KR20160016045A

KR20160016045A - 케이블 포설 기능을 지닌 해상풍력발전기 설치선

Info

Publication number: KR20160016045A
Application number: KR1020140099223A
Authority: KR
Inventors: 조용호; 이상수
Original assignee: 대우조선해양 주식회사
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2014-08-01
Publication date: 2016-02-15

Abstract

본 발명은 선체(10) 상으로 해상풍력발전기(G)를 운송하여 설치하기 위한 선박에 있어서: 상기 선체(10) 상에 레일유닛과 레그(25)를 구비하는 위치조절수단(20); 상기 레일유닛 상에 크레인(32)과 구동유닛(34)을 구비하는 설치수단(30); 상기 선체(10) 상에 드럼(42)과 슈트(44)를 구비하는 포설수단(40); 및 상기 위치조절수단(20), 설치수단(30), 포설수단(40)의 작동을 위한 알고리즘을 구비하는 제어기(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 해상풍력발전기를 운송하여 설정된 영역에 설치하고 발전기로부터 육상까지 전력 케이블을 부설하는 작업을 한 번에 수행할 수 있어 경제성을 제고하는 효과가 있다.

Description

케이블 포설 기능을 지닌 해상풍력발전기 설치선{WTIV having CLV function}

본 발명은 해상풍력발전기 설치선에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 해상 풍력 발전기를 설치하기 위한 WTIV의 각종 구성요소들과, 해저 케이블을 부설하기 위한 CLV의 각종 구성요소들을 결합하여 하나의 선박으로 구성한 케이블 포설 기능을 지닌 해상풍력발전기 설치선에 관한 것이다.

해상풍력은 용지와 바람을 확보하기 용이한 장점에 기인하여 활용성이 점차 증대되고 있으며, 이에 해상풍력발전기 설치선(WTIV), 케이블 포설선(CLV), 유지관리선 등에 대한 수요도 급상승할 것으로 전망된다.

선행기술문헌 1의 한국 등록특허공보 제1281175호는 선박(WTIV) 몸체; 해상용 풍력발전기를 선박몸체에 대하여 고정시키는 고정유닛; 한 쌍의 레일들을 포함하는 레일부; 레일부의 레일들을 따라서 이동가능하게 설치되고, 해상용 풍력발전기를 해상에 설치하기 위한 갠트리 크레인; 등을 포함한다. 이에 해상용 풍력발전기의 설치가 신속하게 수행되는 효과를 기대한다.

선행기술문헌 2의 한국 공개특허공보 제2011-0072562호는 해저 케이블을 설치하기 위한 선박(CLV)과 관련되는 것으로서 해저 케이블의 부설작업에 필요한 효과적인 장치 및 새로운 배치 타입으로 구성한 해저 케이블 부설장비가 탑재된 선박을 운용하여 해저 케이블 부설 전용 작업선의 운용과 동원에 따른 사용료 절감 및 동원시간을 단축을 기대한다.

이와 같이 종래에는 해상풍력발전기를 설치하기 위한 WTIV와 해저 케이블을 부설하기 위한 CLV가 독립적으로 운행된다. 이러한 이유로 해상풍력발전기를 설치하기 위해서는 독립적인 선박의 운영 및 비용이 수반된다.

1. 한국 등록특허공보 제1281175호 "해상풍력발전기 설치선박 및 이를 이용한 해상풍력발전기 설치방법" (공개일자 : 2012. 10. 12.) 2. 한국 공개특허공보 제2011-0072562호 "해저 케이블 부설장비를 구비한 선박" (공개일자 : 2011. 6. 29.)

종래 WTIV와 CLV의 각각에 대한 선행기술은 공지되어 있으나, WTIV와 CLV의 기능이 결합된 선박에 대한 선행기술은 없는 것으로 판단된다.

