KR20170049877A - 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법 - Google Patents

부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법 Download PDF

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Abstract

부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치는 부유식 구조물에 설치되는 레그를 따라 승강하되 지면에 지지되도록 마련되는 지지구조체, 레그를 따라 지지구조체를 승강시키는 승강유닛, 레그의 지반 관입 시 레그의 함몰 여부를 감지하는 함몰감지부 및 함몰감지부의 감지정보에 근거하여 레그와 상기 지지구조체를 결속시키는 구속유닛을 포함하여 제공될 수 있다.

Description

부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법{LEG SUPPORT DEVICE FOR FLOATING STRUCTURE AND LEG SUPPORT METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 레그를 지면 및 지반 상에서 안정적으로 지지하여 부유식 구조물의 침몰 또는 기울어짐을 효과적으로 방지할 수 있는 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법에 관한 것이다.
친환경 에너지 개발에 대한 요구가 증대됨에 따라, 풍력 발전기를 활용한 발전이 전세계적으로 각광을 받고 있다. 이러한 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 일정한 환경적인 조건이 요구되는데, 예를 들어 풍력 발전기가 설치되는 장소는 풍력 발전기의 블레이드가 회전을 얻기 위한 일정 수준의 풍속이 보장될 수 있는 곳이어야 하고, 풍력 발전기의 구동 시 발생되는 소음에 의한 공해가 이슈가 되지 않아야 하는 곳이어야 한다. 또한 이러한 환경적인 조건을 만족한다 하더라도 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 매우 넓은 면적의 공간이 요구된다.
최근에는 이와 같은 환경적인 조건의 제약으로부터 자유로워지기 위해, 풍력 발전기를 해상에 설치하는 해상 풍력 발전기에 대한 관심이 증가하고 있다. 해상 풍력 발전기는 다양한 방법으로 설치될 수 있으나, 통상적으로 풍력 발전기를 이루는 부품을 몇 개의 유닛으로 나누어 육상에서 제작한 후, 제작된 유닛을 해상으로 옮겨 조립하는 방법으로 설치되고 있다.
이와 같이 육상에서 제작된 유닛들을 해상으로 운송하고, 해상에서 해상 풍력 발전기를 조립 및 설치하는 선박을 풍력 발전기 설치선(WTIV, Wind Turbine Installation Vessel)이라고 한다.
풍력 발전기 설치선은 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jack-up Mode)로 운용될 수 있다. 구체적으로, 풍력 발전기 설치선은 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동하되, 항해 모드에서 레그는 해수에 의한 저항을 줄이고자 선체의 상측으로 상승된 상태로 운용된다. 이 후에 풍력 발전기 설치선이 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치에 도착하면 풍력 발전기 설치선은 잭업 모드로 전환하기 위해 레그를 하강 및 해저의 지반에 관입시켜 지지시킨 후, 선체가 해수면으로부터 소정의 높이만큼 이격될 수 있도록 선체를 레그를 따라 상승시킨다. 선체가 소정의 높이에 위치하게 되면, 선체의 상승을 중지하고 해상 풍력 발전기를 설치하는 작업을 수행한다.
풍력 발전기 설치선의 잭업 모드 전환 시, 레그의 안정적 지지를 위해 레그를 해저의 지반에 관입시키는 과정에서 지반 내부에 연약한 토양층이 존재하거나, 해저동굴 등의 빈 공간이 존재하는 경우에는 레그가 해저의 지면에 지지되지 못하고 지반을 뚫고 함몰되는 펀치쓰루(Punch Through) 사고가 발생하게 된다. 펀치쓰루 사고가 발생할 경우, 풍력 발전기 설치선 등 레그가 마련되는 부유식 구조물에 중대한 손상을 입힐 뿐만 아니라, 인명 사고의 위험 등 막대한 손해를 발생시키는 문제점이 존재한다.
