KR20150131080A - 부체식 해상 풍력발전 설비 - Google Patents

Abstract

[과제] 스파형 부체식 해상 풍력발전 설비에 있어서, 타워의 경동에 의한 발전 효율의 저하를 억제함과 아울러, 연직 축 방향의 회전 운동(요 운동)을 억제하며, 또한 선박이 계륫줄에 접촉하는 것을 방지함과 동시에 타워 경동 자세 상태를 적정하게 유지할 수 있게 한다.
[해결수단]
부체와, 계륫줄과, 타워와, 타워의 정상부에 설비되는 너셀 및 복수의 블레이드로 이루어지는 풍차로 구성된 부체식 해상 풍력발전 설비에 있어서,
상기 풍차는, 회전축에 소정 각도의 상향각을 붙여 두며, 또한 상기 블레이드를 너셀의 바람이 불어가는 쪽으로 취부하고, 블레이드의 배면을 바람이 불어오는 쪽을 향해 설치하는 다운윈드(downwind) 형식으로 하고,
상기 계륫줄의 부체로의 계류점은 해면 아래에 있고 또한 부체의 무게 중심보다 높은 위치에 설정한 것을 특징으로 하는 부체식 해상 풍력발전 설비.

Description

부체식 해상 풍력발전 설비{FLOATING OFFSHORE WIND POWER GENERATION FACILITY}

본 발명은 비교적 수심이 깊은 해상에 설치되는 스파(SPAR)형 부체식 해상 풍력발전 설비에 관한다.

종래부터 주로 수력, 화력 및 원자력 발전 등의 발전 방식이 전통적으로 채용되어 왔지만, 근년 환경이나 자연 에너지의 유효한 활용이라는 점에서 자연풍을 이용하여 발전을 행하는 풍력발전이 주목되고 있다. 이 풍력발전 설비에는 육상 설치식과 수상(주로 해상)설치식이 있지만, 연안 지역에서부터 배후에 산악지대를 끼고 있는 일본의 경우는, 연안 지역에 안정된 바람을 기대할 수 있는 평야가 적은 상황이다. 한편 일본은 사방이 바다로 둘러싸여 있으며 해상은 발전에 적합한 바람을 용이하게 얻을 수 있음과 동시에, 설치상의 제약이 적다는 등의 이점이 있다. 그래서 근년에는 부체식 해상 풍력발전 설비가 넓게 제안되고 있다.

예컨대 하기 특허문헌 1에서는, 중공사각 기둥모양의 구조물을 조합해서 평면 삼각 형상의, 물에 뜨는 부체를 구성하고, 그 위에 발전용 풍차를 설치한 풍력설비 장치가 제안되고 있다. 이 부체는 수면에 떠오르기 때문에 <폰툰(pontoon)형>이라 불려지고 있다.

또한 하기 특허문헌 2에서는, 상부에 물품이 적재되는 복수의 부체부와, 소정 중심에 내단을 연결하여 수평 방사방향으로 연재한 외단에 상기 각 부체부를 연결하는 길이모양의 강체로 이루어지는 연결부와, 상기 부체부 사이에 인장력을 일으키는 인장부를 구비한 부체 구조가 제안되고 있다.

하기 특허문헌 3에서는, 물에 부유하는 복수의 부체부와, 상기 부체부를 환상으로 연결하는 강체로 이루어지는 연결부와, 환상의 거의 중앙부를 물 밑으로 계류하는 계류수단과, 상기 부체부의 위치를 검출하는 위치검출수단과, 조류를 검출하는 조류검출수단과, 조류에 대해서 각도를 가변하는 태양으로 복수의 부체부에 취부한 키(舵)와, 각 키의 각도를 조류에 대해서 조정함으로써 환상의 거의 중앙부를 중심으로 한 각 부체부의 위치를 가변하는 위치제어부를 구비한 부체구조가 제안되고 있다. 상기 특허문헌 2, 3에 관한 부체 구조는 부체를 수면 밑으로 침수한 상태에서 뜨기 때문에 <반잠수형>이라 칭해지고 있다.

또한 하기 특허문헌 4에서는 상하의 개체(蓋體: 덮개) 와, 이들 사이에 연속적으로 설치된 통 모양의 프리캐스트 콘크리트 블록이 PC 강재로 일체 접합되어 있는 하부 부체와, 이 하부 부체에 PC 강재로 일체 접합된 상기 프리캐스트 콘크리트 블록보다도 작은 직경의 프리캐스트 콘크리트 블록과 위쪽 덮개로 이루어지는 상부 부체로 구성되며, 하부 부체의 하부 내측에 격벽에 의해서 복수의 밸러스트 탱크가 형성되며, 상부 부체의 내측에는 격벽에 의해 복수의 수밀 구획부가 형성된 해상 풍력발전의 부체 구조가 제안되고 있다. 이 특허문헌 4는 낚시찌와 같은 기립상태로 뜨기 때문에 <스파형>이라 불려진다.

상기 스파형 부체는, 한 개의 부체에 일기밖에 취부될 수 없지만, 다른 폰툰형이나 반잠수형에 비해서, 경제성이 우수함과 동시에 부체의 안정성이 뛰어나다는 이점이 있다.

그래서 본 출원인도, 하기 특허문헌 5에 있어서, 도 25에 나타난 것처럼, 부체(51)와, 이 부체(51)의 상부에 설치된 갑판(deck)(52)과, 이 갑판(52)에 연결된 계륫줄(53)과, 상기 갑판(52) 위에 세워지는 타워(54)와, 이 갑판(52)에 연결된 계륫줄(53)과, 상기 갑판(52) 위에 세워지는 타워(54)와, 이 타워(54) 꼭대기 부분에 설비되는 너셀(Nacelle, 55) 및 복수의 풍차 블레이드(56, 56…)로 이루어진 해상 풍력발전 설비(50)로서, 상기 부체(51)는 콘크리트제 프리케스트 통모양체를 높이 방향으로 복수 단으로 쌓아올리며, 각 프리캐스트 통 모양체를 PC 강재에 의해 연결하여 일체화를 도모한 하측 콘크리트제 부체구조부(51A)와, 이 하측 콘크리트제 부체구조부(51A)의 상측에 연설한 상측 강제(鋼製) 부체 구조부(51B)로 이루어짐과 동시에, 상단부를 개구시킨 유저(有底) 중공부를 갖는 스파형 부체구조로 하고, 적어도 시공 시에 상기 타워는 상기 갑판(52) 위에 설치된 타워 승강설비에 의해 승강 자재로 되며, 상기 부체(51) 내부에 수용가능한 스파형 해상 풍력 발전 설비를 제안했다.

