KR20180054927A - 수력발전 터빈 회수 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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제임스 아이베스
파울 던
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오픈하이드로 아이피 리미티드
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Abstract

본 발명은 수력발전 터빈 회수 시스템에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 프레임이 베이스와 맞춤 결합되도록 베이스에 완전히 내려지기 전에 터빈 주위로 전진할 수 있는 개방된 입구를 갖는 프레임을 제공함으로써 해저면의 배치장소로부터 베이스 탑재형 수력발전 터빈(base mounted hydroelectric turbine system)을 회수하는 복잡함을 크게 줄일 수 있는 시스템에 관한 것으로, 이를 통해 해저면으로부터 베이스 및 베이스 상의 터빈을 함께 회수할 수 있다.

Description

수력발전 터빈 회수 시스템 및 그 방법{A HYDROELECTRIC TURBINE RECOVERY SYSTEM AND A METHOD THEREFOR}
본 발명은 수력발전 터빈 회수 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해저면 또는 그와 같은 곳의 배치장소로부터 베이스에 안착된 수력발전 터빈을 회수하는 복잡성을 크게 줄이는 회수 시스템에 관한 것이다.
화석연료를 태움에 따른 결과로 지구에 입힌 환경피해 때문에, 마침내 신재생 에너지는 많은 주목을 받고 있으며, 태양 에너지, 풍력 에너지, 조력 에너지와 관련한 많은 프로젝트가 진행되고 있다. 이러한 대체 에너지에서 조력은, 상대적으로 간헐적으로 발생하며 이로 인해 덜 신뢰하게 되는 풍력이나 태양 에너지와 달리, 조류 흐름을 완전히 예측 가능하며 일정하다는 점에서 틀림없이 가장 매력적이다.
그러나, 조석 에너지를 활용하는 것도 자체적으로 어려운 난간이 있으며, 특히 조력발전기를 설치하고 회수하는 것과 관련하여 예를 들어 수력발전 터빈은 조석을 이용하여 작동하는 특성상 상대적으로 빠른 조류가 있는 곳에 설치돼야 하며 더 가능성 있게는 해저면에 위치된다. 또한, 경제적으로 성공할 수 있도록, 이러한 터빈은 큰 스케일로 건설돼야 한다. 결과적으로 이러한 터빈 및 관련 베이스/지지체들은 대형화되며, 설치 및 회수 모두를 수행할 수 있도록 상당히 큰 인양 및 수송 장비를 필요로 한다. 이러한 대형 인양 장비를 사용하는 것은 일반적으로 위험한 작업이며, 어렵고 불안정한 조건 속에서 이러한 장비를 바다에서 운용하는 것은 더욱 위험하다.
이러한 작업을 수행하기 위한 그리고 높은 조수간만이 있는 현장에서 이러한 작업에 참여하는 잠수부가 처하게 되는 심각한 위험을 수행하기 위한 적절한 선박이나 장비들에 대한 시장에서의 증가하는 부족(increasing shortage)으로 인해, 이러한 공정들이 더욱 복잡해진다.
DE102008032625는 해저면에 안착된 베이스(seabed mounted base)로부터 터빈을 인양하기 위한 터빈 발전기 유닛용 인양장치(lifting device)를 개시하며, 여기서 베이스는 해저면에 고정된 채로 남겨진다. 이러한 인양장치는 물속에 잠기는 컴포넌트(immersion component, 1)를 가지며, 이러한 컴포넌트(1)는 가로초점장치(transverse centering device, 9) 및 파지 장치(gripping device, 10)를 포함한다. 여기서 가로초점장치(9)는 이동식 인클로저 구성(movable enclosure elements)을 포함하는데, 인양장치가 발전기 유닛에 근접되도록 배치되는 동안 이동식 인클로저 구성은 외측으로 개방되며, 터빈 발전기 유닛(2)에 대해 상기 인양장치가 중심에 위치되도록 하기 위해 이동식 인클로저 구성은 다시 패쇄된다. 그런 다음, 터빈 발전기 유닛은 베이스로부터 인양될 수 있으며, 베이스는 해저면에 그대로 남겨진다.