이에 레그를 해저의 지면 또는 지반에 안정적으로 지지시킴과 동시에, 나아가 레그가 마련되는 풍력 발전기 설치선 등의 부유식 구조물의 안정적인 운용을 도모할 수 있는 방안이 요구된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2015-0082826호(2015. 07. 16. 공개)
본 발명의 실시 예는 풍력 발전기 설치선 등 레그가 마련되는 부유식 구조물을 안정적으로 운용할 수 있는 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 레그가 지면 및 지반을 뚫고 함몰되는 펀치쓰루 사고를 방지할 수 있는 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 해상 풍력 발전기를 탑재한 부유식 구조물의 안정적인 잭업 모드를 도모할 수 있는 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 해상 풍력 발전기의 안정적인 설치 작업을 수행할 수 있는 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예는 안전사고를 미연에 예방하고, 부유식 구조물의 침몰 및 기울어짐을 방지할 수 있는 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 부유식 구조물에 설치되는 레그를 따라 승강하되 지면에 지지되도록 마련되는 지지구조체, 상기 레그를 따라 상기 지지구조체를 승강시키는 승강유닛, 상기 레그의 지반 관입 시 상기 레그의 함몰 여부를 감지하는 함몰감지부 및 상기 함몰감지부의 감지정보에 근거하여 상기 레그와 상기 지지구조체를 결속시키는 구속유닛을 포함하여 제공될 수 있다.
상기 함몰감지부는 상기 레그를 승강시키는 잭킹유닛에 가해지는 부하를 감지하는 부하감지센서, 상기 지지구조체에 대한 상기 레그의 승강속도 또는 승강가속도를 감지하는 속도감지센서 및 상기 부유식 구조물의 수평 상태를 감지하는 수평감지센서 중 적어도 어느 하나를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 승강유닛은 상기 레그의 외면에 접하여 회전에 의해 상기 지지구조체를 승강시키는 구동롤러 및 상기 구동롤러에 구동력을 제공하는 승강구동부를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 구속유닛은 상기 레그의 외면에 밀착하여 상기 지지구조체에 대한 상기 레그의 승강을 정지시키는 제동패드 및 상기 제동패드를 상기 레그로 접근 또는 이격시키는 제동구동부를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 구속유닛은 상기 레그의 외면에 형성되는 적어도 하나의 결속홀에 삽입되어 상기 지지구조체에 대한 상기 레그의 승강을 정지시키는 결속돌기 및 상기 결속돌기를 상기 결속홀로 삽입 또는 추출시키는 결속구동부를 포함하여 제공될 수 있다.
상기 지지구조체의 저면에 마련되어 상기 지지구조체의 지지면을 확대시켜주는 지지플레이트를 더 포함하여 제공될 수 있다.
상기 지지구조체는 상기 부유식 구조물의 항해 모드 시 상기 부유식 구조물의 하측면에 형성되는 수용부에 인입되어 운용될 수 있다.
상기 지지구조체는 상기 레그에 탈착 가능하게 마련되어 제공될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법은 레그가 지면 및 지반을 뚫고 함몰되는 펀치쓰루 사고를 효과적으로 방지할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법은 해상 풍력 발전기를 탑재한 부유식 구조물의 안정적인 잭업 모드를 도모할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법은 레그가 마련되는 부유식 구조물을 안정적으로 운용할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법은 해상 풍력 발전기의 안정적인 설치 작업을 수행할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법은 인명사고 등의 안전사고 미연에 예방하고 부유식 구조물의 침몰 및 기울어짐을 효과적으로 방지할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 부유식 구조물의 레그가 함몰되는 펀치쓰루(Punch Through) 사고를 나타내는 참고도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치의 작동 상태를 나타내는 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 A 방향 단면도이다.
도 5는 도 3의 B 방향 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 의한 지지구조체의 저면에 지지플레이트가 마련된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8은 부유식 구조물의 항해 모드 시, 본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치의 운용 상태를 나타내는 측면도이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 부유식 구조물의 레그가 함몰되는 펀치쓰루(Punch Through) 사고를 나타내는 참고도면이다.
