KR20150077787A - 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부력 탱크의 부력으로 자켓 구조물 스스로 물속에서 자리를 잡도록 하여 대형 크레인을 사용하지 않고서도 시공할 수 있는 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예는 (a) 자켓 구조물의 무게중심의 상부에 위치하도록 자켓 구조물에 공기가 인입되어 부력을 갖는 부력 탱크를 결합하는 단계; (b) 부력 탱크가 고정 설치된 자켓 구조물을 측면으로 눕혀서 바지선에 탑재하는 단계; (c) 바지선의 일측 단부측의 자켓 구조물의 상단부와 당김줄로 연결하여 제1 예인선을 위치시키고, 자켓 구조물의 하단부가 위치하는 바지선의 타측 단부측에 예인줄로 연결하여 제2 예인선을 위치시키고, 자켓 구조물의 시공 지점으로 바지선을 이동시키는 단계; (d) 제1 예인선의 당김줄을 당겨 바지선에 탑재된 자켓 구조물의 상단부부터 물에 잠기도록 하여 자켓 구조물 전체가 바지선에서 이탈되어 수중에 위치하도록 하는 단계; (e) 수중의 자켓 구조물이 부력 탱크의 부력으로 자켓 구조물이 수중에서 자리를 잡도록 하는 단계;를 포함하여 이루어진다.

Description

부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법{Method of jacket structure launching for Sea wind power generator}

본 발명은 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 해상풍력 발전을 위하여 자켓 타입의 구조물 설치시 부력 탱크의 부력으로 자켓 구조물 스스로 물속에서 자리를 잡도록 하여 대형 크레인을 사용하지 않고서도 시공할 수 있는 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법에 관한 것이다.

종래에 해상풍력 발전을 위한 자켓 구조물을 시공할 경우에는 대형 크레인을 이용하여 자켓 구조물을 바지선에서 들어 시공해야 했다. 그러나 현재 풍력 발전기의 용량이 대형화되면서 대형화된 풍력 발전기를 지지해 주는 자켓 구조물의 규모 또한 증가됨에 따라 이를 시공하는 크레인 또한 대형 크레인을 사용하여야 하지만, 현재 5MW 해상풍력의 경우 국내에서 시공할 수 있는 대형 크레인이 절대적으로 부족한 상황에서 시공이 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1236542호 "자립형 지그 자켓 프레임을 이용한 수상 파일기초 시공 방법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 도 2에서와 같이 "자켓 프레임을 이용한 수상 파일기초 시공 방법에 있어서, (a) 선상에 크레인이 배치되고 일측에 자켓 프레임이 설치된 메인 바지선이 파일 설치 예정 지점에 상기 자켓프레임이 대응되도록 배치되는 단계; (b) 핀파일을 통해 상기 자켓 프레임을 고정한 다음 상기 자켓 프레임을 상기 메인 바지선으로부터 분리하는 단계; (c) 상기 자켓 프레임 상에 하나 이상의 케이싱가이드가 배치되는 단계; (d) 상기 케이싱가이드를 통해 임시케이싱이 설치되는 단계; (e) 상기 임시케이싱에 굴착기가 삽입되어 지면을 굴착해 굴착공을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 굴착공에 파일을 설치하는 단계를 포함하되, 상기 (a) 단계 내지 상기 (d) 단계는 상기 메인 바지선에 의해 수행되고, 상기 자켓 프레임은 연결구조체에 의해 상기 메인 바지선에 설치되며, 상기 연결구조체는 상기 메인 바지선의 일측에 구비되는 제1 핀결합부; 상기 자켓 프레임의 일측에 구비되고 상기 제1 핀결합부와 맞물리는 제2 핀결합부; 및 상기 제2 핀결합부가 상기 제1 핀결합부에 대해 횡 방향을 축으로 회전 가능하도록 힌지 결합되는 핀부재를 포함하는 것인 자립형 지그 자켓 프레임을 이용한 수상 파일기초 시공 방법"을 제안한다.

그러나 상기 배경기술은 자켓 프레임을 설치하기 위해 다수의 선박이 아니라 메인 바지선만을 이용할 수 있어, 공사 기간이 단축되며 시공이 간편하도록 제안하고 있으나, 상기 배경기술 역시 자켓 프레임을 설치하기 위하여 대형 크레인을 사용하여야 하는 문제점이 있었다.

