KR20090045532A - 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법 및 그에 따라건조된 반잠수식 해양 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 시추선과 같은 반잠수식 해양 구조물을 육상에서 건조한 후 해상에 진수시킬 필요없이 해상에서 직접 건조할 수 있는 해상 건조방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 하부 구조물(11)과, 상기 하부 구조물 상에 세워지는 복수의 주 기둥(12, 13)과, 상기 주 기둥에 의해 지지되는 상판(20)을 포함하는 반잠수식 해양 구조물을 해상에서 건조하는 방법으로서, 상기 상판의 일부를 이루는 상판 일부 구조물(21, 22)을 각각의 상기 주 기둥 상에 설치하는 단계와; 각각의 상기 주 기둥 상에 설치된 상기 상판 일부 구조물들 사이에 상판 중간 구조물(23)을 끼워넣는 동시에 상기 하부 구조물을 변형시킴으로써 상기 주 기둥을 기울여 상기 상판 일부 구조물들을 상기 상판 중간 구조물을 향하여 이동시키는 단계와; 근접된 상기 상판 일부 구조물과 상기 상판 중간 구조물을 서로 조립하여 상기 상판을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법과 그에 따라 건조된 반잠수식 해양 구조물이 제공된다.

반잠수식 해양 구조물, 해상 건조방법, 하부 구조물, 폰툰, 기둥, 상판

Description

반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법 및 그에 따라 건조된 반잠수식 해양 구조물{METHOD FOR CONSTRUCTING SEMI-SUBMERSIBLE STRUCTURES ON THE SEA AND THE SEMI-SUBMERSIBLE STRUCTURES CONSTRUCTED BY THE METHOD}

본 발명은 반잠수식 해양 구조물을 건조하는 방법 및 그에 따라 건조된 반잠수식 해양 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시추선과 같은 반잠수식 해양 구조물을 육상에서 건조한 후 해상에 진수시킬 필요없이 해상에서 직접 건조할 수 있는 해상 건조방법 및 그에 따라 건조된 반잠수식 해양 구조물에 관한 것이다.

선박을 건조함에 있어서 중소형 선박의 경우에는 통상 조선소의 안벽 부근에서 선박을 건조한 후 크레인 등으로 선박을 들어올려 해상에 진수시키는 방법이나, 고정대와 활주대로 이루어진 진수대를 이용하여 선박을 선미로부터 혹은 평행한 방향으로 미끄러지도록 하여 진수시키는 방법 등을 활용하고 있었다. 또한 대형 선박의 경우에는 드라이 도크 내에서 선박을 건조한 후 도크 내로 물을 끌어들여 건조된 선박을 띄우는 부상진수 방법을 활용하고 있었다.

그러나 점차 선박이 대형화됨에 따라 도크의 크기보다 큰 선박을 건조해야 하는 경우가 발생하고 있으며, 그 밖에도 조선소에 마련된 도크의 개수보다 많은 선박을 동시에 건조해야 할 경우도 발생하고 있다. 조선소에서 도크의 개수나 크기를 확장하기 위해서는 많은 비용과 시간이 소요됨은 물론, 그 기간 동안에는 선박을 건조할 수 없기 때문에, 도크의 확장은 신중히 결정해야 할 사안이다.

그에 따라 드라이 도크를 활용하는 대신에, 각종 보조 구조물을 활용하여 해상에 직접 선박을 건조하거나 육상에서 제작된 작은 부분들을 해상에서 조립하는 방법 등이 최근 제안되고 있다.

선박을 해상에서 건조하거나 조립하는 방법은, 도크를 사용하지 않아 초기 투자비용 및 유지비용이 절감될 수 있는 장점을 가지는 반면, 막대한 양의 보조 구조물이 필수적으로 사용되기 때문에 건조비용이 증대되는 단점을 가진다.

특히 거대한 크기의 부유식 구조물, 예를 들어 시추선 등과 같은 부유식 구조물의 경우에는, 그 엄청난 크기에도 불구하고 지상에서 건조한 후 대차 등을 이용하여 해상으로 이동시키는, 시간 및 노력이 많이 소요되는 번거로운 작업을 실시해야만 하였다.