[선행기술문헌]

특허문헌 1: 일본 특개 2001-165032호 공보

특허문헌 2: 일본 특개 2007-160965호 공보

특허문헌 3: 일본 특개 2007-331414호 공보

특허문헌 4: 일본 특개 2009-18671호 공보

특허문헌 5: 일본 특개 2010-223113호 공보

그런데 풍차 형식은 너셀의 바람이 불어오는 쪽에 블레이드를 설치하고 블레이드를 바람이 불어오는 쪽으로 정면 대향시켜서 정면에서 바람을 받도록 설치하는 업윈드(upwind) 형식과, 너셀의 바람이 불어가는 쪽에 블레이드를 설치하고 블레이드의 배면을 바람을 향해 뒤쪽에서 바람을 받도록 설치하는 다운윈드(downwind) 형식이 존재하지만, 일반적으로는 블레이드의 바람이 불어오는 쪽에 장해물이 있으면 효율이 떨어지게 되어 업윈드 형식만이 채용되고 있다. 이 경우 블레이드의 굴곡에 의해 이 블레이드가 타워에 접촉하는 것을 방지하기 위해서, 도 26(A)에 도시된 바와 같이, 풍차의 회전축은 수평선에 대하여 소정 각도 (θ = 5~10°정도)의 상향각(θ)을 두고 있다.

그러나 풍력발전 설비가 부체식이면 타워의 하단이 지면에 고정되지 않고 풍압에 의해 경동(傾動)하여 바람이 불어가는 쪽으로 기울어지기 때문에, 도 26(B)에 도시된 바와 같이, 블레이드의 회전면(S)이 한층 더 위를 향하게 기울어지며(θ+β), 수풍면적(受風面積)이 저하함으로써 발전 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

또한 부체식 해상 발전설비의 경우, 풍차에 바람이 닿으면 바람에 의한 저항을 줄이기 위해 부체에 연직축을 회전하는 방향의 회전력(요)이 발생하기 때문에 발전 효율이 저하함과 동시에 폭풍시에는 부체의 경동이 커져서 계륫줄에 작용하는 하중이 증가하는 문제점도 있다.

또한, 상기 특허문헌 5에서는 해면상에 계류점을 설치하는 것으로 계류의 작용점을 올리고 부체운동의 억제력을 증가시키도록 하고 있지만, 계류점을 해면상으로 하면 접근하는 선박이 계류에 접촉할 가능성이 커져서 위험하다는 등의 문제가 있었다.

한편, 상기 특허문헌 5와 같이 콘크리트제 프리캐스트 통모양체를 높이 방향으로 복수 단 쌓아올려 일체화를 도모하는 콘크리트 부체구조부(51A)를 구비한 해상 풍력발전 설비(50)의 경우, 상기 콘크리트 부체구조부(51A)의 조립이나 운반 시, 그리고 해상 풍력발전 설비(50)를 건기할 때 등에서 콘크리트 부체구조부(51A)에 커다란 굽힘응력이 작용한다. 여기서 콘크리트 부체구조부(51A)는, 설치 후에는 양단이 거의 자유단으로 된 지지구조이기 때문에 주로 축력이 작용하여 커다란 굽힘응력은 작용하지 않는 구조로 되어 있다. 특히 프리캐스트 통모양체로 하여 둘레 방향으로 복수로 분할된 분할 프리캐스트 통모양체를 접합하는 구조의 경우, 굽힘에 대한 강도가 약하고 조립이나 운반중 그리고 건기할 때에 변형이나 손상이 발생할 위험이 있었다. 이 때문에 조립 등의 경우에 발생하는 굽힘에 대해 일시적으로 보강용 프레임 틀을 별도로 준비해야 하며, 작업이 많이 걸리게 됨과 동시에 비용이 증가하는 단점이 있었다.

따라서 본 발명의 주된 과제는 스파형 부체식 해상 풍력발전 설비에 있어서, 타워의 경동에 의한 발전 효율의 저하를 억제함과 동시에, 연직축을 회전하는 회전운동(요 운동)을 억제하고, 또한 선박이 계륫줄에 접촉하는 것을 방지함과 동시에 타워의 경동 자세 상태를 적정하게 유지할 수 있게 한 부체식 해상 풍력발전 설비를 제공하는 데 있다.

제 2 과제는 특히 폭풍시에 있어 연직 축을 회전하는 회전운동(요 운동)의 한층 더 억제하도록 도모하는 데 있다.

제 3 과제는 조립 등의 작업을 용이하게 하는 동시에 비용을 저감하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 청구항 1에 관한 발명으로서 부체와 계륫줄과 타워와 타워의 정상부에 설비되는 너셀 및 복수의 블레이드로 이루어지는 풍차로 구성된 부체식 해상 풍력발전 설비에 있어서,

상기 풍차는, 회전축에 소정 각도의 상향각을 붙여 두며, 또한 상기 블레이드를 너셀의 바람이 불어가는 쪽으로 취부하고, 블레이드의 배면을 바람이 불어오는 쪽을 향해 설치하는 다운윈드(downwind) 형식으로 하고,

상기 계륫줄의 부체로의 계류점은 해면 아래에 있고 또한 부체의 무게 중심보다 높은 위치에 설정한 것을 특징으로 하는 부체식 해상 풍력발전 설비가 제공된다.

상기 청구항 1 기재의 발명에 있어서는, 풍차는, 블레이드와 타워와의 접촉을 피하기 위해서 풍차의 회전축에 소정 각도의 상향각을 붙이며, 또한 상기 블레이드를 너셀의 바람이 불어가는 쪽으로 취부하고 블레이드의 배면을 바람이 불어오는 쪽을 향해 설치하는 다운윈드 형식으로 하고 있다. 따라서, 무풍 상태 시에는 도 7(A)에 나타난 것처럼, 블레이드의 회전면은 바람이 불어오는 쪽을 향해 하향 상태(-θ)가 되지만, 바람을 받으면 도 7(B)에 나타난 것처럼 바람이 불어가는 쪽으로 기울어져서 거꾸로 수풍면적(受風面積)을 증대시킴으로써 발전효율의 저하를 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 종래의 업윈드 형식의 경우는 초기 상태의 블레이드 회전면의 경사각(θ)에 대해 바람에 의한 경동각(β)이 가산시키는 반면, 본 발명의 다운윈드 형식의 경우 초기 상태의 블레이드 회전면의 경사각(-θ)에 바람에 의한 경동각(β)이 가산되기 때문에, 상기 업윈드 형식과 비교하여 항상 상기 경사각(θ)만큼에 상당하는 발전효율의 향상이 전망된다.