도 1을 참조하면, 풍력 발전기 설치선 등 레그(2)가 마련되는 부유식 구조물(1)은 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동한 뒤, 부유식 구조물(1)의 잭업 모드 전환을 위해 잭킹유닛(3)을 이용하여 레그(2)를 해저 지면으로 하강시키게 된다. 레그(2)의 안정적인 지지를 위해 레그(2)를 지반에 관입시킴에 있어서, 해저의 지반 내부에는 연약한 토양층 또는 해저 동굴 등의 빈 공간(A)이 존재할 수 있는데, 일측 레그(2)가 연약한 토양층 또는 해저 동굴 등의 빈 공간(A)으로 관통되는 경우에는 일측의 레그(2)가 지지력을 잃고 함몰되는 펀치쓰루(Punch Through) 사고가 발생하게 된다. 펀치쓰루 사고 발생할 경우, 부유식 구조물(1)이 일측으로 기울어져 부유식 구조물(1)에 중대한 손상을 입힐 뿐만 아니라, 부유식 구조물(1)에 탑재된 풍력 발전기 유닛의 분실이나 훼손이 발생할 수 있으며, 부유식 구조물(1)에 탑승한 승객의 인명 사고의 위험 등 막대한 손해가 발생될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치(100)가 작동되는 상태를 나타내는 측면도이다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치(100)를 나타내는 사시도이며, 도 4 및 도 5은 각각 도 3의 A 방향 단면도 및 B 방향 단면도이다. 또한 도 6은 후술하는 지지플레이트(150)가 지지구조체(110)에 마련된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 2 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치(100)는 레그(20)를 따라 승강하되 지면에 지지되도록 마련되는 지지구조체(110), 레그(20)를 따라 지지구조체(110)를 승강시키는 승강유닛(120), 레그(20)의 함몰여부를 감지하는 함몰감지부(130), 레그(20)와 지지구조체(110)를 결속시키는 구속유닛(140) 및 지지구조체(110)의 지지면을 확대시켜주는 지지플레이트(150)를 포함하여 마련될 수 있다.
지지구조체(110)는 레그(20)를 따라 승강 가능하게 마련되되, 레그(20)에 탈착 가능하게 마련될 수 있다. 지지구조체(110)는 부유식 구조물(10)의 잭업 모드 전환을 위해 잭킹유닛(40)에 의해 레그(20)를 지면까지 하강시킨 후, 레그(20)의 지반 관입 전에 레그(20)를 따라 하강하여 저면이 지면에 지지될 수 있다. 이를 위해 지지구조체(110)는 후술하는 승강유닛(120)에 의해 레그(20)를 따라 승강될 수 있으며, 후술하는 구속유닛(140)에 의해 레그(20)와 결속되어 지지구조체(110)에 대한 레그(20)의 승강이동을 정지시킬 수 있다.
지지구조체(110)는 지면에의 안정적인 지지를 위해 저면의 지지면이 레그(20)의 단면 크기보다 크게 형성될 수 있다. 지지구조체(110)의 형상은 하측을 향할수록 단면이 확대되는 박스 형상으로 형성될 수 있다. 그러나 당해 형상에 한정되는 것은 아니며, 풍랑에 의한 저항을 감소시키도록 트러스(Truss) 구조로 이루어지는 등 다양한 형상 및 구조로 이루어지는 경우에도 동일하게 이해되어야 할 것이다.
지지구조체(110)는 내측에 레그(20)가 관통 및 수용되는 레그관통부(111)를 구비할 수 있다. 레그관통부(111)는 지지구조체(110)의 상하방향으로 관통 형성될 수 있으며, 레그관통부(111)의 내면에는 후술하는 승강유닛(120) 및 구속유닛(140)이 설치될 수 있다. 레그관통부(111)의 형상은 레그(20)의 단면 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 일 예로 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 레그(20)의 단면 형상이 사각 구조물로 이루어지는 경우에는 지지구조체(110)에 형성되는 레그관통부(111) 역시 그 단면 형상이 사각 형상으로 이루어질 수 있다. 그러나 당해 형상에 한정되는 것은 아니며, 레그의 단면 형상이 삼각 구조물로 이루어지거나 원형 구조물로 이루어지는 경우에는 지지구조체(110)의 레그관통부(111)의 형상 역시 이에 대응되도록 각각 삼각 형상 또는 원형 형상으로 형성될 수 있다.
