KR20200013437A - 스퍼드캔의 클리닝 시스템 및 이를 포함하는 부유식 구조물 - Google Patents

스퍼드캔의 클리닝 시스템 및 이를 포함하는 부유식 구조물 Download PDF

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Abstract

스퍼드캔의 클리닝 시스템 및 및 이를 포함하는 부유식 구조물이 소개된다.
이 중에서 스퍼드캔의 클리닝 시스템은, 스퍼드캔의 내부공간을 개방하도록 스퍼드캔의 외벽에 설치되는 게이트와, 게이트에 연속되도록 상기 스퍼드캔의 외면을 따라 제공되는 안내 경로와, 내부공간에 수용 가능하고 안내 경로를 따라 이동시, 스퍼드캔의 외면에 묻은 이물질을 제거하는 클리닝 대차를 포함할 수 있다.

Description

스퍼드캔의 클리닝 시스템 및 이를 포함하는 부유식 구조물{SYSTEM FOR CLEANING SPUDCAN AND FLOATING STRUCTURE HAVING THE SAME}
본 발명은 스퍼드캔의 클리닝 시스템 및 이를 포함하는 부유식 구조물에 관한 것이다.
일반적으로, 해상 풍력 발전기는 부품을 몇 개의 유닛으로 나누어 육상에서 제작한 후, 제작된 유닛을 해상으로 옮겨 조립하는 방법으로 설치되고 있다. 육상에서 제작된 해상 풍력 발전기의 유닛을 해상으로 옮기고, 해상에서 해상 풍력 발전기를 설치하는 선박을 풍력 발전기 설치 선박(WTIV, Wind Turbine Installation Vessel)이라고 한다.
풍력 발전기 설치 선박은 작업 특성상, 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jackup Mode)로 운용될 수 있다. 구체적으로, 풍력 발전기 설치 선박은 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동한다. 항해 모드에서 레그는 해수에 의한 저항을 줄이고자 선체의 상방으로 이동된 상태를 유지할 수 있다. 그 후, 풍력 발전기 설치 선박은 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저에 박은 후, 선체가 해수면으로부터 일정 거리 이격될 수 있도록 선체를 레그를 따라 들어올린다. 선체가 일정 위치에 다다르게 되면, 풍력 발전기 설치 선박은 선체의 이동을 중지하고 해상 풍력 발전기를 설치하는 작업을 수행하며, 설치가 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 설치 위치까지 이동한다.
한편, 위와 같이 항해 모드와 잭업 모드로 운용되는 부유식 구조물의 다른 예로서, 시추 기능을 갖는 잭업 플랫폼(Jack-up Platform)이 있다. 잭업 플랫폼은 시추를 위한 데릭을 포함하며, 항해 모드로 시추 위치까지 이동한 후, 잭업 모드로 전환하여 레그를 내려 해저에 박은 후, 선체를 레그를 따라 들어올린다. 잭업 플랫폼은 선체가 해수면에서 이격된 상태에서 시추 작업을 수행하며, 시추 작업이 완료되면 위의 순서의 역순으로 진행하여 다음 시추 위치까지 이동할 수 있다.
이러한 부유식 구조물은 잭업 모드에서 레그를 해저에 침투시킨다. 레그의 하단부에는 해저로의 침투를 용이하게 하고 파지력을 높이기 위한 스퍼드캔(Spud-can)이 제공되며, 레그는 스퍼드캔을 해저로 일정 깊이 침투함으로써 해저에 고정된다.
그런데, 종래 부유식 구조물의 경우, 스퍼드캔이 해저면에 고정되면, 주변 토사들이 스퍼드캔에 쌓이게 되고, 결국, 스퍼드캔의 외부에 위치한 의장품 및 배관 구조에 구조적인 손상을 야기할 수 있다.
이에 스퍼드캔의 외부에 고착화된 토사를 제거하기 위한 기술이 요구되고 있다.
특허문헌: 국내 등록특허 10-1524224호 (2015. 5. 22. 등록)
본 발명의 실시예들은 스퍼드캔에 고착화된 토사를 효과적으로 제거할 수 있는 스퍼드캔의 클리닝 시스템 및 이를 포함하는 부유식 구조물을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 스퍼드캔의 클리닝 시스템은, 스퍼드캔의 내부공간을 개방하도록 상기 스퍼드캔의 외벽에 설치되는 게이트; 상기 게이트에 연속되도록 상기 스퍼드캔의 외면을 따라 제공되는 안내 경로; 및 상기 내부공간에 수용 가능하고, 상기 안내 경로를 따라 이동시, 상기 스퍼드캔의 외면에 묻은 이물질을 제거하는 클리닝 대차를 포함할 수 있다.
이때, 본 발명은 상기 스퍼드캔의 외면에 묻은 이물질의 위치를 측정하기 위한 감지 센서; 및 상기 감지 센서로부터 상기 이물질의 위치 정보를 인가받고, 상기 이물질이 위치한 지점으로 상기 클리닝 대차를 이동시키기 위한 작동신호를 상기 클리닝 대차에 인가하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 안내 경로에 대한 상기 클리닝 대차의 이동을 유지시키기 위한 구속수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 클리닝 대차는 바퀴가 구비된 본체; 및 상기 이물질의 제거를 위해, 상기 본체의 전방측에 장착되는 제거편을 포함할 수 있다.
