KR20150143114A

KR20150143114A - 해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공방법

Info

Publication number: KR20150143114A
Application number: KR1020140072211A
Authority: KR
Inventors: 김기두
Original assignee: 건국대학교 산학협력단
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2015-12-23
Also published as: KR101626423B1

Abstract

본 발명은 해저면에 설치되어 상부가 해상으로 돌출되게 구비되며 돌출된 상면에 풍력발전기가 안착되는 지지부와 석션버킷부가 분리 시공되는 해상 풍력발전 지지구조물로서, 상기 해저면에 진공 흡입에 의하여 삽입 시공되도록 하면에 개구 형성되며 콘크리트 재질로 형성된 원통 형상의 석션버킷부와; 상기 석션버킷부의 내측 혹은 외측 상부에 설치되며 내부에 중공이 형성된 원추 형상의 지지부와; 상기 지지부의 상부에 상기 해상으로 돌출되도록 일정 길이 연장 형성되며, 내부에 중공이 형성된 연장부를 포함하며, 상기 지지부와 상기 연장부는 일체로 형성되고 상기 석션버킷부와 상기 지지부는 별도로 형성되어 상호 분리된 후 결합되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물을 제시함으로써, 수십 미터의 높이를 가진 해상 풍력발전 콘크리트 지지구조물의 제작을 분리하여 제작하는 해상설치 기술을 제공하여 지지구조물을 시공하는데 소요되는 비용을 절감하고 시간을 단축시킴과 동시에 지지구조물의 수직도를 조절하여 구조적인 안정성을 높임으로써 해상 풍력발전기를 안정적으로 지지할 수 있다.

Description

해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공방법{SUPPORT STRUCTURE OF OFFSHORE WIND TURBINES AND STRUCTURE METHOD THEREOF}

본 발명은 건설 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 해상 풍력발전 지지구조물에 관한 것이다.

일반적으로 해양 구조물은 해상에 다양한 물체를 설치하기 위하여 해양의 지반에 설치되는 구조체이다.

이러한 해양 구조물에는 항상 파도, 조류 및 바람 등에 의한 외력이 작용하게 되고, 이로 인하여 이러한 해상 풍력발전 지지구조물은 외력에 가장 잘 견디며 부식에도 강한 콘크리트 재질로 형성되는 경우가 많다.

도 1은 종래의 해상 풍력발전 구조물이 해상에 설치된 구조를 도시한 사시도이다.

육지의 풍력발전 구조물은 그 소음으로 인한 문제가 크게 지적되는바, 해상에 풍력발전 구조물을 시공하여 이용하고자 하는 시도가 이루어지고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 풍력발전 구조물은 전체적으로 콘크리트 재질에 의해 형성되는데, 내부에 발전시설이 설치된 본체(1)와, 그 상부에 설치된 타워(2) 및 그 타워(2)의 단부에 설치된 브레이드(3)에 의해 구성된다.

해상의 강한 풍력, 파도, 지진 등에 의해 본체(1)가 전도되지 않도록, 본체(1)의 하부에는 원추 형상의 전도방지부(4)가 형성되며, 구조물의 전체적인 슬라이딩을 방지하기 위하여 사석 등에 의해 슬라이딩 방지부(5)가 형성되기도 한다.

그런데, 이러한 종래의 풍력발전 구조물은 많은 강재를 사용함에 따라 비용이 과도하게 소요되고, 그 제조 및 시공에도 과도한 수고와 비용이 소요되며, 구조적 안정성도 우수하지 못하다는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 해상 풍력발전 콘크리트 지지구조물을 시공하는데 소요되는 비용을 절감하고 시간을 단축시킴과 동시에 구조적인 안정성을 높임으로써 해상 풍력발전기를 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 해상 풍력발전 지지구조물을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 해저면에 설치되어 상부가 해상으로 돌출되게 구비되며 돌출된 상면에 풍력발전기가 안착되어 해상풍력 지지구조물과 석션버켓 파일이 분리 시공되는 해상풍력 지지구조물로서, 상기 해저면에 진공 흡입에 의하여 삽입 시공되도록 하면에 개구 형성되며 콘크리트 재질로 형성된 원통 형상의 석션버킷부와; 상기 석션버킷부의 상부에 설치되며 내부에 중공이 형성된 원추 형상의 지지부와; 상기 지지부의 상부에 상기 해상으로 돌출되도록 일정 길이 연장 형성되며, 내부에 중공이 형성된 연장부를; 포함하며, 상기 지지부와 상기 연장부는 일체로 형성되고 상기 석션버킷부와 상기 지지부는 별도로 형성되어 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물을 제시한다.