또한 업윈드 형식의 경우 블레이드를 뒤쪽에서 지지하고 있는 구조이기 때문에 요 모멘트가 발생하기 쉬운 반면, 본 발명과 같이 다운윈드 형식으로 한 경우는 너셀의 바람이 불어가는 쪽으로 블레이드를 설치하는 것으로 블레이드를 앞쪽에서 잡아당기는 것처럼 지지하고 있는 구조이기 때문에 요 모멘트가 작용하기 어려워진다.

더욱이 상기 계륫줄의 부체로의 계류점은, 해면 아래에 있고 또한 부체의 무게 중심보다도 높은 위치에 설정함으로써 선박이 계륫줄에 접촉하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한 계류점이 부체의 무게 중심보다도 위쪽에 위치하기 때문에 부체가 지나치게 넘어지는 것을 억제하도록 계류점에 부체의 무게중심을 중심으로 하는 저항 모멘트를 발생시키기 때문에, 타워의 경동(傾動) 자세 상태를 적정하게 유지할 수 있게 된다.

청구항 2에 관한 본 발명으로서, 상기 부체는 하부측이 콘크리트제 프리캐스트 통모양체를 높이 방향으로 복수 단 쌓아 올린 콘크리트제 부체 구조로 하고, 상부측이 강철 부재로 이루어지는 강제 부체 구조로 한 청구항 1 기재의 부체식 해상 풍력발전 설비가 제공된다.

상기 청구항 2에 기재된 발명은 부체 구조로서 하부측이 콘크리트제 프리캐스트 통모양체를 높이 방향으로 복수 단 쌓아 올린 콘크리트제 부체 구조로 하고, 상부측이 강(鋼) 부재로 이루어지는 강제 부체 구조로 한 부체 구조를 채용하는 것이다. 이 복합 구조를 채택함으로써 무게 중심을 낮게 할 수 있으며, 아암 길이의 증가에 의해 상기 저항 모멘트를 증대시킬 수있다.

청구항 3에 관한 본 발명으로서, 상기 부체의 하부측에 둘레면보다 돌출하는 요 억제 핀을 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 설치하고 있는 청구항 1 또는 2 기재의 부체식 해상 풍력발전 설비가 제공된다.

상기 청구항 3 기재의 발명에 있어서, 상기 부체의 하부측에 둘레면보다 돌출하는 요 억제 핀을 둘레 방향으로 간격을 두어 복수 설치하도록 한 것이다. 다운윈드 형식의 채용에 의해 업윈드 형식에 비해 요 모멘트의 발생은 줄일 수 있지만, 부체식의 경우는 계륫줄의 인장력 밖에 기대할 수 없기 때문에 일단 요 모멘트가 발생해버리면 요를 제어하기 어려운 단점이 있다. 그래서 부체의 하부측에, 바람직하게는 수심 30m 이하의 범위에 요 억제 핀을 설치하는 것으로, 부체의 회전 저항을 부여하고 요 운동을 억제하도록 했다.

청구항 4에 관한 본 발명으로서, 평균 풍속 작용시 상기 블레이드의 회전면이 거의 연직면이 되도록 밸러스트 중량을 조정하고 있는 청구항 1 ~ 3 중 어느 한 항 기재의 부체식 해상 풍력발전 설비가 제공된다.

상기 청구항 4 기재의 발명은, 청구항 1의 상기 계륫줄의 부체로의 계류점을 해면 아래에 있으며 또한 부체의 무게 중심보다 높은 위치에 설정한 구성과 관련하여, 이 구성에 의해 발생하는 상기 저항 모멘트의 크기를 조정, 즉 평균 풍속 작용시 상기 블레이드의 회전면이 거의 연직면이 되도록 밸러스트 중량을 조정함으로써 블레이드의 회전면의 기울기를 수풍면적이 면적이 커지는 상태로 유지하는 것이 가능해진다.

청구항 5에 관한 본 발명으로서, 상기 콘크리트제 부체 구조는 상기 프리캐스트 통모양체가 둘레 방향으로 복수로 분할된 분할 프리캐스트 통모양체를 접합하여 구성되며, 상기 프리캐스트 통모양체의 외주에, 긴장력(緊張力)이 도입된 아우터 케이블을 둘레 방향을 따라 권회하고 있는 청구항 2 기재의 부체식 해상 풍력발전 설비가 제공된다.

상기 청구항 5 기재의 발명은, 콘크리트제 부체 구조로 하여, 상기 프리캐스트 통모양체가 둘레 방향으로 복수로 분할된 분할 프리캐스트 통모양체를 접합하여 구성하고, 상기 프리캐스트 통모양체의 외주에 긴장력이 도입된 아우터 케이블을 둘레 방향을 따라 권회하도록 한 것이다. 복수로 분할된 프리캐스트 통모양체여도 프리스트레스트가 도입된 아우터 케이블을 둘레 방향 따라 권회하여 프리캐스트 통모양체를 조여주고 있기 때문에 프리캐스트 통모양체의 굽힘에 대한 강도가 증가하며, 조립 작업이나 운반 작업, 부체식 해상 풍력발전 설비를 건기할 때 등, 콘크리트제 부체 구조에 굽힘 응력이 작용하는 경우에도 콘크리트제 부체 구조의 변형 및 파손을 방지할 수 있음과 동시에, 가설의 프레임 틀 등을 설치할 필요가 없게 되기 때문에 비용도 줄일 수있다.

청구항 6에 관한 본 발명으로서, 상기 아우터 케이블은 상기 프리캐스트 통모양체의 축 방향으로 간격을 두어 복수 설치되어 있는 청구항 5 기재의 부체식 해상 풍력발전 설비가 제공된다.

상기 청구항 6 기재의 발명은, 상기 아우터 케이블을 상기 프리캐스트 통모양체의 축 방향으로 간격을 두고 복수 설치하도록 한 것으로, 이로써 콘크리트제 부체 구조의 축 방향으로 균일하게 보강할 수 있게 된다.

청구항 7에 관한 발명으로서, 상기 아우터 케이블의 정착구(定着具)는 상기 프리캐스트 통모양체의 직경 방향으로 대향하는 2 개소에 설치되어 있으며, 상기 정착구에 상기 프리캐스트 통모양체를 들어올릴 때의 리프팅 금속구를 구비하고 있는 청구항 5 또는 6 기재의 부체식 해상 풍력발전 설비가 제공된다.

상기 청구항 7 기재의 발명은, 상기 아우터 케이블의 정착구를 상기 프리캐스트 통모양체의 직경 방향으로 대향하는 2 개소에 설치하고, 이 정착구에 상기 프리캐스트 통모양체를 들어올릴 때 리프팅 금속구를 구비하도록 한 것이기 때문에 프리캐스트 통모양체의 굽힘 응력 부하를 더욱 억제할 수있다.