한편, 해저에 파일을 박아 해상의 일정한 위치에 고정적으로 설치되는 고정식 구조물의 경우에는 그 특성상 해상에서 조립이 이루어지는데, 이러한 해상 조립을 위해서 가이드, 범퍼, 스태빙 콘(stabbing cone), 파도에 의한 유동을 방지하기 위한 고정수단 등의 보조 구조물이 사용되고 있다. 이러한 보조 구조물은 설치하는 고정식 구조물 중량의 20% 정도에 달할 만큼 대량으로 사용되고 있어, 보조 구조물의 설계, 제작, 설치 및 철거에 상당한 비용과 시간이 소요되는 문제가 있다.

이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 도크를 사용하지 않아 초기 투자비용 및 유지비용이 절감될 수 있는 동시에 보조 구조물의 사용을 최소화할 수 있도록, 기온 및 태양열에 의한 온도변화를 활용하여 시추선과 같은 반잠수식 해양 구조물을 해상에서 직접 건조할 수 있는 해상 건조방법 및 그에 따라 건조된 반잠수식 해양 구조물을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따르면, 하부 구조물과, 상기 하부 구조물 상에 세워지는 복수의 주 기둥과, 상기 주 기둥에 의해 지지되는 상판을 포함하는 반잠수식 해양 구조물을 해상에서 건조하는 방법으로서, 상기 상판의 일부를 이루는 상판 일부 구조물을 각각의 상기 주 기둥 상에 설치하는 단계와; 각각의 상기 주 기둥 상에 설치된 상기 상판 일부 구조물들 사이에 상판 중간 구조물을 끼워넣는 동시에 상기 하부 구조물을 변형시킴으로써 상기 주 기둥을 기울여 상기 상판 일부 구조물들을 상기 상판 중간 구조물을 향하여 이동시키는 단계와; 근접된 상기 상판 일부 구조물과 상기 상판 중간 구조물을 서로 조립하여 상기 상판을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법이 제공된다.

상기 하부 구조물을 변형시키는 단계 이전에, 상기 상판 중간 구조물의 자중을 이용하여 상기 하부 구조물을 변형시킬 수 있도록 상기 하부 구조물 상에 하나 이상의 보조 기둥을 세우는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 보조 기둥의 높이는, 상기 상판 중간 구조물이 상기 보조 기둥 상에 지지되었을 때, 상기 상판 중간 구조물이 상기 주 기둥 상에 지지된 상기 상판 일부 구조물들과 수평을 이루도록 정해지는 것이 바람직하다.

상기 상판 일부 구조물들 사이의 거리는, 상기 하부 구조물이 변형되기 전에는 상기 상판 중간 구조물의 길이보다 길고, 상기 하부 구조물이 변형된 후에는 상기 상판 중간 구조물의 길이보다 작거나 같게 설정되는 것이 바람직하다.

상기 하부 구조물을 변형시키는 단계 이전에, 상기 하부 구조물의 온도를 변화시킴으로써 상기 하부 구조물의 변형량을 조절하기 위해서, 상기 하부 구조물의 내부에 물을 채워넣는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 하부 구조물의 내부에 채워지는 물은, 기온이 낮은 겨울철에는 사용되지 않고, 기온이 올라갈수록 사용되는 물의 양이 많아지는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 태양에 의하면, 상기된 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법에 의해 해상에서 건조된 것을 특징으로 하는 반잠수식 해양 구조물이 제공된다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 도크를 사용하지 않아 초기 투자비용 및 유지비용이 절감될 수 있는 동시에 보조 구조물의 사용을 최소화할 수 있도록, 기온 및 태양열에 의한 온도변화를 활용하여 시추선과 같은 반잠수식 해양 구조물을 해상에서 직접 건조할 수 있는 해상 건조방법 및 그에 따라 건조된 반잠수식 해양 구조물이 제공될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1에는 상판의 조립 직전의 모습이 도시되어 있고, 도 2에는 상판의 조립 후의 모습이 도시되어 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 반잠수식 해양 구조물은 부유식 구조물의 일종으로서, 예를 들어 석유나 천연가스를 시추하기 위한 시추선이다. 도시된 반잠수식 해양 구조물, 즉 시추선은, 하부 구조물인 폰툰(pontoon)(11)과, 이 폰툰(11) 상에 세워지는 복수의 기둥(12, 13)과, 복수의 기둥(12, 13)에 의해 지지되는 상판(20)과, 이 상판(20) 상에 설치되는 구조물(도시생략)로 이루어진다.

