KR20200002790A - 해양 풍력 터빈용 강철 지지 구조물 모니터링 - Google Patents

해양 풍력 터빈용 강철 지지 구조물 모니터링 Download PDF

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Abstract

해양 풍력 터빈(181)을 지지하는 강철 지지 구조물(180)의 열화를 추정하는 방법을 개시한다. 강철 지지 구조물(180)은 제1 유형의 강철로 제조되고, 방법은 다음의 단계를 포함한다: (a) 하나 이상의 센서 요소를 갖는 제1 센서(111)를 제공하는 단계(하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 제1 유형의 강철에 대응하는 유형의 강철로 제조됨); (b) 제1 센서(111)를 강철 지지 구조물(180)과 연결하여 배치하는 단계; (c) 하나 이상의 센서 요소 중 적어도 하나를 통해 전류를 유도하는 단계; (d) 제1 시간 간격으로 제1 센서(111)의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 제1 센서(111) 부분의 열화를 모니터링하는 단계; (e) 제1 데이터로부터 강철 지지 구조물(180)의 열화를 추정하는 단계.

Description

해양 풍력 터빈용 강철 지지 구조물 모니터링
본 발명은 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법에 관한 것이다.
해양 풍력은 전기를 생산하는 효과적인 방법이라고 입증되었다. 그러나 풍력 터빈을 지지하기 위한 안전한 기초를 제공하는 것이 과제이다. 이러한 과제는 기초에 요구되는 수명이 일반적으로 25년이 넘는다는 사실로 인해 더 쉽게 해결되지 않는다.
강철 지지 구조물은 통상 해양 풍력 터빈(offshore wind turbines)을 지지하는 데 사용된다. 그러나, 강철 지지 구조물은 다수의 방법으로 열화된다. 가장 중대한 것 중 하나는 부식이다. 해수는 담수와 비교하여 부식률을 증가시킨다. 해수(전해질)의 염은 전해질의 전도성을 증가시킨다. 부식을 고려하여, 강철 지지 구조물에 사용되는 강철의 양이 일반적으로 증가되고, 코팅층이 표면에 도포되고 음극 방식(cathodic protection)이 적용된다. 그러나, 강철의 양을 증가시키고, 코팅을 도포하고 음극 방식을 사용하는 것은 강철 지지 구조물의 비용을 증가시킨다.
해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 더욱 정확하게 추정하기 위한 방법을 제공하는 것이 과제로 남아있다.
제1 양태에 따르면, 본 발명은 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법에 관한 것으로, 상기 강철 지지 구조물은 제1 유형의 강철로 제조되며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
(a) 하나 이상의 센서 요소를 갖는 제1 센서를 제공하는 단계(하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 제1 유형의 강철에 대응하는 유형의 강철로 제조됨);
(b) 제1 센서를 강철 지지 구조물과 연결하여 배치하는 단계;
(c) 하나 이상의 센서 요소 중 적어도 하나를 통해 전류를 유도하는 단계;
(d) 제1 시간 간격으로 제1 센서의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 제1 센서 부분의 열화를 모니터링하는 단계;
(e) 제1 데이터로부터 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 단계.
결과적으로, 강철 지지 구조물의 강철에 대응하는 유형의 강철로 제조된 센서 요소를 갖는 센서를 사용함으로써, 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 간단하고 정확한 방법이 제공된다.
강철 지지 구조물은 TLP(tension leg platform), 반잠수식(Semi-Submersible), 스파(spar) 플랫폼 또는 트라이-파일(tri-pile)과 같은 해양 구조물을 위한 기초 모노파일(monopile), 공간 프레임 구조, 예컨대 자켓(jacket) 또는 트라이포드(tripod), 유연탑, 중력 구조 또는 부유 구조일 수 있다. 제1 센서는 일반적인 부식, 공식(pitting corrosion), 및/또는 코팅의 열화를 검출하도록 구성될 수 있다. 강철 지지 구조물은 전이구조(transition piece)를 포함할 수 있다.
제1 센서는 강철 지지 구조물 상에, 강철 지지 구조물 내에 배치되어 강철 지지 구조물에 고정되거나, 강철 지지 구조물에 근접한 해저에 고정될 수 있다. 제1 센서는 강철 지지 구조물의 외부에 또는 강철 지지 구조물의 중공 내부에 배치될 수 있다. 제1 센서는 해수면 아래, 해저 내, 조간대에, 비말대에 또는 대기부에 배치될 수 있다. 제1 센서는 고정 요소에 고정될 수 있고 고정 요소는 강철 지지 구조물에 고정된다.
전류는 제1 센서 요소 또는 제1 센서의 또 다른 센서 요소를 통해 유도될 수 있다. 전류는 센서 요소의 제1 측면에 연결된 제1 전기 단자를 통해 센서 요소로 들어올 수 있고 센서 요소의 제2 측면에 연결된 제2 전기 단자를 통해 센서 요소를 빠져나갈 수 있다. 대안으로/추가로, 전류는 전기 단자를 통해 센서 요소로 들어오고, 해수 또는 해저와 대면하는 외부 표면을 통해 센서 요소를 빠져나갈 수 있거나, 외부 표면을 통해 센서 요소로 들어오고 전기 단자를 통해 센서 요소를 빠져나갈 수 있다. 외부 표면은, 강철 지지 구조물이 예를 들어 동일한 코팅 또는 유사한 코팅으로 코팅되고/되거나 동일한 방식으로 샌드블라스트되는 것과 같이 처리되는 방식과 유사한 방식으로 처리될 수 있다. 전류는 DC 전류 또는 AC 전류일 수 있다. 전류는 제1 센서의 일부를 형성하는 배터리로부터 제1 센서에 공급될 수 있거나, 또는 전력 케이블을 통해 제1 센서에 연결된 외부 전원, 예컨대 외부 배터리, 전력 그리드, 또는 풍력 터빈의 발전기로부터 제1 센서에 공급될 수 있다. 전류는 고정될 수 있고 공지된 크기를 가질 수 있다. 대안으로, 전원은 공지된 크기의 고정 전압을 제공할 수 있어서, 전류는 적어도 하나의 센서 요소의 임피던스/저항의 함수이다.
제1 시간 간격은 적어도 1주, 1개월, 6개월, 1년, 2년, 5년, 10년, 15년, 20년 또는 25년일 수 있다. 제1 시간 간격은 적어도 1년, 2년, 5년, 10년, 15년, 20년 또는 25년일 수 있다. 전기 특성은 주기적으로, 예컨대, 적어도 초, 분, 시간, 일, 또는 주 당 한 번 측정될 수 있다.
제1 센서의 측정된 전기 특성은, 제1 센서 요소 또는 또 다른 센서 요소에 대한 전압 강하, 제1 센서 요소 또는 또 다른 센서 요소를 통한 전류, 두 개의 센서 요소, 또는 센서 요소 및 기준 전극 사이의 전압 강하일 수 있다. 제1 센서는 전기 특성을 측정하도록 구성된 처리 유닛을 포함할 수 있다. 제1 센서는 제1 센서 요소 또는 또 다른 센서 요소의 부식을 추정하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 센서는 전기 저항(ER) 부식 프로브일 수 있다. 대안으로/추가로, 제1 센서는 제1 센서 요소 또는 또 다른 센서 요소에 적용된 코팅의 열화를 추정하도록 구성될 수 있다.
강철 지지 구조물의 열화는, 강철 지지 구조물의 열화가 상기 제1 센서 요소의 열화에 실질적으로 대응한다고 가정함으로써 추정될 수 있다. 제1 데이터는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하기 위해 처리 유닛을 사용하여 처리될 수 있다. 처리 유닛은 제1 센서에 배치되는데, 제1 센서로부터 분리되지만 강철 지지 구조물과 연결되어 배치되거나, 강철 지지 구조물로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 제1 데이터는 인터넷과 같은 WAN을 통해 처리 유닛으로 전송될 수 있다.
제1 센서 요소는 실질적으로 동시에 그리고 강철 지지 구조물과 동일한 생산 시설에서 제조될 수 있다. 이는 제1 센서 요소의 강철의 특성이 강철 지지 구조물의 강철의 특성과 유사함을 보장할 수 있다.
일부 구현예에서, 단계 (a)는 제2 센서를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 센서는 Zn 기준 전극을 포함하고, 단계 (b)는 상기 제2 센서를 해저에 매립하는 단계를 더 포함한다.
결과적으로, Zn 기준 전극을 사용함으로써, 전극은 해저에 존재하는 특별한 환경에 더 잘 맞춰질 수 있다. 따라서, Zn 기준 전극은 Ag/AgCl 기준 전극에 의해 제공되는 측정치에 비해 보다 신뢰성 있는 측정치를 제공할 수 있다.
제2 센서는 해저에 매립될 수 있거나, 해저 침전이 시간 안에 또는 해수 내에서 발생할 가능성이 있다. 기준 전극은 구조 연결부와 기준 전극 사이의 전압차로서 전해질 전위에 대해 구조물을 측정하는 데 사용될 수 있다. 또한, 하나 초과의 기준 전극(Zn, Ag/AgCl 또는 다른 것들)들 간의 전위차는 해수에서, 해저에서 또는 해수와 해저 사이에서 구배를 평가하기 위해 측정될 수 있다.
