KR20130073117A - 해상 타워구조물 설치방법 - Google Patents

해상 타워구조물 설치방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상 타워구조물의 설치방법에 관한 것이며, 그 목적은 인양할 수 있는 크기(높이)에 제한이 있는 해상 크레인(Floating Crane)의 사양과 무관하게 크기가 큰 타워구조물의 설치를 안정적으로 수행할 수 있는 해상 타워구조물의 설치방법을 제공함에 있다. 이를 위해 본 발명은 육상 혹은 바지선에서 제1타워블록에 제2타워블록을 텔레스코프식으로 조립 설치하는 상부블록체 조립단계와; 상기 상부블록체를 해상으로 이동하고, 해상 크레인을 이용하여 상부블록체를 들어올려 해상에 미리 설치된 베이스블록의 상단에 상부블록체의 제1타워블록을 조립 설치하는 상부블록체 설치단계; 및 상기 제1타워블록의 상단플랜지와 제2타워블록의 하단플랜지에 연결된 스트랜드 잭을 이용하여, 제1타워블록을 중심으로 제2타워블록을 상부로 수직 상승시키고, 제1타워블록의 상단과 제2타워블록의 하단을 조립 설치하는 상부블록체 리프팅단계로 구성된 해상 타워구조물 설치방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

해상 타워구조물 설치방법{Tower structure construction process}
본 발명은 해상 타워구조물의 설치방법에 관한 것으로, 특히 인양할 수 있는 크기(높이)에 제한이 있는 해상 크레인(Floating Crane)의 사양과 무관하게 크기가 큰 타워구조물의 설치를 안정적으로 수행할 수 있는 해상 타워구조물의 설치방법에 관한 것이다.
근래 해양자원의 개발을 위해 다양한 형태의 해양구조물이 설치되고 있다. 이러한 해양구조물 중 고정식 해양구조물은 각각의 구성 블록을 육상에서 건조한 후 이를 설치하고자 하는 해상으로 이동시켜 조립하는 방식으로 많이 설치되고 있다.
도 1을 참조하여, 이러한 방식에 의해 해상의 고정식 타워구조물이 설치되는 과정을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 해상에 설치되는 고정식 타워구조물(2)은, 하단이 해저면에 고정 설치되고, 해수면 위로 노출되는 상단부에 필요에 따른 다양한 설비들이 설치되게 된다.
이러한 해상의 고정식 타워구조물은 먼저 육상에서 세그먼트별로 개별 제작된 단위블록들을 해상으로 이동시킨다.
다음으로 하단이 해저면에 고정되어 상단부가 해수면 위로 노출된 베이스블록(21)을 먼저 설치 고정하게 된다.
다음으로 해수면 위로 노출된 베이스블록(21)의 상단에 대해 다수개의 상부블록(22)들을 연장하여 고정 설치하는 것에 의하여 고정식 타워구조물(2)의 설치를 완료하게 된다.
이상과 같이 해상에 설치되는 고정식 타워구조물(2)의 설치작업은 대부분 해상크레인(1:Floating Crane)을 이용하게 되는데, 이 해상 크레인을 이용하여 상부블록을 수직으로 들어올린 후 천천히 하강시키면서 베이스블록(21)의 상단에 결합시켜 고정하고, 필요에 따라 계속해서 다수개의 상부블록(23,24)들을 높이방향으로 쌓으며 순차적으로 결합시켜 나가며 고정식 타워구조물의 전체 설치를 완료하게 된다.
하지만, 이러한 종래 해상구조물 설치방법은 해상 크레인(1)을 이용해 상부블록(23,24)을 수직으로 들어올릴 시 해당 해상 크레인(1)으로 확보될 수 있는 높이로만 상부블록을 들어올릴 수 있어, 만약 해수면 위로 노출된 타워구조물의 높이가 높은 대형이거나 결합위치가 높은 경우에는 해상 크레인의 크기 역시 따라서 커져야 하기 때문에 한번에 들어올려 베이스블록과 결합시킬 수 있는 상부블록의 크기(높이)에 많은 한계가 있으며, 자칫 무리하게 작업을 진행할 경우에는 안전사고가 발생할 위험이 있다.
또한, 해상 크레인의 경우는 특수 설비에 해당하며, 수요가 적은 이유로 인하여 많은 투자비용에 비해 그 활용도가 크게 떨어져 많은 개수의 해상 크레인이 확보되지 못하는 실정에서 대체적으로 타워구조물의 시공을 위하여서는 해상 크레인을 임대하여 사용하는 것이 보편적인 바, 전술한 타워구조물의 시공시간이 지연되는 경우에는 해상 크레인의 과도한 사용임대료가 발생될 수 있는 것이다.