본 명세서에서 부유식 구조물이란, 자력으로 항해가 가능한지 여부를 불문하고 해상에 떠있는 것이 가능한 모든 구조물을 의미하는 것이다.

또한, 반잠수식 해양 구조물이란, 상술한 시추선과 같이 해상에서 이동중일 때에는 하부 구조물인 폰툰(11)이 해수면에 약간 잠기는 상태로 운용되지만, 일정한 위치에서 시추작업 등을 실시할 때에는 하부 구조물인 폰툰(11)을 비롯해서 복수의 기둥(12, 13)의 하부까지 해수면 아래에 잠기는 상태로 운용되는 해양 구조물을 의미하는 것이다.

본 발명의 해상 건조방법은, 상세하게는, 상술한 반잠수식 해양 구조물의 폰툰(11)과 기둥(12, 13)을 조립한 후, 이 기둥(12, 13) 위에 상판을 조립하는 과정 중에 적용되는 것이다. 즉, 본 발명은, 폰툰(11)의 제조방법, 기둥(12, 13)의 제조방법, 혹은 제조된 폰툰(11)과 기둥(12, 13)을 서로 조립하는 방법에 의해서 한정되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 폰툰(11) 상에 설치된 각각의 기둥(12, 13) 상에는 상판(20)을 구성하는 일부의 구조물이 설치된다. 설명의 편의상 도 1 및 도 2에는 통상 2개의 폰툰과 4개의 기둥을 가지는 반잠수식 해양 구조물 중에서 하나의 폰툰(11)과 이 폰툰(11) 상에 설치된 한 쌍의 기둥(12, 13)만이 도시되어 있다.

본 발명에 따르면, 폰툰(11) 상의 전방 및 후방측에 각각 전방 기둥(12) 및 후방 기둥(13)이 설치되고, 전방 기둥(12) 상에는 전방 상판(21)이 설치되고, 후방 기둥(13) 상에는 후방 상판(22)이 설치된다. 전방 상판(21)과 후방 상판(22) 사이에는 중간 상판(23)이 결합됨으로써 상판(20) 전체가 완성된다.

중간 상판(23)의 설치시 이 중간 상판(23)을 임시로 지지할 수 있는 하나 이상의 보조 기둥(14)이 폰툰(11) 상에 설치되는 것이 바람직하다. 이 보조 기둥(14)의 높이는, 도 1에 d1으로 표시된 길이(대략 10 내지 15mm 정도)만큼 전방 기둥(12) 및 후방 기둥(13)보다 길게 설정된다. 도 1에는 도시하지 않았지만, 중간 상판(23)은 크레인 등에 의해 매달린 채로 이동되어 보조 기둥(14) 상에 위치될 수 있다.

전방 및 후방 기둥(12, 13)과 보조 기둥(14) 사이의 높이차(d1)는, 도 2에 도시된 바와 같이 보조 기둥(14) 상에 중간 상판(23)이 지지될 때 발생하는 중간 상판(23)의 중량에 의한 보조 기둥(14) 및 폰툰(11)의 변형량을 보상하기 위한 것 이다.

또한, 설치되기 전의 중간 상판(23)과 전방 상판(21)과의 사이, 그리고 설치되기 전의 중간 상판(23)과 후방 상판(22)과의 사이는, 도 1에 d2 및 d3로 표시된 길이(대략 10mm 정도)만큼 서로 이격될 수 있도록 설정된다.

전방 및 후방 상판(21, 22)과 중간 상판(23) 사이의 간격(d2, d3)은, 중간 상판(23)의 설치시 전방 및 후방 상판(21, 22)의 사이로 중간 상판(23)을 끼워넣기 위해서 요구되는 최소한의 간격이다. 간격 d2와 d3는 동일한 값을 가지는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 보조 기둥(14) 상에 중간 상판(23)이 지지될 때 이 중간 상판(23)의 중량에 의해 폰툰(11)의 형상이 변형(도 2 참조)되며, 폰툰(11)의 변형으로 인하여 전방 및 후방 기둥(12, 13)은 그 상단부가 서로를 향하여 가까워지는 방향으로 기울어지게 된다.

