KR20170080051A - 조류발전 지지구조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수 개의 출입로가 형성된 상판과, 상기 상판 하부에 상기 상판보다 직경이 크게 형성되고 복수 개의 통로가 형성된 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이의 중앙부에 구비되는 내부기둥과, 상기 상판과 상기 하판의 가장자리를 연결하는 벽체와, 상기 상판과 상기 하판 사이에 상기 출입로와 통로를 각각 연결되게 하는 내부공간으로 형성된 케이슨몸체;와, 상기 통로 상측으로 연통되게 돌출형성되는 돌출구와, 상기 돌출구와 연통되고 자중에 의해 상기 돌출구에 밀착되며 외부의 콘크리트 주입 호스와 연결 가능한 연결관이 형성되고 상기 연결관 인근에 공기배출관이 관통 형성된 덮개로 구성된 콘크리트투입부; 및 상기 하판에 관통되어 해저면에 밀착되는 지주대와, 상기 지주대 상부에 구비되는 유압실린더와, 상기 하판에 고정되고 상기 유압실린더와 밀착되어 상기 유압실린더의 작동에 의해 상기 케이슨몸체의 수평을 조절할 수 있는 수평조절어셈블리로 구성된 수평조절부;가 포함되는 것을 특징으로 한다.

Description

조류발전 지지구조 시스템{Supporting system for tide generator}

본 발명은 조류발전 지지구조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조류발전기가 설치되는 케이슨을 수중 해수저면에 안착하고, 수중 콘크리트 타설에 작업과 시간을 단축할 수 있도록 구성된 조류발전기를 설치할 수 있는 조류발전 지지구조 시스템에 관한 기술이다.

조류발전은 바다 나 강의 물의 조류 흐름을 이용하여 조류발전기를 가동하여 생산하는 것을 뜻한다.

통상적으로 조류발전을 위한 지지구조인 케이슨(영어: Caisson)은 수중 구조물이나 기초를 구축하기 위하여 육상 또는 수상에서 만들어진 중공형태의 구조물로, 자중 또는 외력을 가하여 소정의 위치까지 침하시킨다. 바닥이 없는 원통모양의 상자 내부를 굴착하면서 침하시키는 것을 오픈 케이슨 또는 우물통이라 하고, 케이슨 하부에 기밀한 작업공간을 만들고 그 속에 압축공기로 지하수를 배제하면서 인력 또는 특수한 기계를 이용하여 침하시키는 것을 뉴메틱 케이슨이라 한다.

종래에는 콘크리트 케이슨 형상이 양쪽의 벽체형인 FD형 케이슨, 즉 양쪽의 벽체 형이면서 바닥의 구멍이 다수 있는 형상으로 장축 단축 형 2종류 날개형과, 저판형 케이슨, 원추 단면 케이슨으로 형성되어 있어 해수저면 유속저면 조류 흐름에 취약하고 안착 침수 시 유속의 흐름에 정확한 지점에 안착이 어려우며, 부력이 발생되어 물과 공기를 빼낼 수 없는 사항으로 정밀 시공이 어려운 문제점이 있어왔다.

상기의 FD형 케이슨, 저판형 케이슨, 원추 단면 케이슨은 유속흐름, 지진, 해일 등에 의해 전도되거나 위치이동과 기울어지는 현상이 발생하고, 터빈날개에 쓰레기가 걸려서 수시로 잠수부가 제거해야 하며, 경제적, 안정성이 떨어지는 문제점이 있어왔다.

