KR20110092257A - 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조류 및 수류 발전이 가능하도록 수차발전기를 설치할 수 있도록 한 조류 및 수류발전 구조체를 설치할 수 있도록 한 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 조류 및 수류발전을 위해 조류 및 수류에 따라 수차발전기의 블레이드가 회전할 수 있도록 수차 발전기를 장치할 수 있는 구조체를 설치하기 위해 구성되는 바지선 장치에 관한 것이다. 이를 위해 해수면에 부력에 의해 띄워지는 바지선체와 바지선체를 관통하거나 선체 측면에 슬라이딩하여 하강시켜 해저바닥 또는 강 바닥에 바지선체를 세팅하여 고정시킬 수 있도록 설치되는 레그부, 그리고 바지선체에 이동이 가능하도록 탑재되어 해저바닥 또는 강 바닥의 암반선까지 굴착하기 위한 시추기와 바지선체의 중량물의 이동과 조립, 해체를 지원하기 위한 크레인으로 구성되도록 하였다. 특히 케이싱가이드의 구성을 통해 중공케이싱의 설치간격과 수직성의 정확성을 높여 구조체 설치의 정밀성을 크게 증대시킬 수 있도록 하였다.
[색인어]
조류발전, 레그부, 시추기, 크레인, 랙피니언기어, 중량센서,수차발전기

Description

조류발전 구조체 설치용 바지선 장치{omitted}

본 발명은 조류 및 수류 발전이 가능하도록 수차발전기를 설치할 수 있도록 한 조류 및 수류발전 구조체를 설치할 수 있도록 한 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 조류 및 수류발전을 위해 조류 및 수류에 따라 수차발전기의 블레이드가 회전할 수 있도록 수차발전기를 장치할 수 있는 구조체를 설치하기 위해 구성되는 바지(barge)선 장치에 관한 것이다.

이를 위해 해수면에 부력에 의해 띄워지는 바지(barge)선체와 바지선체를 관통하거나 선체 측면에 슬라이딩하여 하강시켜 해저바닥 또는 강 바닥에 바지선체를 세팅하여 고정시킬 수 있도록 설치되는 레그부, 그리고 바지선체에 이동이 가능하도록 탑재되어 해저바닥 또는 강 바닥의 암반선까지 굴착하기 위한 시추기와 바지선체의 중량물의 이동과 조립,해체를 지원하기 위한 크레인으로 구성되도록 하였다.

특히 레그부는 측면에 랙 피니언기어를 구성하여 상승과 하강이 용이하도록 하였으며 연결 조립과 분해가 가능하도록 하여 해저 수심에 따라 연장 또는 분리가 편리하도록 하였으며, 케이싱가이드의 구성을 통해 중공케이싱의 설치간격과 수직성의 정확성을 높여 구조체 설치의 정밀성을 크게 증대시킬 수 있도록 하였다.

조류발전은 조류가 빠르게 흐르는 해저에 프로펠러가 장착된 수차발전기를 설치한 뒤 조류의 힘에 의해 수차발전기를 회전시켜 전기를 생산하는 것이다. 특히 조류발전은 기후변화나 계절에 관계없이 발전이 항시 가능하고 신.재생에너지 중 유일하게 발전 가능량을 예측할 수 있는 에너지원이라 할 수 있다. 그러나 조류에너지의 변환, 구조물설계와 시공, 발전시스템의 적용과 운용등 복합적인 기술이 요구되고 있어 선진국인 미국, 독일, 노르웨이에서도 비교적 최근에야 연구를 시작한 상태로서 특히 영국은 300kW급 시플로우(SeaFlow)·1.2MW급 시젠(SeaGen) 프로젝트 등을 추진하면서 설계 및 제조에서 3～5년 정도 앞선 것으로 보이며 국제표준을 주도해 자국 산업의 경쟁력 강화에 크게 노력하고 있다.

우리나라는 전남 울돌목에 1MW급 실증단지 조성을 완료하였으며 아울러 100kW급 조류발전에 대하여는 실증 단계이고 300kW급은 실증을 시작한 상태이다. 특히 울둘묵에 설치된 조류발전시설의 구조체는 무게가 1,000여톤에 달하는 거대한 구조물로 구성되며, 상부하우스 높이까지 포함하면 높이가 48m에 이르는 대형의 규모를 갖고 있다.