청구항 8에 관한 발명으로서, 상기 아우터 케이블은 가설로 되며, 상기 부체식 해상 풍력발전 설비의 설치시에는 떼어낼 수 있게 한 청구항 5~7 중 어느 한 항 기재의 부체식 해상 풍력발전 설비가 제공된다.

상기 청구항 8 기재의 발명은, 부체식 해상 풍력발전 설비의 설치 후는, 커다란 굽힘 응력이 작용하지 않는 구조이기 때문에, 상기 정착구 및 언본드(unbonded) 선재를 가설하고, 상기 부체식 해상 풍력발전 설비의 설치 후에 떼어낼 수 있다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 스파형 부체식 해상 풍력발전 설비에 있어서 타워의 경동에 의한 발전 효율의 저하를 억제함과 아울러, 연진 축을 도는 방향의 회전 운동(요 운동)을 억제하며, 또한 선박이 계륫줄에 접촉하는 것을 방지하는 동시에 타워의 경동 자세 상태를 적정하게 유지할 수 있게 된다.

또한, 특히 폭풍 시에 있어 연직 축을 도는 회전운동(요 운동)의 더 강화된 억제를 도모하는 것이 가능해진다.

더욱이 조립 등의 작업을 용이하게 할 수 있음과 동시에 비용 저감이 가능해진다.

[도 1] 본 발명에 관한 부체식 해상 풍력발전 설비(1)의 측면도이다.
[도 2] 부체(2)의 종단면도이다.
[도 3] 프리캐스트 통모양체(12(13))를 나타낸다. (A)는 종단면도, (B)는 평면도(B-B선에서 바라본 도면), (C)는 저면도(C-C선에서 바라본 도면)이다.
[도 4] 프리캐스트 통모양체(12(13))끼리의 긴결 요령도 (A)(B)이다.
[도 5] 하측 콘크리트제 부체구조부(2A)와 상측 강철제 부체구조부(2B)와의 경계부를 나타내는 종단면도이다.
[도 6] 요 억제 핀(8)에서 하측 콘크리트제 부체구조부(2A)의 횡단면도이다.
[도 7] 바람에 의한 타워(4)의 경동상태를 나타낸다. (A)는 무풍시(직립시), (B)는 수풍시(경동시)를 나타내는 측면도이다.
[도 8] 저항 모멘트 발생에 의한 경동 제어 상태를 나타내는 전체 측면도이다.
[도 9] 타워(4)의 경사각에 대한 발전 출력의 변화도이다.
[도 10] 하측 콘크리트제 부체 구조부(2A)를 나타낸다. (A)는 횡단면도, (B)는 좌우로 다른 시점에서의 측면도이다.
[도 11] 요부를 확대한, (A)는 정면도, (B)는 평면도이다.
[도 12] 정착구(30)를 나타낸다. (A)는 평면도, (B)는 정면도, (C)는 측면도이다.
[도 13] 아우터 케이블(31)의 정면도이다.
[도 14] 부체식 해상 풍력발전 설비(1)의 시공 요령을 나타내는 흐름도이다.
[도 15] 시공 요령(그것의 1)을 나타낸다. (A)는 평면도, (B)는 정면도이다.
[도 16] 시공 요령(그것의 2)를 나타낸다. (A)는 평면도, (B)는 정면도이다.
[도 17] 시공 요령(그것의 3)을 나타낸다. (A)는 평면도, (B)는 정면도이다.
[도 18] 시공 요령(그것의 4)을 나타낸다. (A)는 평면도, (B)는 정면도이다.
[도 19] 시공 요령(그것의 5)를 나타낸다. (A)는 정면도, (B)는 프리캐스트 통모양체(12) 부분의 평면도이다.
[도 20] 시공 요령(그것의 6)를 나타내는 평면도이다.
[도 21] 시공 요령(그것의 7)를 나타낸 정면도이다.
[도 22] 시공 요령(그것의 8)를 나타낸 정면도이다.
[도 23] 시공 요령(그것의 9)를 나타낸 정면도이다.
[도 24] 시공 요령(그것의 10)를 나타낸 정면도이다.
[도 25] 종래의 부체식 해상 풍력발전 설비(특허 문헌 5)를 나타내는 전체도이다.
[도 26] 업윈드 형식의 경우 바람에 의한 타워의 경동상태를 나타낸다. (A)는 무풍시(직립시), (B)는 수풍시(경동시)를 나타내는 측면도이다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대해서 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 해상 풍력발전 설비(1)는 부체(2)와 계륫줄(3)과 타워(4)와 타워(4)의 정상부에 설비되는 너셀(6) 및 복수의 블레이드(7, 7…)로 이루어지는 풍차(5)로 구성되는 것이다.

상기 부체(2)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 콘크리트제 프리캐스트 통모양체(12~ 13)를 높이 방향으로 복수단 쌓아올리며, 각 프리캐스트 통모양체(12~13)을 PC 강재(19)에 의해 긴결하여 일체화를 도모한 하측 콘크리트제 부체구조부(2A)와, 이 하측 콘크리트제 부체구조부(2A)의 상측에 연설된 상측 강제 부체구조부(2B)로 이루어진다. 상기 부체(2)의 흘수(吃水, L)는 2MW 급 발전 설비의 경우 대체로 60m 이상으로 설정된다.

이하 더욱 구체적으로 상세히 설명한다.

상기 하측 콘크리트제 부체구조부(2A)는 콘크리트제 프리캐스트 통모양체(12,12…)와 합성 프리캐스트 부재(13)의 하반 부분으로 구성되어 있다. 상기 프리캐스트 통모양체(12)는 도 3에 나타난 바와 같이 축 방향으로 동일 단면이 되는 원형 통모양의 프리캐스트 부재이며, 각각 동일한 거푸집을 이용하여 제작되거나 원심 성형에 의해 제조된 중공 프리캐스트 부재가 사용될 수 있다.

벽면 내에는 철근(20) 외, 둘레 방향으로 적의 간격으로 PC 강봉(19)을 삽통하기 위한 시스(21,21…)가 매설되어 있다. 이 시스(21,21…)의 하단부에는 PC 강봉(19)끼리를 연결하기 위한 커플러를 삽입 가능하기 위해 시스 확경부(21a)가 형성되어 있음과 동시에, 상부에는 정착용 앵커 플레이트를 끼워 설치하기 위한 콘크리트 차단 박스(block-out box)(22)가 형성되어 있다. 또한 상면에는 리프팅 금속구(23)가 복수 설치되어 있다.