특허등록 제1236542호 "자립형 지그 자켓 프레임을 이용한 수상 파일기초 시공 방법"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 부력 탱크에 공기를 넣어 자켓 구조물에 결합하여 부력 탱크의 부력으로 자켓 구조물 스스로 물속에서 자리를 잡도록 하여, 대형 크레인을 사용하지 않고서도 대형 자켓 구조물의 시공이 가능하여 시공 비용 및 대형 크레인 사용을 위하여 대기하는 시간을 줄일 수 있는 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 (a) 자켓 구조물의 무게중심의 상부에 위치하도록 자켓 구조물에 공기가 인입되어 부력을 갖는 부력 탱크를 결합하는 단계; (b) 부력 탱크가 고정 설치된 자켓 구조물을 측면으로 눕혀서 바지선에 탑재하는 단계; (c) 바지선의 일측 단부측의 자켓 구조물의 상단부와 당김줄로 연결하여 제1 예인선을 위치시키고, 자켓 구조물의 하단부가 위치하는 바지선의 타측 단부측에 예인줄로 연결하여 제2 예인선을 위치시키고, 자켓 구조물의 시공 지점으로 바지선을 이동시키는 단계; (d) 제1 예인선의 당김줄을 당겨 바지선에 탑재된 자켓 구조물의 상단부부터 물에 잠기도록 하여 자켓 구조물 전체가 바지선에서 이탈되어 수중에 위치하도록 하는 단계; (e) 수중의 자켓 구조물이 부력 탱크의 부력으로 자켓 구조물이 수중에서 자리를 잡도록 하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, (b) 단계에서, 자켓 구조물의 바지선 탑재시, 자켓 구조물의 하단부는 바지선과 윈치로 연결되어 있도록 하고, (d) 단계에서, 제1 예인선의 당김줄을 당길 때 이에 대응하여 윈치를 풀어주도록 하는 것을 특징으로 하는 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

또한, (d) 단계에서, 제1 예인선의 당김줄을 당길 때 제2 예인선은 바지선을 제1 예인선과 반대방향으로 예인하도록 하는 것을 특징으로 하는 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법은 부력 탱크에 공기를 넣어 부력 탱크의 부력으로 자켓 구조물 스스로 물속에서 자리를 잡도록 하여, 대형 크레인을 사용하지 않고서도 중형 크레인만을 사용하고서도 대형 자켓 구조물의 시공이 가능하여 시공 비용 및 대형 크레인 사용을 위하여 대기하는 시간을 줄일 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법을 개략적으로 도시한 시공 순서도이다.
도 2는 종래의 자립형 지그 자켓 프레임을 이용한 수상 파일기초 시공 방법을 나타낸 개략적인 개념도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 해상 풍력 구조물 설치를 위한 자켓 구조물(10)을 해상에 시공시에, 자켓 구조물(10)에 부력 탱크(20)를 설치하고 자켓 구조물(10)을 바지선에서 천천히 수중으로 밀어 넣어, 부력 탱크(20)의 부력에 의하여 자켓 구조물(10)이 수중에서 스스로 자리를 잡도록 하여, 자켓 구조물(10)의 시공을 위하여 별도의 대형 크레인의 이용이 없이 시공이 가능한 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법이다.

도 1은 본 발명의 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법을 개략적으로 도시한 시공 순서도이다.

먼저, 자켓 구조물(10)에 부력 탱크(20)를 결합 설치한다(a).

부력 탱크(20)는 내부에 공기를 주입하여 부력을 갖도록 하고, 부력 탱크(20)를 자켓 구조물(10)에 결합 구성할 때 부력 탱크(20)가 자켓 구조물(10)의 무게중심에서 상부로 치우쳐 위치하도록 설치하여, 자켓 구조물(10)이 수중에 인입되었을 때, 자켓 구조물(10)이 수중에서 뒤집어 지지 않도록 한다.

부력 탱크(20)의 형상에 제한은 없으나, 부력 탱크(20)는 자켓 구조물(10)이 수중에서 직립하였을 때, 일측으로 치우치지 않도록 자켓 구조물(10)의 외측에 대칭이 되도록 고정하여 설치한다.

이후, 도 1a(a)에 도시된 바와 같이, 부력 탱크(20)가 고정 설치된 자켓 구조물(10)을 측면으로 눕혀서 바지선(30)에 탑재한다(b).

바지선(30)에 자켓 구조물(10)의 탑재시에는 자켓 구조물(10)을 눕혀서 탑재하는데, 자켓 구조물(10)의 상단부가 바지선(30)의 일측 단부에서 바지선(30)의 외측으로 더 돌출되도록 탑재하여 추후 자켓 구조물(10)을 수중으로 인양시에 수중으로의 인입이 용이하도록 한다.