승강유닛(120)은 지지구조체(110)가 레그(20)를 따라 승강 이동시키도록 마련될 수 있다. 승강유닛(120)은 부유식 구조물(10)의 잭업 모드 전환을 위해 레그(20)를 하강시킨 후, 레그(20)의 지반 관입 전에 지지구조체(110)를 지면에 지지시키도록 레그(20)를 따라 지지구조체(110)를 하강시킬 수 있다.
승강유닛(120)은 지지구조체(110)의 레그관통부(111) 내측에 복수개가 설치될 수 있으며, 각각의 승강유닛(120)은 레그(20)의 외면에 접하여 회전에 의해 지지구조체(110)를 승강시키는 구동롤러(121) 및 구동롤러(121)에 구동력을 제공하는 승강구동부(122)를 포함하여 마련될 수 있다. 구동롤러(121)의 외면에는 레그와(20)의 안정적인 접촉을 위해 마찰계수가 높은 미끄럼방지부재가 마련될 수 있으며, 이와는 달리 레그의 외면에 랙기어가 마련되고 잭킹유닛이 피니언기어에 구동력을 제공하여 레그의 승강을 구현하는 경우에는 구동롤러(121)의 외면에 랙기어에 치합하는 기어(미도시)가 형성될 수 있다. 승강구동부(122)는 구동롤러(121)에 회전력을 발생시키는 전동모터 등으로 이루어질 수 있으며, 기어조립체 또는 구동풀리(미도시) 등에 의해 승강구동부(122)의 구동력이 구동롤러(121)로 전달되도록 마련될 수 있다.
도 3 내지 도 5에서는 승강유닛(120)이 지지구조체(110)의 안정적인 승강이동을 위해 레그관통부(111)의 각 모서리부에 승강방향을 따라 2 개조씩 설치된 것으로 도시되어 있으나, 이는 일 예로서 지지구조체(110)의 안정적인 승강이동을 구현할 수 있다면 승강유닛(120)의 설치개수 및 설치위치는 다양하게 변경될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
함몰감지부(130)는 레그(20)의 지반 관입 시 레그의 함몰 여부를 감지하도록 마련된다. 함몰감지부(130)는 부유식 구조물(10)에 마련되어 레그(20)를 승강시키는 잭킹유닛(40)에 가해지는 부하를 감지하는 부하감지센서, 지지구조체(110)에 대한 레그(20)의 승강속도 또는 승강가속도를 감지하는 속도감지센서 및 부유식 구조물(10)의 수평 상태를 감지하는 수평감지센서 중 적어도 어느 하나를 포함하여 마련될 수 있다.
함몰감지부(130)가 부하감지센서로 이루어지는 경우, 레그(20)가 하강하여 지반에 관입 시 레그(20)를 하강시키는 잭킹유닛(40)에 가해지는 부하의 변화량을 측정하여 레그(20)의 함몰여부를 감지할 수 있다. 구체적으로, 레그(20)의 지반 관입이 정상적으로 수행되는 경우, 다시 말해 레그(20)가 관입되는 지반의 토질이 균일한 경우에는 레그(20)를 하강시키는 잭킹유닛(40)에 가해지는 부하가 일정하다. 이와는 반대로, 레그(20)의 지반 관입 시 지반의 내부에 연약한 토양층 또는 빈 공간(A)이 존재하여 레그(20)의 함몰이 발생하는 경우에는 레그(20)를 하강시키는 잭킹유닛(40)에 가해지는 부하가 감소하게 된다.
일 예로 잭킹유닛(40)이 피니언기어 및 이에 구동력을 제공하는 구동장치로 이루어지는 경우, 레그(20)의 지반 관입이 정상적으로 수행되는 때에는 구동장치의 전류 부하가 일정하나, 레그가(20) 연약한 토양층 또는 빈 공간(A)으로 관입 시 구동장치의 전류 부하가 감소하게 된다. 다른 예로 잭킹유닛(40)이 유압장치를 포함하는 경우, 레그(20)의 지반 관입이 정상적으로 수행되는 때에는 유압장치의 유압이 일정하나, 레그(20)가 연약한 토양층 또는 빈 공간(A)으로 관입 시에는 유압장치의 유압이 감소하게 된다. 이와 같이 부하감지센서는 기 입력된 안정범위의 부하 변화량과 감지된 부하 변화량을 비교 분석하여, 감지된 부하 변화량이 안정범위의 부하 변화량보다 큰 경우, 레그(20)의 함몰로 판단하여 후술하는 구속유닛(140)의 작동을 발생시킬 수 있다.