한편, 조류를 이용하는 경우 표준상태(20℃,1기압,상대습도75％)에서의 공기밀도가 약 1.2라 할 경우 공기밀도보다 물의 밀도가 약 830배 이상 큼으로써 풍력을 이용한 프로펠러보다 수차발전기의 블레이드는 그 크기를 보다 작게 할 수 있는 장점을 가지고 있다. 그러나 풍력을 이용하는 경우에는 통상적으로 풍속이 초속 10～20m내외로 그 속도가 빠른 반면 조류의 속도는 국내의 경우 초속 2～5m 내외가 대부분이다.

또한 대체적으로 조류를 이용하는 블레이드의 경우에는 블레이드의 너비가 풍력을 이용한 플로펠러에 비해 작게 구성되어 장치되는 형태를 취하고 있다. 여러 이유가 있겠으나 수중에 설치되는 블레이드의 구조체 구성에 어려움이 있었으며 이러한 대형의 블레이드를 설치하기 위해서는 수중에 설치되는 구조체 역시 대형화될 수 밖에 없어 이로 인한 구조물의 시설비의 증가로 인한 어려움이 상존할 수 밖에 없었다.

더욱이 이러한 대형의 구조물을 설치하기 위해서는 해저바닥에 기초구조물을 설치하거나 지상에서 제작된 대형의 기초구조물을 해저바닥에 투하하여 구성하는 형식을 취할 수 밖에 없어 작업의 난이성은 물론 시멘트등 그라우팅제재에 의한 해양오염으로 인한 해양환경 생태계에 악영향을 미칠 수 있는 우려가 높았던 문제가 있었다.

한편, 조류발전용 블레이드를 대형화 할 경우 조류속도가 낮다 할지라도 저속의 블레이드 회전을 가속기어박스를 이용하여 빠른 속도로 변환시킨 후 발전기를 회전시킬 수 있도록 하는 기술의 확보가 가능하게 될 수 있는 효과를 얻을 수 있게 되는 장점이 있다.

따라서, 구조체의 시설에 따르는 비용을 크게 낮출 수 있으면서도 대형의 조류발전용 블레이드를 설치할 수 있는 조류발전용 구조체 설치용 바지선 장치의 개발이 필요하였다.

즉, 수면에서부터 해저바닥까지의 깊이가 40m이고 조류간만의 차가 6m 일 경우 조류가 형성되는 깊이는 34m 에 달해 한쪽의 브레이드 길이가 15미터 이상 이어도 가능하다는 결론이고 그만큼 조류발전의 양도 늘어날 수 있게 된다.

특히, 블레이드가 대형화될 수 있어 수류의 접촉 면적을 크게 넓힐 수 있게 됨은 물론 블레이드의 형태를 전 후면을 동일한 대칭이 되도록 구성시킴으로써 조류방향이 바뀌더라도 비슷한 블레이드의 회전속도를 통해 조류의 방향이 바뀌더라도 일정 규모의 전력생산을 항시 확보할 수 있는 효과를 얻게 된다.

이러한 효과는 수류 속도가 대체적으로 빠르게 형성되는 하천이나 강에서도 동일하게 적용될 수 있는 것으로서 종래 수류속도가 빠르고 수심이 깊은 지역에서의 구조체 설치에 어려움이 있는 문제를 해결할 수 있는 기술로 이해하면 될 것이다. 본 발명인은 이러한 과제를 해결하기 위해 특허 제10-2010-0000(특허명칭:조류 및 수류발전 구조체 장치 및 설치방법)을 발명하여 등록한 바 있다. 그러나 이러한 구조체를 경제적이고 효율적으로 구성할 수 있는 구조체 설치용 여타 장치들은 여러 어려운 문제점을 가지고 있었다.

즉, 수차발전기를 설치하기 위해서는 2주 또는 4주형 원통 지주체를 해저바닥 또는 강의 바닥에 구성하여야 하는데 시추장비를 단순히 바지선체에 싣고 작업을 진행하게 될 경우 조류의 간조와 만조시의 수위차에 의해 수시로 변화되는 해수면의 높이로 인해 시추자체에 어려운 문제점이 있으며, 이를 해결하기 위해 바지선체에 레그부를 구성한다 할지라도 원통지주체의 직경을 2미터 내외로 할 경우 바지선체의 크기에 비해 레그부의 높이가 지대하게 높게 형성될 수 밖에 없어 바지선체의 이동과 작업에 불편이 클 수 밖에 없는 문제점이 있었다.