일부 구현예에서, 상기 강철 지지 구조물은 제1 표면 상에 제1 유형의 코팅으로 코팅되고, 제1 센서 요소는 상기 제1 유형의 코팅으로 코팅되고, 단계 (c)는 상기 제1 센서 요소를 통해 전류를 유도하는 단계를 더 포함하고, 단계 (d)는 상기 제1 센서 요소의 전기 특성의 변화를 측정하는 단계를 더 포함하며, 단계 (e)는 상기 제1 데이터로부터 상기 강철 지지 구조물의 코팅의 열화를 추정하는 단계를 더 포함한다.
결과적으로, 강철 지지 구조물의 코팅의 열화를 추정하는 간단하고 효과적인 방법이 제공된다.
제1 센서는 강철 지지 구조물의 코팅된 제1 표면에 근접하여 배치될 수 있다. 전체 제1 센서 요소 또는 제1 센서 요소의 일부만 코팅될 수 있다. 제1 센서 요소는 해수/대기 또는 해저와 대면하는 외부 표면을 가질 수 있으며, 외부 표면은 코팅될 수 있다. 외부 표면은 평면형일 수 있거나, 강철 지지 구조물의 곡률과 일치하는 곡률을 가질 수 있다. 코팅은 탑코트(폴리우레탄 또는 폴리실록산)가 있는 것과 없는 것, 상이한 층 두께와 상이한 개수의 층에서 용제가 없거나 높은 고형분 에폭시 페인트일 수 있다.
일부 구현예들에서, 단계 (d)는 상기 해수 또는 해저, 즉 전해질을 통해 상기 제1 센서 요소와 기준 전극 사이에 전류를 유도하는 단계, 상기 제1 센서 요소와 기준 전극 사이의 전기 임피던스를 추정하는 단계를 포함하고, 단계 (e)는 제1 데이터를 분석해서 제1 센서 요소와 기준 전극 사이의 전기 임피던스의 시간 경과에 따른 변화를 추정함으로써 상기 강철 지지 구조물의 코팅의 열화를 추정하는 단계를 더 포함한다.
전형적으로 사용되는 코팅은 전기 절연체로서 기능한다. 따라서, 예를 들어, 주파수의 범위에 걸친 전기 임피던스의 변화를 분석함으로써, 열화를 추정할 수 있는데, 예를 들어, 전기 임피던스의 감소가 코팅의 열화를 나타낸다.
추정된 열화는 코팅의 절대 두께/상태 또는 상대적으로 추정된 열화의 추정치일 수 있다. 전기 임피던스의 시간 경과에 따른 변화와 코팅의 열화 사이의 상관관계는 본 발명에 따른 센서들이 끼워 맞춰지는 적절한 수의 강철 지지 구조물의 검사(비파괴 또는 파괴)를 수행함으로써 확인될 수 있다.
일부 구현예에서, 단계 (e)는 코팅이 특정 지점으로 열화되는 시점(T1)을 추정하는 단계를 더 포함한다.
특정 지점은 절대 파라미터 값 또는 상대 파라미터 값일 수 있다. 파라미터 값은 부식을 방지하는 코팅의 능력을 나타낼 수 있다. 특정 지점은, 코팅이 강철 지지 구조물을 부식에 대하여 보호하는 것을 멈추거나, 또는 그것의 원래 보호 능력의 특정 백분율만을 갖는 때일 수 있다. 곡선 적합은 T1을 찾는 데 사용될 수 있는데, 예를 들어, 곡선이 제1 데이터에 맞춰질 수 있고, 도 11과 관련하여 설명된 바와 같이, T1을 예측하는 데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 방법은
(f) 시점(T2)((T2)는 (T1)에 따라 선택됨)에서 상기 강철 지지 구조물에 추가적인 방식 보호를 적용하는 단계를 더 포함한다.
결과적으로, 부가적인 방식 보호는 필요한 시점에 적용될 수 있다.
일부 구현예에서, 방식 보호는 음극 방식 시스템이다.
일부 구현예에서, 방식 보호는 새로운 코팅이다.
일부 구현예에서, 단계 (a)는,
하나 이상의 센서 요소를 갖는 제2 센서를 제공하는 단계
(상기 하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 전도성 재료, 예컨대 금속으로 제조되고, 제2 유형의 코팅으로 코팅됨)를 더 포함하고,
단계 (b)는,
상기 제2 센서를 상기 강철 지지 구조물과 연결하여 배치하는 단계를 더 포함하며,
단계 (c)는,
상기 제2 센서의 상기 제1 센서 요소를 통해 전류를 유도하는 단계를 더 포함하고,
단계 (d)는,
제1 시간 간격으로 제1 센서 요소의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제2 데이터로서 저장함으로써 상기 제2 센서의 상기 제1 센서 요소의 코팅의 열화를 모니터링하는 단계를 더 포함하며,
단계 (e)는,
상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 모두로부터 상기 강철 지지 구조물의 코팅의 열화를 추정하는 단계를 더 포함한다.
결과적으로, 두 개의 센서를 사용함으로써 강철 지지 구조물의 상이한 부분의 열화를 추정할 수 있다.
일부 구현예에서, 제2 유형의 코팅은 제1 유형의 코팅과 동일하거나; 또는
여기서 제2 유형의 코팅은 제1 유형의 코팅과 상이하고,
강철 지지 구조물은 제2 유형의 코팅으로 제2 표면 상에 코팅된다.
일부 실시예에서, 강철 지지 구조물은 중공형 내부를 둘러싸는 벽면을 가지며, 강철 지지 구조물은 벽면에 중공형 내부에서부터 외부로 통로를 형성하는 제1 개구부를 가지며, 단계 (b)는 상기 제1 센서를 제1 개구부 내에 배치하는 단계를 포함한다.
결과적으로, 제1 센서는 효과적으로 보호될 수 있다. 또한, 제1 센서를 개구부 내에 배치하면, 제1 센서가 강철 지지 구조물이 노출되는 조건을 모방한 국소 조건에 노출되는 것, 예를 들어 제1 센서가 강철 지지 구조물의 외부에 부착되는 경우, 제1 센서 요소가 열화되는 방식을 잠재적으로 변화시킬 수 있는 센서 주위에 특별한 유량 조건이 형성될 수 있음을 보장할 수 있다.
일부 구현예에서, 제1 센서는 제1 센서의 어느 부분도 제1 개구부로부터 외부로 연장되지 않는 방식으로 제1 개구부 내측에 배치된다.
일부 구현예에서, 제1 센서는 강철 지지 구조물이 해저에 고정되기 전에 제1 개구부 내측에 배치되고, 제1 개구부는 해저에 삽입되는 강철 지지 구조물의 일부에 형성되며, 이후 강철 지지 구조물은 해저에 고정됨으로써, 제1 센서가 해저에 배치되어 해저 내에 삽입된 강철 지지 구조물의 일부의 열화를 나타내는 측정치를 제공할 수 있다.
결과적으로, 제1 센서는 해저 내에 삽입된 강철 지지 구조물의 일부의 열화를 나타내는 측정치를 제공할 수 있다.
일부 구현예에서, 제1 센서는 고정 요소에 고정되고, 고정 요소는 제1 개구부에 삽입된다.
고정 요소를 사용하면, 강철 지지 구조물 상의 상이한 위치에서 및/또는 상이한 강철 지지 구조물들에 대해 동일한 유형의 센서를 사용하는 것이 가능하다. 이는 비용을 낮추고 신뢰도를 향상시킨다.
또한, 고정 요소의 사용은 제1 개구부와 고정 요소 사이에 억지 끼워맞춤이 형성되는 것을 보장하는 데 도움이 될 수 있어, 강철 지지 구조물의 내부와 외부 사이의 물의 교환이 방지될 수 있다.
일부 구현예에서, 제1 개구부 및 고정 요소는 원형 또는 타원 형상을 갖는다.
이는 제1 강철 지지 구조물의 강도를 현저히 감소시키지 않고 제1 개구부를 더 쉽게 만들 수 있게 해준다.
일부 구현예에서, 복수의 센서는 고정 요소에 고정된다.
일부 구현예에서, 제1 센서 요소는 외부를 향하고, 하나 이상의 전력 또는 제어 케이블이 제1 센서에 연결되며, 하나 이상의 전력 또는 제어 케이블은 강철 지지 구조물의 중공형 내부에 배치된다.
결과적으로, 전력 또는 제어 케이블은 효과적으로 보호될 수 있다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 전력 또는 제어 케이블은 강철 지지 구조물이 해저에 고정되기 전에 제1 센서에 연결되고, 제1 개구부 아래 중공형 내부의 내벽으로부터 보호 요소가 돌출되고, 상기 보호 요소는 강철 지지 구조물이 해저에 삽입될 때 하나 이상의 전력 또는 제어 케이블을 보호하도록 구성된다.
