KR20130054056A - 4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법 - Google Patents

4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법에 관한 것으로 4개의 다리로 구성된 상부구조물을 시공함에 있어서 스키드 슈를 선박 갑판의 스키드 레일에 설치하는 스키드 슈 설치단계와, 상부구조물의 몸체인 결착부를 스키드 슈의 상부프레임 상단에서 힌지된 새들에 안착한 후 클램프로 결착부를 고정시켜 상부구조물을 고정케 하는 상부구조물의 설치 및 고정하는 단계와, 해저 상에서의 파일 설치를 이루기 위하여 제1단계, 제2단계, 제3단계, 제4단계를 거쳐 해저 상에서의 파일 설치가 마무리되는 파일 설치 단계와, 해상의 파일 상에 상부구조물 설치를 위하여 제5단계, 제6단계, 제7단계를 거쳐 해상에서의 파일 상에 상부구조물 설치가 마무리되는 상부구조물 설치 단계를 포함함으로써 해상에 상부구조물의 안전한 설치가 이루어지는 4래그 풍력발전용 상부구조물 시공방법을 제공하고자 하는 것이다.

Description

4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법{THE CONSTRUCTION METHOD OF WIND POWER GENERATION THE UPPER PART CONSTRUCTION COMPOSING FOUR LEG}
본 발명은 4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법에 관한 것으로 상세하게는 다리 4개로 구성된 상부구조물을 시공함에 있어 스키드 슈를 선박 갑판의 스키드 레일에 설치하는 단계와, 상기 단계를 거친 후 상부구조물을 스키드 슈 상에 걸착하여 고정하는 단계와, 상기 단계를 거친 후 해저에 파일을 설치하는 단계와, 상기 단계를 거친 후 해상에 세워진 파일 상에 상부구조물을 설치하는 단계를 포함하여 상부구조물이 해상에 설치됨으로써 상부구조물의 안전한 시공방법을 제공하고자 하는 4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법에 관한 것이다.
종래에는, 일반적으로 풍력발전용 상부구조물을 해상에 설치하기 위해서는, 선박에 상부구조물을 운송바지에 선적한 후에 해상에 세워진 파일 주변으로 선박을 이동시킨 다음 선박에 적재된 상부구조물을 다시 크레인으로 끌어올려 각각의 파일에 상부구조물의 다리를 결착한 후 용접으로 마감 처리하는 시공 작업이 수행되어 왔다.
따라서 크레인으로 상부구조물을 끌어올리기 때문에 상부구조물의 요동이 심하여 설치 작업자 여러 명이 상부구조물을 붙잡은 상태에서 상부구조물을 파일에 결착하게 되는데 인력으로는 상부구조물의 요동을 막기에는 역부족이다.
특히나 해상에서의 상부구조물 설치 작업시에는 해양 기후가 변덕스러워 부지불식간에 파도 및 강풍 또는 강우가 발생하기 때문에 이러한 기후 조건에서 설치가 이뤄질 때에 작업자들에게 위험이 초래될 수 있고 자칫 잘못하면 수십 명의 인명 피해를 초래할 수 있다.
또한 설치의 작업 환경이 매우 까다롭고 불편하여 작업자들이 쉽게 피로감을 느끼게 되고 크레인을 사용하기 때문에 상기와 같은 기후 조건에서는 크레인마저 기후 조건의 외력을 극복하지 못하고 부분 파손 및 붕괴의 우려가 발생할 수 있어 경제적 손실이 크다.
전술된 문제점을 해소하고자 본 발명에 따른 4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법은, 크레인을 사용하지 않고서도 상부구조물을 해상에 설치할 수 있도록 하는데에 그 목적이 있다.
또한 상부구조물의 안전한 시공이 이뤄짐으로써 위험 작업를 최소화하도록 하는데에 그 목적이 있고, 작업자들에게 설치 작업의 편리성 및 용이성을 제공하고자 하는데에 그 목적이 있다.
이와 함께 크레인 미사용으로 크레인의 부분 파손 및 붕괴의 염려가 발생하지 않아 경제적 손실이 절감되도록 하는데에 목적이 있다.