여기서, 상기 석션버킷부의 상면에는 흡입펌프와 연결하여 그 내부에 진공을 형성함으로써 상기 석션버킷부가 상기 해저면으로 삽입 시공되도록 하는 복수의 흡입공이 관통 형성될 수 있다.

그리고, 상기 석션버킷부의 측면에는 상기 석션버킷부가 상기 해저면으로 삽입 시공된 위치를 확인할 수 있는 위치확인수단이 구비될 수 있다.

또한, 상기 위치확인수단은 상기 석션버킷부의 측면 두 개의 패드아이를 설치하고, 케이블에 연결되어 해상으로 연장 형성되며 상기 석션버킷부의 상면과 수직으로 배치되는 수직케이블과, 상기 수직케이블에 구비되어 상기 수직케이블이 상기 석션버킷부의 상면에 대하여 수직을 이루도록 하는 부유체를 포함할 수 있다.

그리고, 해상풍력 지지구조물이 해상크레인으로 석션 버켓 파일위에 안착된후 패드아이에 연결된 케이블이 제거되도록 할 수 있다.

아울러, 석션버킷부의 상부 둘레면에는 복수의 스터드가 돌출 형성되고, 상기 지지부의 하측 내부 둘레면에도 복수의 스터드가 돌출 형성되며, 상기 석션버킷부의 외면과 상기 지지부의 내면 사이에는 콘크리트가 타설되어 상기 석션버킷부와 상기 지지부가 일체로 결합되도록 할 수 있다.

그리고, 상기 석션버킷부의 상면에는 복수의 스터드가 돌출 구비되고, 상기 석션버킷부와 상기 지지부가 일체로 결합된 후에 상기 석션버킷부의 상면으로 돌출된 상기 스터드 및 상기 지지부 내부에 설치된 수직스터드와 수평철근이 연결되도록 설치하고 콘크리트를 타설할 수 있다.

또한, 상기 석션버킷부의 상면은 절개 형성되고 그 내면에는 내측으로 돌출 형성된 걸림턱이 구비되며, 상기 걸림턱에는 강재로 형성된 원반 형상의 상면커버가 안착되어 볼팅 결합될 수 있다.

아울러, 상기 지지부의 경사면에는 상기 경사면에서 하측으로 돌출 형성된 복수의 수직철근과 상기 수직철근과 직교하는 복수의 수평철근이 설치되고, 배근된 상기 수직철근과 상기 수직철근에는 콘크리트가 타설될 수 있다.

