러스트 결합수단을 포함한다. 밸러스트 결합수단은 밸러스트실 밑에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에서, 이차 부력실은 일차 부력실 위에 위치하되 일차부력실과 분리된다. 반잠수 구조물이 자유 부유상태일 때 이차부력실은 반잠수 구조물의 흘수선보다 위에 있는 것이 바람직하지만, 일차연결선으로 반잠수 구조물을 밑으로 당겼을 때 흘수선보다 밑에 있는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 반잠수 구조물을 더 고정하고 평형부유상태로부터의 반잠수 구조물의 이동을 제한하도록 반잠수 구조물에서 아래로 뻗는 각각의 이차연결선을 연결하기 위한 다수의 이차 연결수단을 제공하고, 이런 이차 연결수단은 반잠수 구조물의 중앙축 둘레에 방사상으로 이격되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 이차 연결수단에 의해 각각의 이차연결선은 반잠수 구조물에 연결되고, 이들 이차 연결선은 해저의 대응 이차 정착구까지 아래로 뻗어 있다. 이차 연결수단은 반잠수 구조물의 중앙축 둘레에 등간격으로 원주상으로 배치되는 것이 바람직하지만, 공통 피치원상에 배치되는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 각각의 이차 연결수단은 반잠수 구조물의 주변 근처에 위치한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 각각의 이차 연결수단은 반잠수 구조물의 외주변 근처에 위치한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 각각의 이차 연결수단은 반잠수 구조물의 수직을 중심으로 한 평형부유상태로부터의 진동을 감쇠하도록 반잠수 구조물에 대응 이차연결선을 탄성적으로 연결하는 탄성 장착수단을 포함한다. 각각의 탄성 장착수단은 대응 이차연결선을 고정하기 위한 장착부재를 지지하는 압축스프링이고, 반잠수 구조물이 탄성장착수단 부근에서 상승하면 압축스프링이 압축되는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에서, 반잠수 구조물을 더 고정하고 안정시키기 위해 각각의 보조연결선을 반잠수 구조물에 연결하기 위한 다수의 보조연결수단을 설치하고, 이들 보조연결수단은 반잠수 구조물의 중앙축 둘레에 방사상으로 간격을 두고 배치된다. 보조연결수단에 의해 각각의 보조연결선들이 반잠수 구조물에 연결되고, 이들 보조연결선은 해저의 보조 정착구까지 방사상으로 뻗어내려가는 것이 바람직하다. 각각의 보조연결수단은 반잠수 구조물의 중앙축 둘레에 등간격으로 배치되는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 각각의 보조연결수단은 공통 피치원상에 위치한다. 각각의 보조연결수단은 반잠수 구조물의 둘레 부근에 위치하는 것이 좋지만, 반잠수 구조물의 외주변 부근에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 보조연결수단이 대응 보조연결선들을 반잠수 구조물에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물로부터 방사상으로 뻗어내려간다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 보조연결수단은 대응 보조연결선들을 반잠수 구조물에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물로부터 수직에 대해 1°내지 89°의 각도로 뻗어나간다. 보조연결수단은 대응 보조연결선들을 반잠수 구조물에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물로부터 수직에 대해 60°내지 80°의 각도로 뻗어나가는 것이 더 바람직하다. 보조연결수단은 대응 보조연결선들을 반잠수 구조물에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물로부터 수직에 대해 약 70°의 각도로 뻗어나가는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 보조연결수단은 반잠수 구조물의 바닥을 향해 위치한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 보조연결수단은 보조연결선을 현수선 형태로 반잠수 구조물에 연결하도록 설치된다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 보조연결수단은 각각의 이차연결수단보다 높이 위치한다.

본 발명의 일 실시예에서, 보조부력실이 이차부력실 둘레에 배치된다.

일차연결선으로 반잠수 구조물을 물 밑으로 당겼을 때 평균 파고 부근에서 평면도로 본 반잠수 구조물의 단면적은 파도에 대한 저항을 최소화하도록 비교적 좁은 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 반잠수 구조물은 일차연결선을 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 반잠수 구조물은 이차연결선을 포함한다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 반잠수 구조물은 보조연결선을 포함한다.

본 발명의 다른 실시에에서, 발전기 및/또는 발전용 제어장치들을 설치하기 위한 부품실을 반잠수 구조물 내에 배치한다. 부품실은 일차 및 이차 부력실들 사이에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 반잠수 구조물에 마스트를 장착하기 위한 장착수단은 반잠수 구조물의 흘수선보다 높이 배치된다. 반잠수 구조물에 마스트를 장착하기 위한 장착수단은 일차연결선으로 반잠수 구조물을 물 밑으로 당겼을 때는 반잠수 구조물의 흘수선보다 높이 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 실시예에서, 마스트는 반잠수 구조물에 장착된다. 풍력터빈은 마스트, 특히 마스트의 상단에 장착되는 것이 바람직하다. 이 풍력터빈은 수평축 풍력터빈이지만, 수직축 풍력터빈일 수도 있다.

또, 본 발명은 풍력터빈을 해양에 설치하기 위한 부유구조물에 있어서: 일차 부력실을 갖고, 기하학적인 중앙축을 형성하며, 이 중앙축이 수직일 때 평형부유상태로 부유되는 반잠수 구조물; 풍력터빈을 지지하도록 위로 뻗어 있는 마스트를 장착하기 위해 설치된 장착수단; 및 반잠수 구조물에서 아래로 뻗는 대응 이차연결선)에 반잠수 구조물을 연결하도록 중앙축 둘레에 방사상으로 이격된 두개 이상의 이차 연결수단;을 포함하고, 상기 이차 연결수단은 반잠수 구조물의 부유중심을 상승시켜 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키도록 반잠수 구조물에 작용하는 복원모멘트를 증가시키도록 반잠수 구조물에 미치는 부력에 대항해 반잠수 구조물을 물 밑으로 당기기 위한 부유구조물을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 반잠수 구조물을 더 고정하도록 반잠수 구조물에서 아래로 뻗는 다수의 이차연결선 각각을 연결하기 위한 다수의 이차 연결수단을 제공하고, 이런 이차 연결수단은 반잠수 구조물의 중앙축 둘레에 방사상으로 이격되어 있다. 이차 연결수단은 반잠수 구조물의 중앙축 둘레에 등간격으로 원주상으로 배치되는 것이 바람직하지만, 공통 피치원상에 배치되는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 각각의 이차 연결수단은 반잠수 구조물의 주변 근처에 위치한다. 각각의 이차 연결수단은 반잠수 구조물의 외주변 근처에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 각각의 이차 연결수단은 반잠수 구조물의 수직을 중심으로 한 평형부유상태로부터의 진동을 감쇠하도록 반잠수 구조물에 대응 이차연결선을 탄성적으로 연결하는 탄성 장착수단을 포함한다. 각각의 탄성 장착수단은 대응 이차연결선을 고정하기 위한 장착부재를 지지하는 압축스프링이고, 반잠수 구조물이 탄성장착수단 부근에서 상승하면 압축스프링이 압축되는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 이차 연결수단에 의해 대응 이차연결선이 반잠수 구조물에 연결되고, 이들 이차 연결선은 해저의 대응 이차 정착구까지 아래로 뻗어 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 반잠수 구조물을 더 고정하고 안정시키기 위해 각각의 보조연결선을 반잠수 구조물에 연결하기 위한 다수의 보조연결수단을 설치하고, 이들 보조연결수단은 반잠수 구조물의 중앙축 둘레에 방사상으로 간격을 두고 배치된다.

각각의 보조연결수단은 중앙축은 둘레에 원주상으로 등간격 배치되는 것이 좋지만, 공통 피치원상에 위치하는 것이 더 바람직하다. 각각의 보조연결수단은 반잠수 구조물의 둘레 부근에 위치하는 것이 바람직하지만, 반잠수 구조물의 외주변 부근에 위치하는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 보조연결선들을 반잠수 구조물에 연결하기 위해 대응 보조연결수단들이 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물로부터 방사상으로 뻗어내려간다.