전술된 목적을 달성함에 있어 본 발명에 따른 4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법은, 스키드 슈를 선박 갑판의 스키드 레일에 설치하는 단계를 거치게 되고, 상기 단계가 이뤄진 후 타워구조물을 스키드 슈 상에 걸착하여 고정하는 단계를 거치게 되며, 상기 단계가 이뤄진 후 해저에 파일을 설치하는 단계를 거치게 되는데 상기 해저에 파일을 설치하는 단계에서는, 해저 점검 단계와, 형판 재킷 세팅 단계와, 핀 파일 타격 단계와, 형판 재킷 레벨 조정 단계를 포함한 제1단계와; 래그 파일 주입 단계와, 래그 파일 타격 단계를 포함한 제2단계와; 해머부 제거 단계와, 래그 파일 레벨 커팅 단계를 포함한 제3단계와; 형상 재킷 제거 단계와, 래그 파일 설치 완료 단계를 포함한 제4단계를; 포함하게 되고,
상기 해저에 파일을 설치하는 단계가 이뤄진 후에는 파일 상에 상부구조물의 설치 단계를 거치게 되는데 파일 상에 상부구조물의 설치 단계에서는, 선박 접근 단계인 제5단계와; 선박의 비계 주입 단계와, 선박의 비계 정착 단계와, 상부구조물 하강 및 용접 단계를 포함한 제6단계와; 선박 제거 단계인 제7단계를; 포함하게 됨으로써 상부구조물의 해상 설치가 달성된다.
본 발명의 4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법은, 크레인을 미사용한 채 상부구조물이 해상에 시공될 수 있는 효과와 함께 시공 과정에서의 인명 피해가 방지되는 효과가 있다.
또한 작업자에게 시공의 편리성과 용이성을 제공하게 됨으로써 피로감을 감퇴할 수 있는 효과와 함께 안전한 시공을 이루게 됨으로써 인명 피해 및 물적 피해를 줄여 경제적 손실이 절감되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 상부구조물 구성도.
도 2는 본 발명의 스키드 슈 상세도.
도 3은 선박에 배치된 상부구조물의 측면도.
도 4는 도 3의 평면도.
도 5,6,7,8은 해저에서의 파일 설치 순서도.
도 8,10,11은 해상에서의 파일 상에 상부구조물의 설치 순서도.
이하 첨부된 도면을 참고로 하여 설명된다.
본 발명에 따른 4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법은, 다리(12b)가 4개로 구성된 상부구조물(10)을 시공하기 위한 방법으로서, 도 1, 2, 3, 4에 도시된 바와 같이, 풍력발전용 상부구조물(10)의 시공방법을 설명하기에 앞서 상부구조물(10)의 구성을 요약하여 살펴보면, 블레이드(11a), 발전함(11b), 기둥(11c), 몸체(12)로 구성되고, 상기 몸체(12)는 수평으로 형성된 4개의 결착부(12a)와 상기 각각의 결착부(12a)에서 90도의 각도로 절곡되어 수직으로 형성된 4개의 다리(12b)로 구성되며, 결착부(12a)와 다리(12b) 내에는 스키드 슈(20)가 설치되고, 상기 스키드 슈(20)는 상부구조물(10)의 결착부(12a)가 착설될 수 있는 새들(21)이 구비되고, 상기 새들(21) 하단에는 새들(21)을 받칠 수 있는 상부프레임(22)이 구비되며, 상기 새들(21)은 상부프레임(22)에서 힌지로 연결됨을 밝혀두고, 상기 상부프레임(22) 하단에는 1쌍 2조의 제1 잭(23) 및 제2 잭(24)이 구비되고, 상기 1쌍 2조의 제1 잭(23) 및 제2 잭(24) 하단에는 1쌍 2조의 잭(23)(24)을 받칠 수 있는 하부프레임(25)이 구비되며, 상기 하부프레임(25) 하단에는 내열성, 기계적 강도, 내마모성이 뛰어난 합성 고분자 재료인 엔지니어링 플라스틱(26)이 형성되고, 상기 1쌍 2조의 잭(23)(24)을 보호할 수 있게 제1 잭(23)의 양측부에는 보강가이드(27)가 구비되어 형성되며, 상기 잭(23)(24)과 하부프레임(25) 사이에는 힌지가이드(28)가 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.