그리고, 상기 콘크리트가 타설되어 양생된 후에 상기 상면커버는 제거되고, 상기 석션버킷부의 내부 및 상기 지지부의 내부에는 사질토의 토양이 되메움될 수 있다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 상기 지지부의 돌출된 걸림턱을 하부 내측에 배치하여 상기 지지부와 일체화시키는 제1단계와; 상기 석션버킷부를 설치하고자 하는 해저면에 토양 일부를 제거하여 설치홈을 함몰 형성한 후에 상기 설치홈에 사질토를 되메움하는 제2단계와; 상기 설치홈에 상기 석션버킷부를 안착시킨 후에 상기 석션버킷부의 내부가 진공 상태가 되도록 하여 상기 석션버킷부가 상기 해저면으로 삽입되어 고정되도록 하는 제3단계와; 상기 지지부를 상기 석션버킷부의 상부 둘레에 배치시켜 상기 전단보강부재가 상기 석션버킷부의 상면에 안착되도록 한 후에 상기 지지부의 내측면과 상기 석션버킷부의 외측면 사이에 콘크리트를 타설하여 상기 석션버킷부와 상기 지지부를 일체화시키는 제4단계를; 포함한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법을 제시한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 상기 본 발명은 상기 지지부의 돌출된 걸림턱을 하부 내측에 배치하여 상기 지지부와 일체화시키는 제1단계와; 설치하고자 하는 해저면에 상기 석션버킷부를 안착시킨 후에 상기 석션버킷부의 내부가 진공 상태가 되도록 하여 상기 석션버킷부가 상기 해저면으로부터 일정한 높이를 유지하여 돌출되어 고정되도록 삽입하는 제2단계와; 상기 지지부의 내측면과 상기 석션버킷부의 외측면 사이에 콘크리트를 타설하여 상기 석션버킷부와 상기 지지부의 수직도를 유지하면서 일체화시키는 제3단계와; 상기 수평철근으로 상기 석션버킷부의 상면과 상기 지지부가 일체로 결합되도록 한 후에 상기 석션버킷부의 상면에 콘크리트를 타설하여 상기 지지부와 상기 석션버킷부가 일체화시키는 제4단계를; 포함한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법을 제시한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 본 발명은 설치하고자 하는 해저면에 상기 석션버킷부를 안착시킨 후에 상기 석션버킷부의 내부가 진공 상태가 되도록 하여 상기 석션버킷부가 상기 해저면으로부터 일정한 높이를 유지하고 해수면의 부표와 석션을 케이블로 연결하는 제1단계와; 상기 석션버킷부의 상면에 구비된 상면커버를 제거하는 제2단계와; 상기 지지부를 상기 석션버킷부의 상부 둘레에 배치시킨 후에 상기 지지부의 내측면과 상기 석션버킷부의 외측면 사이 및 상기 지지부의 경사면 내측에 수평 및 수직 철근으로 배근한 후 콘크리트를 타설하여 상기 석션버킷부와 상기 지지부의 수직도를 유지하면서 일체화시키는 제3단계와; 상기 석션버킷부의 내부와 상기 지지부의 내부에 사질토를 되메움하는 제4단계를; 포함한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법을 제시한다.

상기 과제의 해결을 위하여, 상기 본 발명은 상기 지지부의 돌출된 걸림턱을 하부 외측에 배치하여 상기 지지부를 제작하는 제1단계와; 설치하고자 하는 해저면에 상기 석션버킷부를 안착시킨 후에 상기 석션버킷부의 내부가 진공 상태가 되도록 하여 상기 석션버킷부가 상기 해저면으로부터 일정한 높이를 유지하여 돌출되어 고정하고 케이블로 해수면의 부표와 석션 버켓을 연결하는 제2단계와; 상기 석션버킷부의 상면에 구비된 상면커버를 제거하는 제3단계와; 석션 버켓 기초의 외부에 걸림턱이 석션 버켓 파일위에 걸리도록 삽입하는 제4단계와; 상기 지지부의 외측면과 상기 석션버킷부의 내측면 사이에 콘크리트를 타설하여 상기 석션버킷부와 상기 지지부의 수직도를 유지하면서 일체화시키는 제5단계를; 포함한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법을 제시한다.