10-2010-0053975(특허명칭:조류 및 수류발전 구조체장치 및 설치방법) 10-2007-0077803(특허명칭:조류발전장치) 10-2005-0017964(특허명칭:조류발전장치)

본 발명은 조류 및 수류 발전이 가능하도록 수차발전기를 설치할 수 있도록 한 조류 및 수류발전 구조체를 설치할 수 있도록 한 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 조류 및 수류발전을 위해 조류 및 수류에 따라 수차발전기의 블레이드가 회전할 수 있도록 수차발전기를 장치할 수 있는 구조체를 설치하기 위한 바지선 장치를 개발하고자 함에 그 목적이 있다.

또한, 수차발전기를 설치하기 위한 구조체인 원통지주체의 각각의 간격을 정밀하게 유지하면서 2주형, 또는 4주형 등 원통지주체의 설치가 가능한 기술을 갖는 구조체설치용 바지선 장치를 확보하는데 그 목적이 있다.

또한, 조류 및 수류발전 구조체를 이루고 있는 각 원통지지체 사이는 항시 일정한 간격을 두고 구성될 수 있도록 함으로써 구조체 시설 완료후 수차발전기를 설치함에 있어 지나친 틈새 발생으로 인해 설치에 어려움이 발생되지 않도록 하고 운전 중 케비테이션 현상등이 발생되지 않도록 하는 것이다.

또한, 조류 및 수류발전 구조체를 구성하는 과정에서 그라우팅제재에 의한 해양오염이나 수생태계의 환경오염을 예방하여 환경보전이 가능하면서도 대용량 조류발전단지의 구성이 가능한 기술을 공급할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 조류 및 수류발전 구조체를 설치할 수 있도록 한 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치에 있어서,

해수면에 부력에 의해 띄워지는 바지선체와;

바지선체를 해수면 상부로 들어 올려 위치를 고정시킬 수 있도록 구성되고 연결 결합과 분리가 가능하게 설치된 레그부와;

하강과 승강 조정이 가능하도록 레그부에 구성한 승하강장치와;

바지선체에 탑재된 시추기와;

원통지주체 케이싱을 수직방향으로 지지 및 조정할 수 있으면서 원통지주체의 설치간격을 조절하여 세팅 설치할 수 있도록 한 간격조정기능이 갖춰진 케이싱가이드와;

바지선체에 탑재설치된 크레인으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명은 조류 및 수류 발전이 가능하도록 수차발전기가 설치되는 조류발전 구조체를 효율적이고 경제적으로 설치할 수 있도록 한 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치에 관한 것으로서,

조류가 형성된 해양은 물론 수류가 항시 형성되어 있는 대형 하천이나 급류가 포함된 수류가 형성된 강에서도 시추기를 이용하여 수차 발전기를 설치할 수 있는 수류발전용 구조체를 설치할 수 있는 장치의 구성 효과가 있으며,

또한, 수차발전기를 설치하기 위한 구조체인 원통지주체의 각각의 간격을 정밀하게 유지하면서 2주형, 또는 4주형 등 원통지주체의 설치가 가능한 기술을 갖는 구조체 설치장치의 제작 기술을 확보하는 효과가 있다 하겠다.

또한, 조류 및 수류발전 구조체를 구성하는 과정에서 그라우팅제재에 의한 해양오염이나 수생태계의 환경오염을 예방하여 환경보전이 가능하면서도 대용량 조류발전단지의 구성이 가능한 기술을 확보하게 되었다.

본 발명에 의한 조류 및 수류 발전용 구조체 장치 및 설치방법은 해저바닥에 별도의 기초베이스를 시설하지 않고 수면에 고정된 바지선체 상의 시추기를 이용하여 해저바닥면까지 내려진 중공케이싱과 해저 바닥 암반선까지 시추 굴착을 통해 확보된 굴착공 내부와 중공케이싱 내부에 형성된 철근 콘크리트로 이루어진 원통지지체를 설치할 수 있게 되는 표준적인 조류 및 수류 발전용 구조체 설치 공정을 완성할 수 있게 되는 효과 또한 갖게 되었다.