따라서, 본 발명은 베이스 탑재형 수력발전 터빈(base mounted hydroelectric turbine system)의 회수를 간소화하기 위한 관점에서 개발되었으며, 구체적으로는 해저면으로부터 베이스와 터빈을 하나의 유닛으로 회수하는데 요구되는 복잡함과 소모되는 시간을 줄이기 위해 개발되었다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 베이스 탑재형 수력발전 터빈(base mounted hydroelectric turbine system)을 회수하기 위한 수력발전 터빈 회수 시스템이 제공된다. 이러한 시스템은 개구부(opening)를 갖는 프레임(frame)을 포함하며, 개구부는 개구부를 통해 프레임을 터빈(turbine) 주위로 전진시킬 수 있으며, 프레임은 베이스(base)와 결속 가능한 복수개의 커플러(coupler)를 포함한다.
바람직하게는, 베이스는 프레임 상의 복수개의 커플러에 상응하여 복수개의 커플러에 결속 가능한 커플러를 포함한다.
바람직하게는, 프레임 상의 커플러 및 베이스 상의 커플러는 상호 간에 수직 이동(vertical movement)에 의해 상호 맞춰지도록 정렬된다.
바람직하게는, 프레임은 실질적으로 U형상으로 이루어진다.
바람직하게는, 프레임은 프레임과 베이스 간의 정렬을 돕기 위한 하나 이상의 가이드(guide)를 포함한다.
바람직하게는, 하나 이상의 가이드는 위치에 부동상태로 고정(immovably fixed)된다.
바람직하게는, 가이드 중 적어도 하나는 버퍼(buffer)를 포함하며, 이러한 버퍼는 프레임이 베이스에 대해 더 이상 이동하는 것을 저지하기 위해 프레임이 베이스와 실질적으로 정렬되었을 때 터빈 및/또는 베이스에 결속되도록 배치된다.
바람직하게는, 버퍼는 프레임의 대향하는 한 쌍의 암(a pair of opposed arms) 사이를 연장하는 크로스 부재(cross member)를 포함한다.
바람직하게는, 버퍼는 버퍼와 접촉하는 터빈 및/또는 베이스가 파손되는 것을 방지하기 위해 탄성 변형(resiliently deformable)될 수 있다.
바람직하게는, 프레임 상의 커플러 각각은 유압식 리프팅 툴(hydraulically actuated lifting tool)을 포함하며, 베이스 상의 커플러 각각은 유압식 리프팅 툴에 상응하는 도크(dock)를 포함하며, 리프팅 툴은 도크 내에 역으로 결속(reversibly lockable)될 수 있다.
바람직하게는, 프레임 및/또는 베이스 상의 커플러는 커플러의 이동을 제한하는 받침대(mountings)에 의해 고정된다.
바람직하게는, 이러한 시스템은 프레임과 터빈 및/또는 베이스 간에 접촉을 감지하고 프레임과 터빈 및/또는 베이스 간의 정렬을 바르게 하기 위한 하나 이상의 센서를 포함한다.
바람직하게는, 이러한 시스템은 하나 이상의 이미지 센서(imaging sensor)를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 베이스 탑재형 수력발전 터빈(base mounted hydroelectric turbine system)을 해저면으로부터 회수하기 위한 방법이 제공된다. 이러한 방법은 개구부를 갖는 회수 프레임을 작업선박으로부터 베이스 탑재형 수력발전 터빈에 인접한 위치로 비스듬하게(laterally) 내리는 단계; 상기 개구부를 통해 상기 프레임을 상기 터빈의 주위로 전진시키는 단계; 상기 프레임을 상기 베이스에 결합시키는 단계; 및 상기 베이스와 상기 터빈을 하나의 유닛으로 해저면으로부터 인양하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 이러한 방법은 상기 프레임을 상기 베이스에 결합시키는 단계 이전에, 상기 프레임이 상기 베이스에 결속되도록 상기 프레임을 실질적으로 수직하게 내리는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 이러한 방법은 상기 프레임에 탑재된 버퍼의 상기 터빈과의 접촉을 통해, 상기 프레임이 상기 베이스와 실질적으로 정렬되었을 때 상기 프레임의 측이동(lateral displacement)을 저지하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 이러한 방법은 상기 프레임을 상기 베이스에 결합시키는 단계에서, 상기 프레임 상의 복수개의 커플러를 상기 베이스 상의 상응하는 복수개의 커플러에 삽입하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 이러한 방법은 조류가 흐르는 곳에서 상기 방법을 수행하는 단계; 및 상기 터빈에 측면으로 인접한 위치로 상기 프레임을 내리기 전에, 상기 회수 시스템을 상기 터빈의 조수흐름의 하류 측에 배치하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 이러한 방법은 상기 작업선박과 상기 프레임 간을 연결하는 파워케이블을 통해 상기 회수 시스템에 동력을 제공하는 단계; 및 상기 파워케이블을 상기 프레임의 조수흐름의 하류 측에 배치함으로써 상기 파워케이블을 관리하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수력발전 터빈 회수 시스템을 도시한 사시도로서, 수력발전 터빈 회수 시스템이 베이스 탑재형 터빈에 접근하는 것을 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 배열을 측면에서 바라본 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 회수 시스템의 프레임이 터빈과 맞추어지는 것을 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 배열의 측면도이다.
