KR20180108194A - 해상 부유체 계류장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상에 설치되는 부유체를 계류시키는데 사용되는 해상 부유체 계류장치에 관한 것으로서, 수중 부유체를 이용하여 해상 부유체의 계류를 위한 부유체 계류수단을 구성함으로써 해상 부유체를 정해진 위치에 안정적으로 계류시키는 것은 물론, 해상 부유체에 작용하는 계류 하중을 수중 부유체에 분산시켜 결과적으로 환경 변수에 의해 해상 부유체에 작용하는 계류 하중을 최소화할 수 있는 해상 부유체 계류장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

해상 부유체 계류장치 {mooring apparatus for floating body}

본 발명은 해상에 설치되는 부유체를 계류시키는데 사용되는 해상 부유체 계류장치에 관한 것이다.

해양에는 해상 풍력 발전 등과 같이 소정의 용도를 가지는 다양한 해양 구조물이 설치되고 있으며, 부유식 해양 구조물의 경우 해상 부유체를 정해진 위치에 계류시키기 위해 계류장치가 사용되고 있다.

첨부한 도 1은 종래기술에 따른 해상 부유체 계류장치를 나타낸 개략도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 해상 부유체 계류장치는 해저면에 고정되는 계류용 앵커(1), 및 해상에 떠있도록 설치되는 부유체(2)와 상기 앵커(1) 사이에 연결되는 계류라인(3)으로 구성된다.

상기와 같은 해상 부유체 계류장치는 앵커(1)의 고정력 및 계류라인(3)의 장력을 이용하여 해상 부유체(2)의 거동을 제한함으로써 파도, 바람, 조류 등의 하중을 가하는 외부 환경 조건에 대한 안정성을 유지하도록 한다.

해상 부유체(2)가 해양 환경의 영향을 많이 받게 되는 조건(예를 들어, 부피 증가 등)을 가지는 경우, 해상 부유체(2)에 작용하는 계류 하중이 증가하게 되는데, 계류 하중이 증가함에 따라 계류용 앵커(1)의 중량이 증가되고 계류라인(3)의 반경이 넓어지는 등 계류장치의 설치 조건이 악화되고 결국 설치 비용 증가 및 작업성 저하를 초래하게 되며, 특히 부유체의 수평 이동을 제한하기 위해 계류용 앵커(1)에 고정된 계류라인(3)을 부유체(2)에 연결하여 초기장력을 부여하는 후크업(hook-up) 작업에 어려움이 발생하게 된다.

또한, 종래의 부유체 계류장치는 계류라인(3)의 반경이 넓어짐에 따라 해저공간의 활용도가 제한되는 단점도 존재한다.

한국공개특허 제10-2012-0064914호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 수중 부유체를 이용하여 해상 부유체의 계류를 위한 부유체 계류수단을 구성함으로써 해상 부유체를 정해진 위치에 안정적으로 계류시키는 것은 물론, 해상 부유체에 작용하는 계류 하중을 수중 부유체에 분산시켜 결과적으로 환경 변수에 의해 해상 부유체에 작용하는 계류 하중을 최소화할 수 있는 해상 부유체 계류장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이에 본 발명에서는, 해저면에 고정되는 복수의 계류용 앵커; 복수의 계류라인을 매개로 상기 각 계류용 앵커와 연결된 수중 부유체; 해상 부유체와 상기 수중 부유체 사이에 연결되는 부유체 고박수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 부유체 계류장치를 제공한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 수중 부유체와 계류용 앵커 및 계류라인은 부유체 계류수단으로서 선결합되어 모듈 타입으로 구성되며, 이에 상기 부유체 계류수단은 계류용 앵커가 해저면에 설치된 뒤 상기 수중 부유체와 해상 부유체 사이가 부유체 고박수단으로 연결되어진다.

또한 본 발명의 실시예에 의하면, 상기 수중 부유체는 해상 부유체에 구비된 계통 전기 케이블의 포설을 위한 케이블 가이드부를 구비하여 해상 부유체의 움직임에 따른 전기 케이블과 계류라인 간에 간섭을 방지하게 된다.