본 발명은 수십 미터의 높이를 가진 해상 풍력발전 콘크리트 지지구조물의 제작을 분리하여 제작함으로써 해상에서 설치하는 기술을 제공하여 지지구조물을 시공하는데 소요되는 비용을 절감하고 시간을 단축시킴과 동시에 지지구조물의 수직도를 조절하여 구조적인 안정성을 높임으로써 해상 풍력발전기를 안정적으로 지지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 해상 풍력발전 구조물이 해상에 설치된 구조를 도시한 사시도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 구조를 도시한 사시도이고,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 석션 버켓부가 해저면에 설치되어 부표를 케이블로 연결한 구조를 도시한 평면도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부를 석션버킷부에 설치하는 과정을 도시한 평면도이며,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부의 걸림턱을 석션버킷부에 안착시키고 수직도를 조절한 후 석션버킷부의 내측과 지지부의 외측에 콘크리트 그라우팅 된 구조를 도시한 단면도이며,
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부의 걸림턱을 석션버킷부에 안착시키고 수직도를 조절한 후 석션버킷부의 외측과 지지부의 내측에 콘크리트 그라우팅 된 구조를 도시한 단면도이며,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부와 석션버킷부 상단이 철근 콘크리트로 타설하여 고정된 구조를 도시한 단면도이며,
도 8은 도 6와 도 7의 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부의 하부를 확대하여 도시한 확대도이며,
도 9는 도 8의 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부가 석션버킷부와 현장타설로 연결된 구조를 도시한 단면도이며,
도 10은 도 9의 해상 풍력발전 지지구조물에 사질토가 되메움된 구조를 도시한 평면도이며,
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 해저면에 시공하는 과정을 도시한 평면도이고,
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 시공방법을 순차적으로 기재한 흐름도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 석션 버켓부가 해저면에 설치되어 부표를 케이블로 연결한 구조를 도시한 평면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부를 석션버킷부에 설치하는 과정을 도시한 평면도이며,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부의 걸림턱을 석션버킷부에 안착시키고 수직도를 조절한 후 석션버킷부의 내측과 지지부의 외측에 콘크리트 그라우팅 된 구조를 도시한 단면도이며, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부의 걸림턱을 석션버킷부에 안착시키고 수직도를 조절한 후 석션버킷부의 외측과 지지부의 내측에 콘크리트 그라우팅 된 구조를 도시한 단면도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부와 석션버킷부 상단이 철근 콘크리트로 타설하여 고정된 구조를 도시한 단면도이며, 도 8은 도 6와 도 7의 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부의 하부를 확대하여 도시한 확대도이며, 도 9는 도 8의 해상 풍력발전 지지구조물의 지지부가 석션버킷부와 현장타설로 연결된 구조를 도시한 단면도이며, 도 10은 도 9의 해상 풍력발전 지지구조물에 사질토가 되메움된 구조를 도시한 평면도이며, 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 해저면에 시공하는 과정을 도시한 평면도이고, 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 시공방법을 순차적으로 기재한 흐름도이다.

이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 해상 풍력발전 지지구조물은, 해저면에 설치되어 상부가 해상으로 돌출되게 구비되며 돌출된 상면에 풍력발전기가 안착되도록 하는 해상 풍력발전 지지구조물로서, 상기 해저면에 진공 흡입에 의하여 삽입 시공되도록 하면에 개구 형성되며 콘크리트 재질로 형성된 원통 형상의 석션버킷부(100)와, 석션버킷부(100)의 상부에 설치되며 내부에 중공(210)이 형성된 원추 형상의 지지부(200)와, 지지부(200)의 상부에 상기 해상으로 돌출되도록 일정 길이 연장 형성되며, 내부에 중공(310)이 형성된 연장부(300)를 포함하여 구성되어 있다.

석션버킷부(100)는 내부에 형성되는 진공을 이용하여 해저면에 삽입됨으로써 그 상측에 구비되는 지지부(200) 및 연장부(300)를 안정적으로 지지하는 역할을 하는 부재로서, 내부에 진공을 형성할 수 있는 공간이 구비되며 하면이 개구 형성된 원통 형상으로 형성되어 있다.

그리고, 석션버킷부(100)의 상면에는 흡입펌프와 연결하여 그 내부에 진공을 형성함으로써 상기 석션버킷부(100)가 상기 해저면으로 삽입 시공되도록 하는 복수의 흡입공(미도시)이 관통 형성되어 있다.

이러한 석션버킷부(100)는 도 2에 도시한 바와 같이 석션버킷부(100)와 지지부(200) 및 상기 연장부(300)는 일체로 형성될 수도 있으며, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 지지부(200)와 연장부(300)는 일체로 형성되고 석션버킷부(100)와 지지부(200)는 별도로 형성되어 상호 결합되도록 구성될 수도 있다.

도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 석션버킷부(100)가 지지부(200)와 별도로 형성된 경우에 석션버킷부(100)의 상부 둘레면에는 추후 지지부(200)를 석션버킷부(100)의 상부에 고정 결합시킬 수 있도록 하는 복수의 스터드(101)가 돌출 구비되어 있다.