도 5는 베이스 탑재형 터빈을 회수하기 위해 도 1 내지 도 4에 도시된 회수 시스템의 프레임이 아래로 하강하여 베이스에 고정되는 것을 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 배열의 측면도이다.
도 7은 회수 프레임의 사시도로서, 회수 프레임 상의 가이드의 일 형태를 도시한다.
도 8은 회수 프레임의 사시도로서, 회수 프레임 상의 가이드의 다른 형태를 도시한다.
첨부된 도면을 참조하면, 일반적으로 번호 10으로 표기된 수력발전 터빈 회수 시스템이 도시되며, 이러한 수력발전 터빈 회수 시스템은 해저면 또는 그와 같은 곳의 배치장소(deployment site)로부터 한번의 작업으로 수력발전 터빈(T)와 베이스(B)를 회수하는데 사용된다.
이러한 회수 시스템(10)은 프레임(frame, 12)을 포함하며, 프레임(12)은 바지선(barge, 미도시)이나 이와 유사한 작업선박(deployment vessel)의 하부 쪽에 매달려서 복수의 가이드라인(guideline, 14)을 따라 바지선에 대해 상승 및 하강할 수 있다. 가이드라인(14)은 이하 아래에 기술된 여러 이유들로 인해 전기, 유압, 공압 또는 이와 유사한 동력을 바지선으로부터 프레임(12)으로 운반할 수도 있다. 그러나, 작업선박과 프레임(12) 사이에는 전용 파워라인(power line) 또는 엄빌리컬(umbilical, 미도시)이 제공되는 것이 바람직하다. 이러한 가이드라인(14) 각각은, 바지선에 대해 프레임(12)이 인양되거나 내려질 수 있도록 바지선에 구비된 적당한 윈치(winch)나 이와 유사한 것에 권취되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 도시된 바와 같이, 프레임(12)은 튜브형 강관(tubular steel)으로 제작될 수 있으나, 이하에서 설명하는 바와 같이 일단 기본 기능을 유지할 수 있다면 프레임(12)의 재질 및 형태는 다양하게 변형될 수 있음이 이해될 것이다.
구체적으로 도 7 및 도 8을 참조하면, 프레임(12)이 도면상에서 실질적으로 U형태인 것과 프레임(12)이 한 쌍의 암(arm, 16)을 포함하는 것을 확인할 수 있으며, 한 쌍의 암(16)은 각각의 암(16)의 후측 절반(latter half)에서부터 서로를 향해 경사지게 형성되며(taper) 이들이 꼭지점(apex, 18)에 서로 연결된다. 각각의 암(16)은 고정된 또는 부동의 가이드(fixed or immovable guide, 20)(도 7에서만 도시됨)에서 말단을 이루며, 이러한 가이드(20)는 프레임(12)의 종축(longitudinal axis, L)으로부터 외측으로 곡선을 이룬다. 가이드(20)에 의해 정의된 암(16)의 자유단부(free ends)는, 프레임(12)의 입구(mouth, 22)를 정의하며, 이러한 입구(22)는 프레임(12)에 의해 정의된 도킹 공간(docking space, 24) 내측으로의 접근을 허용한다. 이러한 도킹 공간(24)은 종축(L) 방향을 따라 제3 가이드에서 종료되며, 이러한 제3 가이드는 크로스 부재(cross member, 26)의 형태를 갖는다. 크로스 부재(26)는 버퍼(buffer)로서의 역할을 하며, 프레임(12)이 위치로 접근하는 동안에 프레임(12)이 그 의도하는 위치를 벗어나 더 전진하는 것을 방지하기 위해서 이러한 버퍼는 이하 후술하는 바와 같이 터빈(T)의 외주면(outer surface)과 접촉하게 된다. 이러한 크로스 부재(26)는, 도 8에 상세히 도시되고 있으나, 나머지 도면에서는 설명의 요지를 흐리지 않도록 간략히 도시하고 있다.
