KR20150146031A - 고정식 해양구조물 및 그 설치방법 - Google Patents

Abstract

고정식 해양구조물 및 그 설치방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고정식 해양구조물은, 내부에 부력부가 구비되어 부력 조절이 가능하며, 상하를 관통하는 파일 장착공을 포함하는 하부 구조물과, 단부가 파일 장착공에 삽입되도록 해저면에 설치되는 제1 파일과, 단부가 파일 장착공에 삽입되어 제1 파일의 단부와 결합됨으로써 하부 구조물을 해저면에 고정시키는 제2 파일을 포함한다.

Description

고정식 해양구조물 및 그 설치방법{FIXED OFFSHORE-STRUCTURE AND INSTALLATION METHOD OF THE SAME}

본 발명은 고정식 해양구조물 및 그 설치방법에 관한 것이다.

육상 자원이 고갈되고 해양 자원에 대한 관심이 고조됨에 따라, 해양 자원을 개발하기 위해 다양한 고정식 해양구조물에 대한 연구가 진행되고 있다. 고정식 해양구조물로는 고정식 플랫폼, 해상 풍력발전기 지지구조물 등이 포함될 수 있다.

이러한 고정식 해양구조물은 해상에서 안정적이고 정밀한 작업이 가능하도록 해상에 안정적으로 고정되는 것이 중요하고, 특히 바람이나 파고 등 해상 조건이 좋지 않을 경우에도 이러한 외력에 견딜 수 있어야 한다.

이를 위해 최근에는 고정식 해양구조물의 크기 및 무게가 점점 커지고 있으나, 이 경우 고정식 해양구조물을 제작하여 운반하는데 많은 비용과 노력이 소요될 뿐만 아니라 해양구조물을 해양에 설치하는데도 어려움이 많다.

본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-1985-0002426호(1985. 05. 13, 조립식 해양구조물의 해양수송 시스템)에 개시되어 있다.

본 발명의 실시예들은, 해저면에 고정되는 하부 구조물의 안정성을 향상시키면서도 하부 구조물의 크기 및 무게를 소형화할 수 있어, 하부 구조물의 제작과 운반 및 설치가 용이한 고정식 해양구조물을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 부력부가 구비되어 부력 조절이 가능하며, 상하를 관통하는 파일 장착공을 포함하는 하부 구조물; 단부가 상기 파일 장착공에 삽입되도록 해저면에 설치되는 제1 파일; 및 단부가 상기 파일 장착공에 삽입되어 상기 제1 파일의 단부와 결합됨으로써 상기 하부 구조물을 상기 해저면에 고정시키는 제2 파일을 포함하는 고정식 해양구조물이 제공된다.

상기 제1 파일과 상기 제2 파일 중 하나는 단부에 형성되는 홈부를 포함할 수 있으며, 상기 제1 파일과 상기 제2 파일 중 나머지 하나는 상기 홈부에 삽입되도록 돌출부를 포함할 수 있다.

상기 돌출부가 상기 홈부에 삽입됨으로써 상기 홈부의 직경이 확장되어 상기 파일 장착공의 내측을 압박할 수 있다.상기 돌출부의 외면 및 상기 외면에 대향하는 상기 홈부의 내면에는 각각 나사산이 형성되어, 상기 돌출부가 상기 홈부에 나사결합될 수 있다.

상기 제2 파일은 헤드부를 포함할 수 있다.

상기 부력부는 밸러스트 탱크를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 하부 구조물에 구비된 파일 장착공의 위치에 상응하여 제1 파일을 해저면에 고정시키는 단계; 상기 제1 파일이 상기 파일 장착공의 하부를 통해 삽입되도록 상기 하부 구조물을 상기 해저면으로 하강시키는 단계; 및 상기 제1 파일의 단부와 끼워맞춤으로 결합되도록 제2 파일을 상기 파일 장착공의 상부를 통해 삽입시키는 단계를 포함하는 고정식 해양구조물의 설치방법이 제공된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 하부 구조물의 파일 장착공에 복수의 파일을 삽입시키고 상기 복수의 파일의 단부가 결합됨으로써, 해저면에 고정되는 하부 구조물의 안정성을 향상시키면서도 하부 구조물의 크기 및 무게를 소형화할 수 있어, 결과적으로 하부 구조물의 제작과 운반 및 설치가 용이한 고정식 해양구조물을 구현할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정식 해양구조물 및 그 설치방법을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정식 해양구조물의 제1 파일과 제2 파일의 결합관계를 설명하기 위하여 도 3의 A부분을 확대한 도면.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정식 해양구조물의 제1 파일과 제2 파일의 결합관계를 나타낸 도면.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 고정식 해양구조물의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고정식 해양구조물 및 그 설치방법을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정식 해양구조물의 제1 파일과 제2 파일의 결합관계를 설명하기 위하여 도 3의 A부분을 확대한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 고정식 해양구조물(1000)는 하부 구조물(100), 제1 파일(200) 및 제2 파일(300)을 포함한다.

