KR20190011394A

KR20190011394A - 해저 케이블 설치가 용이한 조류발전장치 시공 시스템 및 이를 이용한 조류발전장치 시공방법

Info

Publication number: KR20190011394A
Application number: KR1020170093871A
Authority: KR
Inventors: 고광오; 천종우; 박창범; 정세민; 윤제성
Original assignee: 현대건설주식회사
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2019-02-07
Also published as: KR102020108B1

Abstract

해저구조물을 해저에 설치하고, 상기 해저구조물을 거친 해저케이블의 일단을 조류발전용 터빈에 연결한 후, 상기 조류발전용 터빈을 상기 하부구조물에 설치함으로써 조류발전장치의 시공을 완료하는 조류발전장치 시공 시스템에 있어서, 상기 조류발전장치가 시공되는 지점 부근의 해상(海上)에 위치하는 작업선; 상기 작업선에 설치되어 상기 하부구조물 및 상기 조류발전용 터빈을 수중으로 인양하는 크레인; 및 상기 조류발전용 터빈이 수중으로 인양되는 과정에서 상기 해저케이블을 상기 하부구조물 측으로 당겨주는 케이블 당김수단;을 포함하는 조류발전장치 시공 시스템을 제공하여, .조류발전용 터빈을 수중으로 인양하여 하부구조물에 접근시키는 과정에서 케이블 당김수단에 의해 조류발전용 터빈에 연결된 해저 케이블을 하부 구조물 측으로 당겨지도록 함으로써 작업을 위한 잠수부 투입을 최소화하여, 시공시간을 단축하고, 비용을 최소화할 뿐만 아니라, 작업안전성을 확보할 수 있도록 하는 해저 케이블 설치가 용이하도록 할 수 있다.

Description

해저 케이블 설치가 용이한 조류발전장치 시공 시스템 및 이를 이용한 조류발전장치 시공방법{Tidal Current Power Generator Construction System With Easy Submarine Cable Installation and Tidal Current Power Generator Construction Method Using the Same}

본 발명은 조류발전장치 시공 시스템 및 이를 이용한 조류발전장치 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 작업선 선상에서 해저 케이블을 조류발전용 터빈에 미리 연결하고, 조류발전용 터빈을 수중으로 인양하여 하부구조물에 접근시키는 과정에서 케이블 당김수단에 의해 조류발전용 터빈에 연결된 해저 케이블을 하부 구조물 측으로 당겨지도록 함으로써 잠수부 투입을 최소화하여, 시공시간을 단축하고, 비용을 최소화할 뿐만 아니라, 작업안전성을 확보할 수 있도록 하는 해저 케이블 설치가 용이한 조류발전장치 시공 시스템 및 이를 이용한 조류발전장치 시공방법에 관한 것이다.

조류발전(潮流發電)이란, 해안에 방파제를 설치하여 조수간만의 차이를 이용하여 발전하는 조력발전(潮力發電)과 달리, 빠른 해수의 흐름이 나타나는 해역에 댐이나 방파제의 설치 없이 해류를 이용하여 바닷속에 설치한 터빈을 돌리는 발전방식이다.

이러한 조력발전은 방파제를 건설할 필요가 없기 때문에 조력발전에 비해 비용이 적게 들고, 선박의 움직임에 제한을 주지 않으며, 어류의 이동을 방해하지 않고 주변 생태계에 영향을 주지 않아 환경친화적인 것으로 평가되고 있다.

이와 같은 조류발전에 있어서, 조류(潮流)로부터 에너지를 얻기 위해서 조류발전용 터빈이 사용되며, 이러한 조류발전용 터빈은 몸체에 해당하는 나셀(nacelle)부와 여기에 회전가능하도록 설치되는 프로펠러형 수차를 포함하여 구성되는 것이 일반적이다.

한편, 이와 같이 구성되는 조류발전용 터빈은 조류의 효율적인 사용을 위해서 그 규모에 있어서 대규모가 될 수 밖에 없으며, 이에 따른 무거운 중량과 조류가 빠른 위치에 설치해야만 하는 설치 위치의 특성 상 그 설치가 매우 어려울수 밖에 없다.

이러한 이유로, 해저(海底)에 하부구조물을 고정 설치한 이후에 설치된 하부구조물에 조류발전용 터빈을 설치하도록 하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다.

한편, 조류발전용 터빈을 통해서 생산되는 전기의 전송 등을 위해서는 해저케이블이 조류발전용 터빈에 연결되어야 된다.

이러한 목적의 해저 케이블을 조류발전용 터빈에 연결하기 위해서, 해저에 설치된 하부구조물에 조류발전용 터빈의 설치를 완료한 이후에, 잠수부를 투입하여 해저케이블을 조류발전용 터빈에 연결하는 방식이 주로 사용되어 왔다.

그러나, 잠수부를 투입하는 종래의 이러한 방법은 하부 구조물에 조류발전용 터빈을 장착한 이후에, 해저 케이블 연결작업이 별도로 이루어져야 하기 때문에, 시공 시간이 오래 걸릴뿐만 아니라 이에 따른 설치비용이 증가하게 되고, 잠수부의 투입에 따른 작업 안전성 확보가 문제될 수 있다.