회수 시스템(10)은 프레임(12) 상에 제공되어 프레임(12)으로부터 하측으로 수직하게 연장되는 3개의 커플러(coupler, 28)를 더 포함하며, 이러한 커플러(28)는 암(16) 각각의 자유단부에 하나씩 제공되며, 나머지 커플러(28)는 꼭지점(18)에 제공된다. 베이스(B)에는 커플러(28)에 상응하여 위치하며 커플러(28)과 상호 작동하는 커플러(30)가 제공되며, 이러한 커플러(30)는 베이스(B)의 필수적 부분(integral part)을 형성한다. 따라서, 이하 보다 상세하게 후술하는 바와 같이 터빈(T)과 베이스(B)가 해저면으로부터 인양되는 동안 커플러(30)가 터빈(T)과 베이스(B)의 합쳐진 하중을 견딜 수 있다. 바람직하게는, 베이스(B) 상의 커플러(30)는 원통형 슬리브(cylindrical sleeve) 형상으로 이루어질 수 있으며, 이러한 원통형 슬리브 내측으로 커플러(28)가 배치될 수 있으며 이하 후술하는 바와 같이 커플러(28)가 그 위치에 고정될 수 있다. 도시된 바와 같이 본 실시예에서는, 커플러(30)가 베이스(B)의 다리(legs)에 의해 정의되며 커플러(30)가 베이스(B)의 다리 상에 형성되나, 베이스(B)의 전체 디자인 및/또는 치수(dimension)에 따라 커플러(30) 각각의 위치는 변형될 수 있음이 이해될 것이다.
본 실시예에서는, 도시된 바와 같이 프레임(12) 상의 커플러(28) 각각은 리프팅 툴(lifting tool, 28)은 포함하며, 이러한 리프팅 툴(28)은 프레임(12)의 암(16)으로부터 하측으로 수직하게 연장되는 원통형 파지 부재(cylindrical gripping member, 32)를 포함한다. 이러한 파지 부재(32)는 파지 부재(32)의 외주면의 상당한 영역을 커버하는 파지 구성요소 집단(미도시)을 포함하며, 바람직하게는 이러한 파지 구성요소는 유압 작동(hydraulic actuation)을 통해 상기 외주면에 대해 외측으로 배치될 수 있다. 실제로, 파지 부재(32) 각각은 이러한 파지 부재(32) 각각에 상응하여 베이스(B)에 구비되는 커플러(30)의 내측에 배치되며, 그 상응하는 커플러(30)의 내주면과 결합되어 파지되도록 파지 구성요소(미도시)는 외측으로 배치된다. 이러한 리프팅 툴(28)의 작동을 가능하게 하는 유압 또는 다른 동력이, 가이드라인(14) 또는 보조라인(미도시)을 통해 그러나 바람직하게는 전용 파워라인(power line) 또는 엄빌리컬(umbilical, 미도시)을 통해 바지선(미도시)으로부터 제공될 수 있다. 커플러(30)의 개방된 상단부는 터널 형태의 개구부를 정의하도록 외측으로 경사지게 형성(taper)될 수 있으며, 파지 부재(32)를 커플러(30)의 내측으로 가이드하기 위해 이러한 터널 형상 개구부를 통해서 파지 부재(32)가 도입된다. 부유식 받침대(floating mountings, 미도시)를 통해 리프팅 툴(28) 및/또는 커플러(30)가 프레임(12) 또는 베이스(B)에 고정될 수 있을 것으로 예상되며, 이러한 부유식 받침대는 리프팅 툴(28)을 커플러(30)에 결속시키는데 요구되는 정확도(accuracy)를 줄일 수 있는 여러 행위를 가능하게 한다.