본 발명의 다른 실시예에서, 보조연결수단은 대응 보조연결선들을 반잠수 구조물에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물로부터 수직에 대해 1°내지 89°의 각도로 뻗어나간다. 보조연결수단은 대응 보조연결선들을 반잠수 구조물에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물로부터 수직에 대해 60°내지 80°의 각도로 뻗어나가는 것이 바람직하다. 보조연결수단은 대응 보조연결선들을 반잠수 구조물에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물로부터 수직에 대해 약 70°의 각도로 뻗어나가는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에서, 보조연결수단은 반잠수 구조물의 바닥을 향해 위치한다. 다른 실시예에서, 보조연결수단은 보조연결선들을 현수선 형태로 반잠수 구조물에 연결하도록 설치된다.

본 발명의 일 실시예에서, 보조연결수단에 의해 각각의 보조연결선들이 반잠수 구조물에 연결되고, 이들 보조연결선은 해저의 보조 정착구까지 방사상으로 뻗어내려간다.

본 발명의 다른 실시예에서, 반잠수 구조물은 이차연결선을 포함한다. 다른 실시예에서, 반잠수 구조물이 보조연결선을 포함한다.

또, 본 발명은 풍력에너지를 가용전력으로 변환하는 풍력에너지 변환기에 있어서: 본 발명에 따른 반잠수 구조물로서, 반잠수 구조물의 부유중심을 상승시켜 이 구조물을 부유평형상태로 복귀시키는 복원모멘트를 증가시키기 위해, 반잠수 구조물에 작용하는 부력에 대항해 일차연결선에 의해 물 밑으로 당겨지는 반잠수 구조물; 반잠수 구조물에서 위로 뻗는 마스트; 및 마스트에 장착되어 가용전력을 제공하는 풍력터빈;을 포함하는 풍력에너지 변환기를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 전기를 생성하는 발전기는 풍력터빈에 기능적으로연결된다.

본 발명은 또한, 본 발명에 따른 풍력에너지 변환기를 다수 포함하여 풍력에너지를 가용에너지로 변환하고, 풍력에너지 변환기들이 해양에 간격을 두고 배치되어 있는 풍력기지를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 풍력에너지 변환기가 서로 이격된 여러 열로 배열되고, 각 열마다 다수의 풍력에너지 변환기가 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 한 열의 풍력에너지 변환기들은 인접 열의 풍력에너지 변환기들과 어긋나게 배열된다.

본 발명의 또다른 실시에에서, 한 열의 풍력에너지 변환기들은 인접 열의 풍력에너지 변환기들 사이의 중간에 배열된다.

풍력에너지 변환기의 각 열은 서로 등간격 이격된 것이 바람직하다.

본 발명은 많은 장점을 갖는다. 특히 중요한 장점은, 본 발명에 따른 부유구조물에 의하면 비교적 심해에 풍력터빈과 풍력에너지 변환기들을 설치할 수 있으므로, 이들 터빈과 에너지들을 해안에서 보이지 않게 설치할 수 있다는데 있다.

본 발명에 따른 부유구조물의 다른 장점은, 터빈을 설치하기에 특히 안정된 구조를 제공한다는데 있다. 반잠수 구조물에 작용하는 부력에 대항해 일차연결선으로 부유구조물을 물 밑으로 당길 수 있다는 사실에 의해, 반잠수 구조물의 부유중심이 상승하고, 이때문에 반잠수 구조물이 평형부유상태에서 수직에 대해 기울어진 경우에도 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키는 복원모멘트가 증가한다. 부유중심이 무게중심보다 확실히 위에 있기때문에, 무게중심과 부유중심을 통해 작용하는 모멘트의 합력이 반잠수 구조물을 평형부유상태로 되돌리는 복원모멘트가 된다. 반잠수 구조물에 일차연결선을 연결하는 일차연결수단이 부유중심과 무게중심 사이에 있도록 일차연결선으로 반잠수 구조물을 물 밑으로 당기면, 무게중심과 부유중심을 통해 작용하는 모멘트의 합력은 반잠수 구조물을 평형부유상태로 되돌리는 복원모멘트로 된다.

무게중심과 부유중심을 통해 뻗는 반잠수 구조물의 중앙축에 일차연결선의 일차연결수단을 위치시키면, 구조물이 특히 안정된다.

본 발명의 다른 장점은 반잠수 구조물에 이차연결선을 연결하는 이차연결수단을 설치하면 얻어지고, 수직으로 뻗는 축에 대한 반잠수 구조물의 진동은 탄성연결로 감쇠시킬 수 있다는 점에서 이차연결수단에 이차연결선을 탄성 연결하면 특히 유리하다. 보조연결선을 설치하면 반잠수 구조물이 더 안정된다.

본 발명의 또다른 장점은 일차부력실에 공기, 통상 압축공기를 펌핑하면 일차부력실에서 물이 빠져 반잠수 구조물의 부력이 쉽게 변동된다는 점에서 일차부력실에 유통공과 유통개구부를 제공하면 얻어진다. 이것은, 구조물을 풍력기지로 견인하고자 할 때 특히 유리하고, 일차연결선으로 반잠수 구조물을 물 밑으로 쉽게 당기는데 있어 중요한 장점이 된다.

밸러스트 수납수단, 특히 밸러스트실을 설치하면, 반잠수 구조물을 풍력기지로 견인한 뒤에 해저에서 퍼올린 모래 등의 밸러스트 물질을 각각의 밸러스트실에 넣어 반잠수 구조물의 밸러스트를 촉진할 수 있다. 반잠수 구조물을 일차연결선으로 물 밑으로 당긴 뒤 반잠수 구조물의 부력을 증가시키고자 할 경우에는 밸러스트실의 밸러스트 물질을 배출하거나 제거하면 된다.

이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명에 대해 자세히 설명하겠지만, 이는 어디까지나 예로 든 것일 뿐이고 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

먼저 도 1-4에는 풍력에너지를 사용가능한 전력으로 변환하기 위한 본 발명에 따른 풍력에너지 변환기가 도시되어 있고, 이 실시예에서 1은 풍력에너지를 전력으로 변환하기 위한 풍력발전기이다. 풍력발전기(1)는 비교적 수심이 깊은 근해에 풍력터빈(3)을 설치하기 위한 본 발명에 따른 부유구조물(2)을 포함한다. 부유구조물(2)은 반잠수 구조물(5)과, 반잠수 구조물(5)에서 위로 뻗어 풍력터빈(3)을지지하는 마스트(6)를 포함한다. 본 발명의 실시예에서, 풍력터빈(3)은 수평축 풍력터빈이고, 당업자에게 공지된 형태이다.

반잠수 구조물(5)은 후술하는 바와 같이 다수의 챔버로 분할되는 내부공동(11)을 형성하는 외벽(10)으로 이루어진 메인 하우징(9)을 포함한다. 외벽(10)은 벨 형태이고, 평면도에서 보았을 때 반잠수 구조물(5)의 수직 중앙축(12)을 형성한다. 가로로 형성된 상단벽(14)은 내부공동(11)을 가로지르고 외벽(10)에 밀봉 고정되며, 외벽(10)의 일부와 측벽(5)과 함께 일차 부력실(16)을 형성한다. 측벽(15)은 역절두원추형이고 외벽(10)에서 아래로 가면서 좁아져, 외벽에 밀봉 고정되어 일차 부력실(16)을 형성한다. 외벽(10) 바닥에서 측벽(15)까지 안쪽으로 뻗는 환형 베이스(17)는 외벽(10) 및 측벽(15)과 함께 밸러스트실(19)을 형성하고, 밸러스트실(19)은 일차 부력실(16)을 둘러싸서 반잠수 구조물(5)을 밸러스트하기 위한 밸러스트 재료들을 수납한다. 측벽(15), 외벽(10)의 일부 및 베이스(17) 사이에는 다수의 패널들(21)이 등간격으로 방사상으로 배치되어, 밸러스트실(19)을 여러 구획으로 나눈다.

베이스(17)는 일차 부력실(16)로 통하는 개구부(20)를 형성하여, 반잠수 구조물(5)이 후술하는 바와 같이 반잠수했을 때 개구부를 통해 물이 들어가 일차부력실(16) 내부의 공기를 압축한다. 또, 후술하는 바와 같이, 일차 부력실(16)로 펌핑되는 압축공기에 의해 부력실(16)로부터 개구부(20)를 통해 물이 나가 반잠수 구조물(5)의 부력을 증가시킬 수도 있다.