한국 등록특허 제10-1720758호(2017.03.22)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 작업선 선상에서 해저 케이블을 조류발전용 터빈에 미리 연결하고, 조류발전용 터빈을 수중으로 인양하여 하부구조물에 접근시키는 과정에서 케이블 당김수단에 의해 조류발전용 터빈에 연결된 해저 케이블을 하부 구조물 측으로 당겨지도록 함으로써 잠수부 투입을 최소화하여, 시공시간을 단축하고, 비용을 최소화할 뿐만 아니라, 작업안전성을 확보할 수 있도록 하는 해저 케이블 설치가 용이한 조류발전장치 시공 시스템 및 이를 이용한 조류발전장치 시공방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 의한 조류발전장치 시공 시스템은, 해저구조물을 해저에 설치하고, 상기 해저구조물을 거친 해저케이블의 일단을 조류발전용 터빈에 연결한 후, 상기 조류발전용 터빈을 상기 하부구조물에 설치함으로써 조류발전장치의 시공을 완료하는 조류발전장치 시공 시스템으로서, 상기 조류발전장치가 시공되는 지점 부근의 해상(海上)에 위치하는 작업선; 상기 작업선에 설치되어 상기 하부구조물 및 상기 조류발전용 터빈을 수중으로 인양하는 크레인; 및 상기 조류발전용 터빈이 수중으로 인양되는 과정에서 상기 해저케이블을 상기 하부구조물 측으로 당겨주는 케이블 당김수단;을 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 조류발전장치 시공 시스템에서, 상기 케이블 당김수단은, 상기 해저케이블의 타단측 소정 지점을 고정하여 해상(海上)에 부유(浮遊)하는 제1부이를 예인함으로써 제공될 수 있다.

본 발명에 의한 조류발전장치 시공 시스템에서, 상기 하부구조물은 제이튜브(J-Tube)를 구비하고, 상기 해저케이블은 상기 제이튜브(J-Tube)를 관통할 수 있다.

본 발명에 의한 조류발전장치 시공 시스템은, 해상(海上)에 부유(浮遊)하고, 해저케이블의 일단이 연결되는 제2부이;를 더 포함하고, 상기 조류발전용 터빈이 수중으로 인양되기 전에 상기 해저 케이블의 일단이 상기 제2부이에서 분리되어 상기 조류발전용 터빈에 연결될 수 있다.

본 발명에 의한 조류발전장치 시공 시스템에서, 상기 케이블 당김수단은, 상기 하부구조물에 설치되어 상기 해저 케이블을 권선하는 케이블 자동감김장치일 수 있다.

본 발명에 의한 조류발전장치 시공 시스템에서, 상기 케이블 자동감김장치는, 회전에 의해 상기 해저 케이블이 권선되는 원통 형상의 권선부 및 상기 권선부의 회전에 대한 탄성력을 제공하여 상기 해저 케이블이 자동으로 권선되도록 하는 탄성수단을 구비할 수 있다.

본 발명에 의한 조류발전장치 시공 시스템에서, 상기 해저케이블의 일단은 상기 하부구조물이 수중으로 인양되어 해저에 설치되기 이전에 상기 조류발전용 터빈에 연결되고, 상기 하부구조물이 수중으로 인양될 때에는 상기 해저케이블에 작용하는 장력에 의해, 상기 케이블 자동감김장치에 권선된 상기 해저케이블이 점차로 풀려지며, 상기 조류발전용 터빈이 수중으로 인양되어, 상기 하부구조물에 가까워질 때에는, 상기 탄성수단이 제공하는 탄성력에 의해 상기 권선부가 회전함으로써 상기 해저케이블을 상기 자동감김장치에 다시 권선되도록 할 수 있다.

본 발명에 의한 조류발전장치 시공방법은, 해저(海底)에 하부구조물을 시공하고, 해저케이블을 조류발전용 터빈에 연결한 후, 상기 조류발전용 터빈을 상기 하부구조물에 설치함으로써 조류발전장치의 시공을 완료하는 조류발전장치 시공방법으로서, 제1부이에 중간부분이 고정연결된 상기 해저케이블을 상기 하부구조물을 거쳐 제2부이에 그 일단을 연결하는 해저케이블 준비단계; 상기 하부구조물을 해저(海底)에 시공 설치하는 하부구조물 시공단계; 상기 해저케이블의 일단을 상기 제2부이에서 분리하여 상기 조류발전용 터빈에 연결하는 해저케이블 연결단계; 상기 제1부이를 예인하여 상기 해저케이블을 당김으로써 상기 조류발전용 터빈과 상기 하부구조물 사이의 상기 해저케이블의 길이가 줄어들도록 하면서, 상기 조류발전용 터빈을 수중으로 인양하여 상기 하부구조물 측으로 이동시키는 터빈 인양 단계; 상기 조류발전용 터빈과 상기 하부구조물을 연결하는 터빈 결합단계; 및 상기 해저케이블을 해저(海底)에 고정하는 해저케이블 고정단계;를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 조류발전장치 시공방법에서, 상기 해저케이블 준비단계는, 상기 하부구조물에 구비된 제이튜브(J-tube)에 상기 해저케이블을 관통시킨 후, 상기 제2부이에 상기 해저케이블의 일단을 연결하는 단계일 수 있다.