예를 들어 고정식 플랫폼이나 해상 풍력발전기 지지구조물과 같은 고정식 해양구조물의 경우, 해상에서 안정적이고 정밀한 작업이 가능하도록 해상에 안정적으로 고정되는 것이 중요하고, 특히 바람이나 파고 등 해상 조건이 좋지 않을 경우에도 이러한 외력에 견딜 수 있어야 한다. 이를 위해 최근에는 고정식 해양구조물의 크기를 대형화하거나 그 무게를 늘리는 쪽으로 개발되고 있다.

그러나, 고정식 해양구조물의 크기 및 무게를 대형화, 중량화할수록 완성된 구조물을 운반하는데 많은 비용과 노력이 소요될 뿐만 아니라 이를 해양에 설치하는데도 많은 어려움이 따른다.

본 실시예에서는, 하부 구조물(100)에 형성된 파일 장착공(110)에 복수의 파일(200, 300)을 삽입시키고 상기 복수의 파일의 단부가 서로 결합됨으로써, 해저면(10)에 고정되는 하부 구조물(100)의 안정성을 향상시키면서도 하부 구조물(100)의 크기 및 무게를 소형화할 수 있어, 결과적으로 하부 구조물(100)의 제작과 운반 및 설치가 용이한 고정식 해양구조물(1000)을 구현할 수 있다.

이하 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 실시예에 따른 고정식 해양구조물(1000)의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.

하부 구조물(100)은 상부에 탑재되는 상부 구조물(400)을 지지하기 위한 구성으로, 도 3에 도시된 바와 같이 해저면(10)에 고정될 수 있다.

여기서, 상부 구조물(400)로는 해상에 설치되는 다양한 플랜트나 플랫폼 등이 포함될 수 있다.

하부 구조물(100)의 내부에는 부력부가 구비되어 하부 구조물(100)에 부력을 제공할 수 있다. 따라서, 하부 구조물(100)은 부력부에 의해 부력 조절이 가능하여 수면 상에 부유하거나 수면 아래로 잠수할 수 있다.

하부 구조물(100)은 상부에 탑재되는 상부 구조물(400)을 보다 안정적으로 지지할 수 있도록 중량물로 제작될 수 있다. 구체적으로 하부 구조물(100)은 예를 들어 콘크리트와 강철 등과 같은 중량물로 제작될 수 있다.

하부 구조물(100)의 내부에는 부력부가 구비될 수 있다. 구체적으로 부력부는 밸러스트 탱크(120)를 포함할 수 있다. 이 경우, 밸러스트 탱크(120)는 강철 재질로 이루어져 하부 구조물(100) 내측에 설치될 수 있다.

이렇게 내부에 밸러스트 탱크(120)가 구비된 하부 구조물(100)은 수면에 부유된 상태로 예인선 등에 의해 원하는 설치 장소로 운반될 수 있다.

하부 구조물(100)에는 그 상하를 관통하는 파일 장착공(110)이 형성될 수 있다.

파일 장착공(110)은 후술할 제1 파일(200) 및 제2 파일(300)의 관형에 상응하여 파이프 형태로 이루어질 수 있다. 구체적으로는 도 1에 도시된 바와 같이 복수개의 파일 장착공(110)이 하부 구조물(100)을 관통하여 형성될 수 있다.

따라서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 파일(200)의 단부가 파일 장착공(120)의 하부를 통해 삽입되고 제2 파일(300)의 단부가 파일 장착공(120)의 상부를 통해 삽입되어, 제1 파일(200)의 단부와 제2 파일(300)의 단부가 서로 끼워맞춤으로 결합됨으로써, 하부 구조물(100)이 해저면(10)에 안정적으로 고정될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 제1 파일(200)과 제2 파일(300) 중 어느 하나는 단부에 형성되는 홈부(210)를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 파일(200)과 제2 파일(300) 중 나머지 하나는 상기 홈부(210)에 삽입되도록 돌출부(310)를 포함할 수 있다.

설명의 편의를 위해, 본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 홈부(210)가 제1 파일(200)의 상단부에 형성되고 돌출부(310)가 제2 파일(300)의 하단부에 형성된 경우를 도시하고 있으나, 본 발명은 반드시 이에 한정되는 것이 아니며 필요에 따라 홈부(210)는 제2 파일(300)의 하단부에 형성되고 돌출부(310)는 제1 파일(200)의 상단부에 형성될 수도 있다.