또한, 석션버킷부(100)의 상면에는 석션버킷부(100)와 지지부(200)가 일체로 결합된 후에 석션버킷부(100)의 상면에 타설되는 콘크리트(120)와의 접촉면적을 넓힘으로써 석션버킷부(100)와 콘크리트(120)가 견고하게 결합될 수 있도록 하는 복수의 스터드(102)가 돌출되게 구비되는 것이 바람직하다.

아울러, 석션버킷부(100)의 상면에 타설되는 콘크리트(120)의 내부에는 석션버킷부(100)의 상면으로 돌출된 상기 스터드(102) 및 상기 지지부(200) 내부에 설치된 수직스터드(202)와 연결되는 별도의 수평철근(203)이 구비되도록 하는 것이 구조적인 안정성을 제고하는데 있어서 효과적이다.

석션버킷부(100)의 상면에는 석션버킷부(100)의 몸체와 분리 가능한 별도의 커버(140)를 구비함으로써 해상 풍력발전 지지구조물의 설치가 완료된 후에 커버(140)를 제거하여 석션버킷부(100)의 내부에도 사질토가 되메움될 수 있도록 하는 것이 석션버킷부(100)의 침하를 방지하는데 효과적이다.

지지부(200)는 원추 형상으로 형성되어 그 하부가 석션버킷부(100)의 둘레에 결합되어 풍력발전기와 같은 해양구조물을 지지하는 역할을 하는 부재로서, 내부에는 중공(210)이 형성되어 있으며 그 상면에는 연장부(300)가 구비되어 있다.

지지부(200)에 타설된 콘크리트(110)에 의하여 석션버킷부(100)의 둘레에 견고하게 결합시킬 수 있도록 지지부(200)의 하측 내면에는 복수의 수평스터드(201)가 돌출되도록 구비되어 있다.

그리고, 수평스터드(201)가 설치된 지지부(200)의 하측 내면에는 지지부(200)의 높이 방향을 따라 배치되는 복수의 수직스터드(202)가 추가로 구비되는 것이 바람직하다.

수직스터드(202)는 지지부(200)의 둘레 방향을 따라 일정 간격 이격되는 위치에 복수로 구비됨으로써 지지부(200)의 하부를 보강시키는 역할도 하게된다.

이러한 스터드(201)는 편심 하중에 대한 저항력을 높일 수 있도록 지지부(200) 하측의 내부 둘레면을 따라 일정 간격으로 이격되도록 배치되는 것이 해양구조물을 안정적으로 지지하는데 더욱 효과적이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 이러한 지지부(200)는 그 외면에 직경 방향을 따라 일정 길이로 연장 형성되며 둘레 방향을 따라 방사상으로 배치되어 석션버킷부(100)의 상면에 안착되는 별도의 걸림부재(220)를 구비하여 석션버킷부(100)의 내면에 삽입된 형태로 설치될 수도 있고, 도 6에 도시한 바와 같이, 그 내면에 직경 방향을 따라 일정 길이로 연장 형성되며 둘레 방향을 따라 방사상으로 배치되어 석션버킷부(100)의 상면에 안착되는 별도의 걸림부재(220)를 구비하여 석션버킷부(100)의 외면에 삽입된 형태로 설치될 수도 있다.

연장부(300)는 지지부(200)의 상면에서 높이 방향을 따라 해수면의 상측으로 연장 형성되어 풍력발전기와 같은 해양구조물이 그 상면에 안착되도록 하여 해양구조물을 지지하는 역할을 한다.

연장부(300)의 상단부는 안착되는 해양구조물과의 접촉 면적을 넓힐 수 있도록 다른 영역보다 더 큰 폭을 갖도록 형성할 수도 있으며, 연장부(300)의 내부에도 지지부(200)의 중공(210)과 연통되게 구비되는 별도의 중공(310)이 형성되는 것이 바람직하다.

지지부(200) 및 연장부(300)의 내부에 중공(210, 310)이 형성됨은 후술할 위치확인수단(500)이 설치될 수 있는 공간을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 지지부(200) 및 연장부(300)의 중량을 절감시킴으로써 운반 및 설치가 용이하도록 할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 석션버킷부(100)의 측면에는 석션버킷부(100)가 상기 해저면으로 삽입 시공된 위치를 확인할 수 있는 위치확인수단(400)이 구비될 수 있다.