본 발명에 의한 조류발전장치 시공방법은, 해저(海底)에 하부구조물을 시공하고, 해저케이블을 조류발전용 터빈에 연결한 후, 상기 조류발전용 터빈을 상기 하부구조물에 설치함으로써 조류발전장치의 시공을 완료하는 조류발전장치 시공방법으로서, 상기 하부구조물에 구비된 케이블 자동감김장치에 상기 해저케이블을 권선하는 해저케이블 준비단계; 상기 해저케이블의 일단을 상기 조류발전용 터빈에 연결하는 해저케이블 연결단계; 상기 하부구조물을 해저(海底)에 시공하는 하부구조물 시공단계; 상기 조류발전용 터빈을 수중으로 인양하여 상기 하부구조물 측으로 이동시키는 터빈 인양 단계; 상기 조류발전용 터빈과 상기 하부구조물을 연결하는 터빈 결합단계; 및 상기 해저케이블을 해저(海底)에 고정하는 해저케이블 고정단계;를 포함하고, 상기 하부구조물 시공단계에서는 상기 케이블 자동감김장치에 권선된 해저케이블이 풀리고, 상기 터빈 인양단계에서는 풀려진 상기 해저케이블이 다시 상기 케이블 자동감김장치에 권선될 수 있다.

본 발명에 의한 조류발전장치 시공방법에서, 상기 케이블 자동감김장치는, 회전에 의해 상기 해저 케이블이 권선되는 원통 형상의 권선부 및 상기 권선부의 회전에 대한 탄성력을 제공하여 상기 해저 케이블이 자동으로 권선되도록 하는 탄성수단을 구비할 수 있다.

본 발명에 의한 조류발전장치 시공 시스템 및 이를 이용한 조류발전장치 시공방법에 의하면, 작업선 선상에서 해저 케이블을 조류발전용 터빈에 미리 연결하고, 조류발전용 터빈을 수중으로 인양하여 하부구조물에 접근시키는 과정에서 케이블 당김수단에 의해 조류발전용 터빈에 연결된 해저 케이블을 하부 구조물 측으로 당겨지도록 함으로써 작업을 위한 잠수부 투입을 최소화하여, 시공시간을 단축하고, 비용을 최소화할 뿐만 아니라, 작업안전성을 확보할 수 있도록 하는 해저 케이블 설치가 용이하다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템을 설명하기 위한 개략 측면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템을 설명하기 위한 개략 정면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템을 설명하기 위한 개략 평면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법의 순서도.
도 5 내지 도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법을 설명하기 위한 참고도.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템을 설명하기 위한 개략 측면도.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 공 시스템을 설명하기 위한 개략 정면도.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법의 순서도.
도 17 내지 도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법을 설명하기 위한 참고도.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상의 범위 내에 포함된다고 할 것이다.

또한, 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템(100)을 설명하기 위한 개략 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템(100)을 설명하기 위한 개략 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템(100)을 설명하기 위한 개략 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템(100)은, 작업선(110), 상기 작업선(110)에 설치되는 크레인(120), 상기 작업선에 구비되는 한 쌍의 윈치(130), 상기 한 쌍의 윈치(130)에 각각 권선되는 한 쌍의 가이드와이어(140), 상기 작업선(110)에 구비되어 상기 가이드와이어(140)의 소정지점을 지지하여 상기 가이드와이어(140)가 꺾이도록 하는 한 쌍의 페어리드(150), 상기 하부구조물(910)에 구비되는 제이튜브(J-Tube, 160), 해상에 부유하는 제1부이(170), 및 해상에 부유하는 제2부이(180)를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템(100)은, 하부구조물(910), 조류발전용 터빈(920), 및 해저케이블(930)을 포함하는 조류발전장치(900)를 해저(海底)에 안착시키는 조류발전장치 시공 시스템일 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템(100)은 하부구조물(910)을 해저(海底)에 설치하고, 상기 하부구조물(910)을 거친 상기 해저케이블(930)의 일단을 상기 조류발전용 터빈(920)에 연결한 후, 상기 조류발전용 터빈(920)을 상기 하부구조물(910)에 설치함으로써 조류발전장치(900)의 시공을 완료하는 조류발전장치 시공 시스템일 수 있다.

이때에, 상기 하부구조물(910)은 해저(海底)에 안착되는 베이스(911)와 상기 베이스의 상측으로 연장된 기둥형상의 커넥팅부(912)를 구비할 수 있다.

상기 커넥팅부(912)는 상단 양측에 한 쌍의 가이드와이어 고정부(912a)를 구비할 수 있다.

아울러, 상기 조류발전용 터빈(920)은 너셀부(921), 상기 너셀부(921)의 하부에 구비되는 결합부(922), 및 상기 너셀부(921)의 일측에 회전가능하도록 연결되는 블레이드(923)를 구비할 수 있다.

여기에서, 상기 너셀부(921)는 내부에 발전기(미도시)가 내장되어 상기 블레이드(922)의 회전을 통해 전기를 생산하는 부분일 수 있다.

또한, 상기 너셀부(921)는 양측에 한 쌍의 가이드와이어(140)가 관통하는 가이드와이어 관통홀(921a)을 구비할 수 있다.

이때에, 상기 한 쌍의 가이드와이어 관통홀(921a)은 상기 결합부(922)에 대응되는 위치의 양측에 구비될 수 있다.

결합부(922)는 상기 커넥팅부(912)에 적어도 일부가 삽입되어 고정될 수 있다.

다시 말해서, 상기 조류발전용 터빈(920)은 상기 결합부(922)의 적어도 일부가 상기 커넥팅부(912)에 삽입 고정됨으로써 상기 하부구조물(910)에 설치될 수 있다.

이때에 상기 결합부(922)의 하단은 아래로 갈수록 직경이 감소하는 원추형상일 수 있다.

이를 통해서, 상기 결합부(922)가 상기 커넥팅부(912)에 용이하게 삽입되도록 할 수 있다.