다음으로 회수 시스템(10)의 작동과 관련하여, 프레임(12)은 최초에 도크(dock) 또는 이와 유사한 적당한 장소에서 바지선의 하측에 바로 고정된다. 다음으로 파워케이블 또는 엄빌리컬(umbilical, 미도시)이 작업선박과 프레임(12)을 서로 연결할 수 있으며, 회수 작업이 진행되는 동안 이러한 파워케이블 또는 업빌리컬은 프레임(12)에 구비된 센서에 동력을 제공할 뿐만 아니라 리프팅 툴(28)에 동력을 제공하게 된다. 다음으로 예인선(tug, 미도시)에 의해 견인되거나 또는 자체 동력을 통해, 바지선이 터빈(T)과 베이스(T)의 배치장소로 이동된다. 터빈(T)의 정확한 위치는 알고 있으며, GPS와 표시 부표(marker buoy)를 통해 또는 배치장소 위의 해상 표면에서 다이나믹 포지셔닝(Dynamic Positioning, DP)을 통해 유지된다. 다음으로, 한번의 작업으로 터빈(T)과 베이스(B) 모두를 회수하는 작업을 시작하기 위해, 바지선이 터빈(T)에 대해 정확하게 위치하게 된다.
터빈(T)에 접근하기 위해, 바지선은 조류의 흐름 방향에 대해 터빈(T)과 베이스(B)보다 약간 하류 쪽에(downstream) 또는 조류의 흐름보다 약간 하류 쪽에 배치된다. 다음으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임(12)이 터빈(T)과 동일한 수평 상의 좌표에 위치할 때까지 프레임(12)은 가이드라인(14)을 따라 내려진다. 조수흐름이 작용하는 동안 터빈(T)의 조류보다 바로 하류 쪽에 프레임(12)을 배치함으로써, 조수의 흐름이 프레임(12)의 종축(L)에 실질적으로 평행하게 된다. 프레임(12)을 통과한 조수의 흐름(tidal flow of water)은, 터빈(T)과 베이스(B)에 대해 프레임(12)을 올바르게 정렬(alignment)시키고 이를 유지시키려는 경향이 있다. 또한, 작업선박으로부터 프레임(12)으로 동력을 전달하는 파워케이블이나 엄빌리컬(umbilical, 미도시)은 회수 작업 동안에 관리될 필요가 있으며, 터빈(T)의 조류보다 하류 쪽에 프레임(12)을 배치함으로써, 파워케이블(미도시)을 용이하게 작업선박의 후방에 둘 수 있다. 따라서, 파워케이블이 프레임(12)의 조류보다 하류 쪽으로 배치될 수 있다. 이때 작용하는 조류는, 전체 회수 작업 동안에 파워케이블이 프레임(12)의 조류보다 하류 쪽에 위치하는 것을 가능하게 하며, 따라서 파워케이블이 회수 작업에 방해물로 작용하지 않는다. 조류보다 하류 쪽의 위치(down tide position)로부터 바지선과 프레임을 앞으로 전진시킴으로써, 바지선이나 예인선(tug)에 동력이 상실되는 사고에서도 작업을 위한 안전장치(failsafe)가 마련되며, 이러한 안전장치는 프레임(12)을 터빈(T)으로부터 멀리 흘러가게 만들어, 이를 통해 프레임(12)이 터빈(T)과 접촉하여 터빈(T)을 파손할 가능성을 최소화시킬 수 있다.
이때, 바지선 및 바지선의 하측으로 연장된 프레임(12)은 앞서 가는 입구(mouth, 22)와 함께 터빈(T)과 베이스(B) 쪽으로, 바람직하게는 프레임(12)의 종축(L)에 실질적으로 평행한 방향 쪽으로 전진하게 된다. 프레임(12)은 바지선이 결속된 예인선을 앞으로 전진시킴으로써 전진할 수 있으며, 또는 다른 방법으로서 예인선이 올바른 자세로 배치되어 윈치로 감음으로써 바지선과 프레임(12)을 상류 측으로 이동시킬 수 있다. 바람직하게는, 회수 작업을 진행하는 동안 프레임(12)의 위치/상태를 모니터링하기 위해 프레임(12)에는 복수의 센서(미도시)가 제공된다. 심지어 물이 깨끗하지 않고 탁도(high turbidity)가 높을 때나 야간 작업 중에도, 작업을 진행하는 동안 영상 피드백 정보를 제공할 수 있도록 이러한 센서는 하나 이상의 카메라 또는 이미지 소나(imaging sonar)의 형태일 수 있다.
