KR20160095226A - 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 일단이 수중 바닥에 고정된 상태로 타단은 장력조절부에 의해 가이드된 상태로 무게추와 연결되는 지지로프 및, 기울기센서, 장력센서, 위성항법장치로 구성된 중력식 계류장치가 부유 구조물에 적어도 4개가 구비되고, 부유 구조물의 움직임에 따라 지지로프를 풀어 장력을 조절하는 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법에 있어서, 장력센서에서 각 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위 상태인지를 확인하는 단계, 지지로프 중에서 장력상태가 설정된 범위를 넘을 경우, 해당되는 중력식 계류장치의 기울기센서에서 기울기 변화를 확인한 후, 기울기 변화가 감지되면 지지로프를 풀어주는 단계, 부유 구조물의 기울기 변화가 없을 경우, 장력센서에서 모든 기 지지로프의 장력 변화값을 재확인한 후, 모든 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위보다 높을 경우에 모든 지지로프를 풀어주는 단계, 모든 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위보다 낮을 경우, 위성항법장치에서 부유 구조물의 방위각 변화를 확인 후, 부유 구조물의 방위각 변화가 없을 경우에 모든 지지로프를 풀어주는 단계를 포함하는 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법을 제공한다.

Description

부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법{Method of mooring a floating structure using gravity mooring}

본 발명은 수면 상에 부유하는 부유 구조물을 수면 상에서 안정적인 부유상태로 유지시키도록 지지로프의 장력을 유지되게 하는 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법에 관한 것이다.

일반적으로, 해양 부유 구조물은 해양에 떠 있는 상태로 계류될 수 있는 것으로, 계류된 상태에서 발전, 화석연료의 채취, 생산, 정체, 저장 및/또는 하역 등의 다양한 종류의 일을 하는 것들이 있다. 특히, 해양 부유 구조물은 기능, 구조, 계류 방식 등에 따라 다양한 종류로 분류되고, 있는데, 예를 들면 SEMI(Semi-submersibe), TLP(Tensioned Leg Platform), SPAR, FPSO(Floating, Production, Storage and OFFloading), FSRU 또는 시추용 리그(Rig) 등으로 칭해지는 많은 종류의 해양 부유 구조물이 있다.

한편, 부지 비용, 설치 규모의 제한, 인근 주민 등의 어려움과 같은 여러 가지 이유로 근래 들어 풍력이나 태양광과 같은 발전용도의 해양 부유 구조물에 대한 관심이 크게 증가하고 있다.

이러한, 발전 설비가 구비된 부유 구조물은 수면 상에서 안정적으로 부유하도록 계류장치를 구비하게 된다. 여기서, 계류장치는 앵커를 수중에 고정한 상태로 앵커와 부유구조물을 지지로프로 연결하나, 이같은 계류장치는 수위가 변할 경우 지지로프의 장력이 변하여 부유구조물의 위치이동으로 인한 안전성 및 발전 설비의 발전성능 저하의 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 계류장치로, 앵커를 수중에 고정하고, 부유 구조물에는 도르래 및 로프의 장력을 조절할 수 있는 장치를 설치하며, 지지로프의 일단을 앵커에 연결한 상태로 도르래 및 장력조절장치에 가이드되게 배치하고, 지지로프의 타단에는 무게추를 연결 구비한 구성이 제시된다.

그러나, 부유 구조물이 풍력, 조류, 파도 등과 같은 수평방향 외력이나 수위변화에 따른 수직방향 위치가 변경됨에 따른 계류장치의 계류 동작시, 모든 지지로프의 길이가 동시 또는 개별적으로 변화되도록 동작하게 되면서 효율적이지 못함과 더불어 부유 구조물의 급격한 움직임을 동반하는 문제점이 있다.

이러한, 선출원된 계류장치에 의한 계류방법은, 대한민국등록특허공보 제10-1162473호(2012.06.27)에 제시된다.