또한, 이러한 규격별 표준 공정이 완성됨으로써 소규모에서 중대형 규모에 이르는 조류 및 수류발전 장치의 구성을 저가로 시행할 수 있게 됨으로써 도서 연안에 위치하면서 조류가 형성되는 어느 곳에서나 간단하고 저렴하게 조류발전이 가능하게 되어 양식장, 축양장, 어촌마을의 전력수요 충당등 다양한 형태의 해양 전력 수요처에 발전 전력을 공급할 수 있게 되는 효과가 있음은 물론 수류의 흐름이 항시 유지되는 대형 하천이나 강에서도 수차발전기를 시설할 수 있는 구조체 설치의 기술적 과제를 해결하는 효과를 갖게 되었다.

특히 전술한 바와 같이 대형의 조류발전용 블레이드를 설치하여 운용할 수가 있게 되어 조류 및 수류의 접촉면적을 크게 넓힐 수 있어 느린 조류 속도에서도 블레이드의 회전속도를 조정할 수 있는 조속기어박스의 설치등을 통해 느린 회전속도라 할지라도 수차발전기의 회전속도를 증속시키는 과정을 거쳐 충분히 활용할 수 있음은 물론 조류방향이 바뀌더라도 비슷한 블레이드의 회전속도를 유지할 수 있게 되어 일정 규모의 전력생산을 항시 확보할 수 있는 효과를 얻게 되었다.

또한, 이러한 구조체를 정형화, 표준화하여 집단적으로 해저와 해상, 하천에 시설할 수 있는 구조체 설치 기술을 확보함으로써 조류발전 규모를 대형화시킬 수 있는 효과를 갖게 하였다.

도 1은 본 발명에 의한 바지선체와 시추기를 이용하여 굴착공에 케이싱을 삽입 설치하는 형태를 표현한 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 레그부와 케이싱가이드를 설치한 바지선체 부분 측면도.
도 3은 본 발명의 의한 레그부와 케이싱가이드를 설치한 바지선체 부분 평면도
도 4는 본 발명에 의한 레그부 슬리브연결 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 레그부 볼트와 너트 연결 단면도
도 6은 본 발명에 의한 케이싱가이드 설치 단면도
도 8은 본 발명에 의해 설치된 수차발전기 설치도

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하 첨부된 도면과 함께 본 발명을 설명한다.

도 1은 바지선체(1) 위에 탑재된 시추기(2)를 이용하여 굴착공(3)을 형성해가면서 중공 케이싱(7)을 삽입 설치하는 형태를 표현한 단면도이다. 최초 중공케이싱(7)을 삽입 설치하기 위한 굴착공(3) 위치를 결정하기 위해서는 빠른 조류의 흐름, 또는 강의 수류의 흐름에서도 바지선체(1)가 흔들리지 않고 위치가 고정될 수 있도록 해저바닥(6) 또는 강 바닥에 레그부(9)를 내리고 바지선체(1)를 해수면(30) 상부로 들어 올려 세팅하여 고정하도록 하였다.

바지선체(1)는 대체적으로 철제로 제작된 사각형 형태의 선박이며 상부 갑판(11)은 평탄한 구조이며 크레인(4)이나 시추기(2)가 이동하거나 자재의 적재가 용이한 구조로 이루어져 있다. 바지선체(1)는 이동은 대체로 예인선에 의해 이동되어지는 구조이며 별도 자체 추진엔진을 장착할 수 있음은 물론이다.

바지선체(1) 각 모서리 측에는 레그부(9)를 설치 하였다. 레그부(9)는 원통형 또는 사각형 파이프나 "ㄷ" 챤넬 이나 "H" 빔등의 형태로 제작되어지며 하강과 승강을 위한 랙 피니언기어(31)를 측면에 구성하도록 하였다. 특히 피니언기어(19)는 유압모터 또는 전동모터에 의해 구동되어지도록 하며 미세조정이 가능하도록 하였다.

레그부(9)에는 하중을 측정할 수 있는 센서(미도시)를 설치하여 4개의 레그부(9)에서 각각 측정된 하중의 크기와 수평도에 따라 각 레그부(9)의 하강과 승강의 정도를 미세하게 조정하여 바지선체(1)의 수평이 유지될 수 있도록 하였다.

레그부(9)의 렉기어(18)에는 리미트센서 등을 이용한 스톱퍼(미도시)를 부착하여 일단 세팅된 위치에서 미세조정을 위해 세팅된 정해진 범위를 벗어난 경우에는 레그부(9)의 승, 하강이 되지 않도록 고정될 수 있도록 하였다.

또한, 레그부(9)에는 레그가이드(14)를 설치하여 레그부(9)가 수직 직진성을 유지하면서 수중에 설치될 수 있도록 하였다.