해저케이블(930)은 상기 조류발전용 터빈(920)에 일단이 연결되어 상기 조류발전용 터빈(920)에서 생산된 전기가 수요처(미도시)로 공급되도록 할 수 있다.

즉, 상기 해저케이블(930)은 일단이 상기 조류발전용 터빈(920)에 연결되고, 타단은 수요처(미도시)에 연결되어, 상기 조류발전용 터빈(920)에서 생산된 전기가 상기 수요처(미도시)로 공급되도록 할 수 있다.

작업선(110)은 동력장치가 없는 거룻배인 바지선일 수 있다.

이때에, 상기 작업선(110)은 예인선(미도시)에 의해 예인될 수 있다.

크레인(120)은 상기 작업선(110)에 설치될 수 있으며, 상기 해저구조물(910) 및 상기 조류발전용 터빈(920)을 수중(水中)으로 인양할 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 크레인(120)은 오버헤드타입(overhead type)으로 구비되어 상기 작업선(110)의 상부에 설치될 수 있으며, 상기 작업선(110)의 상면에 위치한 상기 해저구조물(910) 및 상기 조류발전용 터빈(920)을 들어올려 해상측으로 이동시킨 후, 상기 해저구조물(910) 및 상기 조류발전용 터빈(920)을 해저(海底)의 설치지점까지 인양할 수 있다.

이때에, 상기 크레인(120)은 동일한 인양능력을 한 쌍의 오버헤드타입(overhead type) 크레인으로 구비될 수 있다.

예를 들어, 상기 크레인(120)은 각각 175t급의 인양능력을 갖는 한 쌍으로 구비되어 총 350t의 인양능력을 갖도록 구비될 수 있다.

윈치(130)는 상기 작업선(110)의 좌우 양측에 각각 위치하는 한 쌍으로 구비될 수 있다.

가이드와이어(140)는 상기 한 쌍의 윈치에 일단이 각각 권선되도록 한 쌍이 구비될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 가이드와이어(140)는 상기 조류발전용 터빈의 특정부분을 관통하여 타단이 상기 하부구조물(910)에 연결될 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 한 쌍의 가이드와이어(140)는 상기 너셀부(921)의 양측에 구비되는 한 쌍의 가이드와이어 관통홀(921a)을 각각 관통하여 상기 커넥팅부(912)의 상단 양측에 각각 구비되는 한 쌍의 가이드와이어 고정부(912a)에 타단이 각각 고정될 수 있다.

페어리드(150)는 상기 작업선(110)의 양측에 한 쌍이 구비될 수 있다.

이때에, 상기 페어리드(150)는, 도 3에서 도시하는 바와 같이, 상기 윈치(130)와 상기 가이드와이어 관통홀(921a) 사이의 상기 가이드와이어(140)의 소정지점을 지지하여, 상기 윈치(130)로부터 릴리즈된 상기 가이드와이어(140)가 상기 가이드와이어 관통홀(921a)을 향하여 꺾이도록 할 수 있다.

제이튜브(J-tube, 160)는 알파벳 J 형상으로 형성된 관 형태로 구비될 수 있으며, 상기 하부구조물(910)의 커넥팅부(912)와 베이스부(911)에 거쳐 고정 장착될 수 있다.

또한, 상기 제이튜브(J-tube, 160)는 내부로 상기 해저케이블(930)이 관통하도록 구비될 수 있다.

이를 통하여, 상기 해저케이블(930)이 상기 제이튜브(J-Tube, 160)의 만곡된 부분을 통해 완만하게 꺾이도록 하여, 급격한 꺾임에 의한 상기 해저케이블(930)의 손상을 방지할 수 있다.

제1부이(170)는 해상(海上)에 부유하여 상기 제이튜브(J-tube,160)와 상기 해저케이블(930)의 타단측 사이의 상기 해저케이블(930)의 중간의 소정 지점을 파지할 수 있다.

다시 말해서, 상기 제1부이(170)는 상기 제이튜브(J-tube, 160)와 수요처 사이의 상기 해저케이블(930)의 소정지점을 파지할 수 있다.

여기에서, 상기 조류발전용 터빈(920)이 상기 크레인(120)에 의해 수중으로 인양되어 상기 하부구조물(910)에 접근하는 과정에서 상기 제1부이(170)를 수요처 측으로 예인함으로써 상기 해저케이블(930)을 당길 수 있으며, 상기 조류발전용 터빈(920)과 상기 하부구조물(910) 사이의 상기 해저케이블(930)의 길이를 감소시킬 수 있다.

다시 말해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템(100)은, 상기 해저케이블(930)의 타단측 소정지점을 고정하여 해상(海上)에 부유(浮遊)하는 상기 제1부이(170)를 수요처 측으로 예인함으로써 케이블 당김수단을 제공할 수 있다.

제2부이(180)는 해상(海上)에 부유(浮遊)하고, 상기 해저케이블(930)의 일단이 연결될 수 있다.

한편, 상기 제2부이(180)에 연결된 상기 해저케이블(930)의 일단은 상기 조류발전용 터빈(920)이 수중(水中)으로 인양되기 전에, 상기 제2부이(180)에서 분리되어 상기 조류발전용 터빈(920)에 연결될 수 있다.