일차 연결브래킷(22)을 포함한 일차 연결수단이 메인 중앙축(12)상의 일차부력실(16)의 상단 중앙에서 상단벽(14)에 장착되어, 일차 연결선인 일차 고정케이블(23)을 반잠수 구조물(5)에 연결한다. 일차 고정케이블(23)은 일차 연결브래킷(22)으로부터 일차 부력실(16)과 개구부(20)를 통해 해저(25)의 일차 정착구(24)까지 수직으로 뻗는다(도 5 참조). 개구부(20)의 직경과 일차 고정케이블(23)의 직경은 개구부(20)를 통과하는 물이 방해되지 않을 정도면 된다.

반잠수 구조물(5)에 작용하는 부력에 대항해 일차 고정케이블(23)을 통해 반잠수 구조물(5)을 물 아래로 당기기 위해 일차 고정케이블(23)과 연계해 윈치기구(도시 안됨)를 배치한다. 반잠수 구조물(5)을 이렇게 아래로 당기면, 반잠수 구조물(5)의 부유중심(26)이 상승하여(도 7 참조) 반잠수 구조물(5)의 복원모멘트가 증가하므로, 이 구조물이 평형부유상태에서 수직에 대해 각도 α만큼 기울어질 경우 평형 부유상태로 되돌아간다. 반잠수 구조물(5)의 부유중심(26)과 무게중심(27)은 중심축(12)상에 있다. 본 실시예에서, 반잠수 구조물(5), 풍력터빈(3) 및 마스트(6) 전체의 무게중심(27)이 일차 연결브래킷(22)보다 밑에 있도록 반잠수 구조물(5)이 적절히 안정상태에 있고, 일차 고정케이블(23)에 의해 반잠수 구조물(5)이 물에서 가라앉으면 이 구조물의 부유중심은 일차 연결브래킷(22)보다 위에 위치한다(도 7 참조). 이렇게 되면, 화살표(A) 방향으로 작용하는 무게중심(27)의 회전모멘트와 화살표(B) 방향으로 작용하는 부유중심(26)의 회전모멘트에 의해 부유중심(26)에 복원모멘트가 작용하게 되어, 반잠수 구조물이 평형부유상태에서 수직에 대해 α만큼 기울어진 경우 이 구조물이 평형부유상태로 되돌아가게 된다. 본 발명의 실시예에서, 반잠수 구조물(5)이 6°이상의 각도(α)로 중심축에 대해 기울어지면 부유중심을 통해 반잠수 구조물(5)에 작용하는 복원모멘트가 이 구조물을 평형부유상태로 되돌리기에 충분하도록 반잠수 구조물이 물에 가라앉게 된다. 요컨대, 반잠수 구조물에 작용하는 복원모멘트의 합력은 수직선을 중심으로 12°를 넘지 않는 원추형 각도(2α) 내에서 반잠수 구조물의 중심축(12)을 유지하도록 되어 있다. 그렇지만, 반잠수 구조물(5)은 복원모멘트 합력이 5°를 넘지 않는 원추형 각도(2α) 내에서 반잠수 구조물의 중심축(12)을 유지하도록 충분히 물에 가라앉는 것이 바람직하다.

물론, 반잠수 구조물(5)이 수직축을 중심으로 평형부유상태에서 기울어질수록, 즉 각도 α가 커질수록 부유중심을 통해 작용하는 복원모멘트가 커져, 반잠수 구조물이 평형부유상태로 신속히 복귀할 수 있을 것이다.

또, 유통개구부(20)의 직경은 반잠수 구조물(5)이 수직선에서 6°이하의 비교적 작은 각도로 기울어졌을 때 베이스(17)가 일차 고정케이블(23)에 걸려 반잠수 구조물(5)이 개구부(20) 부근의 고정케이블(23)을 중심으로 피봇하여 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키는 복원모멘트를 증가시킬 정도로 작다.

외벽(10)과 일차 연결브래킷(22) 사이에는 일차 연결브래킷(22)을 지지하고 보강하는 보강스트럿(31)이 뻗어있다.

외벽(10)의 하단부 외주변에는 다수의 보조연결수단으로서 6개의 보조연결브래킷(28)이 등간격으로 배치되어 있어서, 보조 고정케이블들(29)을 반잠수 구조물(5)에 연결할 수 있으므로, 반잠수 구조물(5)이 더 안정되고 정착된다. 이들 보조고정케이블(29)은 대응하는 보조연결브래킷(28)에서 해저(25)에 위치한 보조정착구(30)까지 방사상으로 뻗어내려간다. 보조정착구(30)는 중심축(12)으로부터 상당한 반경거리로 서로 이격되어 있고, 보조고정케이블들(29)은 보조연결브래킷(28)으로부터 수직에 대해 약 70°의 각도로 대응하는 보조정착구(30)까지 뻗어내려간다.

외벽(10)에 밀봉연결된 가로벽(35)과 외벽(10) 사이에는 이차부력실(34)이 형성된다. 이차부력실(34)은 가로벽(35)에서 상단벽(36)까지 뻗고, 상단벽(36)은 반잠수 구조물(5)이 일차고정케이블(23)에 의해 물 밑으로 당겨질 때 반잠수 구조물의 흘수선 위의 이차부력실(34)을 밀폐한다. 어떤 경우에는 상단벽(36)이 반잠수구조물(5)의 흘수선 위에 있으므로, 상단벽(36)이 없어도 된다. 일반적으로 이차부력실(34)에는 공기가 들어있다. 이차부력실(34)이 있으면 반잠수 구조물(5)의 부력중심과 그 부유중심(26)이 더 상승한다.

가로벽(35)은 상단벽(14) 및 외벽(10)의 일부와 함께 발전기(39)를 설치하는 부품실(37)을 형성하고, 도면에는 발전기가 박스로 도시되어 있다. 전동축(40)이 풍력터빈(3)에서부터 마스트(6)를 관통해 발전기(38)까지 아래로 이어져 발전기를 구동한다. 부품실(37)도 부력실 기능을 할 수 있다. 발전기(39)를 제어하기 위한 제어반(도시 안됨)이나 기타 제어장비(도시 안됨)도 부품실(37)에 설치할 수 있다.

반잠수 구조물(5)이 일차 고정케이블(23)에 의해 물 밑으로 당겨진 뒤에는 상단벽(14)을 관통한 유통공(41)을 통해 일차부력실(16)로 압축공기를 펌핑하여, 반잠수 구조물의 부력을 증가시킨다. 유통공(41)을 통해 일차 부력실(16)에 들어갈 공기를 압축하는 압축기(도시 안됨)는 부품실(37)에 설치된다. 일차부력실(16)의밀봉을 촉진하기 위해 유통공(41)에 적당한 밸브를 설치하고, 또 일차부력실의 배기를 촉진려면 반잠수 구조물(5)의 부력을 낮추는 것이 바람직하다.

밸러스트 수납수단은 또한 다수의 밸러스트 결합수단, 즉 반잠수 구조물(5)의 밸러스트를 증가시키도록 반잠수 구조물(5)의 베이스(17)에 장착된 밸러스트 장착브래킷들(42)을 포함한다. 밸러스트 부재(43)는 납, 콘크리트, 주철 등의 적당한 밸러스트 재료의 중실 슬래브들이다.

장착플랜지(45)를 포함한 메인 장착수단은 하우징(9)의 상단에서 반잠수 구조물(5) 둘레로 뻗어 마스트(6)의 대응 장착플랜지(46)에 맞닿는다. 이들 장착 플랜지들(45,46)은 나사나 기타 적당한 체결구로 고정된다.

본 발명의 실시예에 따른 반잠수 구조물(5)은 콘크리트, 스틸, 플라스틱, 유리섬유 등을 포함해 적당한 어떤 재료로 이루어져도 된다. 그러나, 외벽(10) 및 각각의 벽(14,15,35,36)은 물론 베이스(17)를 형성하도록 서로 밀봉 고정되는 주철 구간들로 형성될 수도 있다.

반잠수 구조물(5)이 일차 고정케이블(23)에 의해 아래로 당겨졌을 때 파도에 대한 저항을 최소화하게 반잠수 구조물의 흘수선에 인접한 하우징(9)의 단면적이 비교적 작아지도록 외벽(10)은 위쪽으로 테이퍼진다.