또한, 레그부(9)에는 수중카메라를 설치하여 레그부(9)가 해저바닥(6)에 세팅 고정되는 모습을 관찰할 수 있도록 하였다.

또한, 레그부(9)에 의해 바지선체(1)가 해수면(30) 상부로 올려지게 될 때 바지선체(1)의 수평을 확인하고 유지할 수 있도록 바지선체(1)에는 적정한 위치에 수평계(미도시)가 설치된다.

특히, 레그부(9)는 바지선체(1)가 대형의 선박형태로 제작되어지는 경우에는 레그부(9)의 높이가 40～50m를 상회한다 할지라도 그 구조에 큰 영향이 없다 하겠으나 중소형의 바지선체(1)일 경우에는 지나치게 높이 일체로 고정된 레그부(9)는 오히려 바지선체(1)의 이동 운항에 장애가 될 수 있다 할 것이다. 따라서, 레그부(9)는 6m 전후의 길이로 제작하여 바지선체(1)에서 해저바닥(6) 깊이에 따라 연장 결합하여 설치될 수 있도록 연장결합부(50)를 구성하였다.,

레그부(9)의 연장 결합부(50)는 도5와 같이 지지판(24)을 맞대어 볼트와 너트(23)를 이용하거나 외부슬리브(20)와 내부슬리브(21)를 상 하단 레그부(9)에 각각 구성하여 두 레그부(9)를 결합한 후 고정핀(22)을 삽입하여 결합시키는 형태를 취하도록 하였다. 물론 이러한 경우에도 연결부위의 랙기어(18)는 지나친 틈새없이 정확하게 이어져 승하강 조작에 불편함이 없도록 하였다.

물론 연장을 위해 추가로 필요로 하는 레그부(9)는 바지선체(1)에 실어 올수도 있으며 별도의 운반선을 이용하여 현장에 반입할 수도 있으며 이때 조립할 레그부(9)의 이동과 조립 및 분해시에는 바지선체(1)에 탑재된 크레인(4)을 이용하도록 하였다.

또한, 바지선체(1)를 레그부(9)를 통해 해수면(30)으로부터 들어 올릴 때 바지선체(1)의 변형이나 파손을 방지할 수 있도록 레그부(9)를 잇는 주요 골격에 대하여는 바지선체(1)와 탑재장비의 하중과 이동 중의 충격등을 고려하여 구조적으로 결함이 없도록 튼튼하게 시설되도록 하였다.

한편, 바지선체(1)를 깊은 심도에서 레그부(9)를 이용하여 해수면(30) 상부에 고정하게 될 경우 레그부(9)가 길어짐으로 인하여 빠른 조류 속도로 인해 하중이 한쪽으로 쏠림현상이 발생될 수 있고 중심이 흩트러져 레그부(9)의 휨현상이나 바지선체(1)가 기울어져 침몰될 수 있는 위험성이 있어 이를 방지할 수 있도록 다수개의 앵커(8)와 체인(10) 또는 와이어로우프를 사방으로 설치하여 인장 결속함으로써 레그부(9)가 중심을 잃지 않고 수중에 바로 서 있을 수 있도록 하였다. 이는 높은 송신탑에 지지용 와이어와 턴버클을 이용하여 지상에 바로 세워질 수 있도록 장치하는 것과 유사한 형태로 이해하면 될 것이다.

바지선체(1) 측면에는 중공케이싱(7)을 수직방향으로 지지 및 조정할 수 있으면서 중공케이싱(7)의 설치간격을 조절하여 세팅 설치할 수 있도록 한 간격조정기능이 갖춰진 케이싱가이드(12)를 설치하였다.

여기에서 중공케이싱(7)은 시추기(2)를 이용하여 굴착공(3)을 형성한 다음 굴착공(3)에 삽입되기까지 과정의 형태이며 이 중공케이싱(7) 내부에 철근콘크리트를 타설하여 블레이드(34)가 연결된 수차발전기(36)를 설치할 수 있도록 구성된 구조체 형태인 것을 본 발명에서는 지주체(33)라 명명하였다.