이와 같이, 상기 해저케이블(930)의 일단을 조류발전용 터빈(920)이 수중(水中)으로 인양되기 이전에 상기 조류발전용 터빈(920)에 연결하므로, 그 연결작업이 수중(水中)에서 이루어지는 것이 아니라, 상기 작업선(110) 위에서 이루어지게 되므로 잠수부에 의한 작업을 최소화할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법(S100)에 대하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법(S100)의 순서도이고, 도 5 내지 도 13는 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법(S100)을 설명하기 위한 참고도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법(S100)은 해저케이블 준비단계(S110), 하부구조물 시공단계(S120), 해저케이블 연결단계(S130), 가이드와이어 관통단계(S140), 가이드와이어 연결단계(S150), 터빈 인양단계(S160), 터빈 결합단계(S170), 및 해저케이블 고정단계(S180)를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법(S100)은, 해저구조물(910), 조류발전용 터빈(920), 및 해저케이블(930)을 포함하는 조류발전장치(900)를 해저(海底)에 안착시키는 조류발전장치 시공방법일 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법(S100)은 하부구조물(910)을 해저(海底)에 설치하고, 상기 하부구조물(910)을 거친 상기 해저케이블(930)의 일단을 상기 조류발전용 터빈(920)에 연결한 후, 상기 조류발전용 터빈(920)을 상기 하부구조물(910)에 설치함으로써 조류발전장치(900)의 시공을 완료하는 조류발전장치 시공방법일 수 있다.

해저케이블 준비단계(S110)는, 해상(海上)에 부유(浮遊)하는 제1부이(170)에 중간부분이 고정연결된 해저케이블(930)을 상기 하부구조물(910)을 거쳐 그 일단을 해상(海上)에 부유(浮遊)하는 제2부이(180)에 연결하는 단계일 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 해저케이블 준비단계(S110)는, 도 5에서 도시하는 바와 같이, 상기 제1부이(170)에 중간부분에 고정연결된 상기 해저케이블(930)의 일단을 상기 하부구조물(910)에 구비된 제이튜브(J-tube, 160)에 관통시킨 후 상기 제2부이(180)에 연결하는 단계일 수 있다.

하부구조물 시공단계(S120)는 상기 하부구조물(910)을 해저(海底)에 시공 설치하는 단계일 수 있다.

다시 말해서, 상기 하부구조물 시공단계(S120)는 작업선(110)에 설치된 크레인(120)으로 상기 하부구조물(910)을 수중으로 인양하고, 상기 하부구조물(910)을 해저(海底)에 고정 설치하는 단계일 수 있다.

이와 같이, 상기 하부구조물 시공단계(S120)가 진행되면, 도 6에서 도시하는 바와 같이, 상기 해저케이블(930)은 일단이 상기 제2부이(180)에 연결되어 있고, 해저(海底)에 설치된 상기 하부구조물에(910)에 구비된 제이튜브(J-tube, 160)를 관통하여 중간부분이 상기 제1부이(170)에 연결된 상태일 수 있다.

해저케이블 연결단계(S130)는 상기 해저케이블(930)의 일단을 상기 조류발전용 터빈(920)에 연결하는 단계일 수 있다.

즉, 상기 해저케이블 연결단계(S130)는 상기 제2부이(180)에 연결된 상기 해저케이블(930)의 일단을 상기 제2부이(180)로부터 분리한 후, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 상기 해저케이블(930)의 일단을 상기 조류발전용 터빈(920)에 연결하는 단계일 수 있다.

가이드와이어 관통단계(S140)는, 일단측이 윈치(130)에 권선된 가이드와이어(140)의 타단을 상기 조류발전용 터빈(920)의 특정부분에 관통시키는 단계일 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 상기 가이드와이어 관통단계(S140)는, 도 8에서 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 상기 윈치(130)에 각각 권선된 한 쌍의 상기 가이드와이어(140)를 상기 한 쌍의 페어리드(150)을 각각 거쳐, 상기 조류발전용 터빈(920)의 너셀부(921)의 양측에 각각 구비되는 한 쌍의 가이드와이어 관통홀(921a)을 각각 관통시키는 단계일 수 있다.

가이드와이어 연결단계(S150)는, 상기 가이드와이어(140)의 타단을 상기 하부구조물(910)에 연결하여 고정하는 단계일 수 있다.

다시 말해서, 상기 가이드와이어 연결단계(S150)는, 도 9에서 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 상기 가이드와이어(140)의 타단을 해저(海底)에 고정 설치된 상기 하부구조물(910)의 커넥팅부(912)의 상단 양측에 각각 연결하여 고정시키는 단계일 수 있다.

터빈 인양단계(S160)는 상기 크레인(120)을 이용하여 상기 조류발전용 터빈(920)을 수중으로 인양하여 상기 하부구조물(910) 측으로 이동시키는 단계일 수 있다.

이때에, 상기 제1부이(170)를 예인하여 상기 해저케이블(930)을 당김으로써, 상기 조류발전용 터빈(920)이 상기 하부구조물(910)에 접근함에 따라, 상기 조류발전용 터빈(920)과 상기 하부구조물(910) 사이의 상기 해저케이블(930)의 길이를 줄어들도록 할 수 있다.

즉, 상기 터빈 인양단계(S160)는, 도 10 및 도 11에서 도시하는 바와 같이, 상기 제1부이(170)를 예인하여 상기 해저케이블(930)을 당김으로써 상기 조류발전용 터빈(920)과 상기 하부구조물(910) 사이의 상기 해저케이블(930)의 길이가 줄어들도록 하면서, 상기 조류발전용 터빈(920)을 수중으로 인양하여 상기 하부구조물(910) 측으로 이동시키는 단계일 수 있다.