프리캐스트 통모양체(12)끼리의 긴결(緊結)은 도 4(A)에 도시된 바와 같이, 하단측 프리캐스트 통모양체(12)에서 상방으로 연장된 PC 강봉(19,19…)을 시스(21,21…)에 삽통시키면서 프리캐스트 통모양체(12,12)를 쌓아 겹친다면, 앵커 플레이트(24)를 콘크리트 차단박스(22)에 끼워 설치하고, 너트 부재(25)에 의해 PC 강봉(19)에 장력을 도입하여 일체화를 도모한다. 또한 그라우트 주입공(27)에서 그라우트재를 시스(21) 내에 주입한다. 또한, 상기 앵커 플레이트(24)에 형성된 구멍(24a)은 그라우트 주입 확인공이며, 이 확인공으로부터 그라우트재가 토출된 것을 가지고 그라우트재의 충전을 종료한다.

다음으로, 도 4(B)에 도시된 바와 같이, PC 강봉(19)의 돌출부에 대해서 커플러(26)를 나합하고, 상단측의 PC 강봉(19,19…)을 연결한다면, 상단이 되는 프리캐스트 통모양체(12)의 시스(21,21…)에 상기 PC 강봉(19,19…)을 삽통시키면서 겹쳐쌓고, 상기 요령에 따라 PC 강봉(19)의 정착을 도모하는 수순을 순차적으로 반복함으로써 높이 방향으로 쌓아올릴 수 있다. 이때 하단측 프리캐스트 통모양체(12)와 상단측 프리캐스트 통모양체(12)와의 접합면에는 지수성(止水性) 확보 및 합착면의 접합을 위해 에폭시 수지계 등의 접착제(28)이나 실링재가 도포된다.

다음으로, 상기 합성 프리캐스트 부재(13)는 도 5에 나타난 것처럼, 콘크리트제 프리캐스트 통모양체(16)와 강철제 통모양체(17)의 합성 구조이다. 이들은 일체로 제작된다. 상기 프리캐스트 통모양체(16)는 상기 강제 통모양체(17)의 두께만큼의 두께를 줄인 외경 치수로 되며, 이 외주에 상기 강철제 통모양체(17)의 하반부분이 외감(外嵌)된 구조로 하며, 상기 프리캐스트 통모양체(16)의 상단면이 PC 강봉(19)의 체결면이 된다.

상기 상측 강제 부체구조부(2B)는 상기 합성 프리캐스트 부재(13)의 상반부분과 강제 통모양체(14,15)로 구성되어 있다. 하단측의 강제 통모양체(14)는 하측부분은 합성 프리캐스트 부재(13)와 동일한 외경 치수로 되며, 합성 프리캐스트 부재(13)에 대해서 볼트 또는 용접 등 (도시 예는 볼트 체결)에 의해 연결된다. 강제 통모양체(14)의 상부는 점차적으로 직경을 줄게 한 윗부분이 잘린 원뿔대 형상을 이루고 있다.

상단측의 강제 통모양체(15)는 상기 하단측의 강제 통모양체(14)의 상부 외경에 연속하는 외경 치수로 되는 통모양체로 되며, 하단측 강제 통모양체(14)에 대해서 볼트 또는 용접 등(도시 예는 볼트 체결)에 의해 연결된다.

한편, 상기 타워(4)는 강재, 콘크리트 또는 PRC(프리스트레스트 철근 콘크리트)로 구성되는 것이 사용될 수 있지만, 바람직하게는 총중량이 작아지도록 강재에 의해 제작된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 타워(4)의 외경과 상기 상단측 강제 통모양체(15)의 외경이 거의 일치하고 있으며, 외형상은 단차 등이 없고 상하 방향으로 연속하고 있다. 도시 예에서는, 상단측 강제 통모양체(15)의 상부에 사다리(9)가 설치되어 타워(4)와 상단측 강철제 통모양체(15)의 거의 경계부에 둘레 방향으로 복도발판(10)가 설치되어 있다.

상기 계륫줄(3)의 부체(2)로의 계류점(P)은, 도 1에 나타난 바와 같이, 해면 아래이며 또한 부체(2)의 무게중심(G)보다도 높은 위치로 설정하고 있다. 따라서 선박이 계륫줄(3)에 접촉하는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한 부체(2)가 지나치게 넘어지는 것을 억제하도록 계류점(P)에 부체(2)의 무게중심(G)을 중심으로 하는 저항 모멘트(M)를 발생시키기 때문에, 타워(4)의 경동자세상태를 적정하게 유지할 수 있게 된다.

한편, 상기 너셀(6)은, 풍차(5)의 회전을 전기적으로 변환하는 발전기나 블레이드의 각도를 자동으로 변환할 수 있는 제어기 등이 탑재된 장치이다.

상기 블레이드(7,7…)는 도 7(A)에 도시된 바와 같이, 타워(4)와의 접촉을 피하기 위해 회전축은 소정 각도의 상향각(θ)을 붙이고 있다. 따라서 블레이드 회전면(S)은 상향각(θ)만큼 기울어져 설정된다. 동일 도면에 나타난 것처럼, 본 발명에서는 풍차 형식은, 상기 블레이드(7, 7…)를 너셀(6)의 바람이 불어가는 방향에 취부하고, 블레이드(7, 7…)의 배면을 바람이 불어오는 방향을 향해 설치하는 다운윈드 형식으로 하고 있다. 상기 상향각(θ)은 대체로 5~10°의 범위이다. 따라서 무풍상태시에는 도 7(A)에 도시된 바와 같이, 블레이드(7)의 회전면(S)은 바람이 불어오는 방향을 향해 하향 상태(-θ)로 되지만, 바람을 받으면 도 7(B)에 나타난 것처럼, 바람이 불어가는 방향 측으로 기울어짐으로써 거꾸로 수풍면적을 증대시키는 것에 의해서 발전효율의 저하를 방지하는 것이 가능해진다.

또한 종래 문헌에 의하면(제4회 강연회 강연집 "(5) 부체식 해상 풍력발전의 개발", 독립행정법인 해상기술안전연구소), 도 9에 도시된 바와 같이 상향각 10 °에서 발전 효율은 5% 정도 저하되는 것이 실증되고 있다. 따라서 풍차(5)의 회전 상태에서 타워(4)가 바람이 불어가는 쪽으로 기운 바람에 정면으로 대하는 상태(블레이드 회전면(S)가 연직)로 된 경우에는 5%의 발전 효율의 향상을 예상하게 된다.