따라서 해상의 타워구조물을 보다 안정적으로 설치할 수 있는 다양한 장비 및 설치방법의 개발이 요구되고 있다.
국내등록특허공보 등록번호 제0300810호(2001.06.20) 국내등록특허공보 등록번호 제1013789호(2011.02.01)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 타워구조물의 상부블록들을 텔레스코프식(Telescopic Type)으로 다단 조립하고, 이렇게 조립된 상부블록체를 베이스블록에 결합시킨 상태에서 스트랜드 잭(Strand jack)을 이용하여 해상에서 상부블록체를 다단으로 수직 상승시키는 방식으로 타워구조물의 설치작업을 안정적으로 완성시킬 수 있는 해상 타워구조물 설치방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은 육상 혹은 바지선에서 제1타워블록에 제2타워블록을 텔레스코프식으로 조립 설치하는 상부블록체 조립단계;
상기 상부블록체를 해상으로 이동하고, 해상 크레인을 이용하여 상부블록체를 들어올려 해상에 미리 설치된 베이스블록의 상단에 상부블록체의 제1타워블록을 조립 설치하는 상부블록체 설치단계; 및
상기 제1타워블록의 상단플랜지와 제2타워블록의 하단플랜지에 연결된 스트랜드 잭을 이용하여, 제1타워블록을 중심으로 제2타워블록을 상부로 수직 상승시키고, 제1타워블록의 상단과 제2타워블록의 하단을 조립 설치하는 상부블록체 리프팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부블록체 조립단계에는, 제1타워블록의 상단플랜지와 제2타워블록의 하단플랜지를 연결하는 스트랜드 잭의 조립 설치단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스트랜드 잭은, 어퍼앵커 그립과, 하이드로 잭과, 로우앵커 그립, 및 스트랜드 와이어로 구성되며; 상기 스트랜드 와이어의 상단은 상기 제1타워블록의 상단플랜지에 고정수단으로 고정 결합되고 아래로 이어진 하단이 제2타워블록의 하단플랜지를 관통하게 구성되고, 상기 제2타워블록의 하단플랜지를 관통한 스트랜드 와이어의 하단에 어퍼앵커 그립, 하이드로 잭, 로우앵커 그립을 차례로 연결 설치 구성할 수 있다.
상기와 같은 수단으로부터 본 발명은 베이스블록의 상단에 결합되는 상부블록을 텔레스코프식으로 다단 조립된 상부블록체로 구성하고, 이렇게 조립된 상부블록체를 베이스블록에 결합시킨 상태에서 스트랜드 잭을 이용하여 상부블록체를 다단으로 수직 상승시켜 조립할 수 있어, 해수면에 근접한 위치에서 일련의 고소작업을 안정적으로 수행할 수 있으며, 임대료가 비싼 해상크레인의 사용시간을 크게 줄이고, 특히 해상크레인의 허용 크기(높이)를 벗어난 대형 타워구조물의 설치도 안정적으로 수행할 수 있는 산업 상 유용한 발명인 것이다.
도 1은 종래 해상 타워구조물의 설치방식을 보이는 개념도임.
도 2는 베이스블록의 설치 상태를 보이는 도면임.
도 3은 상부블록체의 구성을 보이는 도면임.
도 4는 베이스블록과 상부블록체의 조립과정을 보이는 도면임.
도 5는 베이스블록과 상부블록체의 조립된 상태를 보이는 도면임.
도 6은 상부블록체의 리프링 과정을 보이는 도면임.
도 7은 타워구조물의 설치가 완료된 상태를 보이는 도면임.
위에 기재된 또는 기재되지 않은 본 발명의 특징과 효과들은 이하 첨부도면을 참조한 본 발명의 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다.
본 발명에 의한 해상 타워구조물의 설치방법은, 기본적으로 인양할 수 있는 크기(높이)가 제한적인 해상 크레인(Floating Crane)의 허용된 사양과 벗어나 크기가 큰 해상 타워구조물의 설치를 안정적으로 수행할 수 있는 방법을 제한한다.
도 2 내지 도 7은 본 발명의 일실시 예에 의한 타워구조물의 설치단계를 보이는 개념도이다.
도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명에 의한 타워구조물의 설치방법은, 상부블록체(20) 조립단계와, 상부블록체(20) 설치단계, 및 상부블록체(20) 리프팅단계를 포함한다.