본 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이 돌출부(310)가 홈부(210)에 삽입됨으로써, 제1 파일(200)의 단부와 제2 파일(300)의 단부가 서로 끼워맞춤으로 결합되는데, 이때 돌출부(310)가 홈부(210)에 압입됨으로써, 도 4에 도시된 바와 같이 홈부(210)의 직경이 외측으로 확장되어 파일 장착공(110)의 내측을 압박할 수 있다.

따라서, 제1 파일(200)과 제2 파일(300)의 결합에 의해 이들 파일(200, 300)과 파일 장착공(110) 간의 틈새가 없어짐으로써, 결과적으로 하부 구조물(100)이 해저면(10)에 안정적으로 고정될 수 있다.

돌출부(310)가 홈부(210)에 삽입될 때 홈부(210)의 직경이 외측으로 확장될 수 있도록, 돌출부(310)는 도 4에 도시된 바와 같이 외면이 경사지게 형성될 수 있다.

따라서, 경사진 외면을 갖는 돌출부(310)가 홈부(210)에 삽입됨으로써, 홈부(210)의 내면은 내부로 갈수로 개방된 단면적이 줄어드는 형태로 변형되면서 그 직경이 외측으로 확장될 수 있다.

한편, 제2 파일(300)은 그 상단부에 형성되는 헤드부(320)를 더 포함할 수 있다.

헤드부(320)는 제2 파일(300)의 길이방향 중심축(가상의 중심축)으로부터 방사상으로 직경이 확장되는 형태로, 도 3을 기준으로 볼 때 제2 파일(300)의 상단부에 형성될 수 있다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 돌출부(310)가 홈부(210)에 삽입될 때, 제2 파일(300)의 헤드부(320)가 하부 구조물(100)의 상면을 압박할 수 있어, 결과적으로 하부 구조물(100)이 해저면(10)에 안정적으로 고정될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정식 해양구조물(2000)의 제1 파일(200)과 제2 파일(300)의 결합관계를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고정식 해양구조물(2000)에서, 돌출부(310)의 외면과 상기 외면에 대향하는 홈부(210)의 내면에는 각각 나사산이 형성될 수 있다.

따라서, 돌출부(310)가 가상의 중심축을 중심으로 회전함에 따라 돌출부(310)의 나사산(312)이 홈부(210)의 나사산(212)과 나사결합될 수 있으며, 결과적으로 하부 구조물(100)이 해저면(10)에 안정적으로 고정될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 상부 구조물(400)을 지지하는 하부 구조물(100)의 안정성을 높이기 위해, 하부 구조물(100)의 크기나 무게를 대형화할 필요 없으며, 그 결과 하부 구조물(100)의 제작에 소요되는 재료를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 완성된 하부 구조물(100)을 설치 현장으로 운반하여 설치하는 공정도 대폭 간소화할 수 있다.

또한, 돌출부(310)가 홈부(210)에 나사결합 방식으로 결합됨으로써, 하부 구조물(100)의 설치뿐만 아니라 사용이 완료된 하부 구조물(100)을 다른 곳으로 옮기고자 할 때에도, 돌출부(310)와 홈부(210)의 나사결합을 해체하여 제1 파일(200)과 제2 파일(300)의 결합을 분리할 수 있어 하부 구조물(100)을 다른 곳으로 이동시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 고정식 해양구조물(2000)은 상술한 돌출부(310) 및 홈부(210)의 세부 구성을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정식 해양구조물(1000)과 구성이 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

이상에서는 본 발명의 일 측면에 따른 고정식 해양구조물(1000)에 대해 설명하였으며, 이하에서는 본 발명의 다른 측면에 따른 고정식 해양구조물(1000)의 설치방법에 대해 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 고정식 해양구조물의 설치방법은, 하부 구조물(100)에 구비된 파일 장착공(110)의 위치에 상응하여 제1 파일(200)을 해저면(10)에 고정시키는 단계(S100); 제1 파일(200)이 파일 장착공(110)의 하부를 통해 삽입되도록 하부 구조물(100)을 해저면(10)으로 하강시키는 단계(S200); 및 제1 파일(200)의 단부와 결합되도록 제2 파일(300)을 파일 장착공(110)의 상부를 통해 삽입시키는 단계(S300)를 포함할 수 있다.

이에 앞서, 전술한 실시예에서 설명한 하부 구조물(100)은 육상에서 제작되어 예인선 등에 의해 해상의 원하는 설치장소로 운반될 수 있다.