KR 10-2011-0006359 A

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 해저에 쉽게 침수시킬 수 있으며, 조류흐름에 영향을 적게 받고 안정성이 높은 조류발전 지지구조 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복수 개의 출입로가 형성된 상판과, 상기 상판 하부에 상기 상판보다 직경이 크게 형성되고 복수 개의 통로가 형성된 하판과, 상기 상판과 상기 하판 사이의 중앙부에 구비되는 내부기둥과, 상기 상판과 상기 하판의 가장자리를 연결하는 벽체와, 상기 상판과 상기 하판 사이에 상기 출입로와 통로를 각각 연결되게 하는 내부공간으로 형성된 케이슨몸체;와, 상기 통로 상측으로 연통되게 돌출형성되는 돌출구와, 상기 돌출구와 연통되고 자중에 의해 상기 돌출구에 밀착되며 외부의 콘크리트 주입 호스와 연결 가능한 연결관이 형성되고 상기 연결관 인근에 공기배출관이 관통 형성된 덮개로 구성된 콘크리트투입부; 및 상기 하판에 관통되어 해저면에 밀착되는 지주대와, 상기 지주대 상부에 구비되는 유압실린더와, 상기 하판에 고정되고 상기 유압실린더와 밀착되어 상기 유압실린더의 작동에 의해 상기 케이슨몸체의 수평을 조절할 수 있는 수평조절어셈블리로 구성된 수평조절부;가 포함되는 것을 특징으로 한다.

상기 하판의 하측 가장자리를 따라 돌출 형성되고, 단부에 톱날형의 날끝강재가 형성되어 해저와 밀착력을 높여 상기 케이슨몸체의 이동과 회전을 방지하는 커브슈가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

수평조절어셈블리는, 상기 하판을 관통하여 고정되며 상기 유압실린더의 작동에 연동되는 고정관과, 상기 유입실린더 상부에 구비되고 상부가 상기 고정관 외주에 회전 체결되어 상기 유압실린더의 작동 스토로크를 상기 고정관에 전달되게 하는 캡으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 고정관 외측에는, 일정높이마다 복수 개가 상기 하판 내부로 매설되게 돌출 형성되어 하중이 분산되게 하는 브라켓트와, 상기 브라켓트에 돌출 형성되어 전단강도를 보강한 철근이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 벽체는 외면이 내측으로 곡률지게 형성되어 조류의 저항을 최소화하며 조류의 흐름을 상측으로 유도하는 것을 특징으로 한다.

상기 하판은 외주면 상측이 일부 절개된 형태로 단차지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성의 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

먼저, 케이슨몸체를 침투시키고, 외부에서 조작에 의해 케이슨몸체에 설치된 수평조절부의 유압실린더 작동시켜 케이슨몸체의 수평을 조절할 수 있다.

그리고, 케이슨몸체에 형성된 통로에 의해 수중콘크리트 타설을 용이하게 할 수 있다.

또한, 케이슨몸체의 커브슈에 형성된 톱니형 날끝강재에 의해 지지력을 높여 조류흐름에 대한 변위를 최소화하고, 케이슨몸체 벽체가 내측으로 곡률지게 형성됨으로써 상부에 설치된 조류발전기에 유속 강화와 발전효율을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조류발전 지지구조 시스템의 구성도이다.
도 2는 도 1의 콘크리트투입부의 상세도이다.
도 3은 도 1의 수평조절부의 상세도이다.
도 4는 도 1의 커브슈의 상세도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 조류발전 지지구조 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명인 조류발전 지지구조 시스템은 크게 케이슨몸체(100)와, 콘크리트투입부(200) 및 수평조절부(300)가 포함되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 케이슨몸체(100)는 상부에 조류발전기(G)를 설치하는 구조물로 침수시켜 해저(F)에 밀착되는 구조물이다.

상기 케이슨몸체(100)는 전체 형상이 원추형으로 형성되고, 하부와 상부가 평평하게 형성되고 상부에 조류발전기와 연결되는 포스트(P)가 설치될 수 있게 된다.

여기서, 상기 케이슨몸체(100)는 먼저, 해수지면 지반에 흙을 파내어 수평하게 공간을 형성하여 상기 케이슨몸체(100)가 안착될 공간을 제공하는 것이 필요하다.