상기 간격(d2, d3)은, 폰툰(11)의 변형으로 인하여 전방 및 후방 기둥(12, 13)이 서로를 향하여 가까워지도록 기울어졌을 때, 전방 및 후방 기둥(12, 13)에 지지되어 있는 전방 및 후방 상판(21, 22)이 중간 상판(23)과 밀착될 수 있을 정도로 정해지는 것이 바람직하다. 즉, 폰툰(11)이 변형된 후에 전방 및 후방 상판(21, 22) 사이의 거리는 중간 상판(23)의 길이보다 작거나 같게 설정되는 것이 바람직하다.

이와 같이 자중에 의한 변형을 이용하여 전방 및 후방 상판(21, 22)과 중간 상판(23)을 서로 밀착시켜 연결함으로써 전체 상판(20)을 조립하기 위해서는, 여러 가지의 변수, 즉 자중에 의한 변형, 용접에 의한 열변형, 기온에 따른 팽창 혹은 수축 등의 변수를 고려하여 상기 높이차(d1) 및 상기 간격(d2, d3)을 결정할 필요가 있다.

본 발명에 따르면, 이들 변수 중에서 기온 및 태양열, 즉 온도에 따른 상판(20)과 폰툰(11)의 팽창 혹은 수축을 활용하여, 보조 구조물의 사용을 최소화하면서 시추선과 같은 반잠수식 해양 구조물을 해상에서 직접 건조할 수 있게 한다. 즉, 중간 상판(23)이 보조 기둥(14) 상에 지지될 때, 폰툰(11)의 변형량과 각 상판(21, 22, 23)의 팽창 혹은 수축 정도를 고려하여 설계시 전방 및 후방 상판(21, 22)과 중간 상판(23) 사이의 간격(d2, d3)을 결정한다.

상기 반잠수식 해양 구조물은 실내가 아닌 외부에서 제조되는 것이므로, 각각의 상판, 즉 전방 및 후방 상판(21, 22)과 중간 상판(23)은 날씨의 영향을 그대로 받게 된다. 날씨, 기온, 태양광의 조사 정도에 따라 각각의 상판(21, 22, 23)의 온도는 달라지며, 온도가 올라가면 상판을 이루는 부재들의 열팽창에 의해 각각의 상판의 크기가 미세하게 증대된다.

또한, 폰툰(11) 역시 온도에 따라 그 크기 및 변형량이 변화된다. 본 발명에 따르면, 폰툰(11)의 내부공간에 물을 채워넣음으로써 온도에 따른 변형량을 조절한다. 폰툰(11) 내부에 채워지는 물의 양은 계절과 기온에 따라서 달라지는데, 여름철에 가장 많은 양의 물(최대 대략 2000ton 정도)이 사용되고 겨울철에는 물을 채워넣지 않는다. 다시 말해서, 폰툰(11) 내부에 채워지는 물의 양은 대략 0 ~ 2000ton 정도이다.

기온이 일정하다면, 폰툰(11) 내에 채워지는 물의 양이 많을수록 전방 및 후방 기둥(12, 13)의 기울어짐이 커지고, 채워지는 물의 양이 적을수록 기울어짐이 작다. 이는 폰툰(11) 내부에 물이 채워질수록 폰툰(11)이 해수면 아래로 가라앉아 해수면 아래에 위치되는 부피가 커져 태양광 등의 영향을 받는 부분이 작아진다는 점과, 폰툰(11) 내부 및 외부의 물에 의해 폰툰(11)이 냉각되어 물이 채워져 있지 않은 때에 비해 폰툰 자체의 온도가 많이 상승하지 않는다는 점 등이 복합적으로 작용하기 때문이다.

따라서 이미 구조물이 전체적으로 수축된 상태인 겨울철에는 폰툰(11) 내에 물을 채워넣을 경우 전방 및 후방 상판(21, 22) 사이의 간격이 지나치게 가까와져서 중간 상판(23)의 조립에 실패할 우려가 있기 때문에, 물을 사용하지 않는 것이 바람직하다.