함몰감지부(130)가 속도감지센서로 이루어지는 경우, 속도감지센서는 도 3에 도시된 바와 같이, 지지구조체(110)의 레그관통부(111)의 내측에 마련되어 레그(20)의 승강속도 또는 승강가속도를 측정하여 레그(20)의 함몰여부를 감지할 수 있다. 구체적으로, 레그(20)가 관입되는 지반의 토질이 균일하여 레그의 지반 관입이 정상적으로 수행되는 때에는 지지구조체(110)에 대한 레그(20)의 하강속도가 일정하다. 이와는 반대로, 레그(20)의 지반 관입 시 지반의 내부에 연약한 토양층 또는 빈 공간(A)이 존재하여 레그(20)의 함몰이 발생하는 경우에는 레그(20)의 하강속도가 증가하거나 레그(20)의 하강가속도에 변화가 발생하게 된다. 속도감지센서는 레그(20)의 승강속도 또는 승강가속도를 측정하여, 측정된 레그(20)의 승강속도 또는 승강가속도가 기 입력된 안정범위의 속도범위 또는 가속도변화량보다 큰 경우, 레그(20)의 함몰로 판단하여 후술하는 구속유닛(140)의 작동을 발생시킬 수 있다.
함몰감지부(130)가 수평감지센서로 이루어지는 경우, 수평감지센서는 부유식 구조물(10)에 마련되어 부유식 구조물(10)의 수평 정도를 측정하여 레그(20)의 함몰여부를 감지할 수 있다. 전술한 바와 같이, 레그(20)의 함몰이 발생하게 되면 부유식 구조물(10)이 일측으로 기울어지게 되는 바, 수평감지센서는 부유식 구조물(10)의 수평정도가 기 입력된 안정범위의 수평정도 보다 큰 경우, 레그(20)의 함몰로 판단하여 후술하는 구속유닛(140)의 작동을 발생시킬 수 있다.
구속유닛(140)은 함몰감지부(130)가 레그(20)의 함몰을 감지한 때에 레그(20)와 지지구조체(110)를 결속시켜 레그의 함몰을 방지하도록 마련된다.
구속유닛(140)은 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 레그(20)의 외면에 밀착하여 지지구조체(110)에 대한 레그의 승강을 정지시키는 제동패드(141) 및 제동패드(141)를 레그(20)로 접근 또는 이격시키는 제동구동부(142)를 포함하여 마련될 수 있다. 제동패드(141)는 레그의 외면 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있으며, 제동구동부(142)는 함몰감지부(130)가 레그(20)의 함몰을 감지한 때에 제동패드(141)를 레그(20)로 접근 및 밀착하여 지지구조체(110)에 대한 레그(20)의 하강을 정지시킬 수 있다. 레그(20)는 지지구조체(110)가 지면에 지지된 상태에서 지반 관입을 수행하게 되는 바, 함몰감지부(130)가 레그(20)의 함몰을 감지한 경우, 구속유닛(140)이 레그와 지지구조체(110)를 결속시킴으로써 레그(20)의 하강정지 및 함몰방지를 구현할 수 있다.
또 다른 실시 예로 구속유닛(140)은 레그의 외면에 형성되는 결속홀에 삽입되는 결속돌기 및 결속돌기를 결속홀로 삽입 또는 추출시키는 결속구동부를 포함하여 마련될 수 있다. 결속돌기는 레그의 외면에 형성되는 결속홀의 형상에 대응되는 형상 및 크기로 형성될 수 있으며, 결속구동부는 함몰감지부(130)가 레그의 함몰을 감지한 때에 결속돌기를 결속홀로 삽입시킴으로써 지지구조체(110)에 대한 레그의 하강을 정지하여 레그의 함몰을 방지할 수 있다.