따라서, 프레임(12)은 터빈(T)에 천천히 접근하게 되며, 만약 프레임(12)과 터빈(T) 간에 정렬이 정확하지 않으면, 한 쌍의 가이드(20, 도 7에만 도시됨)가 프레임(12)의 위치를 부드럽게 바로잡는 역할을 하며, 이를 통해 터빈(T)은 입구(22)을 통과하여 프레임(12) 내측에 정의된 도킹 공간(24)으로 이동할 수 있다. 터빈(T)의 주위로 프레임(12)을 수평적으로 이동시키는 작업(horizontal displacement)은 크로스 부재(26)가 터빈(T)의 표면과 접촉할 때까지 진행되며, 이를 통해 프레임(12)이 수평적으로 더 이상 이동하는 것을 저지한다. 크로스 부재(26)는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 크로스 부재(26)가 터빈(T)의 외주면과 접촉할 때 각각의 리프팅 툴(28)이 그 상응하는 베이스(B) 상의 커플러(30)의 상측에 바로 위치될 수 있도록 배치된다. 프레임(12)에는 터빈(T)과의 접촉을 감지하기 위한 별도의 센서, 예를 들어 접촉을 모니터할 수 있는 로드셀(load cell, 미도시)과 같이 센서가 추가로 제공될 수 있다. 이러한 센서가 프레임(12)과 터빈(T) 간의 접촉을 감지하게 되면, 프레임(12)은 정지될 수 있다. 이 단계에서, 터빈(T)에 고정되게 프레임(12)을 지지하기 위해서 가이드라인(14)에 어느 정도의 긴장(tension)을 부여할 수 있도록, 바지선을 조류의 상류 측으로 약간 전진시키는 것이 바람직하다. 조수 흐름의 속도 속에서 난류(turbulence) 및/또는 파동(fluctuation)으로 인해, 속도의 증가는 프레임(12)을 일시적으로 터빈(T)의 하류 쪽으로 이동시킬 수 있으며, 이렇게 증가한 조류 속도가 감소하게 되면 프레임(12)은 다시 터빈(T) 쪽으로 스윙(swing back)하여 터빈(T)에 접촉하게 된다. 결과적으로, 이러한 프레임(12)의 스윙 동작은 터빈(T) 또는 프레임(12)을 파손하는 결과를 초래한다. 가이드라인(14)에 긴장을 부여함으로써, 심지어 조류의 파동 중에도 프레임(12)은 터빈(T)에 대해 견고하게 고정될 수 있다.
이 단계에서, 바지선은 정지되며, 터빈(T)과 베이스(B)의 바로 위에 바지선의 위치를 유지하게 된다. 가이드라인(14)은 프레임(12)을 수직으로 천천히 하강시키는데 사용되며, 이를 통해 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 각각의 리프팅 툴이 베이스(B) 상의 그에 상응하는 커플러(30)에 삽입될 수 있다. 프레임(12)이 제 위치에 완전히 내려진 다음에는 가이드라인(14)이 느슨해지며(slack), 이 시점에서 프레임(12)을 하강시키는 윈치의 작동이 정지된다. 이때, 리프팅 툴(28)이 작동하게 되며, 커플러(30)의 관형 내주면을 파지할 수 있도록 파지 구성요소(미도시)가 외측으로 연장되며, 이를 통해 리프팅 툴(28)이 커플러(30)에 체결된다.