일부 구현예에서, 상기 제1 센서는 제2 센서 요소, 제1 전기 절연체, 및 제2 전기 절연체를 더 포함하되, 상기 제2 센서 요소는 상기 제1 전기 절연체에 의해 상기 제1 센서 요소와 분리되고, 상기 제2 전기 절연체 및 상기 제1 센서 요소는 함께 상기 제2 센서 요소 및 제1 전기 절연체를 캡슐화하고 제2 센서 요소 및 제1 전기 절연체가 해수와 접촉되지 않게 하며, 상기 제1 전기 절연체는 해수와 접촉 시 분해되고/되거나, 용해되고/되거나, 전기 임피던스를 낮춤으로써, 상기 제1 센서 요소에 부식으로 인해 핀홀이 형성되어 해수가 제1 전기 절연체와 접촉할 수 있게 된 후 상기 제1 센서 요소와 상기 제2 센서 요소 사이의 전기 임피던스가 낮아지도록 구성되며, 단계 (e)는 상기 제1 데이터를 처리하여 상기 제1 센서 요소에 핀홀이 형성되는 시점 T3을 추정하는 단계를 포함한다.
결과적으로, 공식의 정도는 추정될 수 있다. 공식이 종종 균일한 부식보다 더 큰 문제가 되므로, 이 정보는 매우 가치있을 수 있다.
제1 센서는 평균 부식을 감지하도록 추가로 구성될 수 있고, 이에 따라 평균 부식과 비교한 공식의 정도가 결정될 수 있다. 제1 전기 절연체는, 강철 지지 구조물을 둘러싸는 해수의 전기 저항률보다 높은 전기 저항률을 갖는 유체 또는 분말, 예를 들어 정제수 또는 대기 공기(atmospheric air)일 수 있다. 대안으로, 제1 전기 절연체는 스폰지일 수 있다. 스폰지는 실험실 등급 필터로 제조될 수 있다. 제2 전기 절연체는 제1 센서 요소보다 실질적으로 느리게 부식/열화되는 재료로 제조되어야 한다. 제2 전기 절연체는 에폭시로 제조될 수 있다. 제2 전기 절연체는 제1 센서의 하우징에 의해 부분적으로 형성될 수 있다.
일부 구현예에서, 단계 (d)는 복수의 시점에서 다음 중 하나를 측정하는 단계를 포함한다:
제2 센서 요소의 전기 임피던스;
제2 센서 요소와, 적어도 제1 전기 절연체에 의해 상기 제2 센서 요소와 분리된 기준 전극 사이의 전기 임피던스; 또는
제1 센서 요소의 제1 단부에 연결된 제1 전기 단자와 제1 센서 요소의 제2 단부에 연결된 제2 전기 단자 사이의 전기 임피던스;
여기서 T3은 상기 복수의 추정된 전기 임피던스를 처리함으로써 추정됨.
기준 전극은 접지 전극일 수 있으며, 예를 들어 제1 센서는 구조 연결부를 포함할 수 있고, 이로써 강철 지지 구조물이 접지 전극으로서 기능한다.
핀홀이 제1 센서 요소에 형성된 후에, 해수는 제2 센서 요소와 접촉하게 될 것이다. 이는 3가지 효과를 가져올 수 있다.
첫째, 제2 센서 요소와, 적어도 제1 전기 절연체에 의해 제2 센서 요소와 분리된 기준 전극 사이의 전기 임피던스는 제1 전기 절연체의 절연 특성이 감소함에 따라 감소할 것이다. 제1 센서 요소는 기준 전극으로서 기능할 수 있다. 대안으로, 제1 센서는 전용 기준 전극을 포함할 수 있다.
둘째, 제2 센서 요소는 부식되기 시작할 것이다. 이러한 부식은 제2 센서 요소의 임피던스의 증가를 측정함으로써 판정될 수 있다, 즉 도 6 내지 도 7과 관련하여 설명된 것과 유사하다.
셋째, 제1 센서 요소의 제1 단부에 연결된 제1 전기 단자와 제1 센서 요소의 제2 단부에 연결된 제2 전기 단자 사이의 전기 임피던스는 제1 전기 절연체가 전해질 연결로 작용하기 시작하면서 감소할 것이다.
따라서, 세 개의 효과 중 적어도 하나를 감지하기 위해 제1 센서를 모니터링함으로써 T3이 판정될 수 있다.
일부 구현예에서, T3은 전기 임피던스 또는 전기 임피던스의 추정된 변화율이 소정의 임계값 이상이 되는 시점으로서 추정된다.
제2 양태에 따르면, 본 발명은 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법에 관한 것으로, 상기 강철 지지 구조물은 제1 유형의 코팅으로 제1 표면이 코팅되며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
(a) 하나 이상의 센서 요소를 갖는 제1 센서를 제공하는 단계(하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 금속으로 제조되고 제1 유형의 코팅으로 코팅됨);
(b) 상기 제1 센서를 상기 강철 지지 구조물과 연결하여 배치하는 단계;
(c) 상기 제1 센서 요소를 통해 전류를 유도하는 단계;
(d) 제1 시간 간격으로 제1 센서 요소의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 상기 제1 센서 요소의 코팅의 열화를 모니터링하는 단계;
(e) 상기 제1 데이터로부터 상기 강철 지지 구조물의 코팅의 열화를 추정하는 단계.
결과적으로, 강철 지지 구조물의 코팅의 열화를 추정하는 간단하고 효과적인 방법이 제공된다.
제3 양태에 따르면, 본 발명은 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법에 관한 것으로, 강철 지지 구조물은 중공형 내부를 둘러싸는 벽면을 가지며, 벽면은 중공형 내부로부터 외부로의 통로를 형성하는 제1 개구부를 가지며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
(a) 하나 이상의 센서 요소를 갖는 제1 센서를 제공하는 단계(상기 하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 금속으로 제조됨);
(b) 상기 강철 지지 구조물의 상기 제1 개구부 내에 상기 제1 센서를 배치하는 단계;
(c) 하나 이상의 센서 요소 중 적어도 하나를 통해 전류를 유도하는 단계;
(d) 제1 시간 간격으로 상기 제1 센서의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 상기 제1 센서 부분의 열화를 모니터링하거나 강철 지지 구조물의 열화를 직접 모니터링하는 단계;
(e) 상기 제1 데이터로부터 상기 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 단계.
결과적으로, 제1 센서는 효과적으로 보호될 수 있다. 또한, 제1 센서를 개구부 내에 배치하면, 제1 센서가 강철 지지 구조물이 노출되는 조건을 모방한 국소 조건에 노출되는 것, 예를 들어 제1 센서가 강철 지지 구조물의 외부에 부착되는 경우, 제1 센서 요소가 열화되는 방식을 잠재적으로 변화시킬 수 있는 센서 주위에 특별한 유량 조건이 형성될 수 있음을 보장할 수 있다.
제1 센서는 전기 저항(ER) 부식 프로브일 수 있다. 대안으로, 제1 센서는 기준 전극, 예컨대 Zn 기준 전극을 포함할 수 있고, 구조 연결부와 기준 전극 사이의 전압차로서 전해질 전위에 대한 구조를 측정하는 데 사용될 수 있다. 또한, 하나 초과의 기준 전극(Zn, Ag/AgCl 또는 다른 것들) 사이의 전위차는 해수에서, 해저에서 또는 해수와 해저 사이에서 구배를 평가하기 위해 측정될 수 있다.
제4 양태에 따르면, 본 발명은 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다:
(a) 제1 센서 요소, 제2 센서 요소, 제1 전기 절연체, 및 제2 전기 절연체를 포함하는 제1 센서를 제공하는 단계로, 상기 제1 센서 요소는 금속으로 제조되고, 상기 제2 센서 요소는 상기 제1 전기 절연체에 의해 상기 제1 센서 요소와 분리되며, 상기 제2 전기 절연체 및 상기 제1 센서 요소는 함께 상기 제2 센서 요소 및 상기 제1 전기 절연체를 캡슐화하고 상기 제2 센서 요소 및 상기 제1 전기 절연체가 해수와 접촉되지 않게 하며, 상기 제1 전기 절연체는 해수와 접촉 시 분해되고/되거나, 용해되고/되거나, 전기 임피던스를 낮춤으로써, 상기 제1 센서 요소에 부식으로 인해 핀홀이 형성되어 해수가 제1 전기 절연체와 접촉할 수 있게 된 후 상기 제1 센서 요소와 상기 제2 센서 요소 사이의 전기 임피던스가 낮아지는 단계;
(b) 상기 제1 센서를 상기 강철 지지 구조물과 연결하여 배치하는 단계;
(c) 상기 제1 센서 요소 및/또는 상기 제2 센서 요소를 통해 전류를 유도하는 단계;
(d) 제1 시간 간격으로 제1 센서의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 상기 제1 센서 요소의 열화를 모니터링하는 단계;
(e) 상기 제1 데이터를 처리하여 상기 제1 센서 요소에 핀홀이 형성되는 시점 T3을 추정함으로써 상기 제1 데이터로부터 상기 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 단계.