지지플레이트(150)는 지지구조체(110)의 저면에 마련되어 지지구조체(110)가 지면에 지지되는 지지면을 확대시켜주도록 마련된다. 도 6을 참조하면, 지지플레이트(150)는 판 형상으로 형성되되, 지지구조체(110)의 저면의 둘레보다 외측으로 확장되는 크기로 마련될 수 있다. 지지플레이트(150)는 지지구조체(110)가 지면에 지지되는 지지면을 확대시켜줌으로써, 지지구조체(110)가 지면에 가해지는 하중을 분산시켜 지지구조체(110)가 지면에 안정적으로 지지될 수 있다. 도 6에서는 지지구조체(110)가 사각의 판 현상으로 형성된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 원형의 형상으로 형성되거나, 지지구조체(110)의 모서리부분에 각각 지지플레이트(150)가 복수가 마련되는 경우 등, 지지구조체(110)가 지면에 지지되는 지지면을 확대시켜줄 수 있다면 다양한 형상 및 크기로 형성되는 경우를 포함한다.
지지구조체(110)는 부유식 구조물(10)의 항해 모드 시 부유식 구조물(10)의 하측면에 형성되는 수용부(30)에 인입되어 운용될 수 있다. 도 2 및 도 8을 참조하면, 부유식 구조물(10)의 하측면에는 지지구조체(110)의 형상에 대응되는 형상으로 오목 형성되는 수용부(30)가 마련될 수 있다. 부유식 구조물(10)의 항해 모드 시 레그(20) 및 지지구조체(110)에 의해 유체에 대한 저항이 증가할 우려가 있는 바, 부유식 구조물(10)의 항해 시에는 레그(20) 및 지지구조체(110)를 상승시켜 운항하되 지지구조체(110)는 부유식 구조물(10)의 수용부(30)에 인입되어 운용될 수 있다. 이로써 지지구조체(110)에 의한 부유식 구조물(10)의 유체 저항을 최소화하여 부유식 구조물(10)의 항해를 원활하게 하고, 부유식 구조물(10)의 연비 효율을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물(10)의 레그 지지방법에 대해 설명한다.
본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물(10)의 레그 지지방법은 부유식 구조물(10)의 레그(20)를 잭킹유닛(40)에 의해 지면까지 하강시키는 단계, 레그(20)를 따라 승강하는 지지구조체(110)를 승강유닛(120)에 의해 하강시켜 지면에 지지시키는 단계, 레그(20)의 지반 관입 시 함몰감지부(130)가 레그(20)의 함몰 여부를 감지하는 단계, 함몰감지부(130)가 레그(20)의 함몰을 감지한 경우 지지구조체(110)와 레그(20)를 구속유닛(140)에 의해 결속시키는 단계를 포함할 수 있다.
부유식 구조물(10)이 항해 모드에서 잭업 모드로 전환 시, 부유식 구조물(10)의 레그(20)를 잭킹유닛(40)을 이용하여 해저의 지면까지 하강시킨다. 레그(20)의 저면이 해저의 지면에 근접 또는 접촉하게 되면, 지지구조체(110)를 승강유닛(120)에 의해 레그(20)를 따라 하강시켜 지지구조체(110)의 저면을 지면에 지지시킨다. 지지구조체(110)가 지면에 지지된 후, 잭킹유닛(40)에 의해 레그(20)를 더욱 하강 시켜 레그(20)의 지반 관입을 수행하게 되는데, 레그(20)의 지반 관입 시점부터 함몰감지부(130)가 레그의 함몰을 감지하게 된다. 함몰감지부(130)는 전술한 바와 같이, 잭킹유닛(40)에 가해지는 부하의 변화를 측정하여 레그(20)의 함몰여부를 감지하는 부하감지센서, 지지구조체(110)에 대한 레그(20)의 승강속도 또는 승강가속도를 측정하여 레그의 함몰여부를 감지하는 속도감지센서 및 부유식 구조물(10)의 수평 정도를 측정하여 레그의 하몰여부를 감지하는 수평감지센서 중 적어도 어느 하나를 포함하여 이루어질 수 있다. 레그의 지반 관입 중, 지반 내부의 연약한 토양층 또는 해저동굴 등의 빈 공간에 레그가 함몰된 것으로 함몰감지부(130)가 감지한 때에는 구속유닛(140)에 의해 레그와 지지구조체(110)를 결속시켜 레그(20)를 지지구조체(110)에 의해 지면에 지지시켜 레그(20)의 추가적인 하강, 즉 레그(20)의 함몰을 방지할 수 있다.