제1 파일(200)은 그 단부가 파일 장착공(110)에 삽입되도록 도 1에 도시된 바와 같이 해저면(10)에 미리 설치될 수 있다. 이를 위해, 제1 파일(200)는 해머와 같은 타격 장치 등에 의해 해저면(10)으로 압입되어 고정될 수 있다(S100).

앞서도 설명된 바와 같이, 복수개의 파일 장착공(110)이 하부 구조물(100)을 관통하여 형성될 수 있는데, 제1 파일(200)은 이러한 복수개의 파일 장착공(110)의 위치에 상응하도록 수면을 기준으로 상하방향으로 복수개가 설치될 수 있다.

이렇게 제1 파일(200)이 해저면(10)에 수직으로 설치된 이후에, 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 구조물(100)을 해저면(10)으로 하강시킴으로써 제1 파일(200)이 파일 장착공(110)의 하부를 통해 삽입될 수 있다(S200).

이렇게 제1 파일(200)이 파일 장착공(110)의 하부를 통해 삽입된 상태에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 파일(300)을 파일 장착공(110)의 상부를 통해 삽입시킴으로써 제2 파일(300)의 단부가 제1 파일(200)의 단부와 끼워맞춤으로 또는 나사결합으로 결합될 수 있다(S300).

따라서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 파일(200)의 단부가 파일 장착공(120)의 하부를 통해 삽입되고 제2 파일(300)의 단부가 파일 장착공(120)의 상부를 통해 삽입되어, 제1 파일(200)의 단부와 제2 파일(300)의 단부가 서로 끼워맞춤 또는 나사결합으로 결합됨으로써, 하부 구조물(100)이 해저면(10)에 안정적으로 고정될 수 있다.

이렇게 제1 파일(200)와 제2 파일(300)가 결합되어 하부 구조물(100)이 해저면(10)에 고정된 이후에는, 도 3에 도시된 바와 같이 해상 플랫폼과 같은 상부 구조물(400)이 하부 구조물(100)의 상측에 고정되게 설치될 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 하부 구조물(100)에 형성된 파일 장착공(110)에 복수의 파일(200, 300)을 삽입시키고 상기 복수의 파일의 단부가 서로 끼워맞춤으로 또는 나사결합으로 결합됨으로써, 해저면(10)에 고정되는 하부 구조물(100)의 안정성을 향상시키면서도 하부 구조물(100)의 크기 및 무게를 소형화할 수 있어, 결과적으로 하부 구조물(100)의 제작과 운반 및 설치가 용이한 고정식 해양구조물(1000)을 구현할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허등록청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

1000, 2000: 고정식 해양구조물 10: 해저면
100: 하부 구조물 110: 파일 장착공
120: 밸러스트 탱크 200: 제1 파일
210: 홈부 212: 나사산
300: 제2 파일 310: 돌출부
312: 나사산 320: 헤드부
400: 상부 구조물

Claims (7)

1. 내부에 부력부가 구비되어 부력 조절이 가능하며, 상하를 관통하는 파일 장착공을 포함하는 하부 구조물;
   단부가 상기 파일 장착공에 삽입되도록 해저면에 설치되는 제1 파일; 및
   단부가 상기 파일 장착공에 삽입되어 상기 제1 파일의 단부와 결합됨으로써 상기 하부 구조물을 상기 해저면에 고정시키는 제2 파일을 포함하는 고정식 해양구조물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 파일과 상기 제2 파일 중 하나는 단부에 형성되는 홈부를 포함하며,
   상기 제1 파일과 상기 제2 파일 중 나머지 하나는 상기 홈부에 삽입되도록 돌출부를 포함하는 고정식 해양구조물.
3. 제2항에 있어서,
   상기 돌출부가 상기 홈부에 삽입됨으로써 상기 홈부의 직경이 확장되어 상기 파일 장착공의 내측을 압박하는 고정식 해양구조물.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 돌출부의 외면 및 상기 외면에 대향하는 상기 홈부의 내면에는 각각 나사산이 형성되어, 상기 돌출부가 상기 홈부에 나사결합되는 고정식 해양구조물.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 파일은 헤드부를 포함하는 고정식 해양구조물.
6. 제1항에 있어서,
   상기 부력부는 밸러스트 탱크를 포함하는 고정식 해양구조물.
7. 하부 구조물에 구비된 파일 장착공의 위치에 상응하여 제1 파일을 해저면에 고정시키는 단계;
   상기 제1 파일이 상기 파일 장착공의 하부를 통해 삽입되도록 상기 하부 구조물을 상기 해저면으로 하강시키는 단계; 및
   상기 제1 파일의 단부와 결합되도록 제2 파일을 상기 파일 장착공의 상부를 통해 삽입시키는 단계를 포함하는 고정식 해양구조물의 설치방법.

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