도 5, 6에는 본 발명에 따른 풍력기지(50)의 일부가 도시되어 있다. 풍력기지(50)는 등간격의 여러 열(51)로 배열된 본 발명에 따른 다수의 풍력발전기(1)를 포함한다. 풍력발전기(1)들은 각 열(51)에 서로 엇갈리게 배치되어 있고, 각 열(51)의 풍력발전기(1)는 인접 열(51)의 풍력발전기(1) 사이 사이 중간에 배치된다. 반잠수 구조물(5)의 일차 정착구(24)는 각각의 풍력발전기(1)의 보조 정착구(30)와 같은 기능을 한다. 풍력기지(50)는 풍력발전기(1)를 몇개라도 구비할 수 있지만, 5개 열(51)에 각각 50개의 풍력발전기(1)를 배치해 총 250개의 풍력발전기를 갖는 것을 예로 들어 설명한다.

보조 고정케이블(29)에서 일차정착구(24)까지 보조 고정케이블(29)을 안정시키는 안정케이블(52)이 연결된다.

도 5, 6에 도시된 형태의 풍력기지(50)를 설치하기 위해, 일차정착구(24)를 적당한 간격으로 배치해 풍력발전소(1)를 고정한다. 풍력기지(50) 주변의 풍력발전기들(1)은 물론 그 주변의 풍력발전기들(1)을 위해서도 보조 정착구들(30)이 배치된다. 이들 정착구(24,30)는 적절한 모든 정착구일 수 있고, 해저(25)에 구멍을 뚫고 박히거나 타설콘크리트, 에폭시 수지 등의 적당한 재료를 해저에 뚫린 구멍을 채워서 형성된다. 적당한 정착브래킷들을 콘크리트나 기타 타설재료에 타설하여 일차/보조 연결케이블(23,29)에 연결한다. 그러나, 어떤 경우에는 연결케이블(23,29)을 콘크리트나 에폭시 수지 등의 적당한 타설재료로 드릴구멍에 직접 타설할 수도 있다.

이들 정착구(24,30)를 해저(25)에 고정한 뒤, 마스트(6)와 풍력터빈(3)이 조립되어 있는 부유구조물(2)을 풍력기지(50) 위치로 견인한다. 풍력발전소(1)를 풍력기지(50)로 견인하는 동안, 반잠수 구조물(5)의 일차부력실(6)은 일부 물로 채우고, 필요하다면 바다모래 등의 밸러스트를 밸러스트실(19)에 펌핑하거나 반잠수 구조물(5)에 밸러스트 부재(43)를 고정하여 반잠수 구조물에 밸러스트를 추가할 수도있다. 그러나, 풍력발전기(1)를 풍력기지(50)로 견인하는 동안, 반잠수 구조물(5)의 부력과 밸러스트는 구조물의 부유중심과 무게중심이 중심축(12)상에 있고 부유중심이 무게중심보다 위에 있도록 되어야 한다.

풍력발전기(1)는 풍력기지(50)에 견인되었을 때 대응하는 일차 정착구들(24)에 정렬된다. 일차 고정케이블(23)을 일차 연결브래킷(22)에 연결한 다음 일차 정착구(24)까지 하강하여 고정한다. 반잠수 구조물(5)의 부력을 낮춰 물 밑으로 쉽게 가라 앉힐 수 있도록, 일차 부력실(16)의 유통공(41)을 통해 공기를 배출시키고 개구부(20)를 통해 일차부력실에 물을 넣는다. 밸러스트실(19)의 밸러스트 칸막이들에 모래를 펌핑하거나, 밸러스트 장착브래킷(42)에 밸러스트 부재(23)를 연결하여 반잠수 구조물(5)에 밸러스트를 추가할 수도 있다. 다음, 반잠수 구조물(5)의 일차 고정케이블(23)의 윈치기구(도시 안됨)를 작동시켜 구조물을 물 밑으로 당겨 반잠수 구조물(5)의 부유중심과 풍력발전소(1)의 부유중심을 상승시킨다. 반잠수 구조물(5)이 물에 충분히 가라앉은 뒤에는, 반잠수 구조물의 일차부력실(16)에 압축공기를 펌핑해 개구부(20)를 통해 물을 배출하여 구조물(5)의 부력을 증가시킨다. 밸러스트실(19)의 칸막이로 펌핑된 모래 등의 밸러스트들을 제거하거나, 밸러스트 부재(43)를 제거하여 풍력발전소(1)의 부력을 증가시키고, 부유중심(26)을 더 높일 수도 있다. 다음, 보조 고정케이블(29)을 보조 연결브래킷(28)과 보조 정착구(30)에 연결하여 반잠수 구조물(5)을 더 고정시킨다.

이 단계에서 풍력발전기(1)는 사용할 준비가 되어 있고, 발전기(39)에서 나오는 전기케이블은 해저를 따라 육상통제소까지 이어져 육상 전기공급망에 연결되거나, 발전소로 분배된다.

사용시, 각각의 반잠수 구조물(5)은 일차 고정케이블(23)과 보조 고정케이블(29)에 의해 고정되고 안정된다. 일차고정케이블(23)이 풍력발전기(1)에서부터 아래로 뻗어 반잠수 구조물(5)을 부력에 대항해 아래로 당기기 때문에, 반잠수 구조물(5)의 부유중심(26)과 반잠수 구조물(5), 풍력터빈(3) 및 마스트(6) 전체의 부유중심(26)이 충분히 상승되므로, 반잠수 구조물(5)의 중심축(12)이 수직에 대해 기울어지면 반잠수 구조물(5)에 작용하는 복원모멘트 합력이 증가된다. 전술한 바와 같이, 각각의 풍력발전기(1)의 반잠수 구조물(5)은 이곳에 작용하는 복원모멘트 합력으로 12°, 바람직하게는 5°이내의 원추각도(2α) 내에서 중심축(12)을 유지하도록 충분히 물 밑으로 당겨진다.

반잠수 구조물(5)이 아래로 당겨질수록, 부유중심이 위로 올라가고 무게중심과의 간격도 증가한다. 따라서, 반잠수 구조물(5)에 작용하는 복원모멘트가 증가하여 반잠수 구조물이 수직에 대해 기울어졌을 경우 평형부유상태로 복귀된다.

또, 반잠수 구조물(5)을 평형상태로 복귀시키기 위해 부유중심을 통해 미치는 복원모멘트는 물론, 보조 고정케이블로 인해 반잠수 구조물(5)을 복원시키는 복원모멘트가 생긴다.

마스트(6)의 길이는 50 내지 100 미터이다. 베이스(17)에서 장착플랜지(45)까지의 반잠수 구조물(5)의 높이는 50 내지 100 미터이다. 장착플랜지(45) 부근에서의 반잠수 구조물(5)의 외경은 통상 4 내지 5미터이고, 베이스(17)에서의 외경은 25 내지 35 미터이다. 흘수선에서의 하우징(9)의 외경은 5 내지 6 미터가 이상적이다.

일차 부력실(16)의 체적은 3500㎥ 정도이지만, 이차부력실(34)의 체적은 100㎥ 정도이다. 밸러스트실(19)의 전체 체적은 13,500㎥ 정도로서, 바다모래 등의 밸러스트로 밸러스트실(19)의 격실 전체나 일부를 채울 수 있다.

반잠수 구조물(5)의 밸러스트 중량과 부력은 일차 고정케이블(23)에 걸리는 장력에 따라 좌우된다. 각각의 반잠수 구조물(5)의 일차 고정케이블(23)의 유효길이는 반잠수 구조물(5)이 아래로 당겨지는 정도와 물의 깊이에 따라 다르다. 보조 고정케이블(29)의 길이는 물의 깊이의 함수이지만, 일반적으로 보조 고정케이블(29)이 수직선에 대해 약 50-90 도의 각도로 보조 연결브래킷(28)으로부터 보조 정착구(30)까지 연결되도록 보조 고정케이블(29)과 보조 정착구(30)를 배치한다.

도 8-10에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 풍력발전기(60)가 도시되어 있다. 이 풍력발전기(60)는 풍력발전기(1)와 비슷하므로 동일한 요소는 같은 부호로 표시했다. 또, 이 풍력발전기(60) 역시 풍력기지(50)에 설치하기에 적당하다. 두개의 풍력발전기(1,60) 사이의 차이점은 메인 하우징의 구조에 있고, 또한 고정케이블(23,29) 외에도 반잠수 구조물을 더 고정 및 안정시킴은 물론 반잠수 구조물(5)의 수직선을 중심으로 한 진동을 감쇠하기 위한 이차 고정케이블(62)이 더 있다는데 있다.