커플러(28, 30) 간의 수직 배열(vertical orientation)은 예를 들어 수평 배열로 변형될 수 있음이 예상된다. 이러한 결합관계에서는, 프레임(12)의 최초 수평 맞춤에서 고도의 정확성이 요구되지만, 베이스와 맞물리도록 단지 프레임(12)을 수평 방향으로 전진시키는 것이 필요하다. 또한, 리프팅 툴(28) 및 그에 상응하는 커플러(30)는, 예를 들어 후크(hooks), 콜릿(collet), 또는 다른 형태의 기계적 파스너(mechanical fastener)를 이용하는 것과 같이, 프레임(12)을 베이스(B)에 연결하고 고정하기 위한 다른 적절한 수단(any other suitable means)으로 대체될 수 있음이 이해될 것이다. 또한, 본 실시예에서 도시된 시스템(10)은 삼각형 베이스(B)를 회수하기 위해 구성되며 따라서 3개의 리프팅 툴(28)을 포함하나, 이러한 시스템(10)은 예를 들어 사각형 베이스 또는 이와 유사한 다른 형태의 베이스를 회수하기 위해 재구성될 수 있으며 따라서 본 실시예에서 도시된 3개의 리프팅 툴(28)보다 많거나 적은 숫자의 리프팅 툴(28)을 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
이제 프레임(12)은 베이스(B)에 고정되어 결속되며, 터빈(T) 자체는 베이스(B)에 고정된다. 가이드라인(14)을 위로 끌어당기기 위해서 윈치는 반대로 작동할 수 있으며, 이를 통해 터빈(T)과 베이스(B)가 하나의 유닛으로 해저면으로부터 들어올려질 수 있다. 베이스(B)의 각각의 다리에 작용하는 침전 효과(settling effect)를 해소할 수 있도록, 각각의 다리를 각각 하나씩 들어올리는 작업이 필요할 수 있다. 이는, 그 상응하는 각각의 다리가 해저면으로부터 자유로워질 때까지 각각의 가이드라인(14)을 각각 하나씩 들어올림으로써 얻어질 수 있으며, 이때 들어올려진 다리는 다시 내려질 수 있으며, 그 다음 다리가 들어올려지게 된다. 일단 모든 다리가 해저면으로부터 자유로워지게 되면, 터빈(T)이 바지선의 개구부(opening)를 통해 상측으로 통과하도록 디자인된 바지선의 하부면을 향해 프레임(12)이 완전히 들어올려지게 된다. 이 시점에서, 프레임(12)은 바지선에 안전하게 고정되며, 바지선은 터빈(T)과 베이스(B)를 해안으로 이송시킬 수 있다.
따라서, 터빈(T)을 수용하기 위한 입구(22)를 구비하며 일측이 개방된 프레임을 이용함으로써 그리고 가이드(20) 및 크로스 부재(26)를 마련함으로써, 회수 작업 과정에서 해저면에 잠수부나 다른 인력을 투입할 필요 없이 프레임(12)이 상대적으로 용이하게 베이스(B)에 배치되어 고정될 수 있다. 따라서, 터빈(T)과 베이스(B)는 하나의 유닛으로 회수될 수 있으며, 해저면에서 터빈(T)과 베이스(B)를 따로 분리하는 과정을 피할 수 있다. 또한 이를 통해, 터빈(T)과 베이스(B)가 해안으로 이송되면, 터빈(T)은 여전히 베이스(B)에 고정된 상태이며, 따라서 터빈(T)은 육상에서 베이스(B)에 의해 완전히 지지될 수 있으며, 여기서 검사 및/또는 적절한 수리가 이루어질 수 있다. 따라서, 터빈(T)을 별도의 지지체(support)로 이동시키는 작업, 즉 복잡하고 시간을 소모하는 작업 그리고 터빈(T)의 손상 가능성을 높이는 작업을 피할 수 있다.

Claims (15)

  1. 베이스 탑재형 수력발전 터빈을 회수하기 위한 수력발전 터빈 회수 시스템에 있어서,
    베이스;
    상기 베이스에 탑재되는 수력발전 터빈;
    작업선박(deployment vessel) 및 상기 작업선박의 하부 쪽에서 상기 작업선박에 대해 상승 및 하강이 가능한 프레임(frame)을 포함하며,
    상기 프레임에는 개구부(opening)가 구비됨으로써, 상기 베이스에 탑재된 수력발전 터빈이 해저면에 위치한 상태에서 상기 프레임은 상기 개구부를 통해서 상기 베이스에 탑재된 수력발전 터빈 주위로 전진 이동할 수 있으며,
    상기 프레임은
    상기 수력발전 터빈과 상기 베이스가 하나의 일체된 유닛으로서 회수될 수 있도록, 상기 베이스와 결속 가능한 복수개의 커플러(coupler)와,
    상기 프레임과 상기 베이스 간의 정렬을 돕기 위해서 붙박이로 고정 결합되는 가이드(guide)를 포함하며,
    상기 가이드는
    상기 프레임이 상기 베이스에 대해 더 이상 전진 이동하는 것을 저지하도록 하기 위해서, 상기 프레임이 상기 베이스와 충분히 정렬되었을 때 상기 터빈 및/또는 상기 베이스와 맞물리도록 배치되는 버퍼(buffer)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전 터빈 회수 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스는 상기 프레임 상의 상기 복수개의 커플러에 상응하여 상기 복수개의 커플러에 결속 가능한 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전 터빈 회수 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프레임 상의 상기 커플러 및 상기 베이스 상의 상기 커플러는 상호 간에 수직 이동(vertical movement)에 의해 상호 맞춰지도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 수력발전 터빈 회수 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은 