KR20200056868A - 풍력 발전기 설치 선박 - Google Patents

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Abstract

풍력 발전기 설치 선박이 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박은 선체; 선체에 승강 가능하게 설치되는 레그; 선체에 제공되고, 크레인을 지지하는 크레인 붐; 크레인 붐에 제공되고, 레그가 삽입될 수 있는 레그 삽입부; 및 레그 삽입부에 이동 가능하게 제공되고, 레그 삽입부에 삽입된 레그와 선택적으로 접촉되어 크레인 붐을 레그에 고정시킬 수 있는 고정부를 포함한다.

Description

풍력 발전기 설치 선박{WIND TURBINE INSTALLATION VESSEL}
본 발명은 풍력 발전기 설치 선박에 관한 것이다.
친환경 에너지 개발에 대한 요구가 증대됨에 따라, 풍력 발전기를 활용한 발전이 전세계적으로 각광을 받고 있다. 그런데, 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 까다로운 환경적인 조건이 요구된다. 예를 들어, 풍력 발전기가 설치되는 장소는 블레이드의 유의미한 회전을 얻기 위한 일정 수준 이상의 풍속이 보장될 수 있는 곳이어야 하고, 풍력 발전기의 구동 시 발생되는 소음에 따른 공해가 이슈가 되지 않아야 하는 곳이어야 한다. 또한, 이러한 환경적인 조건을 만족한다고 하더라도, 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 매우 넓은 면적의 공간이 필요하다.
최근에는 위와 같은 제약 조건으로부터 상대적으로 자유로운 해상 풍력 발전기에 대한 관심이 증가하고 있다. 해상 풍력 발전기는 다양한 방법으로 설치될 수 있으나, 일반적으로 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 일반적으로 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.
이때, 해상 풍력 발전기를 설치하기 위해서는 크레인이 필수적으로 이용된다. 크레인의 작업 범위를 극대화하기 위해, 크레인은 풍력 발전기 설치 선박의 주 갑판(main deck)에 설치된다.
그러나, 이 경우, 크레인의 크레인 붐이 거치되기 위한 붐 레스트 구조 역시 주 갑판에 별도로 설치되기 때문에, 해상 풍력 발전기의 유닛이 적재될 수 있는 주 갑판의 적재 공간이 줄어드는 문제가 있다.
또한, 풍력 발전기 설치 선박의 항해 모드시 크레인의 크레인 붐이 붐 레스트 구조에 안착된 상태로 주 갑판에 설치된 주변 설비들과 간섭될 염려가 있어 크레인 붐이 붐 레스트 구조에 안정적으로 거치될 수 없다는 문제가 있다.
국내 등록특허공보 10-1418419호 (2014.07.04. 등록)
본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점에 착안하여 제안되는 것으로서, 해상 풍력 발전기의 유닛이 적재될 수 있는 적재 공간을 넓게 확보할 수 있고, 크레인 붐의 안정적인 고정이 가능한 풍력 발전기 설치 선박을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 선체; 상기 선체에 승강 가능하게 설치되는 레그; 상기 선체에 제공되고, 크레인을 지지하는 크레인 붐; 상기 크레인 붐에 제공되고, 상기 레그가 삽입될 수 있는 레그 삽입부; 및 상기 레그 삽입부에 이동 가능하게 제공되고, 상기 레그 삽입부에 삽입된 상기 레그와 선택적으로 접촉되어 상기 크레인 붐을 상기 레그에 고정시킬 수 있는 고정부를 포함하는, 풍력 발전기 설치 선박이 제공될 수 있다.
또한, 상기 선체에 설치되고 상기 레그를 지지하는 잭케이스; 및 상기 크레인 붐의 외측면에 회동 가능하게 설치되고, 상기 잭케이스와 선택적으로 결합되어 상기 크레인 붐이 상기 레그의 길이방향으로 이동되는 것을 방지하는 이동 방지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 고정부는, 상기 크레인 붐의 상기 레그 삽입부의 길이방향을 따라 이동 가능하게 결합되어 상기 레그의 외측면을 선택적으로 가압하는 이동 몸체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이동 방지부는, 상기 크레인 붐의 외측면에 설치되는 적어도 하나의 회동 수단; 일 단부가 상기 회동 수단과 결합되고, 상기 크레인 붐에 대하여 회동되는 회동 바; 및 상기 회동 바의 타 단부에 구비되어 상기 잭케이스와 선택적으로 결합되는 걸림 수단을 포함할 수 있다.