또한, 상기 구속수단은 상기 안내 경로에 마련되는 강판부; 및 상기 바퀴에 마련되고, 전력 인가시 상기 강판부에 작용하는 전자기적 인력(引力)을 발생시키는 전자석부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 스퍼드캔의 클리닝 시스템을 포함하는 부유식 구조물은, 잭업 모드로 운용가능한 선체; 상기 선체를 해저에 고정하기 위해 상기 선체에 제공되는 레그; 상기 레그의 단부에 장착 가능한 스퍼드캔; 및 상기 스퍼드캔에 제공되는 상술한 스퍼드캔의 클리닝 시스템을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 스퍼드캔의 외면에 마련된 안내 경로를 따라 클리닝 대차를 이동시킴으로써, 스퍼드캔에 고착화된 토사를 효과적으로 제거할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼드캔의 클리닝 시스템을 포함하는 부유식 구조물을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼드캔의 클리닝 시스템을 확대하여 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼드캔의 클리닝 시스템의 제어 흐름을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 변형예에 따른 스퍼드캔의 클리닝 시스템을 확대하여 도시한 구성도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼드캔의 클리닝 시스템을 포함하는 부유식 구조물을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 부유식 구조물(1)은, 잭업 모드로 운용 가능한 선체(20)와, 선체(20)에 마련되는 레그(30)와, 레그(30)의 하단부에 제공되는 스퍼드캔(40)과, 스퍼드캔의 클리닝 시스템(10)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 선체(20)는 항해 모드(Transit Mode)와 잭업 모드(Jackup Mode)로 운용 가능한 풍력 발전기 설치 선박의 선체(20)일 수 있다. 이에 따라, 선체(20)는 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치까지 항해 모드로 이동한 후, 잭업 모드로 전환하여 레그(30)를 해저에 고정할 수 있다.
본 실시예에서 선체(20)는 풍력 발전기 설치 선박의 선체(20)인 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 선체(20)는 잭업 모드를 갖는 부유식 구조물의 선체(20)를 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
레그(30)는 잭업 모드로 운용가능한 선체(20)에 상하 방향으로 이동 가능하게 설치됨으로써, 스퍼드캔(40)을 통해 선체(20)를 해저에 고정할 수 있다. 아울러, 레그(30)는 선체(20)에 이격 설치되는 복수로 제공될 수 있다. 예를 들어, 레그(30)는 선체(20)에 이격 형성된 복수의 레그웰에 복수가 설치될 수 있고, 복수의 레그(30)는 선체(20)의 레그웰에서 상하 방향으로 이동 가능하게 설치될 수 있다.
스퍼드캔(40)은 해저면에 침투하여 고정 가능한 통상의 스퍼드캔과 대응되는 개념으로 이해될 수 있다. 다만, 스퍼드캔(40)의 외면에는 후술하는 클리닝 시스템(10)의 게이트(100), 안내 경로(200) 및 감지 센서(400)가 마련될 수 있고, 스퍼드캔(40)의 내부에는 클리닝 대차(300) 및 컨트롤러(500)가 마련될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼드캔의 클리닝 시스템을 확대하여 도시한 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스퍼드캔의 클리닝 시스템의 제어 흐름을 도시한 블록도이다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 스퍼드캔의 클리닝 시스템(10)은, 게이트(100), 안내 경로(200), 클리닝 대차(300), 구속수단(600), 감지 센서(400) 및 컨트롤러(500)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 게이트(100)는 스퍼드캔(40)의 내부공간을 개방하기 위해, 스퍼드캔(40)의 외벽에 설치되는 도어 형태로 제공될 수 있다. 일 예로, 게이트(100)는 스퍼드캔(40)의 외벽에 슬라이딩 도어 형태로 제공될 수 있다.
안내 경로(200)는 클리닝 대차(300)의 이동을 안내하는 클리닝 대차(300)의 이동 경로로, 스퍼드캔(40)의 외면을 따라 전개될 수 있다. 이때, 안내 경로(200)는 스퍼드캔(40)의 외면에 방사상으로 전개되거나, 격자 형태로 전개될 수 있다. 이러한 형태 외에도, 안내 경로(200)는 다양한 형태로 스퍼드캔(40)의 외면에 전개될 수 있다.
클리닝 대차(300)는 바퀴가 구비된 본체(310)와, 스퍼드캔(40)의 외부에 고착화된 토사를 제거할 수 있는 제거편(320)을 포함할 수 있다. 여기서, 본체(310)는 클리닝 대차(300)의 외형을 제공하는 지지 프레임 구조로, 본체(310)에는 이동을 위한 바퀴와, 토사를 제거하기 위한 제거편(320)이 장착될 수 있다.
그리고 제거편(320)은 액츄에이터(미도시)에 의해 본체(310)에 승강 가능하게 장착될 수 있다. 이 제거편(320)은 효과적으로 제거하기 위한 포크 형태로 제공될 수 있다. 물론, 제거편(320)의 형상은 다양하게 변경가능하다.