결과적으로, 공식의 정도는 추정될 수 있다. 이는 극한 한계 상태(ULS)보다는 피로가 설계 요인인 경우 공식이 종종 균일한 부식보다 더 중요한 문제가 될 수 있기 때문에 매우 중요할 수 있다.
제5 양태에 따르면, 본 발명은 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법에 관한 것으로, 상기 강철 지지 구조물은 제1 유형의 강철로 제조되며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
(a) 제2 센서를 제공하는 단계(상기 제2 센서는 Zn 기준 전극을 포함함);
(b) 상기 제2 센서를 상기 강철 지지 구조물과 연결하여 매립하는 단계;
(c) 상기 Zn 기준 전극을 사용하여 국소 전위를 측정함으로써 강철 지지 구조물의 부식 정도를 추정하는 단계.
제6 양태에 따르면, 본 발명은 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물, 제어 유닛, 및 제1 센서를 포함하는 시스템에 관한 것으로,
상기 강철 지지 구조물은 제1 유형의 강철로 제조되고,
상기 제1 센서는 하나 이상의 센서 요소를 가지되, 상기 하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 상기 제1 유형의 강철에 대응하는 유형의 강철로 제조되며,
상기 제1 센서는 상기 강철 지지 구조물과 연결되어 배치되고,
상기 제1 센서는 상기 하나 이상의 센서 요소 중 적어도 하나를 통해 전류를 유도하도록 구성되며,
상기 시스템은 제1 시간 간격으로 제1 센서의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 상기 제1 센서 부분의 열화를 모니터링하도록 구성되며,
상기 시스템은 상기 처리 유닛을 사용하여 상기 제1 데이터를 처리하여 상기 강철 지지 구조물의 열화를 추정하도록 구성된다.
본 발명의 상이한 양태들은 상술하고 후술하는 바와 같이 상이한 방식으로 구현될 수 있으며, 이들은 각각 상술한 양태들 중 적어도 하나와 관련하여 설명된 하나 이상의 이점 및 장점을 가져오고, 각각은 상술한 양태들 및/또는 종속항에 개시된 것 중 적어도 하나와 관련하여 설명된 바람직한 구현예들에 대응하는 하나 이상의 바람직한 구현예를 갖는다. 또한, 본원에 기재된 양태들 중 하나와 관련하여 설명된 구현예들이 다른 양태들에 동일하게 적용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 상기 및/또는 부가적인 대상, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 구현예의 다음의 예시적이고 비제한적인 상세한 설명에 의해 추가로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 강철 지지 구조물 상에 배치된 해양 풍력 터빈의 개략도를 도시하며, 복수의 센서는 강철 지지 구조물과 연결되어 배치되어 있다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따라 제1 유형의 강철로 제조된 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법의 순서도를 도시한다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 벽면에 배치된 센서의 개략도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따라 도 6에 도시된 센서에 사용될 수 있는 전기 회로를 도시한다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 벽면에 배치된 센서의 중심 단면을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 벽면에 배치된 센서의 중심 단면을 도시한다.
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 일 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 벽면에 배치된 센서의 중심 단면을 도시한다.
도 11은 시간 경과에 따른 제1 센서 요소와 기준 전극 사이의 전기 임피던스/저항의 함수의 일례를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 벽면에 배치된 센서의 중심 단면을 도시한다.
다음의 설명에서, 본 발명이 실시될 수 있는 방법을 예시하여 보여주는 첨부 도면들에 대한 참조가 이루어진다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따라 강철 지지 구조물(180)상에 배치된 해양 풍력 터빈(181)의 개략도를 도시하며, 복수의 센서들(111-117)은 강철 지지 구조물(180)과 연결되어 배치된다. 풍력 터빈(181)은 수평 축 풍력 터빈이다. 풍력 터빈(181)은 타워(182), 나셀(nacelle)(183), 및 세 개의 로터 블레이드(185)에 연결된 로터 허브(184)를 포함한다. 로터 블레이드/로터 허브 조립체는 발전기(187)를 구동하는 샤프트(188)에 연결된다. 발전기(187)는 전기 케이블(190)을 통해 그리드에 제공되는 전기 에너지를 발생시킨다. 강철 지지 구조물(180)은 부분적으로 해수(170)에 잠기고, 해저(160)에 부분적으로 매립된다. 강철 지지 구조물은 전이구조(189)를 포함한다. 전기 케이블(190)은 안내 장치(171) 예컨대 j-튜브를 사용하여 외부물(110)로부터 강철 지지 구조물(180)의 중공 내부(120)로 안내될 수 있다. 강철 지지 구조물(180)은 본 구현예에서 모노파일 구조이다.
제1 센서(111)는 해수면 아래의 강철 지지 구조물(180)의 외측에 부착되고, 제2 센서(112)는 강철 지지 구조물(180)에 근접한 상태로 해저 내에 매립되며, 제3 센서(113)는 강철 지지 구조물(180)의 제1 개구부(121)에 배치되고, 제4 센서(114)는 강철 지지 구조물(180)의 제2 개구부(122)에 배치되며, 제5 센서(115)는 강철 지지 구조물(180)의 내부에 부착되고, 제6 센서(116)는 조간대/비말대 또는 대기부(171)에 강철 지지 구조물의 외측에 부착되며, 제7 센서(117)는 조간대/비말대 또는 대기부 내의 강철 지지 구조물의 전이구조(181)에 부착된다.
제1 및 제2 개구부(121, 122)는 중공형 내부(120)에서 외부(110)까지의 통로를 형성한다. 제1 개구부(121)는 해수에 잠긴 강철 지지 구조물(180)의 부분에 형성되고, 제2 개구부(122)는 해저(160)에 매립된 강철 지지 구조물(180)의 부분에 형성된다.
제1 센서(111), 제3 센서(113), 제6 센서(116), 및 제7 센서(117)는 전력 및/또는 제어 케이블을 통해 중앙 제어 유닛(123)에 연결된다. 케이블은 강철 지지 구조물(180)에 뚫린 작은 구멍들을 통해 강철 지지 구조물(180)의 내부로 진입할 수 있다. 제1 센서(111), 제3 센서(113), 제6 센서(116), 및 제7 센서(117)는 중앙 제어 유닛(123)으로부터 전력을 공급받아 케이블을 통해 중앙 제어 유닛으로 기록된 데이터를 전송할 수 있다. 제2 센서(112), 제4 센서(114), 및 제5 센서(115)는 각각 전력을 제공하는 배터리를 포함한다. 제2 센서(112), 제4 센서(114), 및 제5 센서(115)는, 기록된 데이터를 중앙 제어 유닛(123) 또는 다른 제어 유닛에 전송하도록 구성된 무선 통신 유닛을 더 포함할 수 있다. 제2 센서(112), 제4 센서(114), 및 제5 센서(115)는 센서에 의해 생성된 데이터를 저장하도록 구성된 메모리 유닛을 더 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 모든 센서는 전력 및/또는 제어 케이블을 통해 연결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 구현예에 따라 제1 유형의 강철로 제조된 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법의 순서도를 도시한다. 제1 단계(201)에서, 하나 이상의 센서 요소를 갖는 제1 센서가 제공되며, 하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 제1 유형의 강철에 대응하는 유형의 강철로 제조된다. 다음 단계(202)에서, 제1 센서는 강철 지지 구조물과 연결되어 배치된다. 그런 다음, 단계(203)에서, 전류가 제1 센서의 적어도 하나 이상의 센서 요소를 통해 유도된다. 다음으로, 단계(204)에서, 제1 시간 간격으로 제1 센서의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 제1 센서 부분의 열화가 모니터링된다. 마지막으로, 단계(204)에서 강철 지지 구조물의 열화가 제1 데이터로부터 추정된다.
도 3은 본 발명의 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법의 순서도를 도시한다. 강철 지지 구조물은 본 구현예에서 제1 유형의 코팅으로 제1 표면상에 코팅된다. 제1 단계(301)에서, 하나 이상의 센서 요소를 갖는 제1 센서가 제공되며, 하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 금속으로 제조되고, 제1 유형의 코팅으로 코팅된다. 다음 단계(302)에서, 제1 센서는 강철 지지 구조물과 연결되어 배치된다. 그런 다음, 단계(303)에서, 제1 센서 요소를 통해 전류가 유도된다. 다음으로, 단계(304)에서, 제1 시간 간격으로 제1 센서의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 제1 센서 요소의 코팅의 열화가 모니터링된다. 마지막으로, 단계(305)에서, 강철 지지 구조물의 코팅의 열화가 제1 데이터로부터 추정된다.