또한, 상기 크레인 붐에 대한 상기 이동 몸체의 이동을 가이드하는 가이드부를 더 포함하고, 상기 가이드부는, 상기 크레인 붐의 상기 레그 삽입부 및 상기 이동 몸체 중 어느 하나에 설치되는 제 1 가이드; 상기 크레인 붐의 상기 레그 삽입부 및 상기 이동 몸체 중 다른 하나에 설치되고, 상기 제 1 가이드에 계합되는 제 2 가이드; 및 상기 제 1 가이드 및 상기 제 2 가이드 중 어느 하나에 설치되어 상기 제 1 가이드 및 상기 제 2 가이드 중 어느 하나에 구동력을 제공하는 가이드 구동부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 풍력 발전기 설치 선박은 해상 풍력 발전기의 유닛이 적재될 수 있는 적재 공간이 넓게 확보될 수 있고, 크레인 붐의 안정적인 고정이 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박을 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 1의 풍력 발전기 설치 선박의 고정부의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 풍력 발전기 설치 선박의 이동 방지부를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 1의 풍력 발전기 설치 선박의 레그 및 고정부의 변형예를 나타내는 도면이다.
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 것으로서 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 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 '결합되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 결합되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서에서 상, 하, 측 등의 방향 표현은 도면의 도시를 기준으로 설명한 것이며, 해당 대상의 방향이 변경되면 다르게 표현될 수 있음을 미리 밝혀둔다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박에 대하여 설명하겠다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기 설치 선박(1)은 선체(10), 잭케이스(20), 레그(30), 크레인 붐(40), 레그 삽입부(50), 고정부(60), 이동 방지부(70) 및 가이드부(80)를 포함할 수 있다.
선체(10)는 해상 풍력 발전기의 유닛, 예컨대, 파운데이션, 나셀, 블레이드 등을 적재할 수 있는 주 갑판을 구비하고, 해상 풍력 발전기를 설치하고자 하는 위치(이하, '설치 위치'라고 함.)까지 이동하기 위한 항해 모드 및 설치 위치에 해상 풍력 발전기를 설치하기 위한 잭업 모드로 전환될 수 있다.
잭케이스(20)는 선체(10)에 설치되어 레그(30)를 지지할 수 있다. 잭케이스(20)는 내부 공간을 구비하고, 이러한 내부 공간에는 레그(30)를 승강시키기 위한 잭킹 유닛(미도시)이 설치될 수 있다.
잭케이스(20)의 외측면에는 후술할 이동 방지부(70)의 걸림 수단(73)가 선택적으로 걸리는 걸림 홈(21)이 구비될 수 있다. 이에 대해서는 후술하겠다.
레그(30)는 항해 모드시 해수에 의한 저항을 줄이기 위해 선체(10)의 상방으로 이동된 상태를 유지하고, 잭업 모드시 해수면 아래로 하강하여 해저에 침투됨으로써, 선체(10)를 해수면으로부터 상승시킬 수 있다.
레그(30)는 선체(10)에 대하여 승하강 가능하게 설치된다. 레그(30)는 선체(10)의 하방으로 이동하여 해저면에 고정될 수 있고, 대략 원기둥의 형태로 이루어질 수 있다.
크레인 붐(40)은 선체(10)에 적재된 해상 풍력 발전기의 유닛을 운반하여 해상 풍력 발전기를 설치할 수 있는 크레인을 구성하는 부재로써, 크레인 붐(40)에는 레그(30)가 삽입될 수 있는 레그 삽입부(50)가 구비될 수 있다.
레그 삽입부(50)는 레그(30)가 선택적으로 삽입되는 부분으로, 레그 삽입부(50)의 길이(a) 및 레그 삽입부(50)의 폭(b)은 레그(30)의 직경보다 클 수 있다. 이로 인해, 레그 삽입부(50)에 삽입된 레그(30)의 위치가 용이하게 변경 가능하다.
레그 삽입부(50)에 레그(30)가 삽입되는 과정을 간략히 설명하면, 먼저, 레그(30)가 선체(10)의 하방으로 이동된다. 다음으로, 크레인이 설치된 레그(30)와 선체(10)의 길이방향(도 1의 x축 방향)으로 인접하는 레그(30)를 향하는 방향으로 크레인의 크레인 붐(40)이 이동된다. 크레인 붐(40)의 이동이 완료되면, 레그(30)가 상승되고, 레그(30)가 상승되는 과정에서 크레인의 크레인 붐(40)이 레그 삽입부(50)에 삽입될 수 있다.