한편, 본 발명에서는 상기 계륫줄(3)의 부체(2)로의 계류점(P)은, 도 1에 나타난 바와 같이, 해수면 아래이며 또한 부체(2)의 무게중심(G)보다도 높은 위치로 설정되어 있다. 따라서 도 8에 나타난 것처럼, 풍압에 의해서 타워(4)가 바람이 불어가는 방향쪽으로 지나치게 기울어지면, 부체(2)의 지나친 기울어짐을 억제하도록 계류점(P)에 부체(2)의 무게중심(G)을 중심으로 하는 저항 모멘트(M)를 발생시키기 때문에, 타워(4)의 경동 자세 상태를 적절하게 유지할 수 있게 된다. 본 부체 구조는 하부측이 콘크리트제 프리캐스트 통모양체를 높이 방향으로 복수 단 쌓아올린 콘크리트제 부체 구조로 하고, 상부측이 강 부재로 이루어진 강제 부체 구조로 하고 있기 때문에, 무게중심(G)은 계류점보다 상당히 하측으로 설정하는 것이 가능하게 되며, 저항 모멘트(M)의 암 길이(l)의 증대로 의해서 큰 저항 모멘트(M)를 발생하는 것이 가능해졌다.

그런데 상기 부체(2)의 중공부 내에는, 물, 자갈, 세립질 골재, 조립질 골재, 금속 알맹이 등의 밸러스트재가 투입되어 있지만, 이 밸러스트재 투입량은 평균속도작용 시에 상기 블레이드(7)의 회전면(S)이 거의 연직면이 되도록 밸러스트 중량을 조정하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에서는 도 1에 도시된 것처럼, 상기 부체(2)의 하부측에 둘레면보다 돌출하는 요 억제핀(8, 8…)을 둘레방향으로 간격을 두어서 복수 설치하고 있다. 구체적으로는 도 6에 나타난 것처럼, 프리캐스트 통모양체(12, 13)의 둘레면에 둘레방향으로 등간격, 도시 예에서는 8등분 간격으로 반경 방향으로 돌출하는 요 억제핀(8, 8…)을 설치하고 있다. 일반적으로 스파형 해상 풍력발전 설비의 경우는, 핀이 물의 저항을 증대시키기 때문에 설치하지 않는 것이 일반적이지만, 부체(2)의 하부측에만 핀을 설치하는 것으로 폭풍 시에서의 부체(2)의 요 운동을 효과적으로 방지하게 했다. 상기 요 억제핀(8, 8…)의 설치 범위는 수심 25m 이상의 범위, 바람직하게는 수심 30m의 범위로 하는 것이 좋다. 또한 상기 요 억제핀(8)의 돌출 길이는 부체(2)의 하부측의 외경의 0.10~0.15배, 바람직하게는 0.11~0.13배 정도로 하는 것이 바람직하다.

그런데 상기 하측 콘크리트제 부체구조부(2A)는 상기 프리캐스트 통모양체(12~13)이 둘레방향으로 일체인 것이어도 좋지만, 대형 해상 풍력발전 설비의 경우는, 도 10 및 도 11에 나타난 것처럼, 상기 프리캐스트 통모양체(12~13)가 둘레방향으로 복수로 분할된 분할 프리캐스트 통모양체(12a~12d)를, 둘레방향으로 접합하여 구성된다. 이처럼 분할 프리캐스트 통모양체(12a~12d)를 둘레방향으로 접합한 상기 프리캐스트 통모양체(12~13)의 외주에는, 긴장력이 도입된 아우터 케이블(31)이 둘레방향을 따라 권회되어 있다. 상기 프리캐스트 통모양체(12)는 둘레방향으로 2 이상으로 분할한 것이 이용될 수 있으며, 도 10에 나타난 예에서는 4개로 분할되어 있다.

상기 프리캐스트 통모양체(12~13)의 접합구조로서는, 공지의 것을 사용하는 것이 가능하지만, 특개 2009-235850호 공보에 개시되는 프리캐스트 콘크리트 부재 접합구조가 호적이다. 이러한 프리캐스트 콘크리트 부재의 접합구조는, 일방의 프리캐스트 콘크리트 부재의 접합 단면에는 상하방향으로 복수단 배치된 각각 철근으로 접합된 정착용 매입부재가 매설되며 상기 정착용 매입부재에는 개구를 외부로 면하게 한 포켓 모양의 절결홈이 형성됨과 동시에 상기 절결홈의 형상과 동일한 형상으로 상하방향을 따라 콘크리트에 절결홈이 형성됨으로써 상하방향으로 연속하는 세로홈이 형성되며, 타방의 프리캐스트 콘크리트 부재의 접합단면에는 상하방향으로 북수단 배치된 각각 철근이 외부까지 돌출하여 설치됨과 동시에 이 돌출한 철근의 선단부에 상기 포켓 모양 절결홈으로 끼워맞춰지는 정착부재가 고정되며, 상기 타방의 프리캐스트 콘크리트 부재의 접합단면에 돌출하여 설치된 철근의 정착부재를 상기 일방의 프리캐스트 콘크리트 부재의 세로홈을 따라 삽입하여 프리캐스트 콘크리트 부재끼리 연결함과 동시에, 상기 타방의 프리캐스트 콘크리트 부재의 정착부재를 상기 일방의 프리캐스트 콘크리트 부재의 정착용 매입부재의 포멧 모양 절결홈 부분에 위치를 정한 상태에서, 간극부분에 그라우트재를 충전하는 것에 의해 구성되는 것이다. 이 접합구조에 의하면, 현장에서의 용접작업을 불요로 함과 동시에 사용하는 그라우트재의 양을 저감함으로써 작업시간을 단축하고 시공 비용을 절감할 수 있으며, 또한 접합부의 폭을 작게 함으로써 양호한 외관으로 할 수 있다.

상기 아우터 케이블(31)은, 긴장력을 도입할 때의 긴장단으로 된 정착구(30)에 의해 양단이 정착되어 있다. 상기 정착구(30)는 도 11에 나타난 것처럼, 프리캐스트 통모양체(12)의 외주에 설치된 받침대 콘크리트(32)에 설치되며, 도 10 (A)에 도시된 바와 같이 프리캐스트 통모양체(12)의 직경 방향으로 대향하는 2 개소에 설치되어 있다. 상기 정착구(30)는, 상세하게는 도 12에 나타난 것처럼, 상기 받침대 콘크리트(32)에 설치되는 좌판(33)과, 상기 좌판(33)의 양측으로부터 각각 소정 내향 각도로 입설되는 측판(34, 34)과, 상기 측판(34, 34) 사이에 길이방향으로 소정 간격으로 입설되는 복수의 지압판(35, 35…)으로 주로 구성되어 있다. 또한 일방의 측판(34)에는 타방으로 돌출하여 상기 프리캐스트 통모양체(12)를 들어올릴 때의 리프팅 금속구(36)가 구비되어 있다.