이와 같은 구성 및 단계를 갖는 본 발명의 실시 예에 의한 부유식 구조물의 레그 지지장치(100) 및 레그 지지방법은 레그가 지면 및 지반을 뚫고 함몰되는 펀치쓰루 사고를 효과적으로 방지하고, 부유식 구조물의 안정적인 잭업 모드를 도모할 수 있게 된다.
특히 부유식 구조물(10)이 해상 풍력 발전기를 설치를 수행하는 풍력 발전기 설치선인 경우, 풍력 발전기 설치선의 안정적인 운용을 도모하여 해상 풍력 발전기의 안정적인 조립 및 설치 작업을 수행할 수 있다.
또한, 펀치쓰루 사고를 효과적으로 방지할 수 있으므로 인명사고 등의 안전사고를 예방할 수 있으며, 부유식 구조물(10)의 손상을 침몰 및 기울어짐 등의 손상을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10: 부유식 구조물 20: 레그
30: 수용부 40: 잭킹유닛
100: 레그 지지장치 110: 지지구조체
111: 레그관통부 120: 승강유닛
121: 구동롤러 122: 승강구동부
130: 함몰감지부 140: 구속유닛
141: 제동패드 142: 제동구동부
150: 지지플레이트

Claims (8)

  1. 부유식 구조물에 설치되는 레그를 따라 승강하되 지면에 지지되도록 마련되는 지지구조체;
    상기 레그를 따라 상기 지지구조체를 승강시키는 승강유닛;
    상기 레그의 지반 관입 시 상기 레그의 함몰 여부를 감지하는 함몰감지부; 및
    상기 함몰감지부의 감지정보에 근거하여 상기 레그와 상기 지지구조체를 결속시키는 구속유닛을 포함하는 부유식 구조물의 레그 지지장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 함몰감지부는
    상기 레그를 승강시키는 잭킹유닛에 가해지는 부하를 감지하는 부하감지센서, 상기 지지구조체에 대한 상기 레그의 승강속도 또는 승강가속도를 감지하는 속도감지센서 및 상기 부유식 구조물의 수평 상태를 감지하는 수평감지센서 중 적어도 어느 하나를 포함하는 부유식 구조물의 레그 지지장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 승강유닛은
    상기 레그의 외면에 접하여 회전에 의해 상기 지지구조체를 승강시키는 구동롤러 및 상기 구동롤러에 구동력을 제공하는 승강구동부를 포함하는 부유식 구조물의 레그 지지장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 구속유닛은
    상기 레그의 외면에 밀착하여 상기 지지구조체에 대한 상기 레그의 승강을 정지시키는 제동패드 및 상기 제동패드를 상기 레그로 접근 또는 이격시키는 제동구동부를 포함하는 부유식 구조물의 레그 지지장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 구속유닛은
    상기 레그의 외면에 형성되는 적어도 하나의 결속홀에 삽입되어 상기 지지구조체에 대한 상기 레그의 승강을 정지시키는 결속돌기 및 상기 결속돌기를 상기 결속홀로 삽입 또는 추출시키는 결속구동부를 포함하는 부유식 구조물의 레그 지지장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지구조체의 저면에 마련되어 상기 지지구조체의 지지면을 확대시켜주는 지지플레이트를 더 포함하는 부유식 구조물의 레그 지지장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지구조체는
    상기 부유식 구조물의 항해 모드 시 상기 부유식 구조물의 하측면에 형성되는 수용부에 인입되어 운용되는 부유식 구조물의 레그 지지장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지구조체는
    상기 레그에 탈착 가능하게 마련되는 부유식 구조물의 레그 지지장치.
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