상기와 같은 점에 착안하기 위한 본 발명의 목적은, 해상풍력발전기를 설치하기 위한 WTIV의 각종 구성요소들과, 해저 케이블을 부설하기 위한 CLV의 각종 구성요소들을 결합하여 하나의 선박으로 구성하는 케이블 포설 기능을 지닌 해상풍력발전기 설치선을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선체 상으로 해상풍력발전기를 운송하여 설치하기 위한 선박에 있어서: 상기 선체 상에 레일유닛과 레그를 구비하는 위치조절수단; 상기 레일유닛 상에 크레인과 구동유닛을 구비하는 설치수단; 상기 선체 상에 드럼과 슈트를 구비하는 포설수단; 및 상기 위치조절수단, 설치수단, 포설수단의 작동을 위한 알고리즘을 구비하는 제어기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 위치조절수단은 선체의 종방향으로 설치되는 종레일과, 종레일과 교차하도록 설치되는 횡레일과, 종레일과 횡레일의 교차점에 설치되는 선로변환기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 선체의 측방향으로 동력을 발생하도록 스러스터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 설치수단의 크레인은 갠트리 크레인, 지브형 크레인, 타워 크레인 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 포설수단은 케이블의 장력을 설정 범위로 유지하도록 텐셔너를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 포설수단은 선체에 예인된 상태로 케이블을 매설하는 매설기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어기는 선체의 자세를 검출하는 자세센서, 케이블 포설 상태를 검출하는 수중카메라, 케이블 포설 상태를 표시하는 모니터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 해상풍력발전기를 운송하여 설정된 영역에 설치하고 발전기로부터 육상까지 전력 케이블을 부설하는 작업을 한 번에 수행할 수 있어 경제성을 제고하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박을 개략적으로 나타내는 사진
도 2는 본 발명에 따른 선박의 주요부를 나타내는 입면 구성도
도 3은 본 발명에 따른 선박의 주요부를 나타내는 평면 구성도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 선체(10) 상으로 해상풍력발전기(G)를 운송하여 설치하기 위한 선박에 관하여 제안한다. 이와 같은 선박은 선체(10) 상에 선교(12)와 추진기(15)를 구비한다. 해상풍력발전기(G)는 타워, 너셀, 블레이드와 같은 부분품으로 분해되어 선체(10)의 갑판에 클램프(36)로 고정된 상태로 운송된다.

본 발명에 따르면 위치조절수단(20)이 상기 선체(10) 상에 레일유닛과 레그(25)를 구비하는 구조를 지닌다. 레일유닛은 해상풍력발전기(G)의 부분품과 후술하는 주요 장비 간의 간섭을 피하면서 선체(10)의 무게중심을 안정적으로 유지하도록 구성된다. 레그(25)는 선체(10)를 해저 지반에 고정하도록 적어도 4개소에 상하운동 가능하게 설치된다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 위치조절수단(20)은 선체(10)의 종방향으로 설치되는 종레일(21)과, 종레일(21)과 교차하도록 설치되는 횡레일(22)과, 종레일(21)과 횡레일(22)의 교차점에 설치되는 선로변환기(23)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 도 3에는 종레일(21)과 횡레일(22)이 T자형으로 교차하는 상태를 예시하지만 H형이나 십자형으로 교차하는 구성도 가능하다. 후술하는 크레인(32)은 종레일(21)과 횡레일(22)의 경로상으로 위치를 변동하며 작업을 수행한다. 선로변환기(23)는 크레인(32)의 이동 경로를 변환하도록 설치된다.

한편, 선체(10)의 위치를 고정하기 위해 DPS(Dynamic Position system)를 적용한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 선체(10)의 측방향으로 동력을 발생하도록 스러스터(28)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 스러스터(28)는 선체(10)의 측면으로 2~6개소에 설치되고 측방향으로 추진력을 발생하여 선체(10)의 안정적인 자세를 유지하는데 조력한다.

또, 본 발명에 따르면 설치수단(30)이 상기 레일유닛 상에 크레인(32)과 구동유닛(34)을 구비하는 구조를 지닌다. 크레인(32)은 해상풍력발전기(G)의 부분품을 올리고 내리는 권상ㆍ권하 기능과 더불어 선회, 굴착, 항타 등의 기능을 지니는 것이 좋다. 구동유닛(34)은 크레인(32)을 종레일(21)과 횡레일(22) 상으로 이동시키는 외에 원하는 위치에서 제동과 더불어 위치고정을 수행한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 설치수단(30)의 크레인(32)은 갠트리 크레인, 지브형 크레인, 타워 크레인 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다. 갠트리 크레인은 별도의 레일 위에 설치된 교각에 지지되는 거더를 구비하는 방식이고, 지브형 크레인은 지브를 따라 움직이는 크래브에 매달린 달기기구로 중량물을 이동시키는 방식이고, 타워 크레인은 수직타워의 상부에 위치한 지브를 선회시키는 방식이다. 이는 대상물인 해상풍력발전기(G)의 크기와 형태에 따라 적절한 조합으로 배치된다.

또, 본 발명에 따르면 포설수단(40)이 상기 선체(10) 상에 드럼(42)과 슈트(44)를 구비하는 구조를 지닌다. 드럼(42)은 권취릴을 기반으로 케이블(C)을 일정 속도로 푸는 구조이고, 슈트(44)는 롤러를 기반으로 다수의 케이블(C)을 정위치로 안내하는 구조이다. 포설수단(40)은 선체(10)의 선미에서 추진기(15)와 간섭을 초래하지 않는 위치에 설치한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 포설수단(40)은 케이블(C)의 장력을 설정 범위로 유지하도록 텐셔너(46)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 텐셔너(46)는 하중센서의 입력에 의거하여 장력을 조절하는 전기식이 선호되지만 레버를 통하여 탄성적 조임력을 부가하는 수동식을 배제하지 않는다.