자켓 구조물(10)의 하단부에는 각각 레그가 구성되며, 바지선(30)에 탑재될 때, 바지선(30)의 상부면과 접하는 레그는 접혀서 안정적으로 자켓 구조물(10)이 안착이 되도록 할 수 있다.

이후, 바지선(30)의 일측 단부측의 자켓 구조물(10)의 상단부와 당김줄(41)로 연결하여 제1 예인선(40)을 위치시키고, 자켓 구조물(10)의 하단부가 위치하는 바지선(30)의 타측 단부측에 예인줄(51)로 연결하여 제2 예인선(50)을 위치시키고, 자켓 구조물(10)의 시공 지점으로 바지선(30)을 이동시킨다(c).

즉, 바지선(30)의 일측과 타측에 각각 제1 예인선(40)과 제2 예인선(50)을 위치시키고, 제1 예인선(40)은 당김줄(41)로 자켓 구조물(10)의 상단부와 고정 결합하고, 제2 예인선(50)은 예인줄(51)로 자켓 구조물(10)의 하부측이 위치한 바지선(30)의 타측 단부에 결합한다.

자켓 구조물(10)을 제1 예인선(40)과 결합시에, 도시된 바와 같이, 당김줄(41)을 자켓 구조물(10)의 상단부에서 하부측에 고정 결합하도록 하여, 추후 제1 예인선(40)에서 당김줄(41)을 당길 때, 자켓 구조물(10)의 무게에 의하여 바지선(30)이 기울어지는 각도를 줄이고 안정적으로 자켓 구조물(10)의 상단부가 수중으로 인입되도록 한다.

제2 예인선(50)은 바지선(30)의 타측에 고정 결합하여 바지선(30)을 자켓 구조물(10)의 시공위치까지 예인하도록 할 수 있으며, 추후 제1 예인선(40)에서 당김줄(41)을 당길 때, 예인줄(51)이 바지선(30)의 타측 단부를 구속하여 자켓 구조물(10)의 무게에 의하여 바지선(30)이 뒤집어 지는 것을 방지하도록 할 수 있다.

이후, 도 1a(b)(c) 및 도 1b(a)와 같이, 제1 예인선(40)의 당김줄(41)을 당겨 바지선(30)에 탑재된 자켓 구조물(10)을 수중에 인입시킨다(d).

상기 (b) 단계에서, 자켓 구조물(10)의 상단부가 바지선(30)의 일측 단부에서 바지선(30)의 외측으로 더 돌출되도록 탑재되었기 때문에, 바지선(30)에서 외부로 돌출된 자켓 구조물(10)의 상단부부터 천천히 수중으로 인입시킨다.

자켓 구조물(10)을 수중에 인입시킬 때에는 제1 예인선(40)에서 당김줄(41)을 당겨 천천히 자켓 구조물(10)을 바지선(30)에서 외측으로 견인하고, 자켓 구조물(10)이 점점 견인됨에 따라 자켓 구조물(10)의 자중에 의하여 바지선(30)이 일측으로 기울어지게 되고, 바지선이 기울어짐에 따라 자켓 구조물(10)은 천천히 바지선(30)에서 슬라이딩하면서 결국 자켓 구조물(10) 전체가 수중으로 인입된다.

제1 예인선(40)은 바지선(30)으로부터 일정한 간격 이격되도록 위치하여야 하는데, 자켓 구조물(10)이 인입될 충분한 공간을 만들어주어야 하기 때문이다.

예를 들어 자켓 구조물(10)의 전체 높이가 1,000m 일 때, 자켓 구조물(10)이 상단부부터 천천히 수중으로 인입되기 때문에 자켓 구조물(10)과 동일한 높이의 거리로 이격할 필요는 없고 바지선(30)의 자켓 구조물(10)의 상단부에서 최소 750m 이상 이격되도록 하여야 한다.

제2 예인선(50) 또한 바지선(30)에서 일정간격 이격된 위치에 위치시켜 바지선(30) 등과의 충돌을 피하도록 하여야 하며, 바람직하게는 바지선(30)의 타측 단부로부터 250m이상 이격되도록 하여야 한다.