본 발명에 따른 해상 부유체 계류장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

1. 수중 부유체를 이용하여 구성한 부유체 계류수단과 해상 부유체 사이를 장력이 작용하도록 부유체 고박수단으로 연결함으로써 해상 부유체에 작용하는 계류 하중을 분산시킬 수 있으며, 그에 따라 해상 부유체의 규모를 최소화할 수 있다.

2. 해상 부유체의 규모가 축소됨에 따라 환경 변수의 영향에 의한 계류 하중이 축소되며, 그에 따라 해상 부유체를 이용한 해양 발전설비의 전체 규모를 더욱 최적화하여 설계할 수 있고 그에 따른 비용 절감이 가능하게 된다.

3. 수중 부유체를 이용한 부유체 계류수단을 모듈 타입으로 선결합하여 구성함으로써 해저에서 상기 부유체 계류수단의 설치가 용이하고 그에 따른 작업시간을 단축 가능하다.

4. 해상 부유체에 부여되는 초기장력을 수중 부유체의 부력으로 조절 가능하고, 수중 부유체를 통해 해상 부유체에 연결되는 각 계류라인의 힘의 평형이 용이하게 이루어진다.

5. 해상 상황이 좋지 않은 경우 모듈 타입으로 구성한 부유체 계류수단을 해저에 미리 설치해둔 다음 작업시점을 조정하여 해상 상황이 개선된 때에 상기 계류수단을 해상 부유체에 연결할 수 있다.

6. 해상 부유체와 계류용 앵커 사이에 수중 부유체가 배치됨에 따라 해상 부유체와 계류용 앵커 사이에 수직 거리(상하 거리)가 감소되어 계류라인의 길이 및 반경을 축소 가능하고, 그에 따라 부유체 계류수단이 차지하는 해저 공간의 사용을 최소화하고 해저 공간의 활용도를 높일 수 있다.

7. 수중 부유체의 형상을 인공어초 형태로 구성함으로써 수산업 등의 이종산업과의 상생 효과를 높일 수 있다.

8. 수중 부유체내에 전력케이블 등의 발전 부속설비를 포함시킬 수 있어 수심에 따른 케이블 중량을 해소하기 위한 별도의 부력장치 설치를 최소화할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따른 해상 부유체 계류장치를 나타낸 개략도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유체 계류장치를 나타낸 개략도
도 3은 도 2의 A-A에서 본 평면도
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해상 부유체 계류장치를 해상 부유체 아래에서 본 평면도

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 해상 부유체 계류장치는 수중 부유체(12)를 이용한 부유체 계류수단(10)과 이 부유체 계류수단(10)을 해상 부유체(20)에 연결하는 부유체 고박수단(30)을 포함한다.

상기 부유체 계류수단(10)은 수중 부유체(12)와 계류용 앵커(14) 및 계류라인(16)으로 구성된 것으로서, 상기 수중 부유체(12)와 복수의 계류용 앵커(14)가 각각의 계류라인(16)을 매개로 연결되어 하나의 모듈로서 선결합되어 구성된다.

상기 수중 부유체(12)는 수중에서 부력을 가지는 구조물로서, 설계 시에 그 부력을 조정하여 수중 부유체(12)를 해상 부유체(20)와 연결할 때 해상 부유체(20)에 부여되는 초기 장력을 조절 가능하다.

상기 계류용 앵커(14)는 계류라인(16)을 통해 수중 부유체(12)의 한쪽에 일체로 결합되는 것으로, 해저면에 고정시켜 설치할 수 있도록 구성되며, 해저면에 설치 시 계류라인(16)과 더불어 수중 부유체(12)를 잡아서 수중 부유체(12)의 수평 이동을 제한하고 수중 부유체(12)가 일정한 해중 위치에 구속된 상태를 유지시켜주는 지지체 역할을 한다.

일례로, 수중 부유체(12)가 사각형의 외관을 가지는 경우, 해저면의 4개소에 설치되는 4개의 계류용 앵커(14)가 4개의 계류라인(16)을 통해 수중 부유체(12)의 가장자리부 4지점에 연결됨으로써 수중 부유체(12)를 해중의 소정 위치에 구속되도록 지지해 줄 수 있다(도 3 참조).