또한, 상기 터빈 인양단계(S160)에서는, 상기 윈치(130)를 작동시켜 상기 가이드와이어(140)가 적정한 인장력을 유지하도록 할 수 있다.

이를 통하여, 상기 터빈 인양단계(S160)에서 상기 조류발전용 터빈(920)이 적절한 인장력이 유지되는 한 쌍의 상기 가이드와이어(140)를 따라 하강하여 상기 하부구조물(910)의 정위치에 안착되도록 할 수 있다.

터빈 결합단계(S170)는, 상기 조류발전용 터빈(920)을 상기 하부구조물(910)에 연결하는 단계일 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 상기 터빈 결합단계(S170)는, 도 12에서 도시하는 바와 같이, 상기 조류발전용 터빈(920)의 결합부(922)와 상기 하부구조물(910)의 커넥팅부(912)를 연결하는 단계일 수 있다.

이때에, 상기 결합부(922)의 적어도 일부가 상기 커넥팅부(912)에 삽입됨으로써, 상기 조류발전용 터빈(920)과 상기 하부구조물(910)이 연결될 수 있으며, 상기 결합부(922)의 하단부는 아래로 갈수록 직경이 감소하는 원추형상으로 형성되어, 보다 원활하게 정위치에 삽입될 수 있다.

해저케이블 고정단계(S180)는 상기 해저케이블(930)을 해저(海底)에 고정하는 단계일 수 있다.

다시 말해서, 상기 해저케이블 고정단계(S180)는, 도 13에서 도시하는 바와 같이, 상기 제1부이(170)로부터 상기 해저케이블(930)을 분리하고, 상기 하부구조물(910)로부터 수요처로 향하는 상기 해저케이블(930)을 해저(海底)에 고정시키는 단계일 수 있다.

이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템(200)에 대하여 상세히 설명한다.

다만, 상기에서 설명한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 상기에 사용한 도면부호를 사용하여 도면에 도시하고 자세한 설명은 생략한다.

도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템(200)을 설명하기 위한 개략 측면도이고, 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 공 시스템(200)을 설명하기 위한 개략 정면도이다.

도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템(200)은, 작업선(110), 상기 작업선(110)에 설치되는 크레인(120), 상기 작업선에 구비되는 한 쌍의 윈치(130), 상기 한 쌍의 윈치(130)에 각각 권선되는 한 쌍의 가이드와이어(140), 상기 작업선(110)에 구비되어 상기 가이드와이어(140)의 소정지점을 지지하여 상기 가이드와이어(140)가 꺾이도록 하는 한 쌍의 페어리드(150), 상기 하부구조물(910)에 설치되는 케이블 자동감김장치(260)를 포함할 수 있다.

케이블 자동감김장치(260)는, 회전에 의해 상기 해저케이블(930)이 권선되는 원통 형상의 권선부(261) 및 상기 권선부(261)의 회전에 의한 탄성력을 제공하여 상기 해저케이블(930)이 자동으로 권선되도록 하는 탄성수단(262)을 구비할 수 있다.

즉, 상기 케이블 자동감김장치(260)는, 권선된 상기 해저케이블(930)의 일단에 인장력이 작용하면, 상기 권선부(261)가 일방향으로 회전하여 상기 해저케이블(930)이 상기 권선부(261)에서 풀리고, 상기 인장력이 제거되면, 상기 탄성수단(262)이 제공하는 탄성력에 의해 상기 권선부(261)가 반대방향으로 회전하여 상기 해저케이블(930)이 다시 상기 권선부(261)에 권선되도록 할 수 있다.

이를 통해서, 상기 케이블 자동감김장치(260)에 권선된 상기 해저케이블(930)은 상기 하부구조물(910)이 인양되어 해저(海底)에 설치되는 과정에서 일단이 상기 조류발전용 터빈(920)에 연결되어 있어 인장력이 작용하므로 상기 케이블 자동감김장치(260)로부터 풀리게 된다.

또한, 상기 조류발전용 터빈(920)이 인양되어 상기 하부구조물(910)에 접근하는 과정에서는, 상기 탄성수단(262)에 의한 탄성력에 의해 상기 권선부(261)가 회전하므로 상기 해저케이블(930)이 상기 케이블 자동감김장치(260)에 권선되게 된다.

이와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 의한 조류발전장치 시공 시스템(200)에서는, 상기 케이블 자동감김장치(260)가 케이블 당김수단으로 제공될 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법(S200)에 대하여 상세히 설명한다.

도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법(S200)의 순서도이고, 도 17 내지 도 20은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법(S200)을 설명하기 위한 참고도이다.

도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 시공방법(S100)은 해저케이블 준비단계(S210), 해저케이블 연결단계(S220), 하부구조물 시공단계(S230), 가이드와이어 관통단계(S140), 가이드와이어 연결단계(S150), 터빈 인양단계(S260), 터빈 결합단계(S170), 및 해저케이블 고정단계(S180)를 포함할 수 있다.

해저케이블 준비단계(S210)는, 하부구조물(910)에 구비된 케이블 자동감김장치(260)에 해저케이블(930)을 권선하는 단계일 수 있다.

이때에, 상기 케이블 자동감김장치(260)는 권선된 상기 해저케이블(930)의 일단에 인장력이 작용하면, 상기 권선부(261)가 일방향으로 회전하여 상기 해저케이블(930)이 상기 권선부(261)에서 풀리고, 상기 인장력이 제거되면, 상기 탄성수단(262)이 제공하는 탄성력에 의해 상기 권선부(261)가 반대방향으로 회전하여 상기 해저케이블(930)이 다시 상기 권선부(261)에 권선되도록 할 수 있다.