상기 케이슨몸체(100)는 콘크리트에 의해 일체로 형성되는 것으로 그 부분을 상판(120), 하판(140), 내부기둥(160), 벽체(180) 및 내부공간(190)으로 구성할 수 있으며 각 구성은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 상판(120)은 상기 케이슨몸체(100)의 상부 부분을 지칭하는 것으로, 상,하로 관통된 복수 개의 출입로(122)가 형성되어 하기의 내부공간(190)과 연결되며, 상기 출입로(122)의 개구면적 크기는 상기 내부공간(169)에 상기의 콘크리트투입부(200)와 수평조절부(300)가 충분히 출입할 수 있을 크기로 형성하는 것이 바람직하다. 리프트에 의해 이동되도록 가장자리에 브라켓트(124)가 더 형성된다.

그리고, 하판(140)은 상기 상판(120) 하부에 상기 상판보다 직경이 크게 형성되고 상,하로 관통된 복수 개의 통로(144)가 형성되며, 상기 통로(144)는 콘크리트가 타설될 수 있는 주입로에 해당된다.

즉 여기서, 통로(144)는 본 발명인 조류발전 지지구조 시스템이 자중에 의해 해수에 가라앉히면서 해저에 안착되는 것을 고려할때, 하판(140)의 하부에 존재하는 해수와 공기가 통과하기 위한 구멍이며, 상기 콘크리트투입부(200)가 설치되는 장소이다.

그리고, 상기 하판(140)은 외주면 상측이 일부 절개된 형태로 단차지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

내부기둥(160)은 상기 상판(120)과 하판(140) 사이의 중앙부에 설치되게 되어 상기 상판(120)을 지지하게 되는데, 상기 내부기둥(160)의 직상방으로 조류발전기의 포스트(P)가 설치되어 하중을 받게 된다.

벽체(180)는 상기 상판(120)과 상기 하판(140)의 가장자리를 연결하도록 형성되는 것으로 케이슨몸체(100)의 외주면에 해당되게 된다. 상기 벽체(180)는 외면이 내측으로 곡률지게 형성되어 조류의 저항을 최소화하며 조류의 흐름을 상측으로 유도하는 것을 특징으로 한다.

벽체(180)가 내측으로 곡률지게 형상됨으로써 조류가 벽체(180)에 부딪혀 흐르는 조류가 상승조류와 만나면서 정체되는 '버글현상'이 발생하게 되는데 조류의 일부는 외주면으로 유동되게 되어 조류흐름에 의해 가해지는 측압 및 부력상승을 줄일 수 있어 안정성을 향상시키게 되고, 조류의 일부는 곡률면을 따라 상승하게 되어 케이슨몸체 상부에 설치되는 조류발전기 측으로 흐르는 조류의 속도를 빠르게 하여 조류발전기 회전속도 상승에 의한 성능을 향상시킬 수 있다.

내부공간(190)은 상기 상판(120)과 상기 하판(140) 사이에서 상기 출입로(122)와 통로(144)를 각각 연결되게 하는 공간으로 상기 콘크리트투입부(200)와 상기 수평조절부(300)가 설치될 수 있으며, 하판(140)의 하부에 콘크리트 타설 이후에 각종 중량부재(콘크리트, 자갈 등)가 채워지는 공간이다.

상기 하판(140)의 하측 가장자리를 따라 하향 돌출 형성되고, 단부에 톱날형의 날끝강재(152)가 형성되어 해저와 밀착력을 높여 상기 케이슨몸체의 이동과 회전을 방지하는 커브슈(150)가 더 형성되게 된다.

도 4는 도 1의 커브슈의 상세도이다. 도 5를 참조하면, 상기 커브슈(150)에 날끝강재(152)가 형성됨으로써, 케이슨몸체의 부력에 의한 변위를 방지와, 지반 교란으로 인하여 인근지반 침하가 없으며 조류흐름에 사하중 및 활하중에 의한 침하가 없는 이점이 있다. 또한, 지진파의 저항능력이 있고 구조체의 축변형이 적고 수평상 x,y에 대한 변위를 최소화할 수 있다.

도 2는 도 1의 콘크리트투입부의 상세도이다.

상기 콘크리트투입부(200)는 콘크리트 주입 호스(H)와 연결되어 상기 하판(140)의 하측으로 콘크리트를 투입하기 위한 부분이다.