다른 일례로, 수중 부유체(12)가 원형의 외관을 가지는 경우, 해저면의 3개소에 설치되는 3개의 계류용 앵커(14)가 각기 연결된 3개의 계류라인(16)을 통해 수중 부유체(12)의 가장자리부 3지점에 연결됨으로써 수중 부유체(12)를 해중의 소정 위치에 구속되도록 지지해 줄 수 있다(도 4 참조).

상기 계류라인(16)은 수중 부유체(12)와 계류용 앵커(14) 사이에 연결되어 해중에 부유된 수중 부유체(12)의 구속 상태를 지지해주는 것으로서, 수중 부유체(12)를 통해 인가되는 계류 하중을 견딜 수 있도록 구성된다.

그리고, 상기 부유체 고박수단(30)은 해상(해수면)에 떠있는 해상 부유체(20)와 수중(해중)에 떠있는 수중 부유체(12) 사이에 연결되어 해상 부유체(20)의 구속 상태를 지지해주는 것으로서, 해상 부유체(20)의 상단 가장자리부와 수중 부유체(12)의 상단 사이에 연결 구성된다.

구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 부유체 고박수단(30)은 해상 부유체(20)와 수중 부유체(12) 사이를 연결해주는 복수의 고박라인과, 이 고박라인의 양단부를 해상 부유체(20) 및 수중 부유체(12)에 연결된 상태로 고정해주는 고정부재로 구성될 수 있다.

아울러, 상기 수중 부유체(12)는 인공어초 형상을 포함하는 구조물로서 구성됨으로써 수산업 등의 이종산업과의 상생 효과를 도모할 수 있다.

또한, 도 3 및 도 4에 보듯이, 상기 수중 부유체(12)는 해상 부유체(20)에 구비된 계통 전기 케이블(11)의 포설을 위한 케이블 가이드부(13)를 구비하여 해상 부유체(20)의 움직임에 따른 전기 케이블(11)과 계류라인(16) 간에 간섭을 방지하게 된다.

즉, 상기 수중 부유체(12)에 계통 전기 케이블(11)의 포설을 위한 안내 및 지지 구조로서 케이블 가이드부(13)를 설치하여 계통 전기 케이블(11)의 유동을 한정된 공간내에 제한함으로써, 해상 부유체(20)의 움직임에 따른 전기 케이블(11)과 계류라인(16) 간에 간섭을 배제할 수 있으며, 이에 따라 계통 전기 케이블(11)을 지지하기 위한 별도의 수중케이블 지지구조물(예를 들어, bending shoe 및 해저 고정장치 등)이 불필요하게 된다.

일례로, 상기 케이블 가이드부(13)는 계류라인(16)과의 간섭을 배제하기 위해 수중 부유체(12)에 장착된 양쪽 계류라인(16) 사이에 위치하도록 마련된다. 구체적으로, 케이블 가이드부(13)는 해상 부유체(20)의 전기 케이블(11)이 수중 부유체(12)를 관통하여 정해진 위치로 배치될 수 있도록 형성되며, 이러한 케이블 가이드부(13)는 수중 부유체(12)를 관통하는 홀 구조 및 상기 홀 구조와 이어지는 파이프 구조로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기와 같이 구성된 해상 부유체 계류장치의 설치방법을 설명하도록 한다.

먼저, 부력이 작용하는 수중 부유체(12)와 복수의 계류용 앵커(14)를 계류라인(16)으로 각각 연결하여 부유체 계류수단(10)을 모듈 타입으로 구성 제작한다.

다음, 해상 부유체(20)를 설치하고자 하는 해양 위치로 상기 부유체 계류수단(10)을 이동시킨 뒤, 정해진 해양 위치에 부유체 계류수단(10)이 배치되도록 복수의 계류용 앵커(14)를 해당 해저면에 설치하여 고정시킨다.

계속해서, 상기 계류용 앵커(14)를 이용하여 부유체 계류수단(10)을 해저면에 고정시킴에 따라 수중 부유체(12)가 부력에 의해 해중에서 부양하게 되면, 부양된 수중 부유체(12)와 해상 부유체(20) 사이를 부유체 고박수단(30)으로 연결하여 고정해준다.