해저케이블 연결단계(S220)는 상기 해저케이블(930)의 일단을 조류발전용 터빈(920)에 연결하는 단계일 수 있다.

도 17은 상기 해저케이블 준비단계(S210)와 상기 해저케이블 연결단계(S220)가 완료된 상태를 도시한 도면이다.

하부구조물 시공단계(S230)는 상기 하부구조물(910)을 해저(海底)에 시공 설치하는 단계일 수 있다.

도 18을 참조하면, 상기 하부구조물 시공단계(S230)는 작업선(110)에 설치된 크레인(120)으로 상기 하부구조물(910)을 수중으로 인양하고, 상기 하부구조물(910)을 해저(海底)에 고정 설치하는 단계일 수 있다.

이때에, 상기 케이블 자동감김장치(260)에 권선된 상기 해저케이블(930)은 상기 조류발전용 터빈(920)과 상기 하부구조물(910)과의 거리가 멀어짐에 따라 인장력이 작용하여, 상기 권선부(261)에서 풀릴 수 있다.

터빈 인양단계(S260)는 상기 크레인(120)을 이용하여 상기 조류발전용 터빈(920)을 수중으로 인양하여 상기 하부구조물(910) 측으로 이동시키는 단계일 수 있다.

이때에, 상기 케이블 자동감김장치(260)의 탄성수단(262)이 제공하는 탄성력에 의해 상기 권선부(261)가 회전함으로써 상기 해저케이블(930)이 상기 케이블 자동감김장치에 자동으로 권선되도록 할 수 있다.

즉, 상기 터빈 인양단계(S260)는, 도 19에서 도시하는 바와 같이, 상기 케이블 자동감김장치(260)에 상기 해저케이블(930)이 자동으로 감기게 함으로써 상기 조류발전용 터빈(920)과 상기 하부구조물(910) 사이의 상기 해저케이블(930)의 길이가 줄어들도록 하면서, 상기 조류발전용 터빈(920)을 수중으로 인양하여 상기 하부구조물(910) 측으로 이동시키는 단계일 수 있다.

또한, 상기 터빈 인양단계(S260)에서는, 상기 윈치(130)를 작동시켜 상기 가이드와이어(140)가 적정한 인장력을 유지하도록 할 수 있다.

이를 통하여, 상기 터빈 인양단계(S260)에서 상기 조류발전용 터빈(920)이 적절한 인장력이 유지되는 한 쌍의 상기 가이드와이어(140)를 따라 하강하여 상기 하부구조물(910)의 정위치에 안착되도록 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 조류발전장치 시공 시스템 및 이를 이용한 조류발전장치 시공방법에 의하면, 작업선 선상에서 해저 케이블을 조류발전용 터빈에 미리 연결하고, 조류발전용 터빈을 수중으로 인양하여 하부구조물에 접근시키는 과정에서 케이블 당김수단에 의해 조류발전용 터빈에 연결된 해저 케이블을 하부 구조물 측으로 당겨지도록 함으로써 작업을 위한 잠수부 투입을 최소화하여, 시공시간을 단축하고, 비용을 최소화할 뿐만 아니라, 작업안전성을 확보할 수 있도록 하는 해저 케이블 설치가 용이하다.

또한, 본 발명의 실시예에 의한 조류발전장치 시공 시스템 및 이를 이용한 조류발전장치 시공방법에 의하면, 상기 조류발전용 터빈(920)의 인양과정에서 가이드와이어(140)를 따라 상기 조류발전용 터빈(920)이 하강하도록 함으로써, 별도의 다른 제어수단 없이 안정적이고 정확하게 조류발전용 터빈을 설치할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 일 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

100: 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템
110: 작업선 120: 크레인
130: 윈치 140: 가이드와이어
150: 페어리드 160: 제이튜브(J-tube)
170: 제1부이 180: 제2부이
200: 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템
260: 케이블 자동감김장치
910: 하부구조물 920: 조류발전용 터빈
930: 해저케이블
S100: 본 발명의 일 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템
S110: 해저케이블 준비단계 S120: 하부구조물 시공단계
S130: 해저케이블 연결단계 S140: 가이드와이어 관통단계
S150: 가이드와이어 연결단계 S160: 터빈 인양단계
S170: 터빈 결합단계 S180: 해저케이블 고정단계
S200: 본 발명의 다른 실시예에 따른 조류발전장치 시공 시스템
S210: 해저케이블 준비단계 S220: 해저케이블 연결단계
S230: 하부구조물 시공단계 S260: 터빈 인양단계