본 실시예에서, 클리닝 대차(300)는 제거편(320)이 장착되는 구성에 대하여 설명하였지만, 클리닝 대차(300)는 제거편(320) 이외에도, 스퍼드캔(40)에서 토사를 제거하기 위한 다양한 종류의 클리닝 장치가 장착될 수 있을 것이다.
일 예로, 클리닝 대차(300)에는 스퍼드캔(40)의 외부에 고압의 에어를 분사하여 토사를 제거하는 분사 노즐(미도시)이 장착될 수 있다. 또는 클리닝 대차(300)에는 토사와의 직접적인 접촉을 통해 토사를 스퍼드캔(40)에서 분리하는 프로펠러(미도시)가 장착될 수도 있다.
이러한 클리닝 대차(300)는 스퍼드캔(40)의 외면에 제공된 안내 경로(200)를 따라 이동 가능한 카트 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 클리닝 대차(300)는 스퍼드캔(40)의 상부에 형성된 안내 경로(200)를 이동하거나, 스퍼드캔(40)의 하부에 형성된 안내 경로(200)를 이동할 수 있다.
특히, 클리닝 대차(300)가 스퍼드캔(40)의 하부에 형성된 안내 경로(200)를 이동하기 위해서, 클리닝 대차(300)는 구속수단(600)을 통해 안내 경로(200) 상에서 이동을 유지할 수 있다.
구속수단(600)은 클리닝 대차(300)를 안내 경로(200)에 선택적으로 구속할 수 있다. 다시 말해, 구속수단(600)은 클리닝 대차(300)를 안내 경로(200) 상에서의 이동을 선택적으로 유지시킬 수 있다.
이를 위해, 구속수단(600)은 안내 경로(200)에 마련되는 강판부(610)와, 본체(310)의 바퀴에 장착되는 전자석부(620)로 구성될 수 있다. 이 전자석부(620)는 전력 인가시 강판부(610)에 작용하는 전자기적 인력(引力)을 발생시킴으로써, 바퀴를 안내 경로(200)의 강판부(610) 상에 구속시킬 수 있다. 이때, 전자기적 인력의 세기가 적절하게 조절되면, 전자석부(620)는 바퀴가 강판부(610)에서 이탈되지 않은 상태에서, 안내 경로(200)를 따라 이동 가능한 구속력을 제공할 수 있다.
감지 센서(400)는 스퍼드캔(40)에 묻은 토사의 위치를 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 이 감지 센서(400)는 스퍼드캔(40)에 묻은 토사의 위치를 측정한 후, 스퍼드캔(40)에 쌓인 토사의 위치와 관련된 위치 정보를 컨트롤러(500)에 인가할 수 있다. 감지 센서(400)는 스퍼드캔(40)에 쌓인 토사의 위치를 측정하기 위해, 스퍼드캔(40)의 외면에 다수개 설치될 수 있다.
컨트롤러(500)는 감지 센서(400)로부터 상기 이물질의 위치 정보를 인가받고, 이물질이 위치한 지점으로 클리닝 대차(300)를 이동시키기 위한 작동신호를 클리닝 대차(300)에 인가할 수 있다.
아울러, 컨트롤러(500)는 전자석부(620)의 제어를 통해, 클리닝 대차(300)를 안내 경로(200) 상에 선택적으로 구속시킬 수 있다. 예컨대, 컨트롤러(500)가 전자석부(620)에 작동신호를 인가하면, 전자석부(620)는 안내 경로(200)의 강판부(610)와 전자기적 인력을 통해, 클리닝 대차(300)의 바퀴를 안내 경로(200) 상에 구속시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 변형예에 따른 스퍼드캔의 클리닝 시스템을 확대하여 도시한 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예에 따르면, 게이트(100)는 스퍼드캔(40)의 상면에 마련될 수 있다.
이에 따라, 클리닝 대차(300)는 스퍼드캔(40)의 상면에 마련된 게이트(100)를 통해, 스퍼드캔(40)의 외부로 이동한 후, 스퍼드캔(40)의 상부면에 형성된 안내 경로(200)를 따라 이동하면서, 스퍼드캔(40)의 상부면에 쌓여 있는 토사를 제거할 수 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
해저면에 고정된 스퍼드캔(40)의 주변 토사들이 스퍼드캔(40)의 상부에 쌓이게 되면, 클리닝 대차(300)는 게이트(100)를 통해 스퍼드캔(40)의 외부로 이동한 후, 스퍼드캔(40)의 외면에 형성된 안내 경로(200)를 따라 이동될 수 있다.
이때, 감지 센서(400)는 스퍼드캔(40)의 외면에 존재하는 토사의 정확한 위치를 측정한 후, 토사의 위치 정보를 컨트롤러(500)에 인가할 수 있고, 컨트롤러(500)는 감지 센서(400)로부터 인가받은 토사의 위치 정보를 기반으로, 토사가 위치한 지점으로 클리닝 대차(300)를 이동시킬 수 있다.
클리닝 대차(300)가 토사가 위치한 지점으로 이동되면, 클리닝 대차(300)는 제거편(320)을 이용하여 스퍼드캔(40)의 외면에 고착화된 토사를 스퍼드캔(40)의 외면으로부터 분리할 수 있다. 스퍼드캔(40)의 외면에서 토사가 제거되면, 클리닝 대차(300)는 컨트롤러(500)의 제어를 통해 원래 위치로 복귀될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 스퍼드캔의 외면에 마련된 안내 경로를 따라 클리닝 대차를 이동시킴으로써, 스퍼드캔에 고착화된 토사를 효과적으로 제거할 수 있다는 등의 우수한 장점을 갖는다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
100 :스퍼드캔 110 :게이트
120 :안내 경로 200 :클리닝 대차
210 :본체 220 :제거편
300 :구속수단 310 :강판부
320 :전자석부 500 :감지 센서
600 :컨트롤러