위치확인수단(400)은 석션버킷부(100)의 측면 두 개의 패드아이(410)를 설치하고, 해상으로 연장 형성되며 석션버킷부(100)의 상면과 수직으로 배치되는 수직케이블(420)과, 수직케이블(420)에 구비되어 수직케이블(420)이 석션버킷부(100)의 상면에 대하여 수직을 이루도록 하는 부유체(430)를 포함할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 일 실시예에 해상 풍력발전 지지구조물을 해저면에 시공하는 방법은 다음과 같다.

석션버킷부(100)를 설치하고자 하는 해저면의 토양 일부를 제거하여 설치홈을 형성한 후에 상기 설치홈에 다시 사질토와 같은 토양을 충진하게 되는데, 이는 충진된 사질토의 상면에 안착되어 설치되는 석션버킷부(100)가 일측으로 기울어질 경우에 수직도를 용이하게 수정하기 위함이다.

해저면이 연약지반인 경우에는 이러한 설치홈이 형성되도록 하는 과정을 생략하고 해저면에 직접 석션버킷부(100)가 안착되도록 한 후에 수직도를 유지하면서 석셕버킷부(100)가 해저면에 삽입되어 설치되도록 할 수도 있다.

그 후, 사질토와 같은 토양의 충진이 완료되며 상기 설치홈에 석션버킷부(100)를 안착시킨 후에 석션버킷부(100)의 상면에 형성된 흡입공과 연결된 진공펌프를 이용하여 석션버킷부(100)의 내부를 진공 상태로 형성함으로써 석션버킷부(100)가 서서히 해저면의 내부로 삽입되도록 한다.

석션버킷부(100)의 설치가 완료되면 석션버킷부(100)의 상부 둘레면에 지지부(200)를 삽입 시킨 후에 지지부(200)의 내면과 석션버킷부(100)의 둘레면 사이에 콘크리트(110)를 타설하고 양생하여 석션버킷부(100)와 지지부(200)가 일체가 되도록 한다.

그 후, 위치확인수단(500)을 제거하고 지지부(200)의 상부에 지지부(200)와 일체로 형성되어 해수면의 상측으로 연장 형성되어 있는 연장부(300)의 상면에 설치하고자 하는 풍력발전기와 같은 해양구조물을 설치함으로써 해상 풍력발전 지지구조물의 설치가 완료된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물의 석션버킷부(100)의 상면은 절개 형성되고 그 내면에는 내측으로 돌출 형성된 걸림턱(130)이 구비되며, 걸림턱(130)에는 원반 형상의 상면커버(140)가 부착되어 볼팅 결합되도록 할 수 있다. 걸림턱(130)을 바깥에 설치하여 상면커버(140)를 결합할 수도 있다.

이는, 해저면에 해상 풍력발전 지지구조물을 설치한 후에 석션버킷부(100)와 지지부(200)의 내부에 사질토와 같은 토양으로 되메움함으로써 해상 풍력발전 지지구조물이 침하될 수 있으므로 해상풍력 지구조물을 설치 후 커버를 제거하여 토양을 메움으로서 토양에 의한 자중을 감소시켜서 지지구조물의 침하를 방지한다.

그리고, 석션버킷부(100)의 상면을 절개하여 별도의 상면커버(140)를 구비한 경우에 해상 풍력발전 지지구조물의 경우에는 상기 해상 풍력발전 지지구조물이 해저면에 설치된 후에 상면커버(140)가 제거되기 때문에 석션버킷부(100) 상부의 구조적인 안정성을 향상시키기 위하여 지지부(200)의 경사면에는 상기 경사면에서 하측으로 돌출 형성된 복수의 수직철근(204)과 수직철근(204)과 직교하는 복수의 수평철근(203)이 설치되고, 배근된 상기 수직철근(204)과 상기 수직철근(203)에는 콘크리트가 타설되도록 하는 것이 바람직하다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 해저면에 시공하는 방법은 다음과 같다.

우선, 설치하고자 하는 해저면에 석션버킷부(100)를 안착시킨 후에 석션버킷부(100)의 내부가 진공 상태가 되도록 하여 석션버킷부(100)가 상기 해저면으로부터 일정한 높이를 유지하여 돌출되어 고정되도록 삽입하게 된다.