도 4는 본 발명의 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법의 순서도를 도시한다. 강철 지지 구조물은 중공형 내부를 둘러싸는 벽면을 가지며, 벽면은 중공형 내부로부터 외부로 통로를 형성하는 제1 개구부를 갖는다. 제1 단계(401)에서, 하나 이상의 센서 요소를 갖는 제1 센서가 제공되며, 하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 금속으로 제조된다. 다음 단계(402)에서, 제1 센서는 강철 지지 구조물의 제1 개구부 내에 배치된다. 다음으로, 단계(403)에서, 하나 이상의 센서 요소 중 적어도 하나를 통해 전류가 유도된다. 다음으로, 단계(404)에서, 제1 시간 간격으로 제1 센서의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 제1 센서 부분의 열화가 모니터링된다. 마지막으로, 단계(405)에서, 강철 지지 구조물의 열화가 제1 데이터로부터 추정된다.
도 5는 본 발명의 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법의 순서도를 도시한다. 제1 단계(501)에서, 제1 센서 요소, 제2 센서 요소, 제1 전기 절연체 및 제2 전기 절연체를 포함하는 제1 센서가 제공된다. 제1 센서 요소는 금속으로 제조되고, 제2 센서 요소는 제1 전기 절연체에 의해 제1 센서 요소와 분리되며, 제2 전기 절연체 및 제1 센서 요소는 함께 제2 센서 요소 및 제1 전기 절연체를 캡슐화하고 제2 센서 요소 및 제1 전기 절연체가 해수와 접촉되지 않게 한다. 제1 전기 절연체는 해수와 접촉 시 분해되고/되거나, 용해되고/되거나, 전기 임피던스를 낮춤으로써, 제1 센서 요소에 부식으로 인해 핀홀이 형성되어 해수가 상기 제1 전기 절연체와 접촉할 수 있게 된 후 상기 제1 센서 요소와 제2 센서 요소 사이의 전기 임피던스가 낮아지도록 구성된다. 다음 단계(502)에서, 제1 센서는 강철 지지 구조물과 연결되어 배치된다. 그런 다음, 단계(503)에서, 제1 센서 요소 및/또는 제2 센서 요소를 통해 전류가 유도된다. 다음으로, 단계(504)에서, 제1 시간 간격으로 제1 센서의 전기 특성을 측정하여 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 제1 센서 요소의 열화가 모니터링된다. 마지막으로, 단계(505)에서, 제1 데이터를 처리하여 제1 센서 요소에 핀홀이 형성되는 시점 T3을 추정함으로써 제1 데이터로부터 강철 지지 구조물의 열화가 추정된다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 벽면(680)에 배치된 센서(601)의 개략도를 도시한다. 도 6a는 전면을 도시하고, 도 6b는 선(699)을 따라 취한 단면을 도시한다. 벽면(680)의 작은 부분만이 도시되어 있다. 센서(601)는 전기 저항 부식 센서이다. 센서(601)는 제1 센서 요소(602) 및 기준 센서 요소(603)를 포함한다. 제1 센서 요소는 금속으로 제조된다. 제1 센서 요소(602) 및 강철 지지 구조물은 동일한 유형의 강철로 제조될 수 있다. 제1 센서 요소(602) 및 기준 센서 요소(603)는 바람직하게는 동일 재료로 제조된다. 기준 센서 요소(603)는 온도 센서로서 사용된다. 기준 센서 요소(603)는 센서(601)의 하우징에 의해 캡슐화되어 부식성 환경으로부터 보호된다. 제1 센서 요소(602)는 부식성 환경에 노출되고 부식의 결과로서 시간이 지남에 따라 더 얇아 진다. 제1 센서 요소(602)의 두께(682)는 하기 식을 사용하여 추정될 수 있다:
Figure pct00001
(1)
여기서 d는 제1 센서 요소(602)의 두께(682)이고, ρ(T)는 온도 T에서 제1 센서 요소(602)의 재료의 비저항이며, L은 제1 센서 요소(602)의 길이(683)이고, W는 제1 센서 요소(602)의 폭(681)이며, R은 제1 센서 요소의 저항이다.
따라서, 복수의 시점에 제1 센서 요소의 온도 및 저항을 측정함으로써 절대 부식 및 부식율이 추정될 수 있다. 도 7은 제1 센서(601)에 사용될 수 있는 전기 회로를 도시한다. 전류 공급원(616)은 제1 센서 요소(602) 및 기준 센서 요소(603)를 통해 유도되는 전류를 제공한다. 두 개의 저항기(615 및 614)가 제공된다. 두 개의 저항기(614 및 615)는 바람직하게는 제1 센서 요소(602) 및 기준 센서 요소(603)의 전기 저항보다 실질적으로 더 높은 전기 저항을 갖는다. 이는 제1 센서 요소(602)를 통해 유도된 전류가 제1 센서 요소(602)의 부식에 의해 작은 정도에만 영향을 미친다는 것을 보장한다. 제1 센서 요소(602)의 두께(682)를 추정하기 위해, 제1 센서 요소(602) 및 기준 센서 요소(603)의 저항은 602 및 603에 걸쳐 측정된 전압에 기초하여 계산될 수 있다. 센서(601)는 제1 센서 요소(602)의 평균 부식을 판정할 수 있다. 예를 들어, 센서(601)는 공식의 정도를 판정할 수 없다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 일 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 벽면(880)에 배치된 센서(801)의 중심 단면을 도시한다. 센서(801)는 공식을 추정하도록 구성된다. 센서(801)는 도 6a 내지 도 6b에 도시된 센서(601)의 외부 치수와 유사한 외부 치수를 가질 수 있다. 센서(801)는 상이한 시점(p1, p2, p3, p4)에 도시되어 있으며, 도 8a는 센서(801)가 벽면(880)에 배치된 직후에 p1에서의 센서를 도시하고, 도 8b는 p1 이후인 p2에서의 센서(801)를 도시하며, 도 8c는 p2 이후인 p3에서의 센서(801)를 도시하고, 도 8d는 p3 이후인 p4에서의 센서(801)를 도시한다. 센서(801)는 금속으로 제조된 제1 센서 요소(802), 제2 센서 요소(805), 제1 전기 절연체(804) 및 제2 전기 절연체를 포함한다. 이 구현예에서, 센서(801)의 하우징은 제2 전기 절연체를 구성한다. 제2 센서 요소(805)는 또한 금속으로 제조될 수 있다. 제2 센서 요소(805)는 제1 전기 절연체(804)에 의해 제1 센서 요소(802)와 분리된다. 이 구현예에서, 제1 센서 요소(802), 제2 센서 요소(805) 및 제1 전기 절연체(804)는 도 6a에 도시된 제1 센서 요소(602)의 폭(681) 및 길이(683)와 유사한 폭 및 길이를 가질 수 있는 평면 요소이다. 즉, 이들은 실질적으로 동일한 폭 및 길이를 가질 수 있다. 제2 전기 절연체 및 제1 센서 요소(802)는 함께 제2 센서 요소(805) 및 제1 전기 절연체(804)를 캡슐화하고, (부식이 제1 요소(801)에 구멍을 형성할 때까지) 제2 센서 요소(805)와 제1 전기 절연체(804)가 해수와 접촉되지 않게 한다. 제1 전기 절연체(804)는 해수와 접촉 시 분해되고/되거나, 용해되고/되거나, 전기 임피던스를 낮춤으로써, 제1 센서 요소(802)에 부식으로 인해 핀홀이 형성되어 해수가 상기 제1 전기 절연체(804)와 접촉할 수 있게 된 후 제1 센서 요소(802)와 제2 센서 요소(805) 사이의 전기 임피던스가 낮아지도록 구성된다. 예로서, 제1 전기 절연체(804)는 한 장의 종이일 수 있다. p1에서, 부식 과정은 시작되지 않았고 센서(801)의 모든 요소가 온전하다. p2에서, 제1 센서 요소(802)는 부식되기 시작한다. 본 예시에서, 부식은 불균일하며, 피트(pit)(899)가 형성된다. 이 시점에서, 피트(899)는 핀홀을 형성하지 않으며, 따라서 제1 전기 절연체(804) 및 제2 센서 요소는 모두 온전한데, 그 이유는 이들이 여전히 센서(제2 전기 절연체) 및 제1 센서 요소(802)의 하우징에 의해 캡슐화되어 보호되기 때문이다. p3에서, 제1 전기 절연체(804)는 해수 전해질과 접촉하게 되고, 분해되고/되거나, 용해되고/되거나, 전기 임피던스를 낮춤으로써, 피트(899)는 핀홀(제1 센서 요소가 국부적으로 부식되어 뚫림)의 형성을 초래한다. 예로서, 제1 전기 절연체가 한 장의 종이이면, 종이는 핀홀을 통해 흐르는 해수에 의해 젖게될 것이고, 이에 따라 종이의 전기 임피던스가 낮아질 것이다.
핀홀이 제1 센서 요소(802)에 형성된 후에, 해수는 제2 센서 요소(805)와 접촉하게 되며, 세 가지 효과가 일어날 것이다.
첫째, 제2 센서 요소(805)와, 적어도 제1 전기 절연체(804)에 의해 제2 센서 요소(805)와 분리된 기준 전극 사이의 전기 임피던스는 제1 전기 절연체(804)의 절연 특성이 감소함에 따라 감소할 것이다. 제1 센서 요소(802)는 기준 전극으로서 기능할 수 있다. 대안으로, 제1 센서(901)는 도 9에 도시된 바와 같이 전용 기준 전극(906)을 포함할 수 있다.