새들(21)에 착설된 상부구조물(10)의 결착부(12a) 각각은 수평을 이룬 채 클램프(60)에 의해 고정됨으로써 상부구조물(10)이 고정된 상태가 되고 새들(21)이 상부프레임(22)과 힌지되기 때문에 새들(21)의 회동에 의해 상부구조물(10)의 배치 방향을 통일적으로 조절할 수 있게 되는 것이다.
이와 같이 구성된 상부구조물(10)의 시공방법을 하기에서부터 설명하고자 한다.
스키드 슈의 설치 단계
스키드 슈(20)를 선박(30)의 갑판(31) 상에 형성된 스키드 레일(32)에 설치함에 있어 스키드 슈(20)의 하부프레임(25) 하단에 형성된 엔지니어링 플라스틱(26)을 스키드 레일(32)에 착설하여 스키드 슈(20)를 다수개 설치하는데 일례로 도면을 참조하자면 5대의 스키드 슈(20)를 스키드 레일(32)에 설치한다.
상기 스키드 슈(20)의 설치가 이뤄진 후에는 스키드 슈 상(20)에 상부구조물(10)의 설치 및 고정하는 단계를 거치게 된다.
상부구조물의 설치 및 고정하는 단계
5대의 스키드 슈(20) 상에 각각의 상부구조물(10)이 설치되어 고정됨에 있어 상부구조물(10)의 몸체(12)인 결착부(12a) 4개를 스키드 슈(20)의 상부프레임(22) 상단에서 힌지된 새들(21)에 안착한 후 클램프(60)로 결착부(12a)를 고정시켜 상부구조물(10)을 고정토록 한다.
상기 상부구조물의 설치 및 고정하는 단계가 이뤄진 후에는 도 5,6,7,8에 도시된 바와 같이 해저 상에서의 파일 설치 단계를 거치게 된다.
파일 설치 단계에서는,
해저 점검 단계와, 형판 재킷 세팅 단계와, 핀 파일 타격 단계와, 형판 재킷 레벨 조정 단계를 포함한 제1단계와; 래그 파일 주입 단계와, 래그 파일 타격 단계를 포함한 제2단계와; 해머부 제거 단계와, 래그 파일 레벨 커팅 단계를 포함한 제3단계와; 형상 재킷 제거 단계와, 래그 파일 설치 완료 단계를 포함한 제4단계를; 포함하고 있다.
상기 파일 설치 단계를 상세히 설명하자면 하기와 같다.
제1단계에서는,
파일이 견고히 설치될 수 있도록 해저 지면의 응력과 변형 및 평탄성 등을 먼저 점검하여 파일이 굴착되는 최적지를 파악하고자 하는 해저 점검 단계를 거치게 되고, 상기 해저 점검 단계가 이뤄진 후에는 형판 재킷(70)의 각 기둥을 사각형의 틀로 조립하고 상단부에 상부 형판(71)이 위치되도록 하여 고정을 이루게 하는 형판 재킷 세팅 단계를 거치게 되며, 상기 형판 재킷 세팅 단계가 이뤄진 후에는 형판 재킷(70)의 기둥으로 핀 파일(73)을 삽입한 후 해머부(72)로 타격하여 핀 파일(73)이 해저 깊이 박히게 되면서 형판 재킷(70) 틀이 해상에 고정이 되도록 하는 핀 파일 타격 단계를 거치게 되고, 상기 핀 파일 타격 단계가 이뤄진 후에는 형판 재킷(70)의 평형을 조절하게 되는 형판 재킷 레벨 조정 단계를 거치게 됨으로써 제1단계가 마무리된다.
제2단계에서는,
래그 파일(50)을 형판 재킷(70) 상단부에 고정된 상부 형판(71)의 통공 내부로 수용하게 되는 래그 파일 주입 단계를 거치게 되고, 상기 래그 파일 주입 단계가 이뤄진 후에는 래그 파일(50)의 상단부를 해머부(72)로 타격하여 래그 파일(50)이 해저 깊이 박히게 되면서 래그 파일(50)을 해상에 고정시키게 되는 래그 파일 타격 단계를 거치게 됨으로써 제2단계가 마무리된다.