그리고, 지지부(200)를 석션버킷부(100)의 상부 둘레에 배치시킨 후에 지지부(200)의 내측면과 석션버킷부(100)의 외측면 사이 및 상기 지지부(200)의 경사면 내측에 콘크리트를 타설하여 위치확인수단(400)을 이용하여 석션버킷부(100)와 지지부(200)의 수직도를 유지하면서 일체화시키게 된다.

그 후, 석션버킷부(100)의 상면에 구비된 상면커버(140)를 제거하고 석션버킷부(100)의 내부와 지지부(200)의 내부에 사질토를 되메움함으로써 해상 풍력발전 지지구조물의 설치가 완료되어 풍력발전기와 같은 해양구조물을 안정적으로 지지할 수 있도록 한다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

100 : 석션버킷부 101, 102 : 스터드
110, 120 : 콘크리트 200 : 지지부
201 : 수평스터드 202 : 수직스터드
210 : 중공 300 : 연장부
310 : 중공 400 : 위치확인수단
410 : 연결부재 420 : 수직케이블
430 : 부유체

Claims

해저면에 설치되어 상부가 해상으로 돌출되게 구비되며 돌출된 상면에 풍력발전기가 안착되도록 하는 해상 풍력발전 지지구조물로서,
상기 해저면에 진공 흡입에 의하여 삽입 시공되도록 하면에 개구 형성되며 콘크리트 재질로 형성된 원통 형상의 석션버킷부와;
상기 석션버킷부의 상부에 설치되며 내부에 중공이 형성된 원추 형상의 지지부와;
상기 지지부의 상부에 상기 해상으로 돌출되도록 일정 길이 연장 형성되며, 내부에 중공이 형성된 연장부를; 포함하며,
상기 지지부와 상기 연장부는 일체로 형성되고 상기 석션버킷부와 상기 지지부는 별도로 형성되어 상호 결합되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
제1항에 있어서,
상기 지지부의 하측 내부에는 상기 지지부를 상기 석션버킷부의 상면에 안착시킴과 동시에 상기 지지부에 돌출된 걸림턱이 부착되어 석션버킷부의 상면에 안착되어 석션버킷부와 상기 지지부사이의 콘크리트 그라우팅으로 연결된 부분의 수직방향 전단파괴를 방지하고자 하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
제1항에 있어서,
상기 석션버킷부의 상면 중앙에는 상기 석션버킷부가 상기 해저면으로 삽입 시공된 위치를 확인할 수 있는 위치확인수단이 구비된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
제4항에 있어서,
상기 위치확인수단은 상기 석션버킷부의 측면에 돌출되게 구비된 패드아이와, 상기 패드아이에 연결되어 해상으로 연장 형성되며 상기 석션버킷부의 상면과 수직으로 배치되는 수직케이블과, 상기 수직케이블에 구비되어 상기 수직케이블이 상기 석션버킷부의 상면에 대하여 수직을 이루도록 하는 부유체를 포함한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
제1항에 있어서,
석션버킷부의 상부 둘레면에는 복수의 스터드가 돌출 형성되고, 상기 지지부의 하측 내부 둘레면에도 복수의 스터드가 돌출 형성되며, 상기 지지부는 석션 버켓부에 삽입되고 수직도를 조절한 후, 상기 석션버킷부의 내측면과 상기 지지부의 외측면 사이에는 콘크리트가 타설되어 상기 석션버킷부와 상기 지지부가 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
제1항에 있어서,
석션버킷부의 상부 둘레면에는 복수의 스터드가 돌출 형성되고, 상기 지지부의 하측 내부 둘레면에도 복수의 스터드가 돌출 형성되며, 상기 지지부는 석션버킷부에 삽입되고 수직도를 조절한 후, 상기 석션버킷부의 측면과 상기 지지부의 내측면 사이에는 콘크리트가 타설되어 상기 석션버킷부와 상기 지지부가 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
제6항에 있어서,
상기 석션버킷부의 상면에는 복수의 스터드가 돌출 구비되고, 상기 석션버킷부와 상기 지지부가 일체로 결합된 후에 상기 석션버킷부의 상면으로 돌출된 상기 스터드 및 상기 지지부 내부에 설치된 수직스터드와 수평철근이 연결되도록 설치하고 콘크리트를 타설한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