상기 콘크리트투입부(200)는 그 구성을 간략하게 돌출구(220)와 덮개(240)로 나눌 수 있다.

상기 돌출구(220)는 상기 하판(140)에서 상기 통로 상측으로 돌출되게 연장형성되고 상측면이 평평한 원추 블럭형으로 형성되게 되며 내부는 관통형성되어 상기 통로가 연장된 형태로 형성된다. 상측면이 평평한 원추 블럭형으로 형성되는 이유는 상부에 덮개(240)와 밀착 결합을 용이하게 하기 위해서이다.

통로(144)의 내주면을 따라 하부가 확장된 나팔관형 파이프(145)가 형성되게 하여 콘크리트 통로 내주면을 보강할 수 있다.

상기 덮개(240)는 콘크리트 주입호스와 연결되는 부분으로 자중에 의해 상기 돌출구 외면을 감싸면서 덮을 수 있도록 하측에 홈이 형성되게 되어 콘크리트 타설시 오버히터되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 중앙부에 상기 통로와 연통되는 연결관(242)이 형성됨으로써 연결관(242) 상부에는 외부의 콘크리트 주입 호스와 연결 가능한 원터치형 커플러가 필요하다. 그리고, 상기 연결관(242) 인근에 공기배출관(244)이 관통 형성되어 상기 통로를 통해 공기를 배출하도록 하는 유로를 제공하여 콘크리트 양생시 기포에 의한 불량을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 덮개(240)의 상부에는 고리(246)가 형성되게 함으로써 리프트 연결에 의해 상기 돌출구(220) 상부에 안착시킬 수 있다.

상부에 안착된 상기 덮개(240)의 연결관(242)을 통하여 외부의 콘크리트가 주입되어 통로를 통해 케이슨몸체(100)의 하부로 수중 콘크리트가 타설되어 기초 버팀체를 형성할 수 있다.

도 3은 도 1의 수평조절부의 상세도이다.

상기 수평조절부(300)는 상기 케이슨몸체(100)의 수평을 조절할 수 있는 부분이다.

상기 수평조절부(300)는 상기 케이슨몸체(100)에 설치되어 수평조절할 수 있는 것으로, 지주대(320), 유압실린더(340) 및 수평조절어셈블리(360)로 그 구성을 나눌 수 있다.

상기 지주대(320)는 상기 하판에 관통되어 하부가 해저면에 밀착되는 것으로, 하판에 관통되는 기둥형의 앙카램과, 해저에 밀착되는 베이스판으로 그 구성이 이루어진다.

상기 유압실린더(340)는 외부의 해상에 설치된 유압장치와 연결되어 실린더에서 로드가 상,하로 작동되게 되어 상기 케이슨몸체(100)의 수평을 조절할 수 있는 것으로 상기 케이슨몸체(100)의 내부공간에 각각 설치된다.

상기 수평조절어셈블리(360)는 상기 하판에 고정되고 상기 유압실린더와 밀착되어 상기 유압실린더의 작동에 의해 상기 케이슨몸체의 수평을 조절할 수 있다.

여기서, 수평조절어셈블리(360)는 그 구성을 고정관(362)과 캡(364)으로 나눠지게 되며, 상기 고정관(362)은 상기 지주대의 앙카램을 수용하는 관형상으로 형성되고 외주면이 상기 하판을 관통하여 고정된다.

상기 캡(364)은 상기 유입실린더 상부에 구비되고 상부가 상기 고정관 외주에 회전 체결되어 상기 유압실린더의 작동 스토로크를 상기 고정관에 전달되게 한다.

그래서, 상기 유압실린더의 작동에 의해 하판의 높이가 조절됨에 따라서 상기 케이슨몸체(100)에 설치된 복수 개의 유압실린더의 작동을 조절하여 수평을 조절할 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 상기 케이슨몸체(100)의 수평을 조절하는 것은 해저면에는 조류의 흐름이 있기 때문에 해저면이 완전히 수평이 되지 않기 때문에 이를 보완하기 위해서이다.