본 발명은, 부유 구조물의 움직임 발생시 지지로프의 길이변화를 효율적으로 제어함으로서 부유 구조물의 급격한 움직임을 방지할 수 있는 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 일단이 수중 바닥에 고정된 상태로 타단은 장력조절부에 의해 가이드된 상태로 무게추와 연결되는 지지로프 및, 기울기센서, 장력센서, 위성항법장치로 구성된 중력식 계류장치가 부유 구조물에 적어도 4개가 구비되고, 상기 부유 구조물의 움직임에 따라 상기 지지로프를 풀어 장력을 조절하는 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법에 있어서, 상기 장력센서에서 각 상기 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위 상태인지를 확인하는 단계, 상기 지지로프 중에서 장력상태가 설정된 범위를 넘을 경우, 해당되는 상기 중력식 계류장치의 상기 기울기센서에서 기울기 변화를 확인한 후, 상기 기울기 변화가 감지되면 상기 지지로프를 풀어주는 단계, 상기 부유 구조물의 기울기 변화가 없을 경우, 상기 장력센서에서 모든 상기 지지로프의 장력 변화값을 재확인한 후, 모든 상기 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위보다 높을 경우에 모든 상기 지지로프를 풀어주는 단계, 모든 상기 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위보다 낮을 경우, 상기 위성항법장치에서 상기 부유 구조물의 방위각 변화를 확인 후, 상기 부유 구조물의 방위각 변화가 없을 경우에 모든 상기 지지로프를 풀어주는 단계를 포함하는 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법을 제공한다.

또한, 상기 장력센서에서 각 상기 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위 상태인지를 확인하는 단계에서, 상기 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위에 있을 경우 상기 장력조절부는 상기 지지로프를 고정시킬 수 있다.

또한, 상기 부유 구조물의 기울기 변화가 없을 상태에서 상기 장력센서에서 모든 상기 지지로프의 장력 변화값을 재확인시 모든 상기 지지로프 중 일부의 상기 지지로프만이 미리 설정된 범위보다 낮을 경우에는 상기 장력조절부가 상기 지지로프를 고정시킬 수 있다.

또한, 상기 부유 구조물의 방위각 변화가 있을 경우에는, 상기 방위각 변화를 감지한 상기 중력식 계류장치 중에서 감지된 방위각 변화값이 큰 상기 중력식 계류장치부터 상기 지지로프를 순차적으로 풀림시킬 수 있다.

본 발명에 따른 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법은, 부유 구조물의 각 모서리 부분에 설치된 중력식 계류장치에서 부유 구조물의 기울어짐과 방위각 및 지지로프의 장력상태에 따라 장력조절부에 의한 지지로프의 풀림상태를 조절하도록 하는 바, 부유 구조물의 움직임 발생시 지지로프의 장력조절이 효율적으로 이루어짐으로서 부유 구조물의 급격한 움직임이 발생하는 것을 억제하게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법을 나타낸 제어흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법에 사용되는 중력식 계류장치의 개략 상태도이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법을 나타낸 제어흐름도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법에 사용되는 중력식 계류장치의 개략 상태도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법은, 지지로프의 장력을 확인하는 단계, 기울기 변화가 감지되면 지지로프를 풀어주는 단계, 모든 지지로프의 장력이 설정된 범위보다 높을 경우에 풀어주는 단계, 부유 구조물의 방위각 변화가 없을 경우 모든 지지로프를 풀어주는 단계를 포함하고 있다. 도 2를 참조하면, 상기 부유 구조물(100)에 설치되는 중력식 계류장치는, 일단이 수중 바닥에 고정된 상태로 타단에는 무게추(400)가 연결 구비되는 지지로프(200)와, 상기 부유 구조물(100)에 결합 설치된 상태로 상기 지지로프(200)를 가이드함과 더불어 상기 지지로프(200)를 고정 또는 풀림상태로 제어하면서 상기 지지로프(200)의 장력을 조절하는 장력조절부(300)로 구성된다. 더불어, 상기 중력식 계류장치에는 부유 구조물(100)의 방위각 변화를 측정할 수 있는 위성항법장치(GPS, 도면미도시), 상기 부유 구조물(100)의 기울기변화를 측정하는 기울기센서(도면미도시), 상기 장력조절부(300)에 의해 가이드되는 상기 지지로프(200)의 장력 변화를 측정하는 장력센서(도면미도시)가 구비됨은 물론이다. 여기서, 상기 장력조절부(300)는 윈드라스(Windlass)를 선택 적용하나 이에 한정하지 않고 상기 지지로프(200)를 상하부에서 가압상태로 고정되게 하는 클램핑구조로 적용할 수도 있음은 물론이다. 이렇게 구성된 중력식 계류장치는 사각구조로 이루어진 상기 부유 구조물(100)의 모서리 테두리 부분에 각각 배치되도록 적어도 4개가 설치되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 않고 상기 부유 구조물(100)의 형상에 따라 5개 이상을 설치할 수도 있음은 물론이다. 이같은 중력식 계류장치는 상기 부유 구조물(100)의 수평 및 수직방향 변위가 발생됨에 따라 동작되면서 상기 부유 구조물(100)을 안정적으로 계류되게 한다. 여기서, 상기 중력식 계류장치는 평상시 상기 부유 구조물(100)로 외력이 발생하지 않을 경우, 상기 부유 구조물(100)을 안정적으로 계류하도록 상기 장력조절부(300)가 상기 지지로프(200)를 고정상태로 일정한 장력을 유지되게 한다.