이 실시예에서는, 반잠수 구조물(5)에 대한 이차 고정케이블(62)의 연결을 쉽게 하기 위해 반잠수 구조물의 베이스(17)에서 베이스 플랜지(63)가 외측으로 돌출해 있다. 이차 고정케이블(62)은 12개이고, 이에 대응하는 12개의 이차 연결브래킷(65)이 반잠수 구조물(5)의 외주변에 등간격으로 베이스플랜지(63)에 배치된다. 각각의 이차 연결브래킷(65)은 대응하는 이차 고정케이블(62)을 반잠수 구조물(5)에 탄성장착하여 수직축에 대한 반잠수 구조물(5)의 진동을 감쇠하기 위해 압축스프링(66)을 통해 베이스 플랜지(63)에 탄성적으로 장착된다(도 10 참조). 베이스 플랜지(63)에는 이차 고정케이블(62)을 이차 연결브래킷(65)에 연결하기 위한 관통공들(68)이 형성되어 있다. 따라서, 반잠수 구조물(5)이 수직에 대해 기울어져 이차 연결브래킷(65) 부근의 베이스 플랜지(63)가 위로 움직이기 시작하면, 대응 압축스프링(66)이 압축되어 상승운동을 완화시키고 반잠수 구조물(5)의 기울어짐을 감쇠시킨다.

이차 고정케이블(62)은 이차 연결브래킷(65)에서 해저(25)의 대응 이차 정착구(69)까지 수직으로 아래로 이어진다. 반잠수 구조물(5)이 평형부유상태에 있을 때는 압축스프링(66)이 거의 압축되지 않고 일차 고정케이블(23)을 당겨 반잠수 구조물(5)이 가라앉은 뒤 이차 고정케이블(62)을 쉽게 당기도록 이차 고정케이블(62)과 함께 윈치기구(도시 안됨)를 설치한다.

일차, 이차 부력실(16,34) 외에, 이들 부력실(16,34) 둘레에 반잠수 구조물(5)의 부력을 증가시키기 위해 보조 부력실(70)을 더 배치한다.

또, 본 실시예에서는 개구부(20)의 직경을 풍력발전기(1)의 반잠수 구조물(5)의 개구부(20)의 직경보다 상당히 크게 하고, 반잠수 구조물(5)이 수직선에 대해 정상적으로 기울어지는 동안 일차 고정케이블(23)에 베이스(17)를 지지하지 않는다.

본 실시예의 풍력발전기(60)는 특히 깊이가 비교적 얕은 물에서 사용하기에 적합하다. 이차 고정케이블(65)을 설치하면 일차 고정케이블로 반잠수 구조물(5)을 가라앉히는 정도가 물의 깊이에 의해 제한되는 반잠수 구조물의 기울기를 최소화하는데 특히 적당하다.

한편, 본 실시예의 풍력발전기(60)는 동작에 있어서는 풍력발전기(1)와 비슷하다.

일반적으로, 흘수선에서의 풍력발전기(60)의 하우징(9)의 직경은 약 6미터이다. 베이스(17)에서의 하우징(9)의 직경은 약 30미터이다. 베이스(17)에서 장착 플랜지(45)까지의 반잠수 구조물(5)의 전체 높이는 대개 20미터이지만, 마스트(6)의 높이는 약 80미터 정도이다. 본 실시예에서, 마스트(6)의 길이는 50 내지 100 미터인 것이 바람직하다. 베이스(17)에서 장착플랜지(45)까지의 반잠수 구조물(5)의 높이는 50 내지 100 미터이다. 장착플랜지(45)에서의 반잠수 구조물(5)의 외경은 통상 4 내지 5 미터이고, 베이스(17)에서의 외경은 25 내지 35 미터이다. 흘수선에서의 메인 하우징(9)의 외경은 5 내지 6미터가 바람직하다.

일반적으로, 일차 부력실(16)의 체적은 3,500㎥이고, 이차부력실(34)의 체적은 100㎥ 정도이다. 밸러스트실(19)의 총 체적은 13,500㎥ 정도로서, 바다모래와 같은 밸러스트로 밸러스트(19)의 일부나 전체가 채워질 수 있고, 또는 밸러스트실(19)의 일부나 전체가 넘칠 수도 있다.

공기에서 탄소를 분리하는 공기분리기를 부품실이나 다른 곳에 설치하고 터빈으로 구동할 수 있다. 물론, 압축기는 터빈에 의해 직접 구동되거나 발전기에 의해 전기로 구동될 수 있다.

풍력발전기(1)의 반잠수 구조물은 일차부력실에 비교적 작은 개구부를 갖는 것으로 설명되었지만, 풍력발전기(1)의 일차부력실의 개구부를 비교적 크게 할 수도 있고, 풍력발전기(1)의 반잠수 구조물의 일차부력실을 소형으로 할 수도 있다.

어떤 경우에는 풍력발전기(1)의 반잠수 구조물에 풍력발전기(60)를 참고해 설명한 것과 비슷한 이차 고정케이블을 설치할 수도 있다.

수평축 터빈을 갖는 풍력발전기에 대해 설명했지만, 터빈이 수직축 터빈일 수도 있다. 본 발명에 따른 풍력에너지 변환기는 전기를 생성하지 않고 풍력에너지를 적당한 모든 가용 에너지로 변환하기에 적합할 수도 있다.

Claims

풍력터빈(3)을 해양에 설치하는 방법에 있어서:

부유식 반잠수 구조물(5)에서 위로 뻗은 마스트(6)에 풍력터빈(3)을 배치하는 단계;