도 12 및 도 13에 나타난 것처럼, 일방의 측판(34)에는 길이방향으로 소정 간격으로 상기 아우터 케이블(31)의 단부에 고착된 맨션(43)을 내측에서부터 삽입하기 위한 개공(34a, 34a…)이 설치되어 있다. 상기 개공(34a)에서부터 돌출시킨 맨션(43)에는 앵커 플레이트(37) 및 너트(38)가 설치되며, 상기 너트(38)를 조여 넣는 것에 의해서 이 측판(34)을 긴장단(緊張端)으로 한 긴장력이 도입가능해져 있다. 또한 이것에 대향하는 타방의 측판(34)에는 그 기립 기단부에 상기 아우터 케이블(31)을 삽통시키기 위한 개구(34b)가 설치되어 있다.

상기 지압판(35)은, 상기 아우터 케이블(31)을 각 측판(34, 34)에 설치된 개공(34a) 및 개구(34b)에 각각 삽통시킨 상태에서, 상기 아우터 케이블(31)의 양측으로 평행하는 한 쌍으로 설치되어 있다. 인접하는 아우터 케이블(31, 31)에 대응하는 인접하는 지압판(35, 35) 사이에는 이들 지압판(35, 35)에 수직한 2매의 지지벽(39, 39)이 세워져 있다.

상기 정착구(30)는 프리캐스트 통모양체(12)의 직경방향으로 대향하는 2개소에 설치하는 것이 바람직하며, 이에 따라 양측의 정착구(30, 30) 사이에 길게 설치되는 1개의 아우터 케이블(31)은 프리캐스트 통모양체(12)의 약 반주분을 체결하도록 배설된다.

양측의 상기 정착구(30, 30)에는 각각 프리캐스트 통모양체(12)를 들어올릴 때의 리프팅 금속구(36)가 구비되어 있다. 이 때문에 별도의 들어올리기 위한 가대(架台) 등을 짜지 않고 프리캐스트 통모양체(12)를 크레인으로 들어올리는 것이 가능해진다.

상기 아우터 케이블(31)은 상기 정착구(30)에 대해서 프리캐스트 통모양체(12)의 일방측을 반주(半周)하는 것과 타방측을 반주하는 것이 거의 서로 다르게 되도록 배치되어 있다. 도시 예에서는, 도 10(B)에 나타난 것처럼, 축 방향 양단의 아우터 케이블(31)을 제외하고, 중간 아우터 케이블(31)이 2개 일조로 해서 일방측(좌반분)을 반주(半周)하는 것과 타방측(우반분)을 반주하는 것이 교호로 설치되어 있다. 또한 일방측을 반주하는 아우터케이블(31)의 개수와 타방측을 반주하는 아우터 케이블(31)의 개수는 동일하다.

상기 아우터 케이블(31)로는 PC 강봉 또는 PC 강연선을 이용해도 좋지만, 도 13에 도시된 바와 같이, PC 강연선(40)의 외주에 방청, 윤활제로서 그리스(41)를 도포하고, 또한 폴리에틸렌 등의 합성수지(42)를 피복가공한 언본드 선재를 이용하는 것이 바람직하다. 아우터 케이블(31)로서 언본드 선재(31)를 이용함으로써 윤활성이 우수하기 때문에 프리캐스트 통모양체(12)를 균일하게 조일 수 있음과 동시에, 방청성, 시공성 및 작업성이 우수하게 된다. 상기 PC 강연선의 양단에는 각각 정착용 맨션(43)이 고착됨과 동시에 그 맨션(43)의 기부(基部)의 외주에 스토퍼 시스(44)가 고착되어 있다. 상기 스토퍼 시스(44)의 외경은 상기 측판(34)에 설치된 개공(34a)의 내경보다 크게 형성되며, 아우터 케이블(31)에 의해서 지나치게 체결되는 것을 방지하고 있다.

다음으로 상기 하측 콘크리트 부체구조부(2A)의 조립 순서에 대해서 설명한다. 도 14에 나타난 것처럼, 맨 처음에 제 1 공정으로서 시공재료 반입과 그 조립을 행함과 동시에, 철판이나 H강, 각목을 설치하여 부설 준비를 한다.

다음으로, 제 2 공정으로서, 도 15에 도시된 것처럼 분할 프리캐스트 통모양체(12a~12d)를 둘레방향으로 접합하여 링 모양의 프리캐스트 통모양체(12)를 구축하기 위한 링 구축 가대(45)를 설치함과 동시에, 이 링 구축 가대(45)에 상기 프리캐스트 통모양체(12)의 내면에 당접하여 소정 링 모양으로 마무리하기 위해 안내되는 내면엣지(內面定規, 46)를 설치한다.

제 3 공정으로서, 도 16에 도시된 바와 같이, 1/4 분할된 분할 프리캐스트 통모양체(12a~12d) 중 2개의 분할 프리캐스트 통모양체(12a, 12b)를 상기 내면엣지(46)에 맞춰서 링 구축 가대(45) 위에 설치하며, 1/2 링 모양 분할 프리캐스트 통모양체를 구축한다. 구체적으로는 이들 분할 프리캐스트 통모양체(12a, 12b)의 접합 단면에 접착제를 도포하고, 일방의 분할 프리캐스트 통모양체(12a)를 상기 내면엣지(46)에 맞춰서 세팅한다면, 양자의 접합단면 사이에 현가한 잭 등의 당김 지그에 의해서 다른 일방의 분할 프리캐스트 통모양체(12b)를 당기도록 해서 세팅한다. 그 다음날에 접착제가 건조할 즈음에 슬리브 모르타르를 주입한 후에 중간의 2일간 양생한다.

그 후, 도 17에 도시된 바와 같이, 별도의 동일한 방법으로 제작한 1/2 링 모양의 분할 프리캐스트 통모양체를, 앞서 제작한 1/2 링 모양 분할 프리캐스트 통모양체가 세팅된 상기 내면엣지(46)에 맞춰서 링 구축 가대(架台, 45) 위에 설치하여 양자를 접합함으로써 링 모양 프리캐스트 통모양체(12)를 구축한다. 이들 단면끼리의 접합 요령은 앞에서 설명한 것과 같다.

제 4 공정으로서 링 모양 프리캐스트 통모양체(12)의 외면 및 내면을 방수도장한다.