역으로 구조물이 전체적으로 팽창된 상태인 여름철에는 폰툰(11) 내에 물을 채워넣지 않을 경우 전방 및 후방 상판(21, 22) 사이의 간격이 지나치게 멀어져서 중간 상판(23)의 조립시 용접작업이 곤란하고 용접재료가 많이 소요될 우려가 있기 때문에, 많은 물을 사용하는 것이 바람직하다.

중간 상판(23)이 전방 및 후방 상판(21, 22)과 완전히 조립되면 보조 기둥(14)은 제거된다. 제거된 보조 기둥(14)은 추후 또 다른 해양 구조물의 건조시 재활용될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 태양광에 의한 가열이나 날씨 등의 온도조건에 따라, 전방 및 후방 기둥(12, 13)과 보조 기둥(14)사이의 높이차(d1), 그리고 전방 및 후방 상판(21, 22)과 중간 상판(23) 사이의 간격(d2, d3)을 설정함으로써, 보조 구조물의 사용을 최소화하면서 시추선과 같은 반잠수식 해양 구조물을 해상에서 직접 건조할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 따른 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법을, 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 상판의 조립 직전의 모습을 도시하는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법을 설명하기 위한 도면으로서, 상판의 조립 후의 모습을 도시하는 도면이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 폰툰(pontoon) 12 : 전방 기둥

13 : 후방 기둥 14 : 보조 기둥

20 : 상판 21 : 전방 상판

22 : 후방 상판 23 : 중간 상판

Claims (7)

1. 하부 구조물과, 상기 하부 구조물 상에 세워지는 복수의 주 기둥과, 상기 주 기둥에 의해 지지되는 상판을 포함하는 반잠수식 해양 구조물을 해상에서 건조하는 방법으로서,

   상기 상판의 일부를 이루는 상판 일부 구조물을 각각의 상기 주 기둥 상에 설치하는 단계와;

   각각의 상기 주 기둥 상에 설치된 상기 상판 일부 구조물들 사이에 상판 중간 구조물을 끼워넣는 동시에 상기 하부 구조물을 변형시킴으로써 상기 주 기둥을 기울여 상기 상판 일부 구조물들을 상기 상판 중간 구조물을 향하여 이동시키는 단계와;

   근접된 상기 상판 일부 구조물과 상기 상판 중간 구조물을 서로 조립하여 상기 상판을 형성하는 단계;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 하부 구조물을 변형시키는 단계 이전에, 상기 상판 중간 구조물의 자중을 이용하여 상기 하부 구조물을 변형시킬 수 있도록 상기 하부 구조물 상에 하나 이상의 보조 기둥을 세우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 보조 기둥의 높이는, 상기 상판 중간 구조물이 상기 보조 기둥 상에 지지되었을 때, 상기 상판 중간 구조물이 상기 주 기둥 상에 지지된 상기 상판 일부 구조물들과 수평을 이루도록 정해지는 것을 특징으로 하는 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법.
4. 청구항 1에 있어서,

   상기 상판 일부 구조물들 사이의 거리는, 상기 하부 구조물이 변형되기 전에는 상기 상판 중간 구조물의 길이보다 길고, 상기 하부 구조물이 변형된 후에는 상기 상판 중간 구조물의 길이보다 작거나 같게 설정되는 것을 특징으로 하는 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법.
5. 청구항 1에 있어서,

   상기 하부 구조물을 변형시키는 단계 이전에, 상기 하부 구조물의 온도를 변화시킴으로써 상기 하부 구조물의 변형량을 조절하기 위해서, 상기 하부 구조물의 내부에 물을 채워넣는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법.
6. 청구항 5에 있어서,

   상기 하부 구조물의 내부에 채워지는 물은, 기온이 낮은 겨울철에는 사용되지 않고, 기온이 올라갈수록 사용되는 물의 양이 많아지는 것을 특징으로 하는 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법.
7. 청구항 1에 기재된 반잠수식 해양 구조물의 해상 건조방법에 의해 해상에서 건조된 것을 특징으로 하는 반잠수식 해양 구조물.

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