제3단계에서는,
해머부(72)를 상부 형판(71)에서 철거하게 되는 해머 제거 단계를 거치게 되고, 상기 해머 제거 단계가 이뤄진 후에는 타격된 채 상부 형판(71)에 솟아 있는 래그 파일(50)을 절단시켜 상부 형판(71)의 평탄성을 확보하게 되는 래그 파일 레벨 커팅 단계를 거치게 됨으로써 제3단계가 마무리된다.
제4단계에서는,
형판 재킷(70)의 기둥과 상부 형판(71)을 분해하고 핀 파일(73)을 인발하여 철거하게 되는 형판 재킷 제거 단계를 거치게 되고, 상기 형판 재킷 제거 단계가 이뤄진 후에는 래그 파일 설치가 완료됨으로써 제4단계가 마무리된다.
상기 해저 상에서의 파일 설치 단계가 이뤄진 후에는 도 9,10,11에 도시된 바와 같이 해상에서의 파일 상에 상부구조물의 설치 단계를 거치게 된다.
파일 상에 상부구조물의 설치 단계에서는, 선박 접근 단계인 제5단계와; 선박의 비계 주입 단계와, 선박의 비계 정착 단계와, 상부구조물 하강 및 용접 단계를 포함한 제6단계와; 선박 제거 단계인 제7단계를; 포함하고 있다.
상기 파일 상에 상부구조물의 설치 단계를 상세히 설명하자면 하기와 같다.
제5단계에서는,
해상에 세워진 래그 파일(50)에 선박(30)을 접근시키게 되는 선박 접근 단계를 거치게 됨으로써 제5단계가 마무리된다.
제6단계에서는,
선박(30) 후미의 비계(33)를 래그 파일(50) 사이로 주입하게 되는 선박의 비계 주입 단계를 거치게 되고, 상기 선박의 비계 주입 단계가 이뤄진 후에는 선박의 비계(33)가 래그 파일(50)에 정확하게 위치시켜 상부구조물(10)의 다리(12b) 4개가 각각의 래그 파일(50) 상에 일치되는 선박의 비계 정착 단계를 거치게 되고, 상기 선박의 비계 정착 단계가 이뤄진 후에는 스키드 슈(20)의 제1 잭(23) 및 제2 잭(24)을 하강시켜 상부구조물(10)의 다리(12b) 4개가 각각의 래그 파일(50)에 삽입되어 걸착된 후 용접으로 접착을 이루게 되는 상부구조물 하강 및 용접 단계를 거치게 됨으로써 제6단계가 마무리된다.
제7단계에서는,
비계(33)의 스키드 레일(32) 상에 설치된 스키드 슈(20)를 포함하여 선박(30)을 상부구조물(10)의 설치 공간부에서 회향시키게 되는 선박 제거 단계를 거치게 됨으로써 제7단계가 마무리된다.