제 5 공정으로서, 도 18에 나타난 것처럼, 정착구(30) 및 아우터 케이블(31)을 설치하고, 너트(38)를 조여서 아우터 케이블(31)에 프리스트레스트를 도입한 프리캐스트 통모양체(12)를 조인다. 상기 아우터 케이블(31)을 설치할 때에 정착구(30, 30) 사이에 소정 간격으로 가이드 부재를 설치해 두며, 이들을 따르도록 취부하는 것이 바람직하다.

제 6 공정으로서, 도 19에 도시된 바와 같이, 링 구축 가대(45) 위에 가로향으로 구축된 프리캐스트 통모양체(12)를 크레인으로 매달아내리고, 도 20에 나타난 것처럼 가로향인 채로 회전 가대(47)로 이동한다. 회전 가대(47)에서는 도 21에 나타난 것처럼 가대 일단을 크레인으로 들어올려 프리캐스트 통모양체(12)와 동시에 건기한다.

제 7 공정으로서, 도 22에 나타난 바와 같이, 회전 가대(47)의 고정을 풀고 상기 정착구(30)의 리프팅 금속구(36)에 지그를 장착하여 프리캐스트 통모양체(12)를 크레인으로 들어올린 후에, 도 23에 나타난 것처럼, 거치가대(48)에 설치한다. 이때 이미 설치 연결을 완료한 프리캐스트 통모양체(12)와 500mm 정도 간격을 두고 설치한다.

그리고 제 8 공정으로서, 기 설치 연결 완료한 프리캐스트 통모양체(12)와 이번에 새롭게 연결하는 프리캐스트 통모양체(12)와의 접합단면에 접합제를 도포하고, 상술한 바와 같이 축방향으로 연결한다. 구체적으로는 도 24에 도시된 것처럼, 크레인으로 프리캐스트 통모양체(12)를 약간 들어올린 상태에서 잭 등에 의해 당기도록 해서, PC 강봉(19, 19…)을 시스(21, 21…)로 삽통시키면서 프리캐스트 통모양체(12)를 연결한다. 그 후, 상술한 것처럼 도 4에 나타난 것과 같이 PC 강봉(19)에 장력을 도입하고, 시스(21) 내에 그라우드재를 주입하여 긴결한다.

상기 제 2 공정에서부터 제 8 공정을 반복함으로써 콘크리트제 부체구조(2A)가 완성된다.

본 발명에 관한 부체식 해상 풍력발전 설비(1)에서는, 하측 콘크리트 부체구조(2A)로서 프리캐스트 통모양체(12)를 둘레방향으로 복수 분할한 분할 프리캐스트 통모양체를 접합함으로써 구성한 경우에도, 프리캐스트 통모양체(12)의 외주에 긴장력이 도입된 아우터 케이블(31)을 둘레방향을 따라 권회하고 있기 때문에, 프리캐스트 통모양체(12)가 원주방향으로 조여져서 굽힘강도가 증가하고, 프리캐스트 통모양체(12)의 연결작업이나 부체식 해상 풍력발전 설비(1)의 건기작업 등 하측 콘크리트 부체구조(2A)에 굽힘 응력이 작용하는 경우라도, 콘크리트 부체구조(2A)의 변형 및 파손을 방지할 수 있게 된다.

상기 아우터 케이블(31)은 부체식 해상 풍력발전 설비(1)의 설치 후에도 계속해서 설치해 두게 해도 좋지만, 부체식 해상 풍력발전 설비(1)의 설치 후는 커다란 굽힘 응력이 작용하지 않기 때문에 상기 부체식 해상 풍력발전 설비(1)의 조립 시에만 가설하고, 부체식 해상 풍력발전 설비(1)의 설치 후는 분리 가능하게 해도 좋다.

[부호의 설명]

1: 부체식 해상 풍력발전 설비

2: 부체

2A: 하측 콘크리트 부체구조부

2B: 상측 콘크리트 부체구조부

3: 계륫줄

4: 타워

5: 풍차

6: 너셀

7: 블레이드

8: 요 억제 핀

12: 프리캐스트 통모양체

30: 정착구

31: 아우터 케이블

36: 리프팅 금속구

Claims (8)

1. 부체와, 계륫줄과, 타워와, 타워의 정상부에 설비되는 너셀 및 복수의 블레이드로 이루어지는 풍차로 구성된 부체식 해상 풍력발전 설비에 있어서,
   상기 풍차는, 회전축에 소정 각도의 상향각을 붙여 두며, 또한 상기 블레이드를 너셀의 바람이 불어가는 쪽으로 취부하고, 블레이드의 배면을 바람이 불어오는 쪽을 향해 설치하는 다운윈드(downwind) 형식으로 하고,
   상기 계륫줄의 부체로의 계류점은 해면 아래에 있고 또한 부체의 무게 중심보다 높은 위치에 설정한 것을 특징으로 하는 부체식 해상 풍력발전 설비.
2. 제1항에 있어서,
   상기 부체는 하부측이 콘크리트제 프리캐스트 통모양체를 높이 방향으로 복수 단 쌓아 올린 콘크리트제 부체 구조로 하고, 상부측이 강 부재로 이루어지는 강제 부체 구조로 한 부체식 해상 풍력발전 설비.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 부체의 하부측에 둘레면보다 돌출하는 요 억제 핀을 둘레 방향으로 간격을 두고 복수 설치하고 있는 부체식 해상 풍력발전 설비.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   평균 풍속 작용시 상기 블레이드의 회전면이 거의 연직면이 되도록 밸러스트 중량을 조정하고 있는 부체식 해상 풍력발전 설비.
5. 제2항에 있어서,
   상기 콘크리트제 부체 구조는 상기 프리캐스트 통모양체가 둘레 방향으로 복수로 분할된 분할 프리캐스트 통모양체를 접합하여 구성되며, 상기 프리캐스트 통모양체의 외주에, 긴장력이 도입된 아우터 케이블을 둘레 방향을 따라 권회하고 있는 부체식 해상 풍력발전 설비.
6. 제5항에 있어서,
   상기 아우터 케이블은 상기 프리캐스트 통모양체의 축 방향으로 간격을 두어 복수 설치되어 있는 부체식 해상 풍력발전 설비.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
   상기 아우터 케이블의 정착구(定着具)는 상기 프리캐스트 통모양체의 직경 방향으로 대향하는 2 개소에 설치되어 있으며, 상기 정착구에 상기 프리캐스트 통모양체를 들어올릴 때의 리프팅 금속구를 구비하고 있는 부체식 해상 풍력발전 설비.
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 아우터 케이블은 가설로 되며, 상기 부체식 해상 풍력발전 설비의 설치 시에는 떼어낼 수 있게 한 부체식 해상 풍력발전 설비.
   
   

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