먼저, 해상에 고정식 타워구조물(2)을 설치하기에 앞서, 육상 혹은 바지선에서 타워구조물(2)을 구성하는 세그먼트별 개별 블록들을 제작하게 되는데, 세그먼트별 개별 블록들은 베이스블록(10)과, 본 발명에 의한 상부블록체(20)를 포함한다. 상기 베이스블록(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 타워구조물(2)의 베이스 고정물에 해당하는 것으로, 일단이 해저면에 고정되고 상단부가 해수면 위로 노출될 만큼의 높이를 갖는다. 이러한 베이스블록(10) 역시 제작상과 이동성을 높일 수 있게 여러 개의 세그먼트로 구성되어 조립 구성될 수 있다. 이러한 베이스블록(10)은 종래와 같은 방식으로 미리 해상에 고정 설치된다.
그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 주요 특징부인 상부블록체(20)를 제작하게 된다. 이러한 상부블록체(20) 역시 육상 혹은 해상의 바지선에서 제작될 수 있다.
본 발명에 의한 상부블록체(20)는 제1타워블록(201)과 제2타워블록(202)을 포함하여 제작된다. 상기 제1타워블록(201)은 베이스블록(10)의 상단에 결합되어 타워구조물(2)의 중간부를 형성하는 구조물에 해당하고, 제2타워블록(202)은 최종 타워구조물(2)의 최상단부를 형성하는 구조물에 해당한다.
여기서, 본 발명에 의하면 상기 제1타워블록(201)에 제2타워블록(202)을 텔레스코프식(Telescopic Type)으로 조립 설치하게 된다. 다시 말해서, 제2타워블록(202)은 제1타워블록(201)의 내부로 삽입되는 구조를 이루게 된다.
이렇게 구성하는 이유는 해상 크레인(1)을 이용하여 상부블록체(20)를 베이스블록(10)의 상단에 안착 조립시킨 상태에서, 종래와 같이 재차 해상 크레인(1)을 이용하여 추가 상부블록을 이동 조립시키는 방식이 아니라, 제1타워블록(201)으로부터 제2타워블록(202)을 수직 상승시켜 타워구조물(2)의 최상단 구조물의 설치작업을 완료하기 위해서이다.
결국, 이를 위해 본 발명은 상부블록체(20)의 조립단계에서 제1타워블록(201)으로부터 제2타워블록(202)을 수직 상승시키기 위한 리프트수단을 함께 조립 설치하도록 한다.
본 발명에 의한 리프트수단으로는, 제1타워블록(201)의 상단플랜지(201a)와 제2타워블록(202)의 하단플랜지(202a)를 연결하는 스트랜드 잭(25:Strand Jack)을 조립 설치하도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 스트랜드 잭(25)은 어퍼앵커 그립(251)과, 하이드로 잭(252)과, 로우앵커 그립(253), 및 스트랜드 와이어(254)로 구성되어 있으며, 구체적으로, 스트랜드 와이어(254)의 상단은 제1타워블록(201)의 상단플랜지(201a)에 고정수단으로 고정 결합되고 아래로 이어진 하단이 제2타워블록(202)의 하단플랜지(202a)를 관통하게 구성된다. 그리고 상기 제2타워블록(202)의 하단플랜지(202a)를 관통한 스트랜드 와이어(254)의 하단에 연결되도록 어퍼앵커 그립(251), 하이드로 잭(252), 로우앵커 그립(253)이 차례로 설치 구성된다. 이러한 구성으로부터 하이드로 잭(252)의 구동으로 인하여 상기 어퍼앵커 그립(251) 혹은 로우앵커 그립(253)이 스트랜드 와이어(254)를 따라 이동하게 되고, 이로 인하여 제1타워블록(201)으로부터 제2타워블록(202)을 인출(리프트 혹은 다운)시키게 된다. 이상의 스트랜드 잭(25)은 중량물을 들어 올리거나 견인하는 목적으로 토목, 건축, 플랜트, 해양 산업 전반에서 일반적으로 사용되는 공지의 기술이므로 관련한 더 이상의 상세 설명은 생략한다.
이상과 같이 상부블록체(20)의 제작 및 조립이 완료되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 바지선을 이용하여 해상으로 이동하고 해상 크레인(1)으로 상부블록체(20)를 들어올려 미리 설치된 베이스블록(10)의 상단에 안착시키고, 이후 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스블록(10)의 상단부와 상부블록체(20) 제1타워블록(201)의 하단부를 볼트, 용접 등의 고정수단(16)을 이용하여 조립 설치한다.