제1항에 있어서,
상기 석션버킷부의 상면은 절개 형성되고 그 내면에는 내측으로 돌출 형성된 걸림턱이 구비되며, 상기 걸림턱에는 강재 혹은 콘크리트로 형성된 원반 형상의 상면커버가 안착되어 볼팅 결합된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
제7항에 있어서,
상기 지지부의 경사면에는 상기 경사면에서 하측으로 돌출 형성된 복수의 수직철근과 상기 수직철근과 직교하는 복수의 수평철근이 설치되고, 배근된 상기 수직철근과 상기 수직철근에는 콘크리트가 타설된 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
제9항에 있어서,
상면커버는 석션버켓 설치후 지지부 가 설치되기 전에 제거 될 수 있고, 상기 석션버킷부의 내부 및 상기 지지부의 내부에는 토양이 되메움되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 해저면에 설치하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법으로서,
상기 전단보강부재를 상기 지지부의 하부 내측에 배치하여 상기 지지부와 일체화시키는 제1단계와;
상기 석션버킷부를 설치하고자 하는 해저면에 토양 일부를 제거하여 설치홈을 함몰 형성한 후에 상기 설치홈에 사질토를 되메움하는 제2단계와;
상기 설치홈에 상기 석션버킷부를 안착시킨 후에 상기 석션버킷부의 내부가 진공 상태가 되도록 하여 상기 석션버킷부가 상기 해저면으로 삽입되어 고정되도록 하는 제3단계와;
상기 지지부를 상기 석션버킷부의 상부 둘레에 배치시켜 상기 지지부의 내측면과 상기 석션버킷부의 외측면 사이에 콘크리트를 타설하여 상기 석션버킷부와 상기 지지부를 일체화시키는 제4단계를;
포함한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 해저면에 설치하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법으로서,
설치하고자 하는 해저면에 상기 석션버킷부를 안착시킨 후에 상기 석션버킷부의 내부가 진공 상태가 되도록 하여 상기 석션버킷부가 상기 해저면으로부터 일정한 높이를 유지하여 돌출되어 고정되도록 삽입하는 제1단계와;
상기 지지부를 상기 석션버킷부의 상부 둘레에 배치시켜 상기 지지부에 부착된 걸림턱이 상기 석션버킷부의 상면에 안착되도록 한 후에 상기 지지부의 내측면과 상기 석션버킷부의 외측면 사이에 콘크리트를 타설하여 상기 석션버킷부와 상기 지지부의 수직도를 유지하면서 일체화시키는 제2단계를;
포함한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법.
제12항에 있어서,
상기 제2단계 이후에는 상기 수평철근으로 상기 석션버킷부의 상면과 상기 지지부가 일체로 결합되도록 한 후에 상기 석션버킷부의 상면에 콘크리트를 타설하여 상기 지지부와 상기 석션버킷부가 일체가 되도록 하는 단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 해상 풍력발전 지지구조물을 해저면에 설치하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법으로서,
설치하고자 하는 해저면에 상기 석션버킷부를 안착시킨 후에 상기 석션버킷부의 내부가 진공 상태가 되도록 하여 상기 석션버킷부가 상기 해저면으로부터 일정한 높이를 유지하여 돌출되어 고정되도록 삽입하는 제1단계와;
상기 석션버킷부의 상면에 구비된 상면커버를 제거하는 제2단계와;
상기 지지부를 상기 석션버킷부의 상부 둘레에 배치킨 후에 상기 지지부의 내측면과 상기 석션버킷부의 외측면 사이 및 상기 지지부의 경사면 내측에 콘크리트를 타설하여 상기 석션버킷부와 상기 지지부의 수직도를 유지하면서 일체화시키는 제3단계와;
상기 석션버킷부의 내부와 상기 지지부의 내부에 토양을 되메움하는 제4단계를;
포함한 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 지지구조물 시공방법.