둘째, 제2 센서 요소(805)는 도 8d에 도시된 바와 같이 부식되기 시작할 것이다. 이러한 부식은 제2 센서 요소의 임피던스의 증가를 측정함으로써 판정될 수 있다. 즉, 도 6a 내지 도 6b와 관련하여 설명된 바와 같이 제1 센서 요소(602)의 부식을 추정하는 방법과 유사하다.
셋째, 제1 센서 요소(802)의 제1 단부에 연결된 제1 전기 단자와 제1 센서 요소의 제2 단부에 연결된 제2 전기 단자(802) 사이의 임피던스는 제1 전기 절연체(804)가 전해질 접촉을 제공함으로써 핀홀이 형성된 직후 감소할 것이다.
따라서, 센서(801)는 제2 센서 요소(805)와 기준 전극 사이의 임피던스, 제2 센서 요소(805)의 임피던스, 및/또는 제1 센서 요소(802)의 임피던스를 주기적으로 측정하고, 측정치를 제1 데이터로서 저장할 수 있도록 구성된 전기 회로를 포함할 수 있다. 센서(801)의 처리 유닛 또는 제1 데이터에 대한 액세스를 갖는 처리 유닛은, 전술한 바와 같이 임피던스의 증가 및/또는 감소를 검출함으로써 제1 데이터를 처리하여 핀홀이 제1 센서 요소(802)에 형성된 시점(T3)을 추정할 수 있다. 센서(801)는 선택적으로 온도 센서(803)를 더 포함할 수 있고, 예를 들어 도 6 내지 도 7과 관련하여 설명된 바와 같이 제1 센서 요소(802)의 평균 부식을 추정하도록 구성된다. 이는 상기 공식의 정도의 상대 척도가 아래의 수식으로 결정될 수 있게 한다:
Figure pct00002
여기서, PF는 상대 척도이고, d_i는 제1 센서 요소(802)의 초기 두께이고, d_p는 T3에서의 제1 센서 요소의 평균 높이이다.
따라서, PF는 0 내지 1의 수이고, 여기서 0은 부식이 완벽하게 균일하고 공식이 존재하지 않음을 의미하며, 1은 공식만 발생했음을 의미한다. 실제로, 피트의 형성은 제1 센서 요소(802)의 평균 높이의 감소를 초래할 것이기 때문에, PF는 결코 1이 될 수 없다.
도 10a 내지 도 10e는 본 발명의 일 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 벽면(1080)에 배치된 센서(1001)의 중심 단면을 도시한다. 이 실시예에서, 강철 지지 구조물의 벽면은 제1 유형의 코팅을 갖는 제1 표면(1079)상에 코팅된다. 벽면(1080)의 작은 부분만이 도시되어 있다. 센서(1001)는 제1 센서 요소(1002) 및 기준 전극(1006)을 포함한다. 센서(1001)는 제1 센서 요소(1002)와 전극(1006) 사이의 전압/임피던스를 추정하도록 구성된다. 기준 전극(1006)은 구조 연결부일 수 있다. 센서(1001)는 제1 센서 요소(1002)와 기준 전극(1006) 사이의 DC 전압을 측정하도록 구성될 수 있다. Zn 기준 전극은 센서(1001)가 해저에 매립되는 경우에 특히 적합할 수 있다. 본 구현예에서, 제1 센서 요소(1002)는 도 6a에 도시된 제1 센서 요소(602)의 폭(681) 및 길이(683)와 유사한 폭 및 길이를 가질 수 있는 평면형 요소이다.
제1 센서 요소(1002)는 금속으로 제조된다. 제1 센서 요소(1002) 및 강철 지지 구조물은 동일한 유형의 강철로 제조될 수 있다. 제1 센서 요소(1002)는 제1 유형의 코팅으로 코팅된다. 즉, 강철 지지 구조물 및 제1 센서 요소(1002)는 동일 유형의 코팅으로 코팅된다. 센서(1001)는 해수 또는 해저를 통해 제1 센서 요소(1002)와 기준 전극(1006) 사이에 전류(1008)를 유도하고, 제1 센서 요소(1002)와 기준 전극(1006) 사이의 전기 임피던스/저항을 추정하도록 구성된다. 센서(1001)는 휘트스톤 브리지(Wheatstone's bridge) 등과 같은 적절한 전기 회로를 사용하여 제1 센서 요소(1002)와 기준 전극(1006) 사이의 전기 임피던스/저항을 추정하도록 구성될 수 있다. 임피던스/저항은 코팅(1007)의 두께/상태, 외부 환경(해저 또는 해수)의 전기 전도성 및 코팅(1007)의 전기 전도성에 의해 영향을 받는다. 외부 환경(해저 또는 해수)의 전기 전도성과 코팅(1007)의 전기 전도성은 모두 비교적 안정적이며, 따라서 추정된 임피던스/저항은 코팅의 두께/상태에 대한 좋은 지표이며, 일반적으로 코팅(1007)의 열화의 결과로서 도 11에 도시된 바와 같이 시간 경과에 따라 감소할 수 있다. 센서(1001)는 온도 센서(1003)를 선택적으로 더 포함할 수 있다(도 10e에만 도시됨). 온도 센서는 센서(1001)가 외부 환경(해저 또는 해수)의 전기 전도성 및 코팅(1007)의 전기 전도성의 온도 의존적 변화를 고려하도록 할 수 있고 이로써 임피던스/저항이 특정 기준 온도, 예컨대 외부 환경의 대략 연간 평균 온도에서 추정될 수 있다.
센서(1001)는 상이한 시점(p1, p2, p3, p4, p5)에서 도시되어 있으며, 도 10a는 센서(1001)가 벽면(1080)에 배치된 직후에 p1에서의 센서를 도시하고, 도 10b는 p1 이후인 p2에서의 센서(1001)를 도시하되 코팅이 약간 열화되며, 도 10c는 p2 이후인 p3에서의 센서(1001)를 도시하되 코팅이 심하게 열화되고, 도 10d는 p3 이후인 p4에서의 센서(1001)를 도시하되 코팅의 기능이 작용을 정지하며, 도 10e는 p4 이후인 p5에서의 센서(1001)를 도시한다.
도 11은 시간 경과에 따른 제1 센서 요소(1002)와 기준 전극(1006) 사이의 전기 임피던스/저항의 기능(1129)의 일례를 도시하고, 여기서 축(1122)은 시간을 나타내고, 축(1121)은 임피던스/저항을 나타낸다. 수직선(1126)은 p2에 대응하고, 수직선(1127)은 p3에 대응하고, 수직선(1128)은 p4에 대응하고, 수직선(1130)은 p5에 대응한다. 코팅이 완전히 파손되거나 절연체로서 기능하는 능력을 상실할 때까지 임피던스/저항률이 강하된다. 코팅이 p4에서 파손되고/절연 능력을 상실한 후, 해수의 전기 전도성과 그에 더하여 절연성을 제공하는 코팅 능력을 유지하는 것 또는 해저의 전기 전도성과 그에 더하여 센서(1001)가 사용되는 곳에 따라 절연성을 제공하는 코팅 능력을 유지하는 것에 의해 결정된 대략 일정한 수준으로 임피던스/저항률은 유지된다.
센서(1001)는 제1 센서 요소(1002)와 기준 전극(1006) 사이의 전기 임피던스/저항을 복수의 시점에서 추정하고, 추정치를 제1 데이터로서 저장하도록 구성될 수 있다. 제1 데이터는 강철 지지 구조물(1079)의 코팅의 열화를 추정하도록 처리될 수 있다. 제1 데이터는 코팅이 특정 지점으로 열화되는 시점(T1)을 추정하도록 처리될 수 있다. 특정 지점은 절대 파라미터 값 또는 상대 파라미터 값일 수 있다. 파라미터 값은 부식을 방지하는 코팅의 능력을 나타낼 수 있다. 특정 지점은, 코팅이 강철 지지 구조물을 부식에 대하여 보호하는 것을 멈추거나, 또는 그것의 원래 보호 능력의 특정 백분율만을 갖는 때일 수 있다. 곡선 적합은 T1을 찾는 데 사용될 수 있는데, 예를 들어, 곡선이 제1 데이터에 맞춰질 수 있고, T1을 예측하는 데 사용될 수 있다.
도 11은 선형 곡선 적합(1124)이 p2 및 p3에서 추정된 전기 임피던스/저항에 인가되어, 코팅이 부식에 대해 강철 지지 구조물을 보호하는 것이 정지된 시점을 예측하는 간단한 예를 도시한다. 본 예시에서는 예측(1125)과 실제 시점(1128) 사이에 상대적으로 큰 불일치가 존재한다. 곡선 적합, 예컨대 지수 곡선에 더 정확한 곡선이 사용되는 경우 또는 더 많은 데이터 지점이 사용되는 경우에 더 정확하게 예측할 수 있다. 적절한 곡선 적합은 이전의 센서로부터의 실증적인 값을 평가하여 확인될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 구현예에 따라 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 벽면(1280)에 배치된 센서(1201)의 중심 단면을 도시한다. 센서(1201)는 제1 센서 요소(1202)를 포함하고 강철 지지 구조물의 벽면에 전기적으로 연결된다. 따라서, 본 구현예에서, 강철 지지 구조물의 금속(1280)은 기준 전극(1206)으로서 기능한다. 센서(1201)는 도 10a 내지 도 10e와 관련하여 개시된 센서와 유사한 제1 센서 요소(1202)와 기준 전극(1206) 사이의 전기 임피던스/저항을 추정하도록 구성된다.