한편, 바지선체(1) 측면에는 케이싱가이드(12)의 이동이 용이하도록 레일(15)을 설치하였다, 케이싱가이드(12)가 슬라이딩될 수 있도록 설치되는 바지선체(1) 측면의 레일(15)에는 세팅 간격을 표시한 눈금과 거리값이 표식되도록 하였다. 표식된 거리값은 2주형 지주체(33)의 경우 각 지주체(33)의 중심에서 측정된 간격으로서 센티미터로 표시되며 케이싱가이드(12)에 삽입된 중공케이싱(7)의 중심을 연결한 부분에 지시봉이 위치하게 하여 세팅이 용이하도록 하였다.

케이싱가이드(12)는 수직방향으로 형성된 2개의 가드(13)에 의해 원통형 또는 사각형 중공케이싱(7)의 외주연을 붙들어 지지할 수 있도록 되어 있으며 케이싱가이드(12) 몸체는 바지선체(1)의 측면을 따라 좌우로 슬라이딩되면서 고정볼트(17)나 고정핀, 또는 유압에 의해 그 위치가 바지선체(1)에 고정될 수 있도록 하였다.

물론, 가드(13)는 중공케이싱(7)의 형태가 원형 또는 각형 등 에 따라 그 모양을 달리할 수 있으며 별도의 지그를 이용하여 중공케이싱(7)의 고정이 용이하도록 할 수도 있다.

또한, 케이싱가이드(12)가 바지선체(1)의 레일(15)을 따라 이동하게 될 때에 이탈을 방지하기 위해 바지선체(1) 하단에 요홈레일(25)을 설치하고 케이싱가이드(12)에는 돌기편(26)을 설치하여 케이싱가이드(12)가 지지될 수 있도록 하였다.

또한, 케이싱가이드(12)는 중공케이싱(7)을 연장하여 수중에 계속 달아 내리게 될 때 그 하중을 붙들어 고정할 수 있도록 함으로써 이후 연결하여 설치되는 중공케이싱(7)의 용접작업등에 어려움이 없도록 기능하게 하였다.

바지선체(1) 후미는 해수면 측으로 경사지도록 구성된 슬로프(16)를 갖도록 하였다. 슬로프(16)는 장비를 바지선체(1) 외부로 이동시키거나 반입할 경우 선박 접안이 용이하게 하여 운반된 차량이나 장비가 바지선체(1) 갑판(11)위로 이동하거나 별도의 운반선에 하역이 편리하도록 하였다.

바지선체(1)의 갑판(11)에는 시추기(2)를 탑재하여 설치하였다. 시추기(2)는 통상 지상에서 지하수 굴착이나 교량건설시 기초우물통 시설시 사용되는 형태로 설치된다.

시추기(2)를 이용하여 굴착 중 설치되는 중공케이싱(7)은 대체적으로 호칭구경 150A～350A의 크기가 사용되어지며 필요에 따라서는 직경이 1,000mm 이상으로도 시설되어질 수 있고 6m 길이가 규격상 파이프 한 본의 길이임으로 중공케이싱(7)은 용접작업을 통해 연결하면서 설치된다.

시추기(2)는 연결롯드(36) 하부에 굴착비트(37)가 설치되며 함마링 또는 압입회전 등을 통해 중공케이싱(7) 내부에서 해저바닥을 깊이 파고 들어갈 수 있도록 하였다. 시추기(2)에는 굴착 중 발생되는 암석파쇄분을 효과적으로 배출하고 에어햄머비트의 작동 등을 위해 고압의 콤푸레셔가 구비되어 있으며 또는 별도의 콤푸레셔를 설치하여 고압호스로 시추기(2)와 연결하여 압축공기를 공급받아 운용하기도 한다. 여기에서 시추기(2)라 함은 당연히 콤푸레셔를 포함한 일체의 장비로 인식하여야 할 것이다.

물론, 굴착비트(37)를 설치하기 전 시추기(2)와 바지선체(1)에 설치된 케이싱가이드(12)에 중공케이싱(7)을 삽입하여 수직성을 유지하면서 먼저 해저바닥(6)까지 내려 설치될 수 있도록 하였다. 중공케이싱(7)은 삽입이 완료된 후 내부에 철근콘크리트가 타설되어 해저바닥(6)에 고정되어지게 되면 수차발전기(36)를 설치하는데 이용되는 지주체(33)의 형태를 갖게 됨과 동시에 여러 부대시설의 설치를 통해 조류발전용 구조체로서 그 역할을 하게 된다. 특히 지주체(33)의 단면은 통상 사각형이거나 원형으로 구성되어지며 조류의 저항을 최소화 하기 위해 전후가 유선형이 될 수 있도록 선단부를 가공하였다. 2주형의 지주체(33)를 설치하기 위해 바지선체(1) 갑판(11)에 시추기(2)를 2대로 운용할 수 도 있으며 대형의 중공케이싱(7)의 조립과 설치를 위해 바지선체(1) 갑판(11)에 설치된 크레인(4)을 활용할 수도 있음은 당연하다 하겠다.