반잠수 구조물(5)에서 아래로 뻗은 일차연결선(23)으로 반잠수 구조물(5)을 고정하는 단계; 및

반잠수 구조물(5)의 부유중심(26)을 상승시켜 반잠수 구조물(5)에 미치는 복원모멘트를 증가시킴으로써 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키도록 반잠수 구조물에 미치는 부력을 거슬러 일차연결선(23)을 이용해 정상 부유높이 밑으로 반잠수 구조물을 하강시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 일차연결선(23)을 이용해 해저(25)의 일차 정착구(24)에 반잠수 구조물(5)을 고정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반잠수 구조물(5)은 반잠수 구조물(5)이 평형부유상태에 있을 때 수직으로 위로 뻗는 중앙축(12)을 구성하고, 일차연결선(23)이 중앙축(12)에서 반잠수 구조물(5)에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
제3항에 있어서, 일차연결선(23)이 반잠수 구조물(5)의 중앙축(12)과 일치하는 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 부유중심(26)이 반잠수 구조물(5)의 무게중심(27)보다 위에 있도록 일차연결선(23)으로 반잠수 구조물(5)을 아래로 당기는 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 부유중심(26)이 반잠수 구조물(5), 마스트(6) 및 풍력터빈(3) 전체의 무게중심(27)보다 위에 있도록 일차연결선(23)으로 반잠수 구조물(5)을 아래로 당기는 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)을 평형부유상태로 복귀시키기 위해 부유중심(26)과 무게중심(27)의 상대위치가 부유중심(26)을 통해 충분한 복원모멘트를 제공하도록 일차연결선(23)으로 반잠수 구조물(5)을 아래로 당기는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서, 반잠수 구조물(5)을 평형부유상태로 복원시키도록 부유중심(26)을 통해 작용하는 복원모멘트가 반잠수 구조물(5)의 중앙축(12)이 12°를 넘지 않는 수직 원추각도를 벗아날 정도로 반잠수 구조물(5)이 기울어질 때 이 구조물을 평형상태로 복원시키기에 충분하도록 일차연결선(23)으로 반잠수 구조물을 아래로 당기는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 원추각도가 8°를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
제8항에 있어서, 상기 원추각도가 5°를 넘지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 일차 연결선(23)이 반잠수 구조물(5)에 연결되는 연결점(22)이 반잠수 구조물(5)의 부유중심(26)과 무게중심(27) 사이에 있도록 일차연결선(23)으로 반잠수 구조물을 아래로 당기는 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)의 평형부유상태로부터의 이동을 제한하도록 아래 방향으로 뻗는 다수의 이차연결선(62)으로 반잠수 구조물(5)을 더 고정하고, 상기 이차연결선들(62)은 중앙축(12)으로부터 방사상으로 이격된 것을 특징으로 하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 이차연결선들(62)이 중앙축(12) 둘레에 등간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 각각의 이차연결선(62)이 대응 이차 정착구(69)에 의해 해저(25)에 고정된 것을 특징으로 하는 방법.
제12항 내지 14항중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)의 평형부유상태로부터의 이동을 감쇠하도록 각각의 이차연결선(62)이 반잠수 구조물(5)과 해저(25)중 하나에 탄성적으로 연결된 것을 특징으로 하는 방법.
제15항에 있어서, 각각의 이차연결선(62)이 반잠수 구조물(5)에 탄성적으로 연결된 것을 특징으로 하는 방법.
제12항 내지 16항중의 어느 한 항에 있어서, 이차연결선(62)이 3개 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
제12항 내지 17항중의 어느 한 항에 있어서, 이차연결선(62)이 4개 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
제12항 내지 18항중의 어느 한 항에 있어서, 이차연결선들(62)이 공통 피치원상의 연결점에서 반잠수 구조물(5)에 연결된 것을 특징으로 하는 방법.
제12항 내지 19항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 이차연결선들(62)이 반잠수 구조물(5)의 둘레에 인접해 반잠수 구조물에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
제16항 내지 20항중의 어느 한 항에 있어서, 이차연결선들(62)이 반잠수 구조물(5)의 외주변에 인접해 반잠수 구조물에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 중앙축(12) 둘레에 방사상으로 이격된 위치들(28)에서 반잠수 구조물(5)에 연결된 다수의 보조연결선(29)으로 반잠수 구조물(5)을 더 고정하고, 각각의 보조연결선(29)은 반잠수 구조물(5)의 바깥쪽으로 방사상으로 아래로 뻗는 것을 특징으로 하는 방법.
제22항에 있어서, 중앙축(2) 둘레에 등간격으로 이격된 보조위치들에서 각각의 보조연결선(29)이 반잠수 구조물(5)에 연결된 것을 특징으로 하는 방법.
제22항 또는 제23항에 있어서, 각각의 보조연결선(29)이 수직에 대해 1° 내지 89°의 각도로 반잠수 구조물(5)에서 방사상으로 뻗어내려가서 일차 정착구(24)에서 방사상으로 등간격 이격된 해저(25)의 보조 정착구(30)를 향해 현수선 형태로 계속 이어지는 것을 특징으로 하는 방법.
제24항에 있어서, 수직에 대해 60°내지 80°의 각도로 각각의 보조연결선(29)이 반잠수 구조물(5)로부터 방사상으로 뻗어나가는 것을 특징으로 하는 방법.
제25항에 있어서, 수직에 대해 약 70°의 각도로 각각의 보조연결선(29)이 반잠수 구조물(5)로부터 방사상으로 뻗어나가는 것을 특징으로 하는 방법.
제22항 내지 26항중의 어느 한 항에 있어서, 보조연결선(29)이 공통 피치원상의 연결점들(28)에서 반잠수 구조물에 연결된 것을 특징으로 하는 방법.
제22항 내지 27항중의 어느 한 항에 있어서, 보조연결선(29)이 반잠수 구조물(5)에 그 주변에 인접되게 연결된 것을 특징으로 하는 방법.
제22항 내지 28항중의 어느 한 항에 있어서, 보조연결선(29)이 반잠수 구조물(5)의 외주변에 인접되게 연결된 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)내에 일차부력실(16)이 위치하고, 일차부력실(16)은 반잠수 구조물(5)의 중앙축(12)과 일치하는 기하학적인 중앙축선을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제30항에 있어서, 일차연결선(23)이 일차부력실(16) 안으로 뻗고 일차부력실(16) 내부에서 반잠수 구조물(5)에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
제30항 또는 제31항에 있어서, 일차부력실(16)에 일차연결선(23)을 넣기 위해 반잠수 구조물(5)의 바닥에 유통 개구부(20)를 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제30항 내지 32항중의 어느 한 항에 있어서, 일차부력실(16)의 상단 중심(22)에서 일차연결선(23)이 반잠수 구조물(5)에 연결되는 것을 특징으로 하는 방법.
제30항 내지 33항중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)의 부력을 증가시키기 위해 유통 개구부(20)를 통해 일차부력실(16)에서 물을 배출하도록 일차부력실에 압축공기를 펌핑하는 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)을 밸러스트하기 위해 반잠수 구조물에 밸러스트를 적용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제35항에 있어서, 상기 밸러스트를 반잠수 구조물(5)의 하단에 적용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제35항 또는 제36항에 있어서, 상기 밸러스트를 중앙축(12) 둘레에 방사상으로 적용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제35항 내지 37항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 밸러스트가 중앙축(12)에서 방사상으로 이격된 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 마스트(6)가 기하학적인 중앙축을 형성하고, 이 중앙축이 반잠수 구조물(5)의 중앙축과 일치하게 반잠수 구조물상에 장착되는 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 터빈(3)을 마스트(6) 상단에 장착하는 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 터빈(3)이 수평축 터빈인 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 터빈(3)이 수직축 터빈인 것을 특징으로 하는 방법.
전항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 터빈(3)이 전기를 발전하는 발전기(39)를 구동하는 것을 특징으로 하는 방법.
제43항에 있어서, 상기 발전기(39)가 터빈(3) 부근에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
제43항에 있어서, 상기 발전기(39)가 반잠수 구조물(5) 내부에 위치하고, 터빈(3)과 발전기(39) 사이에 동력전달수단(40)을 배치하는 것을 특징으로 하는 방법.
풍력터빈(3)을 해양으로 운반하고 설치하기 위한 부유구조물(2)에 있어서:

일차 부력실(16)을 갖는 반잠수 구조물(5);

풍력터빈을 지지하도록 마스트(6)가 위로 뻗게 위치하는 장착수단(22);