U형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수력발전 터빈 회수 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼는 상기 프레임의 대향하는 한 쌍의 암(a pair of opposed arms) 사이를 연장하는 크로스 부재(cross member)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전 터빈 회수 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼는 상기 버퍼와 접촉하는 상기 터빈 및/또는 상기 베이스가 파손되는 것을 방지하기 위해 탄성 변형될 수 있는(resiliently deformable) 것을 특징으로 하는 수력발전 터빈 회수 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 프레임 상의 상기 커플러 각각은 유압식 리프팅 툴(hydraulically actuated lifting tool)을 포함하며,
    상기 베이스 상의 상기 커플러 각각은 상기 유압식 리프팅 툴에 상응하는 도크(dock)를 포함하며,
    상기 리프팅 툴은 상기 도크 내에 역으로 결속될 수 있는(reversibly lockable) 것을 특징으로 하는 수력발전 터빈 회수 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 프레임 및/또는 베이스 상의 상기 커플러는 상기 커플러의 이동을 제한하는 받침대(mountings)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 수력발전 터빈 회수 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 프레임과 상기 터빈 및/또는 베이스 간에 접촉을 감지하고 상기 프레임과 상기 터빈 및/또는 베이스 간의 정렬을 바르게 하기 위한 하나 이상의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전 터빈 회수 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 이미지 센서(imaging sensor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수력발전 터빈 회수 시스템.
  11. 베이스에 탑재된 수력발전 터빈을 해저면으로부터 회수하기 위한 방법에 있어서,
    개구부를 갖는 회수 프레임을 작업선박으로부터 상기 베이스에 탑재된 수력발전 터빈에 인접한 위치로 비스듬하게(laterally) 하강시키는 단계;
    상기 베이스에 탑재된 수력발전 터빈이 해저면에 위치한 상태에서, 상기 프레임을 상기 개구부를 통해서 상기 수력발전 터빈의 주위로 전진 이동시키는 단계;
    상기 프레임에 장착된 버퍼의 상기 터빈과의 접촉을 통해서, 상기 프레임이 상기 베이스와 충분히 정렬되었을 때 상기 프레임의 측이동(lateral displacement)을 저지하는 단계;
    상기 프레임을 상기 베이스에 결합시키는 단계; 및
    상기 베이스와 상기 수력발전 터빈을 하나의 일체된 유닛으로서 해저면으로부터 인양하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이스 탑재형 수력발전 터빈을 해저면으로부터 회수하기 위한 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프레임을 상기 베이스에 결합시키는 단계 이전에,
    상기 프레임이 상기 베이스에 결속되도록 상기 프레임을 수직으로(vertically) 하강시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이스 탑재형 수력발전 터빈을 해저면으로부터 회수하기 위한 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프레임을 상기 베이스에 결합시키는 단계에서,
    상기 프레임 상의 복수개의 커플러를 상기 베이스 상의 상응하는 복수개의 커플러에 삽입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이스 탑재형 수력발전 터빈을 해저면으로부터 회수하기 위한 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    조류가 흐르는 곳에서 상기 제11항의 베이스 탑재형 수력발전 터빈을 해저면으로부터 회수하기 위한 방법을 수행하는 단계; 및
    상기 터빈에 측면으로 인접한 위치로 상기 프레임을 하강시키기 전에, 상기 프레임을 상기 터빈의 조수흐름의 하류 측에 위치시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이스 탑재형 수력발전 터빈을 해저면으로부터 회수하기 위한 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 작업선박과 상기 프레임 간을 연결하는 파워케이블을 통해 상기 프레임에 동력을 제공하는 단계; 및
    상기 파워케이블을 상기 프레임의 조수흐름의 하류 측에 위치시킴으로써 상기 파워케이블을 관리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 베이스 탑재형 수력발전 터빈을 해저면으로부터 회수하기 위한 방법.
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