먼저, 상기 부유 구조물(100)에 수면 상에 부유하는 상태에서 각 상기 중력식 계류장치에 설치된 장력센서는 각 상기 지지로프(200)의 장력을 확인한다. 즉, 상기 장력센서는 각각의 상기 지지로프(200) 장력이 미리 설정된 장력범위에 있는지를 확인하게 된다. 이때, 상기 지지로프(200)의 장력이 미리 설정된 장력범위에 있을 경우 상기 중력식 계류장치의 장력조절부(300)는 상기 지지로프(200)를 고정상태로 유지시켜 상기 부유 구조물(100)을 고정 배치되게 한다.

그리고, 상기 장력센서에서 확인된 상기 지지로프(200)들 중 장력범위가 설정된 장력범위를 넘어간 경우에는, 각 상기 중력식 계류장치의 기울기센서에서 상기 부유 구조물(100)의 각 모서리 부분에 대한 기울기 변화를 확인하게 된다. 이때, 상기 부유 구조물(100)의 각 모서리 부분에 설치된 각각의 상기 중력식 계류장치 중에서 상기 기울기센서가 기울기 변화가 있는 것으로 확인된 위치의 상기 지지로프(200)는 상기 장력조절부(300)에 의한 고정상태가 해제되면서 풀림상태가 된다. 즉, 상기 지지로프(200)가 미리 설정된 장력범위를 넘은 상태에서 상기 부유구조물(100)의 기울어짐이 감지될 경우, 상기 부유 구조물(100)의 기울어짐을 감지한 상기 중력식 계류장치 부분의 지지로프(200)를 다시 설정된 범위의 장력값이 될 때까지 풀림시켜 다시 상기 부유 구조물(100)의 기울어진 부분을 다시 수평상태가 되게 하면서 기울어진 부분을 통한 침수가 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

상기 장력센서에서 상기 지지로프(200)들의 장력범위가 설정된 장력범위를 넘어간 상태에서 상기 부유 구조물(100)의 기울기 변화는 없을 경우, 각 상기 중력식 계류장치의 상기 장력센서는 각각 모든 상기 지지로프(200)의 장력 변화값을 재확인하게 된다. 이때, 모든 상기 중력식 계류장치의 각 지지로프(200) 장력 변화값이 미리 설정된 범위의 최대값보다 높을 경우에는 모든 상기 중력식 계류장치의 장력조절부(300)는 각각 모든 상기 지지로프(200)의 고정상태를 해제시켜 풀림되게 한다. 즉, 모든 상기 중력식 계류장치의 각 지지로프(200) 장력 변화값이 미리 설정된 범위의 최대값보다 높을 경우에는 상기 부유 구조물(100)의 수직방향으로의 수위변화에 따른 위치상승이 발생된 상태이므로, 모든 상기 중력식 계류장치의 장력조절부(300)는 각각 상기 지지로프(200)를 모두 다시 설정된 범위의 장력값이 될 때까지 풀어줌으로서, 상기 부유 구조물(100)의 상승된 상태를 안정적으로 유지되게 한다.

그리고, 모든 상기 중력식 계류장치의 각 지지로프(200) 장력 변화값이 미리 설정된 범위의 최저값보다 낮을 경우에는, 모든 상기 중력식 계류장치의 위성항법장치는 상기 부유 구조물(100)의 방위각 변화를 확인하게 된다. 이때, 상기 부유 구조물(100)에 설치되는 각 상기 중력식 계류장치의 위성항법장치에서 감지된 방위각 변화가 없을 경우에는 모든 상기 중력식 계류장치의 장력조절부(300)는 모든 상기 지지로프(200)를 풀림 상태가 되게 한다. 즉, 모든 상기 중력식 계류장치의 각 지지로프(200) 장력 변화값이 미리 설정된 범위의 최저값보다 낮을 경우에는 상기 부유 구조물(100)의 수직방향으로의 수위변화에 따른 위치하강이 발생된 상태이므로, 모든 상기 중력식 계류장치의 장력조절부(300)는 각각 상기 지지로프(200)를 모두 다시 설정된 범위의 장력값이 될 때까지 풀어줌으로서, 상기 부유 구조물(100)의 하강된 상태를 안정적으로 유지되게 한다.