반잠수 구조물(5)을 고정하도록, 그리고 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키기 위해 이 구조물에 작용하는 복원모멘트를 증가시키도록 구조물에 작용하는 부력에 대항해 구조물을 아래로 당기도록 일차연결선(23)이 아래로 뻗어 있는 반잠수 구조물(5)에 일차연결선을 연결하기 위한 일차연결수단(22);을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항에 있어서, 반잠수 구조물(5)이 평형부유상태에 있을 때 수직으로 뻗는 중앙축(12)을 반잠수 구조물(5)이 형성하고, 상기 일차 연결수단(22)은 반잠수 구조물(5)의 중앙축(12)에 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 또는 제47항에 있어서, 상기 일차 연결수단(22)은 일차연결선(23)을 반잠수 구조물(5)에 연결하여 해저(25)의 일차 정착구(24)까지 아래로 뻗도록 하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 48항중의 어느 한 항에 있어서, 일차연결선(23)으로 반잠수 구조물(5)을 아래로 당겼을 때 반잠수 구조물(5)의 부유중심(26)이 무게중심(27)보다 위에 있도록 반잠수 구조물의 무게중심(27)을 배치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 49항중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)이 자유 부유상태일 때 반잠수 구조물(5)의 무게중심(27)이 부유중심 밑에 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 50항중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)의 무게중심(27)과 부유중심(26)이 반잠수 구조물의 중심축(12)상에 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 51항중의 어느 한 항에 있어서, 일차연결선(23)으로 반잠수 구조물(5)을 물 밑으로 당겼을 때 반잠수 구조물의 무게중심(27)과 부유중심(26) 사이에 일차 연결수단(22)이 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 52항중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)을 평형부유상태로 복귀시키기 위해 부유중심(26)을 통해 작용하는 복원모멘트를 제공하기에 충분한 정도로 부유중심(26)이 무게중심(27)보다 위에 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제53항에 있어서, 반잠수 구조물(5)이 그 중심축(12)이 12°를 넘지 않는 수직 원추각도를 벗어나 부유평형상태에서 기울어졌을 때 반잠수 구조물(5)의 부유중심(26)을 통해 작용하는 복원모멘트가 반잠수 구조물(5)을 평형부유상태로 복귀시키기에 충분하도록 반잠수 구조물의 부유중심(26)이 무게중심(27)보다 위에 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제54항에 있어서, 반잠수 구조물(5)이 그 중심축(12)이 8°를 넘지 않는 수직 원추각도를 벗어나 부유평형상태에서 기울어졌을 때 반잠수 구조물(5)의 부유중심(26)을 통해 작용하는 복원모멘트가 반잠수 구조물(5)을 평형부유상태로 복귀시키기에 충분하도록 반잠수 구조물의 부유중심(26)이 무게중심(27)보다 위에 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제55항에 있어서, 반잠수 구조물(5)이 그 중심축(12)이 5°를 넘지 않는 수직 원추각도를 벗어나 부유평형상태에서 기울어졌을 때 반잠수 구조물(5)의 부유중심(26)을 통해 작용하는 복원모멘트가 반잠수 구조물(5)을 평형부유상태로 복귀시키기에 충분하도록 반잠수 구조물의 부유중심(26)이 무게중심(27)보다 위에 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 56항중의 어느 한 항에 있어서, 일차연결선(23)을 일차부력실(16)에 삽입하기 위해 반잠수 구조물(5) 하단의 유통 개구부(20)를 일차부력실(16)에 제공하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제57항에 있어서, 상기 일차 연결수단(22)을 일차부력실(16) 내부에 설치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제57항 또는 제58항에 있어서, 상기 일차 연결수단(22)을 일차부력실(16)의 상단중심에 배치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제57항 내지 59항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 유통 개구부(20)는 반잠수 구조물(5)의 부력을 조정하도록 일차부력실(16)에 물을 출입시키기에 적합한 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제57항 내지 60항중의 어느 한 항에 있어서, 일차부력실(16)으로 통하는 개구부(20)의 직경은 개구부(20) 주변의 일차연결선(23)을 중심으로 반잠수 구조물(5)을 기울어지게 했을 때 일차연결선(23)이 개구부(20)에 걸릴 정도인 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제57항 내지 61항중의 어느 한 항에 있어서, 일차연결선(20)을 지나 일차부력실(16)에 물이 출입할 수 있도록 개구부(20)의 직경이 일차연결선(23)의 직경보다 약간 큰 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 62항중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)의 부력을 조정하도록 일차부력실(16)로의 부력매체의 출입을 촉진하기 위해 일차부력실(16)에 유통공(41)을 제공하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제63항에 있어서, 상기 유통공(41)은 일차부력실(16)에 공기를 출입시키기에 적합한 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 64항중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)을 밸러스트하는 밸러스트를 수납하고 구조물의 부력을 조정하도록 반잠수 구조물에 밸러스트 수납수단(19,42)를 제공하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제65항에 있어서, 상기 밸러스트 수납수단(19,42)이 중앙축(12) 둘레에 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제65항 또는 제66항에 있어서, 상기 밸러스트 수납수단(19,42)이 중앙축(12)에서 방사상으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제65항 내지 67항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 밸러스트 수납수단(19,42)이 밸러스트실(19)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제68항에 있어서, 중앙축(12) 둘레에 다수의 밸러스트실(19)이 배치된 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제65항 내지 69항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 밸러스트실(19)을 넘치게 하는 수단을 제공하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제65항 내지 70항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 밸러스트 수납수단(19,42)이 밸러스트부재(43)를 수납하기 위한 밸러스트 결합수단(42)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제71항에 있어서, 상기 밸러스트 결합수단(42)이 밸러스트실(19) 밑에 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 72항중의 어느 한 항에 있어서, 이차 부력실(34)이 일차 부력실(16) 위에 위치하되 일차부력실(16)과 분리된 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제73항에 있어서, 반잠수 구조물(5)이 자유 부유상태일 때 상기 이차부력실(34)이 반잠수 구조물의 흘수선보다 위에 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제73항 또는 제74항에 있어서, 일차연결선(23)으로 반잠수 구조물(5)을 밑으로 당겼을 때 상기 이차부력실(34)이 흘수선보다 밑에 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 75항중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)을 더 고정하고 평형부유상태로부터의 반잠수 구조물의 이동을 제한하도록 반잠수 구조물에서 아래로 뻗는 각각의 이차연결선(62)을 연결하기 위한 다수의 이차 연결수단(65,66)을 제공하고, 이런 이차 연결수단(65,66)은 반잠수 구조물의 중앙축(12) 둘레에 방사상으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제76항에 있어서, 이차 연결수단(65,66)에 의해 각각의 이차연결선(62)이 반잠수 구조물(5)에 연결되고, 이들 이차 연결선(62)은 해저(25)의 대응 이차 정착구(69)까지 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제76항 또는 제77항에 있어서, 상기 이차 연결수단(65,66)이 반잠수 구조물(5)의 중앙축(12) 둘레에 등간격으로 원주상으로 배치된 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제76항 내지 78항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 이차 연결수단(65,66)이 공통 피치원상에 배치된 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제76항 내지 79항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 이차 연결수단(65,66)이 반잠수 구조물(5)의 주변 근처에 위치한 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제76항 내지 80항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 이차 연결수단(65,66)이 반잠수 구조물(5)의 외주변 근처에 위치한 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제76항 내지 81항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 이차 연결수단(65,66)이 반잠수 구조물(5)의 수직을 중심으로 한 평형부유상태로부터의 진동을 감쇠하도록반잠수 구조물에 대응 이차연결선(62)을 탄성적으로 연결하는 탄성 장착수단(66)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제82항에 있어서, 각각의 탄성 장착수단(66)이 대응 이차연결선(62)을 고정하기 위한 장착부재(65)를 지지하는 압축스프링(66)이고, 반잠수 구조물(5)이 탄성장착수단 부근에서 상승하면 압축스프링(66)이 압축되는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 83항중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)을 더 고정하고 안정시키기 위해 각각의 보조연결선(29)을 반잠수 구조물(5)에 연결하기 위한 다수의 보조연결수단(28)을 설치하고, 이들 보조연결수단(28)은 반잠수 구조물(5)의 중앙축 둘레에 방사상으로 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제84항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)에 의해 각각의 보조연결선들(29)이 반잠수 구조물(5)에 연결되고, 이들 보조연결선은 해저(25)의 보조 정착구(30)까지 방사상으로 뻗어내려가는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제84항 또는 제85항에 있어서, 각각의 보조연결수단(28)이 반잠수 구조물(5)의 중앙축(12) 둘레에 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제84항 내지 86항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 보조연결수단(28)이 공통 피치원상에 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제84항 내지 87항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 보조연결수단(28)이 반잠수 구조물(5)의 둘레 부근에 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제84항 내지 88항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 보조연결수단(28)이 반잠수 구조물(5)의 외주변 부근에 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제84항 내지 89항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)이 대응 보조연결선들(29)을 반잠수 구조물(5)에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물(5)로부터 방사상으로 뻗어내려가는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제84항 내지 90항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)이 대응 보조연결선들(29)을 반잠수 구조물(5)에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물(5)로부터 수직에 대해 1°내지 89°의 각도로 뻗어나가는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제91항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)이 대응 보조연결선들(29)을 반잠수 구조물(5)에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물(5)로부터 수직에 대해 60°내지 80°의 각도로 뻗어나가는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제92항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)이 대응 보조연결선들(29)을 반잠수 구조물(5)에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물(5)로부터 수직에 대해 약 70°의 각도로 뻗어나가는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제84항 내지 93항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)이 반잠수 구조물(5)의 바닥을 향해 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제84항 내지 94항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)은 보조연결선들(29)을 현수선 형태로 반잠수 구조물(5)에 연결하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제84항 내지 95항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)이 각각의 이차연결수단(65,66)보다 높이 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 96항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조부력실(70)이 이차부력실(34) 둘레에 배치된 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 97항중의 어느 한 항에 있어서, 일차연결선으로 반잠수 구조물(5)을 물 밑으로 당겼을 때 평균 파고 부근에서 평면도로 본 반잠수 구조물(5)의 단면적은 파도에 대한 저항을 최소화하도록 비교적 좁은 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 98항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반잠수 구조물(5)이 일차연결선(23)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 99항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반잠수 구조물(5)이 이차연결선(62)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 100항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반잠수 구조물(5)이 보조연결선(29)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 101항중의 어느 한 항에 있어서, 발전기(39) 및/또는 발전용 제어장치들을 설치하기 위한 부품실(37)을 반잠수 구조물(5) 내에 배치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제102항에 있어서, 상기 부품실(37)이 일차 및 이차 부력실들(16,34) 사이에위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 103항중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)에 마스트(6)를 장착하기 위한 장착수단(45)을 반잠수 구조물(5)의 흘수선보다 높이 배치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 104항중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)에 마스트(6)를 장착하기 위한 장착수단(45)이 일차연결선(23)으로 반잠수 구조물(5)을 물 밑으로 당겼을 때는 반잠수 구조물의 흘수선보다 높이 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 105항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 마스트(6)가 반잠수 구조물(5)에 장착되는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제106항에 있어서, 상기 풍력터빈(3)이 마스트(6)에 장착되는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제106항 또는 제107항에 있어서, 상기 풍력터빈(3)이 마스트(6)의 상단에 장착되는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 108항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 풍력터빈(3)이 수평축 풍력터빈인 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제46항 내지 108항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 풍력터빈(3)이 수직축 풍력터빈인 것을 특징으로 하는 부유구조물.
풍력터빈(3)을 해양에 설치하기 위한 부유구조물에 있어서:

일차 부력실(16)을 갖고, 기하학적인 중앙축(12)을 형성하며, 이 중앙축이 수직일 때 평형부유상태로 부유되는 반잠수 구조물(5);

풍력터빈을 지지하도록 위로 뻗어 있는 마스트(6)를 장착하기 위해 설치된 장착수단(45); 및

반잠수 구조물(5)에서 아래로 뻗는 대응 이차연결선(62)에 반잠수 구조물을 연결하도록 중앙축(12) 둘레에 방사상으로 이격된 두개 이상의 이차 연결수단(65,66);을 포함하고,

상기 이차 연결수단은 반잠수 구조물(5)의 부유중심(26)을 상승시켜 반잠수 구조물을 평형부유상태로 복귀시키도록 반잠수 구조물에 작용하는 복원모멘트를 증가시키도록 반잠수 구조물에 미치는 부력에 대항해 반잠수 구조물을 물 밑으로 당기기 위한 것임을 특징으로 하는 부유구조물.
제111항에 있어서, 반잠수 구조물(5)을 더 고정하도록 반잠수 구조물에서 아래로 뻗는 다수의 이차연결선(62) 각각을 연결하기 위한 다수의 이차 연결수단(65,66)을 제공하고, 이런 이차 연결수단(65,66)은 반잠수 구조물의 중앙축(12) 둘레에 방사상으로 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제111항 또는 제112항에 있어서, 상기 이차 연결수단(65,66)이 반잠수 구조물(5)의 중앙축(12) 둘레에 등간격으로 원주상으로 배치된 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제111항 내지 113항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 이차 연결수단(65,66)이 공통 피치원상에 배치된 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제111항 내지 114항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 이차 연결수단(65,66)이 반잠수 구조물(5)의 주변 근처에 위치한 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제111항 내지 115항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 이차 연결수단(65,66)이 반잠수 구조물(5)의 외주변 근처에 위치한 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제111항 내지 116항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 이차 연결수단(65,66)이 반잠수 구조물(5)의 수직을 중심으로 한 평형부유상태로부터의 진동을 감쇠하도록 반잠수 구조물에 대응 이차연결선(62)을 탄성적으로 연결하는 탄성장착수단(66)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제117항에 있어서, 각각의 탄성 장착수단(66)이 대응 이차연결선(62)을 고정하기 위한 장착부재(65)를 지지하는 압축스프링(66)이고, 반잠수 구조물(5)이 탄성장착수단 부근에서 상승하면 압축스프링(66)이 압축되는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제111항 내지 118항중의 어느 한 항에 있어서, 이차 연결수단(65,66)에 의해 대응 이차연결선(62)이 반잠수 구조물에 연결되고, 이들 이차 연결선(62)은 해저(25)의 대응 이차 정착구(69)까지 아래로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제111항 내지 119항중의 어느 한 항에 있어서, 반잠수 구조물(5)을 더 고정하고 안정시키기 위해 각각의 보조연결선(29)을 반잠수 구조물(5)에 연결하기 위한 다수의 보조연결수단(28)을 설치하고, 이들 보조연결수단(28)은 반잠수 구조물(5)의 중앙축 둘레에 방사상으로 간격을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제120항에 있어서, 각각의 보조연결수단(28)이 중앙축(12) 둘레에 원주상으로 등간격 배치된 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제120항 또는 제121항에 있어서, 각각의 보조연결수단(28)이 공통 피치원상에 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제120항 내지 122항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 보조연결수단(28)이 반잠수 구조물(5)의 둘레 부근에 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제120항 내지 123항중의 어느 한 항에 있어서, 각각의 보조연결수단(28)이 반잠수 구조물(5)의 외주변 부근에 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제120항 내지 124항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)이 대응 보조연결선들(29)을 반잠수 구조물(5)에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물(5)로부터 방사상으로 뻗어내려가는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제120항 내지 125항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)이 대응 보조연결선들(29)을 반잠수 구조물(5)에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물(5)로부터 수직에 대해 1°내지 89°의 각도로 뻗어나가는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제120항 내지 126항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)이 대응 보조연결선들(29)을 반잠수 구조물(5)에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물(5)로부터 수직에 대해 60°내지 80°의 각도로 뻗어나가는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제120항 내지 127항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)이 대응 보조연결선들(29)을 반잠수 구조물(5)에 연결하기 위해 제공되고, 이들 보조연결선은 반잠수 구조물(5)로부터 수직에 대해 약 70°의 각도로 뻗어나가는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제120항 내지 128항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)이 반잠수 구조물(5)의 바닥을 향해 위치하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제120항 내지 129항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)은 보조연결선들(29)을 현수선 형태로 반잠수 구조물(5)에 연결하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제120항 내지 130항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 보조연결수단(28)에 의해 각각의 보조연결선들(29)이 반잠수 구조물(5)에 연결되고, 이들 보조연결선은 해저(25)의 보조 정착구(30)까지 방사상으로 뻗어내려가는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제111항 내지 131항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반잠수 구조물(5)이 이차연결선(62)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
제111항 내지 132항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 반잠수 구조물(5)이 보조연결선(29)을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유구조물.
풍력에너지를 가용전력으로 변환하는 풍력에너지 변환기에 있어서:

제46항 내지 133항중의 어느 한 항에서 주장된 반잠수 구조물(5)로서, 반잠수 구조물의 부유중심(26)을 상승시켜 이 구조물을 부유평형상태로 복귀시키는 복원모멘트를 증가시키기 위해, 반잠수 구조물에 작용하는 부력에 대항해 일차연결선(23)에 의해 물 밑으로 당겨지는 반잠수 구조물(5);

반잠수 구조물에서 위로 뻗는 마스트(6); 및

마스트에 장착되어 가용전력을 제공하는 풍력터빈(3);을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력에너지 변환기.
제134항에 있어서, 전기를 생성하는 발전기(39)가 풍력터빈(3)에 기능적으로 연결된 것을 특징으로 하는 풍력에너지 변환기.
제134항 또는 135항에서 주장된 풍력에너지 변환기를 다수 포함하여 풍력에너지를 가용에너지로 변환하고, 풍력에너지 변환기들(1)이 해양에 간격을 두고 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 풍력기지.
제136항에 있어서, 상기 풍력에너지 변환기(1)가 서로 이격된 여러 열(51)로 배열되고, 각 열마다 다수의 풍력에너지 변환기(1)가 있는 것을 특징으로 하는 풍력기지.
제136항 또는 제137항에 있어서, 한 열(51)의 풍력에너지 변환기들(1)이 인접 열의 풍력에너지 변환기들(1)과 어긋나게 배열되는 것을 특징으로 하는 풍력기지.
제136항 내지 138항중의 어느 한 항에 있어서, 한 열(51)의 풍력에너지 변환기들(1)이 인접 열(51)의 풍력에너지 변환기들(1) 사이의 중간에 배열되는 것을 특징으로 하는 풍력기지.
제136항 내지 139항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 풍력에너지 변환기(1)의 각 열이 서로 등간격 이격된 것을 특징으로 하는 풍력기지.