자켓 구조물(10)이 바지선(30)에서 제1 예인선(40)에 의하여 견인될 때, 바지선(30)도 기울어지게 되기 때문에 자켓 구조물(10)이 바지선(30)에서 급격하게 미끄러져 내릴 수 있기 때문에, (b) 단계에서, 자켓 구조물(10)의 바지선(30) 탑재시, 자켓 구조물(10)의 하단부는 바지선(30)과 윈치(31)로 연결되도록하여, 제1 예인선(40)의 당김줄(41)을 당길 때 자켓 구조물(10)의 하단부를 잡아주면서 풀어주도록 윈치(31)에서 천천히 풀어주도록 할 수 있다.

또한, 제1 예인선(40)의 당김줄(41)을 당길 때 동시에 제2 예인선(50)은 바지선(30)을 제1 예인선(40)과 반대방향으로 예인하도록 하여 바지선(30)과 제1 예인선(40)과의 간격을 일정거리로 유지시켜 자켓 구조물(10)이 바지선(30) 등의 방해 없이 수중에 인입되는 충분한 공간을 형성하여 주며, 보다 부드럽게 바지선(30)에서 자켓 구조물(10)이 미끄러져 수중으로 인입되도록 할 수 있다.

이후, 도 1b(b)와 도 1b(c)에 도시된 바와 같이, 수중의 자켓 구조물(10)이 부력 탱크(20)의 부력으로 자켓 구조물(10)이 수중에서 자리를 잡도록 한다(e).

자켓 구조물(10)이 수중에 인입되면 도 1b(a)와 같이, 처음에는 측면으로 인입되나 부력 탱크(20)가 자켓 구조물(10)의 무게중심보다 상부로 치우쳐 고정구성되었기 때문에, 도 1b(b)와 도 1b(c)와 같이, 자켓 구조물(10)이 수중에서 천천히 직립하게 되는 것이다.

이후, 자켓 구조물(10)에서 부력 탱크(20)를 제거하거나 부력 탱크(20)에서 부력을 제거하여 자켓 구조물(10)을 침강시키고 해저면에 고정시키도록 할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법은 부력 탱크에 공기를 넣어 부력 탱크의 부력으로 자켓 구조물 스스로 물속에서 자리를 잡도록 하여, 대형 크레인을 사용하지 않고서도 중형 크레인만을 사용하고서도 대형 자켓 구조물의 시공이 가능하여 시공 비용 및 대형 크레인 사용을 위하여 대기하는 시간을 줄일 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10 : 자켓 구조물
20 : 부력 탱크
30 : 바지선
31 : 윈치
40 : 제1 예인선
41 : 당김줄
50 : 제2 예인선
51 : 예인줄

Claims (3)

1. (a) 자켓 구조물(10)의 무게중심의 상부에 위치하도록 자켓 구조물(10)에 공기가 인입되어 부력을 갖는 부력 탱크(20)를 결합하는 단계;
   (b) 부력 탱크(20)가 고정 설치된 자켓 구조물(10)을 측면으로 눕혀서 바지선(30)에 탑재하는 단계;
   (c) 바지선(30)의 일측 단부측의 자켓 구조물(10)의 상단부와 당김줄(41)로 연결하여 제1 예인선(40)을 위치시키고, 자켓 구조물(10)의 하단부가 위치하는 바지선(30)의 타측 단부측에 예인줄(51)로 연결하여 제2 예인선(50)을 위치시키고, 자켓 구조물(10)의 시공 지점으로 바지선(30)을 이동시키는 단계;
   (d) 제1 예인선(40)의 당김줄(41)을 당겨 바지선(30)에 탑재된 자켓 구조물(10)의 상단부부터 물에 잠기도록 하여 자켓 구조물(10) 전체가 바지선(30)에서 이탈되어 수중에 위치하도록 하는 단계;
   (e) 수중의 자켓 구조물(10)이 부력 탱크(20)의 부력으로 자켓 구조물(10)이 수중에서 자리를 잡도록 하는 단계;
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   (b) 단계에서, 자켓 구조물(10)의 바지선(30) 탑재시, 자켓 구조물(10)의 하단부는 바지선(30)과 윈치(31)로 연결되어 있도록 하고,
   (d) 단계에서, 제1 예인선(40)의 당김줄(41)을 당길 때 이에 대응하여 윈치(31)를 풀어주도록 하는 것을 특징으로 하는 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   (d) 단계에서, 제1 예인선(40)의 당김줄(41)을 당길 때 제2 예인선(50)은 바지선(30)을 제1 예인선(40)과 반대방향으로 예인하도록 하는 것을 특징으로 하는 부력 탱크를 이용한 해상풍력 자켓 구조물 시공방법.

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