케이싱가이드(12)에 의해 중공케이싱(7)의 설치 위치가 세팅되어지게 됨으로써 2주형 지주체(33)인 경우 바지선체(1) 갑판(11)에서 이미 두 지주체(33)의 중심거리가 일정하게 시설되어질 수 있게 되며 이 거리는 수차발전기(36)가 설치되는 너비의 설계값과 일치하게 되어 수차발전기(36)의 조립, 설치와 분리가 극히 용이하게 이루어질 수 있게 된다.

물론, 바지선체(1)의 양쪽 면에 각각 케이싱가이드(12)를 설치하여 시추기(2)를 이동하여 굴착한 후 중공케이싱(7)을 설치하도록 함으로써 바지선체(1)의 폭 만큼의 거리에 2주형 지주체(33) 설치가 가능하도록 운용될 수도 있다,

통상적으로 5～15m 깊이의 굴착공(3)이 형성되어지게 되면 시추기(2)의 유압 또는 케이싱가이드(12)를 이용하여 고정한 다음 레그부(9)의 하강을 이용한 바지선체(1)의 하중을 이용하여 중공케이싱(7)을 누르게 되면 이미 굴진된 굴착공(3) 내부로 중공케이싱(7)의 하단 일부가 삽입이 이루어지게 되며 이때 중공케이싱(7) 하단에 설치된 고무팩킹이 일정 부분 수밀성을 확보할 수 있도록 기능하게 된다. 이때 시추기(1)와 중공케이싱(7)에는 수직 수평계(미도시)를 이용하여 정확히 수직방향으로 중공케이싱의 삽입이 이루어질 수 있도록 조치해 나간다.

한편, 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (8)

1. 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치에 있어서,
   해수면에 부력에 의해 띄워지는 바지선체와;
   바지선체를 해수면 상부로 들어 올려 위치를 고정시키며 연결 결합과 분리가 가능하게 설치된 레그부와;
   레그부의 하강과 승강 조정이 가능하도록 구성한 승하강장치와;
   바지선체에 탑재된 시추기와;
   중공케이싱을 수직방향으로 지지 및 조정하면서 중공케이싱의 설치간격을 조절하여 세팅 설치할 수 있도록 한 간격조정기능이 갖춰진 케이싱가이드와;
   바지선체에 탑재 설치된 크레인으로 구성된 것을 특징으로 하는 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치
2. 청구항 1에 있어서,
   레그부는 레그가이드가 구성된 것을 특징으로 하는 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치
3. 청구항 1에 있어서,
   레그부에 구성한 승하강장치는 랙기어와 피니언기어를 이용한 것을 특징으로 하는 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치
4. 청구항 1에 있어서,
   레그부에는 하중을 측정할 수 있는 센서를 설치하여 4개의 레그부에서 각각 측정된 하중의 크기와 수평도에 따라 각 레그부의 하강과 승강의 정도를 미세하게 조정하여 바지선체의 수평이 유지될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치
5. 청구항 1에 있어서,
   레그부에는 수중카메라를 설치하여 레그부가 해저바닥에 세팅 고정되는 모습을 관찰할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치
6. 청구항 1에 있어서,
   케이싱가이드는 중공케이싱을 고정할 수 있는 고정장치를 갖는 것을 특징으로 하는 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치
7. 청구항 1에 있어서,
   바지선체 측면에는 케이싱가이드의 이동이 용이하도록 레일을 설치한 것을 특징으로 하는 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치
8. 청구항 1에 있어서,
   바지선체를 깊은 심도에서 레그부를 이용하여 해수면 상부에 고정하게 될 경우 레그부가 길어짐으로 인하여 하중이 한쪽으로 쏠림현상이 발생될 수 있고 레그부의 휨현상이나 바지선체가 기울어져 침몰될 수 있는 위험성이 있어 이를 방지할 수 있도록 다수개의 앵커와 체인 또는 와이어로우프를 사방으로 설치하여 인장 결속함으로써 레그부가 중심을 잃지 않고 수중에 바로 서 있을 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 조류발전 구조체 설치용 바지선 장치

Images