Claims (6)

  1. 스퍼드캔의 내부공간을 개방하도록 상기 스퍼드캔의 외벽에 설치되는 게이트;
    상기 게이트에 연속되도록 상기 스퍼드캔의 외면을 따라 제공되는 안내 경로; 및
    상기 내부공간에 수용 가능하고, 상기 안내 경로를 따라 이동시, 상기 스퍼드캔의 외면에 묻은 이물질을 제거하는 클리닝 대차를 포함하는 스퍼드캔의 클리닝 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스퍼드캔의 외면에 묻은 이물질의 위치를 측정하기 위한 감지 센서; 및
    상기 감지 센서로부터 상기 이물질의 위치 정보를 인가받고, 상기 이물질이 위치한 지점으로 상기 클리닝 대차를 이동시키기 위한 작동신호를 상기 클리닝 대차에 인가하는 컨트롤러를 더 포함하는 스퍼드캔의 클리닝 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 안내 경로에 대한 상기 클리닝 대차의 이동을 유지시키기 위한 구속수단을 더 포함하는 스퍼드캔의 클리닝 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 클리닝 대차는
    바퀴가 구비된 본체; 및
    상기 이물질의 제거를 위해, 상기 본체의 전방측에 장착되는 제거편을 포함하는 스퍼드캔의 클리닝 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 구속수단은
    상기 안내 경로에 마련되는 강판부; 및
    상기 바퀴에 마련되고, 전력 인가시 상기 강판부에 작용하는 전자기적 인력(引力)을 발생시키는 전자석부를 포함하는 스퍼드캔의 클리닝 시스템.
  6. 잭업 모드로 운용가능한 선체;
    상기 선체를 해저에 고정하기 위해 상기 선체에 제공되는 레그;
    상기 레그의 단부에 장착 가능한 스퍼드캔; 및
    상기 스퍼드캔에 제공되는 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 스퍼드캔의 클리닝 시스템을 포함하는 부유식 구조물.
KR1020180088642A 2018-07-30 2018-07-30 스퍼드캔의 클리닝 시스템 및 이를 포함하는 부유식 구조물 KR102448934B1 (ko)

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