이로써 크레인을 사용하지 않고서도 상부구조물(10)이 해상에 설치가 되는 안전한 시공이 이뤄지게 된다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
10 : 상부구조물 12 : 몸체
12a: 결착부 12b: 다리
20 : 스키드 슈(Skid Shoe) 21 : 새들
22 : 상부프레임 23 : 제1 잭(Jack)
24 : 제2 잭 25 : 하부프레임
26 : 엔지니어링 플라스틱 27 : 보강가이드
28 : 힌지가이드
30 : 선박 31 : 갑판
32 : 스키드 레일(Skid Rail) 33 : 비계(飛階)
50 : 래그 파일(Leg Pile) 60 : 클램프
70 : 형판 재킷(Template Jacket) 71 : 상부 형판
72 : 해머부 73 : 핀 파일(Pin Pile)

Claims (3)

  1. 해상에 풍력발전용 상부구조물을 설치함에 있어서,
    스키드 슈(20)의 하부프레임(25) 하단에 형성된 엔지니어링 플라스틱(26)을 선박(30)의 갑판(31) 상에 형성된 스키드 레일(32)에 착설하게 되는 스키드 슈의 설치 단계와; 상부구조물(10)의 몸체(12)인 결착부(12a) 4개를 스키드 슈(20)의 상부프레임(22) 상단에서 힌지된 새들(21)에 안착한 후 클램프(60)로 결착부(12a)를 고정하게 되는 상부구조물의 설치 및 고정하는 단계와; 제1단계, 제2단계, 제3단계, 제4단계를 거쳐 해저 상에서의 파일 설치가 마무리되는 파일 설치 단계와; 제5단계, 제6단계, 제7단계를 거쳐 해상에서의 파일 상에 상부구조물 설치가 마무리되는 파일 상의 상부구조물 설치 단계를; 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1단계는,
    해저 지면의 응력과 변형 및 평탄성 등을 먼저 점검하여 파일이 굴착되는 최적지를 파악하고자 하는 해저 점검 단계와; 형판 재킷(70)의 각 기둥을 사각형의 틀로 조립하고 상단부에 상부 형판(71)이 위치되도록 하여 고정을 이루게 하는 형판 재킷 세팅 단계와; 형판 재킷(70)의 기둥으로 핀 파일(73)을 삽입한 후 해머부(72)로 타격하여 핀 파일(73)이 해저 깊이 박히게 되면서 형판 재킷(70) 틀이 해상에 고정이 되도록 하는 핀 파일 타격 단계와; 형판 재킷(70)의 평형을 조절하게 되는 형판 재킷 레벨 조정 단계를; 포함하고,
    제2단계는, 래그 파일(50)을 형판 재킷(70) 상단부에 고정된 상부 형판(71)의 통공 내부로 수용하게 되는 래그 파일 주입 단계와; 래그 파일(50)의 상단부를 해머부(72)로 타격하여 래그 파일(50)이 해저 깊이 박히게 되면서 래그 파일(50)을 해상에 고정시키게 되는 래그 파일 타격 단계를; 포함하며,
    제3단계는, 해머부(72)를 상부 형판(71)에서 철거하게 되는 해머 제거 단계와; 타격된 채 상부 형판(71)에 솟아 있는 래그 파일(50)을 절단시켜 상부 형판(71)의 평탄성을 확보하게 되는 래그 파일 레벨 커팅 단계를; 포함하고,
    제4단계는, 형판 재킷(70)의 기둥과 상부 형판(71)을 분해하고 핀 파일(73)을 인발하여 철거하게 되는 형판 재킷 제거 단계인; 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법.
  3. 제1항에 있어서, 제5단계는,
    해상에 세워진 래그 파일(50)에 선박(30)을 접근시키게 되는 선박 접근 단계이고;
    제6단계는, 선박(30) 후미의 비계(33)를 래그 파일(50) 사이로 주입하게 되는 선박의 비계 주입 단계와; 선박의 비계(33)가 래그 파일(50)에 정확하게 위치시켜 상부구조물(10)의 다리(12b) 4개가 각각의 래그 파일(50) 상에 일치되는 선박의 비계 정착 단계와; 스키드 슈(20)의 제1 잭(23) 및 제2 잭(24)을 하강시켜 상부구조물(10)의 다리(12b) 4개가 각각의 래그 파일(50)에 삽입되어 걸착된 후 용접으로 접착을 이루게 되는 상부구조물 하강 및 용접 단계를; 포함하며,
    제7단계는, 비계(33)의 스키드 레일(32) 상에 설치된 스키드 슈(20)를 포함하여 선박(30)을 상부구조물(10)의 설치 공간부에서 회향시키게 되는 선박 제거 단계인; 것을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 4래그 풍력발전용 상부구조물의 시공방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103274025A (zh) * 2013-06-09 2013-09-04 朱剑文 多浮体立柱抗风浪浮力支座
CN103803024A (zh) * 2014-01-31 2014-05-21 中交一航局第二工程有限公司 半浮式海上风力发电机组整体运输安装一体船及施工方法
CN103921900A (zh) * 2014-01-31 2014-07-16 中交一航局第二工程有限公司 母子双浮体海上风力发电机组整体运输安装一体船及方法

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