그리고, 상기 고정관(362) 외측에는, 일정높이마다 복수 개가 상기 하판 내부로 매설되게 돌출 형성되어 하중이 분산되게 하는 브라켓트(366)와, 상기 브라켓트에 돌출 형성되어 전단강도를 보강한 철근(368)이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 지주대는 상기 고정관과 이격되어 있으므로 초기에 고정볼트(380)에 의해 고정되게 하고 지주대가 해저면에 밀착된 이후에는 고정볼트를 분리하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명은 조류발전 지지구조 시스템을 제공하는 것을 기본적인 기술적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

100: 케이슨몸체 120: 상판
122: 출입로 140: 하판
144: 통로 150: 커브슈
152: 날끝강재 160: 내부기둥
180: 벽체 190: 내부공간
200: 콘크리트투입부 220: 돌출구
240: 덮개 242: 연결관
244: 공기배출관 300: 수평조절부
320: 지주대 340: 유압실린더
360: 수평조절어셈블리 362: 고정관
364: 캡 366: 브라켓트
368: 철근 380: 고정볼트
G: 조류발전기 P: 포스트
H: 호스 F: 해저

Claims (6)

1. 복수 개의 출입로(122)가 형성된 상판(120)과, 상기 상판 하부에 상기 상판보다 직경이 크게 형성되고 복수 개의 통로(144)가 형성된 하판(140)과, 상기 상판과 상기 하판 사이의 중앙부에 구비되는 내부기둥(160)과, 상기 상판과 상기 하판의 가장자리를 연결하는 벽체(180)와, 상기 상판과 상기 하판 사이에 상기 출입로와 통로를 각각 연결되게 하는 내부공간(190)으로 형성된 케이슨몸체(100);와,
   상기 통로 상측으로 연통되게 돌출형성되는 돌출구(220)와, 상기 돌출구와 연통되고 자중에 의해 상기 돌출구에 밀착되며 외부의 콘크리트 주입 호스와 연결 가능한 연결관(242)이 형성되고 상기 연결관 인근에 공기배출관(244)이 관통 형성된 덮개(240)로 구성된 콘크리트투입부(200); 및
   상기 하판에 관통되어 해저면에 밀착되는 지주대(320)와, 상기 지주대 상부에 구비되는 유압실린더(340)와, 상기 하판에 고정되고 상기 유압실린더와 밀착되어 상기 유압실린더의 작동에 의해 상기 케이슨몸체의 수평을 조절할 수 있는 수평조절어셈블리(360)로 구성된 수평조절부(300);가 포함되는 것을 특징으로 하는 조류발전 지지구조 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하판(140)의 하측 가장자리를 따라 돌출 형성되고, 단부에 톱날형의 날끝강재(152)가 형성되어 해저와 밀착력을 높여 상기 케이슨몸체의 이동과 회전을 방지하는 커브슈(150)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 조류발전 지지구조 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   수평조절어셈블리(360)는,
   상기 하판을 관통하여 고정되며 상기 유압실린더의 작동에 연동되는 고정관(362)과,
   상기 유입실린더 상부에 구비되고 상부가 상기 고정관 외주에 회전 체결되어 상기 유압실린더의 작동 스토로크를 상기 고정관에 전달되게 하는 캡(364)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조류발전 지지구조 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 고정관(362) 외측에는,
   일정높이마다 복수 개가 상기 하판 내부로 매설되게 돌출 형성되어 하중이 분산되게 하는 브라켓트(366)와, 상기 브라켓트에 돌출 형성되어 전단강도를 보강한 철근(368)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 조류발전 지지구조 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 벽체(180)는 외면이 내측으로 곡률지게 형성되어 조류의 저항을 최소화하며 조류의 흐름을 상측으로 유도하는 것을 특징으로 하는 조류발전 지지구조 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 하판(140)은,
   외주면 상측이 일부 절개된 형태로 단차지게 형성되는 것을 특징으로 하는 조류발전 지지구조 시스템.

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