이렇게 베이스블록(10)과 상부블록체(20) 간의 조립 설치가 완료되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 스트랜드 잭(25)을 이용하여 제1타워블록(201)으로부터 제2타워블록(202)을 수직 상승시키게 된다. 앞서 설명한 바와 같이, 하이드로 잭(252)을 구동시키면, 어퍼앵커 그립(251)과 로우앵커 그립(253)은 스트랜드 와이어(254)를 따라 상승하게 되고, 상기 어퍼앵커 그립(251)에 하단플랜지(202a)로 지지되어 있는 제2타워블록(202)은 스트랜드 잭(25)과 연동하여 제1타워블록(201)로부터 수직 상승하게 된다.
이렇게 제1타워블록(201)으로부터 제2타워블록(202)의 리프팅 과정이 완료되면, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1타워블록(201)의 상단부(상단플랜지)와 제2타워블록(202)의 하단부(하단플랜지)를 볼트 용접 등의 고정수단(26)을 이용하여 조립 고정시켜 타워구조물(2)의 설치를 완료하게 된다.
여기서, 상부블록체(20)에 설치되어 있는 스트랜드 잭(25)은 제2타워블록(202)의 리프팅 과정을 완료하고, 제2타워블록(202)의 고정 작업이 완료된 다음 제거될 수 있으며 혹은 그대로 유지시켜 차후 제2타워블록(202)의 유지보수 작업 시 필요에 따라 스트랜드 잭(25)을 이용하여 제2타워블록(202)을 수직 하강시킬 수도 있다.
한편, 도시된 실시 예에서는 제1타워블록(201)과 제2타워블록(202)으로 이루어진 2단의 상부블록체(20)를 예로 하고 있으나, 나아가 도시되진 않았지만, 2개 이상의 타워블록들을 순차적으로 텔레스코프식으로 조립 설치하여 사용할 수도 있다. 물론 이러한 경우 이웃하는 타워블록마다 다수개의 스트랜드 잭을 구성하게 된다.
이상과 같이 2개 이상의 다단 타워블록들로 이루어진 상부블록체를 구성할 경우에도 마찬가지 최하단에 위치하는 타워블록을 베이스블록에 고정 조립하고, 다수개의 스트랜드 잭을 순차적으로 구동하는 것에 의하여 다단의 타워블록들을 수직 상승시키며 조립 설치할 수 있는 것이다.
이러한 경우에는 도시된 실시 예에 비하여 더욱 더 큰(높은) 타워구조물의 설치를 효과적으로 할 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
(1) : 해상 크레인(Floating Crane) (2) : 타워구조물
(10) : 베이스블록 (20) : 상부블록체
(201) : 제1타워블록 (201a) : 상단플랜지
(202) : 제2타워블록 (202a) : 하단플랜지
(25) : 스트랜드 잭(Strand Jack) (251) : 어퍼앵커 그립
(252) : 하이드로 잭 (253) : 로우앵커 그립
(254) : 스트랜드 와이어

Claims (3)

  1. 육상 혹은 바지선에서 제1타워블록(201)에 제2타워블록(202)을 텔레스코프식으로 조립 설치하는 상부블록체(20) 조립단계;
    상기 상부블록체(20)를 해상으로 이동하고, 해상 크레인(1)을 이용하여 상부블록체(20)를 들어올려 해상에 미리 설치된 베이스블록(10)의 상단에 상부블록체(20)의 제1타워블록(201)을 조립 설치하는 상부블록체(20) 설치단계; 및
    상기 제1타워블록(201)의 상단플랜지(201a)와 제2타워블록(202)의 하단플랜지(202a)에 연결된 스트랜드 잭(25)을 이용하여, 제1타워블록(201)을 중심으로 제2타워블록(202)을 상부로 수직 상승시키고, 제1타워블록(201)의 상단과 제2타워블록(202)의 하단을 조립 설치하는 상부블록체(20) 리프팅단계; 를 포함하는 해상 타워구조물 설치방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상부블록체(20) 조립단계에는, 제1타워블록(201)의 상단플랜지(201a)와 제2타워블록(202)의 하단플랜지(202a)를 연결하는 스트랜드 잭(25)의 조립 설치단계를 포함하는 해상 타워구조물 설치방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스트랜드 잭(25)은, 어퍼앵커 그립(251)과, 하이드로 잭(252)과, 로우앵커 그립(253), 및 스트랜드 와이어(254)로 구성되며,
    상기 스트랜드 와이어(254)의 상단은 상기 제1타워블록(201)의 상단플랜지(201a)에 고정수단으로 고정 결합되고 아래로 이어진 하단이 제2타워블록(202)의 하단플랜지(202a)를 관통하게 구성되고, 상기 제2타워블록(202)의 하단플랜지(202a)를 관통한 스트랜드 와이어(254)의 하단에 어퍼앵커 그립(251), 하이드로 잭(252), 로우앵커 그립(253)을 차례로 연결 설치한 해상 타워구조물 설치방법.
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