Claims

해저구조물을 해저에 설치하고, 상기 해저구조물을 거친 해저케이블의 일단을 조류발전용 터빈에 연결한 후, 상기 조류발전용 터빈을 상기 하부구조물에 설치함으로써 조류발전장치의 시공을 완료하는 조류발전장치 시공 시스템에 있어서,
상기 조류발전장치가 시공되는 지점 부근의 해상(海上)에 위치하는 작업선;
상기 작업선에 설치되어 상기 하부구조물 및 상기 조류발전용 터빈을 수중으로 인양하는 크레인; 및
상기 조류발전용 터빈이 수중으로 인양되는 과정에서 상기 해저케이블을 상기 하부구조물 측으로 당겨주는 케이블 당김수단;을 포함하는 조류발전장치 시공 시스템.
제1항에 있어서,
상기 케이블 당김수단은, 상기 해저케이블의 타단측 소정 지점을 고정하여 해상(海上)에 부유(浮遊)하는 제1부이를 예인함으로써 제공되는 것을 특징으로 하는 조류발전장치 시공 시스템.
제2항에 있어서,
상기 하부구조물은 제이튜브(J-Tube)를 구비하고,
상기 해저케이블은 상기 제이튜브(J-Tube)를 관통하는 것을 특징으로 하는 조류발전장치 시공 시스템.
제3항에 있어서,
해상(海上)에 부유(浮遊)하고, 해저케이블의 일단이 연결되는 제2부이;를 더 포함하고,
상기 조류발전용 터빈이 수중으로 인양되기 전에 상기 해저 케이블의 일단이 상기 제2부이에서 분리되어 상기 조류발전용 터빈에 연결되는 것을 특징으로 하는 조류발전장치 시공 시스템.
제1항에 있어서,
상기 케이블 당김수단은, 상기 하부구조물에 설치되어 상기 해저 케이블을 권선하는 케이블 자동감김장치인 것을 특징으로 하는 조류발전장치 시공 시스템.
제5항에 있어서,
상기 케이블 자동감김장치는, 회전에 의해 상기 해저 케이블이 권선되는 원통 형상의 권선부 및 상기 권선부의 회전에 대한 탄성력을 제공하여 상기 해저 케이블이 자동으로 권선되도록 하는 탄성수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 조류발전장치 시공 시스템.
제6항에 있어서,
상기 해저케이블의 일단은 상기 하부구조물이 수중으로 인양되어 해저에 설치되기 이전에 상기 조류발전용 터빈에 연결되고,
상기 하부구조물이 수중으로 인양될 때에는 상기 해저케이블에 작용하는 장력에 의해, 상기 케이블 자동감김장치에 권선된 상기 해저케이블이 점차로 풀려지며,
상기 조류발전용 터빈이 수중으로 인양되어, 상기 하부구조물에 가까워질 때에는, 상기 탄성수단이 제공하는 탄성력에 의해 상기 권선부가 회전함으로써 상기 해저케이블을 상기 자동감김장치에 다시 권선되도록 하는 것을 특징으로 하는 조류발전장치 시공 시스템.
해저(海底)에 하부구조물을 시공하고, 해저케이블을 조류발전용 터빈에 연결한 후, 상기 조류발전용 터빈을 상기 하부구조물에 설치함으로써 조류발전장치의 시공을 완료하는 조류발전장치 시공 방법에 있어서,
제1부이에 중간부분이 고정연결된 상기 해저케이블을 상기 하부구조물을 거쳐 제2부이에 그 일단을 연결하는 해저케이블 준비단계;
상기 하부구조물을 해저(海底)에 시공 설치하는 하부구조물 시공단계;
상기 해저케이블의 일단을 상기 제2부이에서 분리하여 상기 조류발전용 터빈에 연결하는 해저케이블 연결단계;
상기 제1부이를 예인하여 상기 해저케이블을 당김으로써 상기 조류발전용 터빈과 상기 하부구조물 사이의 상기 해저케이블의 길이가 줄어들도록 하면서, 상기 조류발전용 터빈을 수중으로 인양하여 상기 하부구조물 측으로 이동시키는 터빈 인양 단계;
상기 조류발전용 터빈과 상기 하부구조물을 연결하는 터빈 결합단계; 및
상기 해저케이블을 해저(海底)에 고정하는 해저케이블 고정단계;를 포함하는 조류발전장치 시공 방법.
제9항에 있어서,
상기 해저케이블 준비단계는, 상기 하부구조물에 구비된 제이튜브(J-tube)에 상기 해저케이블을 관통시킨 후, 상기 제2부이에 상기 해저케이블의 일단을 연결하는 단계인 것을 특징으로 하는 조류발전장치 시공방법.
해저(海底)에 하부구조물을 시공하고, 해저케이블을 조류발전용 터빈에 연결한 후, 상기 조류발전용 터빈을 상기 하부구조물에 설치함으로써 조류발전장치의 시공을 완료하는 조류발전장치 시공 방법에 있어서,
상기 하부구조물에 구비된 케이블 자동감김장치에 상기 해저케이블을 권선하는 해저케이블 준비단계;
상기 해저케이블의 일단을 상기 조류발전용 터빈에 연결하는 해저케이블 연결단계;
상기 하부구조물을 해저(海底)에 시공하는 하부구조물 시공단계;
상기 조류발전용 터빈을 수중으로 인양하여 상기 하부구조물 측으로 이동시키는 터빈 인양 단계;
상기 조류발전용 터빈과 상기 하부구조물을 연결하는 터빈 결합단계; 및
상기 해저케이블을 해저(海底)에 고정하는 해저케이블 고정단계;를 포함하고,
상기 하부구조물 시공단계에서는 상기 케이블 자동감김장치에 권선된 해저케이블이 풀리고, 상기 터빈 인양단계에서는 풀려진 상기 해저케이블이 다시 상기 케이블 자동감김장치에 권선되는 것을 특징으로 하는 조류발전장치 시공방법.
제10항에 있어서,
상기 케이블 자동감김장치는, 회전에 의해 상기 해저 케이블이 권선되는 원통 형상의 권선부 및 상기 권선부의 회전에 대한 탄성력을 제공하여 상기 해저 케이블이 자동으로 권선되도록 하는 탄성수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 조류발전장치 시공방법.