만약, 상기 부유 구조물(100)의 방위각 변화가 있을 경우에는, 상기 방위각 변화를 감지한 상기 중력식 계류장치 중에서 감지된 방위각 변화값이 큰 상기 중력식 계류장치의 장력조절부(300)부터 상기 지지로프(200)를 설정된 범위의 장력범위에 위치할 때까지 순차적으로 풀림시키게 된다.

여기서, 모든 상기 중력식 계류장치의 각 지지로프(200) 장력 변화값이 미리 설정된 범위의 최저값보다 모두 낮지 않을 경우, 즉, 일부의 상기 중력식 계류장치의 지지로프(200) 장력 변화값이 미리 설정된 범위의 최저값보다 낮을 경우에는 파도나 바람과 같은 일시적인 수평외력이 적용된 상태이므로, 모든 상기 중력식 계류장치의 각 지지로프(200)는 상기 장력조절부(300)에 의해 고정상태를 유지하게 된다.

이와같이, 일실시예에 따른 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법은, 상기 부유 구조물(100)의 각 모서리 부분에 설치된 상기 중력식 계류장치에서 상기 부유 구조물(100)의 기울어짐과 방위각 및 상기 지지로프(200)의 장력상태에 따라 상기 장력조절부(300)에 의한 상기 지지로프(200)의 풀림상태를 조절하도록 하는 바, 상기 부유 구조물(100)의 움직임 발생시 상기 지지로프(200)의 장력조절이 효율적으로 이루어짐으로서 상기 부유 구조물(100)의 급격한 움직임이 발생하는 것을 억제하게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 일단이 수중 바닥에 고정된 상태로 타단은 장력조절부에 의해 가이드된 상태로 무게추와 연결되는 지지로프 및, 기울기센서, 장력센서, 위성항법장치로 구성된 중력식 계류장치가 부유 구조물에 적어도 4개가 구비되고, 상기 부유 구조물의 움직임에 따라 상기 지지로프를 풀어 장력을 조절하는 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법에 있어서,
   상기 장력센서에서 각 상기 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위 상태인지를 확인하는 단계와;
   상기 지지로프 중에서 장력상태가 설정된 범위를 넘을 경우, 해당되는 상기 중력식 계류장치의 상기 기울기센서에서 기울기 변화를 확인한 후, 상기 기울기 변화가 감지되면 상기 지지로프를 풀어주는 단계와;
   상기 부유 구조물의 기울기 변화가 없을 경우, 상기 장력센서에서 모든 상기 지지로프의 장력 변화값을 재확인한 후, 모든 상기 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위보다 높을 경우에 모든 상기 지지로프를 풀어주는 단계와;
   모든 상기 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위보다 낮을 경우, 상기 위성항법장치에서 상기 부유 구조물의 방위각 변화를 확인 후, 상기 부유 구조물의 방위각 변화가 없을 경우에 모든 상기 지지로프를 풀어주는 단계를 포함하는 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 장력센서에서 각 상기 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위 상태인지를 확인하는 단계에서, 상기 지지로프의 장력이 미리 설정된 범위에 있을 경우 상기 장력조절부는 상기 지지로프를 고정시키는 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 부유 구조물의 기울기 변화가 없을 상태에서 상기 장력센서에서 모든 상기 지지로프의 장력 변화값을 재확인시 모든 상기 지지로프 중 일부의 상기 지지로프만이 미리 설정된 범위보다 낮을 경우에는 상기 장력조절부가 상기 지지로프를 고정시키는 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 부유 구조물의 방위각 변화가 있을 경우에는, 상기 방위각 변화를 감지한 상기 중력식 계류장치 중에서 감지된 방위각 변화값이 큰 상기 중력식 계류장치부터 상기 지지로프를 순차적으로 풀림시키는 부유 구조물의 중력식 계류장치를 이용한 계류방법.
   

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