이렇게 수중 부유체(12)를 이용하여 모듈 타입으로 구성된 부유체 계류수단(10)을, 장력을 가지는 부유체 고박수단(30)을 이용하여 해상 부유체(20)와 연결함으로써, 해상 부유체(20)를 정해진 소정 위치에 안정적으로 계류시킬 수 있는 것은 물론, 해상 부유체(20)에 작용하는 계류 하중을 수중 부유체(12) 등에 분산시킬 수 있으며, 그에 따라 해상 부유체(20)의 규모를 최소화할 수 있고, 결국 해양 환경 조건에 따라 해상 부유체(20)에 작용하는 계류 하중을 최소화할 수 있다.

즉, 해상 부유체(20)의 규모가 축소됨에 따라 환경 변수의 영향에 의한 계류 하중이 축소되며, 그에 따라 해상 부유체(20)를 이용한 해양 발전설비의 전체 규모를 더욱 최적화하여 설계할 수 있고 그에 따른 비용 절감이 가능하게 된다.

또한, 수중 부유체(12)를 이용한 부유체 계류수단(10)을 모듈화하여 구성함으로써 해중에서 수심에 따른 상기 부유체 계류수단(10)의 설치가 용이해지고 그에 따른 작업시간을 단축 가능하다.

또한, 부유체 고박수단(30)을 이용하여 해상 부유체(20)와 수중 부유체(12)를 연결할 때 해상 부유체(20)에 부여되는 초기장력을 수중 부유체(12)의 부력으로 조절 가능하고, 수중 부유체(12)를 통해 해상 부유체(20)와 연결되는 각 계류라인(16)의 힘의 평형이 용이하게 이루어진다.

아울러, 해상 상황이 좋지 않은 경우 모듈형의 부유체 계류수단(10)을 해저에 미리 설치해둔 다음, 차후 해상 상황이 개선되는 때로 상기 부유체 계류수단(10)을 해상 부유체(20)에 연결하기 위한 작업시점을 조정할 수 있다.

그리고, 해상 부유체(20)와 계류용 앵커(14) 사이에 수중 부유체(12)가 배치됨에 의해 수심에 따른 해상 부유체(20)와 계류용 앵커(14) 사이의 수직 거리(상하 거리)가 감소되어 계류라인(16)의 길이 및 반경이 축소되고, 그에 따라 부유체 계류수단(10)이 차지하는 해저 공간의 사용을 최소화하고 해저 공간의 활용도를 높일 수 있다.

또한, 수중 부유체(12)내에 전력케이블 등의 발전 설비를 포함시킬 수 있어 수심에 따른 케이블 중량을 해소하기 위한 별도의 부력장치 설치를 최소화할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

10 : 부유체 계류수단
11 : 전기 케이블
12 : 수중 부유체
13 : 케이블 가이드부
14 : 계류용 앵커
16 : 계류라인
20 : 해상 부유체
30 : 부유체 고박수단

Claims (5)

1. 해저면에 고정되는 복수의 계류용 앵커;
   복수의 계류라인을 매개로 상기 각 계류용 앵커와 연결된 수중 부유체;
   해상 부유체와 상기 수중 부유체 사이에 연결되는 부유체 고박수단;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 부유체 계류장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 수중 부유체와 계류용 앵커 및 계류라인은 부유체 계류수단으로서 선결합되어 모듈 타입으로 구성된 것을 특징으로 하는 해상 부유체 계류장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 부유체 계류수단은 계류용 앵커가 해저면에 설치된 뒤 상기 수중 부유체와 해상 부유체 사이가 부유체 고박수단으로 연결되는 것을 특징으로 하는 해상 부유체 계류장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 수중 부유체는 인공어초 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 해상 부유체 계류장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 수중 부유체는 해상 부유체에 구비된 전기 케이블의 포설을 위한 케이블 가이드부를 구비하여 해상 부유체의 움직임에 따른 전기 케이블과 계류라인 간에 간섭을 방지하게 된 것을 특징으로 하는 해상 부유체 계류장치.
   

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