본 발명의 변형예로서, 상기 포설수단(40)은 선체(10)에 예인된 상태로 케이블(C)을 매설하는 매설기(48)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 매설기(48)는 수면상으로 이동하는 상측몸체와 해저의 지반 상으로 이동하는 하측몸체를 구비한다. 상측몸체는 선체(10)의 선미에 연결되고, 하측몸체는 상측몸부에 연결된다. 매설기(48)는 선체(10)에 의해 이동하면서 해저 지반에 그루우브(홈)를 형성하고 케이블(C)을 설정된 깊이로 매설한다.

또, 본 발명에 따르면 제어기(50)가 상기 위치조절수단(20), 설치수단(30), 포설수단(40)의 작동을 위한 알고리즘을 구비하는 구조를 특징으로 한다. 제어기(50)의 주요부는 선교(12)에 설치되지만 이와 이격된 원격에도 구성될 수 있다. 제어기(50)는 마이크로프로세서, 메모리, I/O인터페이스를 구비한 마이컴 회로로 구성된다. 해상풍력발전기(G)를 설치하는 작업은 정형화되지 않으므로 제어기(50)의 알고리즘은 위치조절수단(20), 설치수단(30), 포설수단(40)에 대한 부분적 서브루틴 프로그램을 위주로 구성되며 작업자에 의한 인터럽트와 수동조작을 우선적으로 처리한다.

본 발명의 세부 구성에 의하면, 상기 제어기(50)는 선체(10)의 자세를 검출하는 자세센서(52), 케이블 포설 상태를 검출하는 수중카메라(54), 케이블 포설 상태를 표시하는 모니터(56)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 자세센서(52)는 신뢰성을 높이도록 다수의 위치에 설치된다. 수중카메라(54)는 매설기(48)의 하측몸체에 인접하여 설치된다. 모니터(56)는 제어기(50) 상에 설치된다.

작동에 있어서, 해상풍력발전기(G)의 부분품을 적재한 선박이 설치 지역에 도착하면, 레그(25)를 해저 지반으로 내려셔 자세를 고정하고, 설정된 순서로 클램프(36)를 해제하여 크레인(32)으로 설치를 속행하고, 이 과정에서 선체(10)의 무게중심이 변동되면 종레일(21)과 횡레일(22) 상으로 크레인(32)을 이동한다. 이어서 해상풍력발전기(G)의 설치가 종료되면 육상으로 귀환하는 과정에서 포설수단(40)을 가동하여 케이블(C)을 포설한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 선체 12: 선교
15: 추진기 20: 위치조절수단
21: 종레일 22: 횡레일
23: 선로변환기 25: 레그
28: 스러스터 30: 설치수단
32: 크레인 34: 구동유닛
40: 포설수단 42: 드럼
44: 슈트 46: 텐셔너
48: 매설기 50: 제어기
52: 자세센서 54: 수중카메라
56: 모니터

Claims

선체(10) 상으로 해상풍력발전기(G)를 운송하여 설치하기 위한 선박에 있어서:
상기 선체(10) 상에 레일유닛과 레그(25)를 구비하는 위치조절수단(20);
상기 레일유닛 상에 크레인(32)과 구동유닛(34)을 구비하는 설치수단(30);
상기 선체(10) 상에 드럼(42)과 슈트(44)를 구비하는 포설수단(40); 및
상기 위치조절수단(20), 설치수단(30), 포설수단(40)의 작동을 위한 알고리즘을 구비하는 제어기(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 케이블 포설 기능을 지닌 해상풍력발전기 설치선.
청구항 1에 있어서,
상기 위치조절수단(20)은 선체(10)의 종방향으로 설치되는 종레일(21)과, 종레일(21)과 교차하도록 설치되는 횡레일(22)과, 종레일(21)과 횡레일(22)의 교차점에 설치되는 선로변환기(23)를 구비하는 것을 특징으로 하는 케이블 포설 기능을 지닌 해상풍력발전기 설치선.
청구항 1에 있어서,
상기 선체(10)의 측방향으로 동력을 발생하도록 스러스터(28)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 케이블 포설 기능을 지닌 해상풍력발전기 설치선.
청구항 1에 있어서,
상기 설치수단(30)의 크레인(32)은 갠트리 크레인, 지브형 크레인, 타워 크레인 중 적어도 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 케이블 포설 기능을 지닌 해상풍력발전기 설치선.
청구항 1에 있어서,
상기 포설수단(40)은 케이블(C)의 장력을 설정 범위로 유지하도록 텐셔너(46)를 구비하는 것을 특징으로 하는 케이블 포설 기능을 지닌 해상풍력발전기 설치선.
청구항 1에 있어서,
상기 포설수단(40)은 선체(10)에 예인된 상태로 케이블(C)을 매설하는 매설기(48)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 케이블 포설 기능을 지닌 해상풍력발전기 설치선.
청구항 1에 있어서,
상기 제어기(50)는 선체(10)의 자세를 검출하는 자세센서(52), 케이블 포설 상태를 검출하는 수중카메라(54), 케이블 포설 상태를 표시하는 모니터(56)를 구비하는 것을 특징으로 하는 케이블 포설 기능을 지닌 해상풍력발전기 설치선.