일부 구현예가 상세히 설명되고 도시되었지만, 본 발명은 그들에 한정되지 않으며, 다음의 청구범위에 정의된 주제의 범위 내에서 다른 방식으로 구현될 수도 있다. 특히, 다른 구현예들이 이용될 수 있고, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구조 및 기능적 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.
몇몇 수단을 열거하는 장치 청구항에서, 이들 몇몇 수단은 하드웨어의 하나 및 동일한 아이템에 의해 구현될 수 있다. 소정의 조치가 상호 상이한 종속 청구항에 인용되거나 상이한 구현예들에 기재되었다는 단지 그 점 때문에 이들 수단들의 조합이 이점을 위해 사용될 수 없음을 나타내지 않는다.
본 명세서에서 사용될 때 용어 "포함하다/포함하는"은 언급된 특징, 정수, 단계 또는 성분의 존재를 특정하는 데 취해지지만 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 구성 요소 또는 이의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것을 강조해야 한다.

Claims (40)

  1. 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법으로, 상기 강철 지지 구조물은 제1 유형의 강철로 제조되며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함하는, 방법:
    (a) 하나 이상의 센서 요소를 갖는 제1 센서를 제공하는 단계(상기 하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 상기 제1 유형의 강철에 대응하는 유형의 강철로 제조됨);
    (b) 상기 제1 센서를 상기 강철 지지 구조물과 연결하여 배치하는 단계;
    (c) 상기 하나 이상의 센서 요소 중 적어도 하나를 통해 전류를 유도하는 단계;
    (d) 제1 시간 간격으로 상기 제1 센서의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 상기 제1 센서 부분의 열화를 모니터링하는 단계;
    (e) 상기 제1 데이터로부터 상기 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 단계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 강철 지지 구조물은 제1 표면 상에 제1 유형의 코팅으로 코팅되고, 상기 제1 센서 요소는 상기 제1 유형의 코팅으로 코팅되고, 단계 (c)는 상기 제1 센서 요소를 통해 전류를 유도하는 단계를 더 포함하고, 단계 (d)는 상기 제1 센서 요소의 전기 특성의 변화를 측정하는 단계를 더 포함하며, 단계 (e)는 상기 제1 데이터로부터 상기 강철 지지 구조물의 코팅의 열화를 추정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 단계 (d)는 해수 또는 해저를 통해 상기 제1 센서 요소와 기준 전극 사이에 전류를 유도하는 단계, 상기 제1 센서 요소와 기준 전극 사이의 전기 임피던스를 추정하는 단계를 포함하고, 단계 (e)는 상기 제1 데이터를 분석해서 상기 제1 센서 요소와 상기 기준 전극 사이의 전기 임피던스의 시간 경과에 따른 변화를 추정함으로써 상기 강철 지지 구조물의 코팅의 열화를 추정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 단계 (e)는 상기 코팅이 특정 지점으로 열화되는 시점(T1)을 추정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    (f) 시점(T2)((T2)는 (T1)에 따라 선택됨)에서 상기 강철 지지 구조물에 추가적인 방식 보호(anti-corrosion protection)를 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 방식 보호는 음극 방식 시스템(cathodic protection system)인, 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 방식 보호는 새로운 코팅이거나 기존 코팅의 보수인, 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (a)는 제2 센서를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 제2 센서는 Zn 기준 전극을 포함하고, 단계 (b)는 상기 제2 센서를 해저에 매립하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강철 지지 구조물은 중공형 내부를 둘러싸는 벽면을 가지며, 상기 강철 지지 구조물은 상기 벽면에 상기 중공형 내부에서부터 외부로 통로를 형성하는 제1 개구부를 가지며, 단계 (b)는 상기 제1 센서를 상기 제1 개구부 내에 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 센서는 상기 제1 센서의 어느 부분도 상기 제1 개구부로부터 외부로 연장되지 않는 방식으로 상기 제1 개구부 내측에 배치되는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 센서는 상기 강철 지지 구조물이 해저에 고정되기 전에 상기 제1 개구부 내측에 배치되고, 상기 제1 개구부는 해저에 삽입되는 상기 강철 지지 구조물의 일부에 형성되며, 이후 상기 강철 지지 구조물이 해저에 고정됨으로써, 상기 제1 센서가 해저에 배치되어 해저에 삽입된 상기 강철 지지 구조물의 일부의 열화를 나타내는 측정치를 제공할 수 있는, 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 센서는 고정 요소에 고정되고, 상기 고정 요소는 상기 제1 개구부에 삽입되는, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 복수의 센서가 상기 고정 요소에 고정되는, 방법.
  14. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 개구부 및 상기 고정 요소는 원형 또는 타원 형상인, 방법.
  15. 제9항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 센서 요소는 외부를 향하고, 하나 이상의 전력 또는 제어 케이블이 상기 제1 센서에 연결되며, 상기 하나 이상의 전력 또는 제어 케이블은 상기 강철 지지 구조물의 중공형 내부에 배치되는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 하나 이상의 전력 또는 제어 케이블은 상기 강철 지지 구조물이 해저에 고정되기 전에 상기 제1 센서에 연결되고, 상기 제1 개구부 아래 상기 중공형 내부의 내벽으로부터 보호 요소가 돌출되고, 상기 보호 요소는 상기 강철 지지 구조물이 해저에 삽입될 때 상기 하나 이상의 전력 또는 제어 케이블을 보호하도록 구성되는, 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 센서는 제2 센서 요소, 제1 전기 절연체, 및 제2 전기 절연체를 더 포함하되, 상기 제2 센서 요소는 상기 제1 전기 절연체에 의해 상기 제1 센서 요소로부터 분리되고, 상기 제2 전기 절연체 및 상기 제1 센서 요소는 함께 상기 제2 센서 요소 및 상기 제1 전기 절연체를 캡슐화하고 상기 제2 센서 요소 및 상기 제1 전기 절연체가 해수와 접촉되지 않게 하며, 상기 제1 전기 절연체는 해수와 접촉 시 분해되고/되거나, 용해되고/되거나 전기 임피던스를 낮춤으로써, 상기 제1 센서 요소에 부식으로 인해 핀홀이 형성되어 해수가 상기 제1 전기 절연체와 접촉할 수 있게 된 후 상기 제1 센서 요소와 상기 제2 센서 요소 사이의 전기 저항/임피던스가 낮아지도록 구성되며, 단계 (e)는 상기 제1 데이터를 처리하여 상기 제1 센서 요소에 핀홀이 형성되는 시점 T3을 추정하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 단계 (d)는 복수의 시점에 하기 중 어느 하나를 측정하는 단계를 포함하는, 방법:
    상기 제2 센서 요소의 전기 임피던스;
    상기 제2 센서 요소와, 적어도 상기 제1 전기 절연체에 의해 상기 제2 센서 요소와 분리된 기준 전극 사이의 전기 임피던스; 또는
    제1 센서 요소의 제1 단부에 연결된 제1 전기 단자 및 상기 제1 센서 요소의 제2 단부에 연결된 제2 전기 단자 사이의 전기 임피던스;
    여기서 T3은 상기 복수의 추정된 전기 임피던스를 처리함으로써 추정됨.
  19. 제14항에 있어서, T3은 전기 임피던스 또는 전기 임피던스의 추정된 변화율이 소정의 임계값 이상이 되는 시점으로서 추정되는, 방법.
  20. 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물, 제어 유닛, 및 제1 센서를 포함하는 시스템으로,
    상기 강철 지지 구조물은 제1 유형의 강철로 제조되고,
    상기 제1 센서는 하나 이상의 센서 요소를 가지되, 상기 하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 상기 제1 유형의 강철에 대응하는 유형의 강철로 제조되며,
    상기 제1 센서는 상기 강철 지지 구조물과 연결되어 배치되고,
    상기 제1 센서는 상기 하나 이상의 센서 요소 중 적어도 하나를 통해 전류를 유도하도록 구성되며,
    상기 시스템은 제1 시간 간격으로 상기 제1 센서의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 상기 제1 센서 부분의 열화를 모니터링하도록 구성되며,
    상기 시스템은 상기 처리 유닛을 사용하여 상기 제1 데이터를 처리하여 상기 강철 지지 구조물의 열화를 추정하도록 구성되는, 시스템.
  21. 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법으로, 상기 강철 지지 구조물은 제1 유형의 코팅으로 제1 표면 상에 코팅되며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함하는, 방법:
    (a) 하나 이상의 센서 요소를 갖는 제1 센서를 제공하는 단계(상기 하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 전도성 재료, 예컨대 금속으로 제조되고 상기 제1 유형의 코팅으로 코팅됨);
    (b) 상기 제1 센서를 상기 강철 지지 구조물과 연결하여 배치하는 단계;
    (c) 상기 제1 센서 요소를 통해 전류를 유도하는 단계;
    (d) 제1 시간 간격으로 상기 제1 센서 요소의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장하여 상기 제1 센서 요소의 코팅의 열화를 모니터링하는 단계;
    (e) 상기 제1 데이터로부터 상기 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 단계.
  22. 제21항에 있어서, 단계 (d)는 해수 또는 해저 즉, 전해질을 통해 상기 제1 센서 요소와 기준 전극 사이에 전류를 유도하는 단계, 상기 제1 센서 요소와 상기 기준 전극 사이의 전기 임피던스를 추정하는 단계를 포함하고, 단계 (e)는 상기 제1 데이터를 분석해서 상기 제1 센서 요소와 상기 기준 전극 사이의 전기 임피던스의 시간 경과에 따른 변화를 추정함으로써 상기 강철 지지 구조물의 코팅의 열화를 추정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 단계 (e)는 상기 코팅이 특정 지점으로 열화되는 시점(T1)을 추정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  24. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    (f) 시점(T2)((T2)는 (T1)에 따라 선택됨)에서 상기 강철 지지 구조물에 추가적인 방식 보호를 적용하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 방식 보호는 음극 방식 시스템인, 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 방식 보호는 새로운 코팅인, 방법.
  27. 제21항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (a)는,
    하나 이상의 센서 요소를 갖는 제2 센서를 제공하는 단계(상기 하나 이상의 센서 요소의 제2 센서 요소는 전도성 재료, 예컨대 금속으로 제조되고 제2 유형의 코팅으로 코팅됨)를 더 포함하고,
    단계 (b)는,
    상기 제2 센서를 상기 강철 지지 구조물과 연결하여 배치하는 단계를 더 포함하며,
    단계 (c)는,
    상기 제2 센서의 상기 제1 센서 요소를 통해 전류를 유도하는 단계를 더 포함하고,
    단계 (d)는,
    제1 시간 간격으로 상기 제1 센서 요소의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제2 데이터로서 저장함으로써 상기 제2 센서의 상기 제1 센서 요소의 코팅의 열화를 모니터링하는 단계를 더 포함하고;
    단계 (e)는,
    상기 제1 데이터 및 상기 제2 데이터 모두로부터 상기 강철 지지 구조물의 코팅의 열화를 추정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제2 유형의 코팅은 상기 제1 유형의 코팅과 동일하거나; 또는
    상기 제2 유형의 코팅은 상기 제1 유형의 코팅과 상이하고, 상기 강철 지지 구조물은 상기 제2 유형의 코팅으로 제2 표면상에 코팅되는, 방법.
  29. 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법으로, 상기 방법은 다음의 단계를 포함하는, 방법:
    (a) 제1 센서 요소, 제2 센서 요소, 제1 전기 절연체, 및 제2 전기 절연체를 포함하는 제1 센서를 제공하는 단계로, 상기 제1 센서 요소는 금속으로 제조되고; 상기 제2 센서 요소는 상기 제1 전기 절연체에 의해 상기 제1 센서 요소와 분리되며, 상기 제2 전기 절연체 및 상기 제1 센서 요소는 함께 상기 제2 센서 요소 및 상기 제1 전기 절연체를 캡슐화하고 상기 제2 센서 요소 및 상기 제1 전기 절연체가 해수와 접촉되지 않게 하며, 상기 제1 전기 절연체는 해수와 접촉시 분해되고/되거나, 용해되고/되거나, 전기 임피던스를 낮춤으로써, 상기 제1 센서 요소에 부식으로 인해 핀홀이 형성되어 해수가 상기 제1 전기 절연체와 접촉할 수 있게 된 후 상기 제1 센서 요소와 상기 제2 센서 요소 사이의 전기 저항/임피던스가 낮아지도록 구성되는 단계;
    (b) 상기 제1 센서를 상기 강철 지지 구조물과 연결하여 배치하는 단계;
    (c) 상기 제1 센서 요소 및/또는 상기 제2 센서 요소를 통해 전류를 유도하는 단계;
    (d) 제1 시간 간격으로 상기 제1 센서의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 상기 제1 센서 요소의 열화를 모니터링하는 단계;
    (e) 상기 제1 데이터를 처리하여 상기 제1 센서 요소에 핀홀이 형성되는 시점 T3을 추정함으로써 상기 제1 데이터로부터 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 단계.
  30. 제29항에 있어서, 단계 (d)는 복수의 시점에 하기 중 어느 하나를 측정하는 단계를 포함하는, 방법:
    상기 제2 센서 요소의 전기 임피던스;
    상기 제2 센서 요소와, 적어도 상기 제1 전기 절연체에 의해 상기 제2 센서 요소와 분리된 기준 전극 사이의 전기 임피던스; 또는
    상기 제1 센서 요소의 제1 단부에 연결된 제1 전기 단자와 상기 제1 센서 요소의 제2 단부에 연결된 제2 전기 단자 사이의 전기 임피던스(T3는 상기 복수의 추정된 전기 임피던스를 처리하여 추정됨).
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서, T3은 전기 임피던스 또는 전기 임피던스의 추정된 변화율이 소정의 임계값 이상이 되는 시점으로서 추정되는, 방법.
  32. 해상 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하기 위한 방법으로, 상기 강철 지지 구조물은 중공형 내부를 둘러싸는 벽면을 가지며, 상기 벽면은 상기 중공 내부로부터 외부로의 통로를 형성하는 제1 개구부를 가지며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함하는, 방법:
    (a) 하나 이상의 센서 요소를 갖는 제1 센서를 제공하는 단계(상기 하나 이상의 센서 요소의 제1 센서 요소는 금속으로 제조됨);
    (b) 상기 강철 지지 구조물의 상기 제1 개구부 내에 상기 제1 센서를 배치하는 단계;
    (c) 상기 하나 이상의 센서 요소 중 적어도 하나를 통해 전류를 유도하는 단계;
    (d) 제1 시간 간격으로 상기 제1 센서의 전기 특성을 측정하고 그 측정치를 제1 데이터로서 저장함으로써 상기 제1 센서 부분의 열화를 모니터링하거나 상기 강철 지지 구조물의 열화를 직접 모니터링하는 단계;
    (e) 상기 제1 데이터로부터 상기 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 단계.
  33. 제32항에 있어서, 상기 제1 센서는 상기 제1 센서의 어느 부분도 상기 제1 개구부로부터 외부로 연장되지 않는 방식으로 상기 제1 개구부 내측에 배치되는, 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제1 센서는 상기 강철 지지 구조물이 해저에 고정되기 전에 상기 제1 개구부 내측에 배치되고, 상기 제1 개구부는 해저에 삽입되는 상기 강철 지지 구조물의 일부에 형성되며, 이후 상기 강철 지지 구조물이 해저에 고정됨으로써, 상기 센서가 해저에 배치되어 해저에 삽입된 상기 강철 지지 구조물의 일부의 열화를 나타내는 측정치를 제공할 수 있는, 방법.
  35. 제32항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 센서는 고정 요소에 고정되고, 상기 고정 요소는 상기 제1 개구부에 삽입되는, 방법.
  36. 제35항에 있어서, 상기 제1 개구부 및 상기 고정 요소는 원형 또는 타원 형상인, 방법.
  37. 제35항 또는 제36항에 있어서, 복수의 센서가 상기 고정 요소에 고정되는, 방법.
  38. 제32항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 센서 요소는 외부를 향하고, 하나 이상의 전력 또는 제어 케이블이 상기 제1 센서에 연결되며, 상기 하나 이상의 전력 또는 제어 케이블은 상기 강철 지지 구조물의 중공형 내부에 배치되는, 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 하나 이상의 전력 또는 제어 케이블은 상기 강철 지지 구조물이 해저에 고정되기 전에 상기 제1 센서에 연결되고, 상기 제1 개구부 아래 상기 중공형 내부의 내벽으로부터 보호 요소가 돌출되고, 상기 보호 요소는 상기 강철 지지 구조물이 해저에 삽입될 때 상기 하나 이상의 전력 또는 제어 케이블을 보호하도록 구성되는, 방법.
  40. 해양 풍력 터빈을 지지하는 강철 지지 구조물의 열화를 추정하는 방법으로, 상기 강철 지지 구조물은 제1 유형의 강철로 제조되며, 상기 방법은 다음의 단계를 포함하는, 방법:
    a) 센서를 제공하는 단계(상기 센서는 Zn 기준 전극을 포함함);
    b) 상기 제1 센서를 상기 강철 지지 구조물과 연결하여 매립하는 단계;
    c) 상기 Zn 기준 전극을 이용하여 국소 전위를 측정함으로써 상기 강철 지지 구조물의 부식 정도를 추정하는 단계.
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