고정부(60)는 크레인 붐(40)을 레그(30)에 고정시킬 수 있다. 이때, 고정부(60)는 크레인 붐(40)의 레그 삽입부(50)에 이동 가능하게 제공되고, 크레인 붐(40)의 레그 삽입부(50)에 삽입된 레그(30)와 선택적으로 접촉될 수 있다.
고정부(60)는 크레인 붐(40)의 레그 삽입부(50)의 길이방향(도 2의 x축 방향)을 따라 이동 가능하게 결합되어 레그(30)의 외측면을 선택적으로 가압하는 이동 몸체(61)를 포함할 수 있다.
이때, 이동 몸체(61)는 레그(30)의 외측면과 선택적으로 밀착되는 밀착부(61a) 및 밀착부(61a)로부터 크레인 붐(40)의 폭방향(도 3의 z축 방향)으로 연장 형성되어 크레인 붐(40)의 레그 삽입부(50)와 결합되는 연장 결합부(61b)를 포함할 수 있다.
밀착부(61a)의 형상은 레그(30)의 외측면 형상에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 밀착부(61a)는 원기둥 형상을 갖는 레그(30)의 외측면에 대응되는 곡면을 포함할 수 있다.
밀착부(61a)의 형상이 곡면을 포함하는 형상으로 형성되는 것은 레그(30)가 원기둥 형상으로 형성되기 때문이나, 레그(30)의 형상 및 밀착부(61a)의 형상은 일 예에 불과하다.
도 5를 참조하면, 레그(30)는 3개의 기둥, 각 기둥에 구비되는 랙 및 기둥들을 상호 연결하는 브레이스를 구비하는 대략 삼각 기둥 형상을 포함할 수 있으며, 이 경우, 밀착부(61a)는 삼각 기둥 형상을 갖는 레그(30)의 외측면에 대응되는 곡면뿐만 아니라 편평면들을 추가적으로 포함할 수도 있다.
이동 방지부(70)는 크레인 붐(40)이 레그(30)의 길이방향(도 4의 y축 방향)으로 이동되는 것을 방지할 수 있다.
이때, 이동 방지부(70)는 크레인 붐(40)의 외측면에 설치되는 적어도 하나의 회동 수단(71), 일 단부가 회동 수단(71)과 결합되고, 크레인 붐(40)에 대하여 회동되는 회동 바(72) 및 회동 바(72)의 타 단부에 구비되어 잭케이스(20)와 선택적으로 결합되는 걸림 수단(73)를 포함할 수 있다.
회동 바(72)는 크레인 붐(40)의 외측면에 밀착될 수 있으며, 필요에 따라 회동 수단(71)을 중심으로 잭케이스(20)를 향해 회동될 수 있다. 이 경우, 잭케이스(20)에 구비된 걸림 홈(21)에 회동 바(72)에 마련된 걸림 수단(73)이 걸림으로써, 크레인 붐(40)이 잭케이스(20)에 고정된 상태가 유지될 수 있다.
가이드부(80)는 크레인 붐(40)에 대한 이동 몸체(61)의 이동을 가이드할 수 있다.
이때, 가이드부(80)는 크레인 붐(40)의 레그 삽입부(50) 및 이동 몸체(61) 중 어느 하나에 설치되는 제 1 가이드(81), 크레인 붐(40)의 레그 삽입부(50) 및 이동 몸체(61) 중 다른 하나에 설치되고, 제 1 가이드(81)에 계합되는 제 2 가이드(82) 및 제 1 가이드(81) 및 제 2 가이드(82) 중 어느 하나에 설치되어 제 1 가이드(81) 및 제 2 가이드(82) 중 어느 하나에 구동력을 제공하는 가이드 구동부(미도시)를 포함할 수 있다.
제 1 가이드(81)는 이동 본체(51)의 연장 결합부(61b)에 결합되는 가이드 블록일 수 있으며, 제 2 가이드(82)는 크레인 붐(40)의 레그 삽입부(50)에 결합되는 가이드 레일일 수 있다. 다만, 이는 일 예에 불과하고, 이로 인해 본 발명의 사상이 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 1 가이드(81)가 크레인 붐(40)의 레그 삽입부(50)에 결합되는 가이드 레일이고, 제 2 가이드(82)가 이동 본체(51)의 연장 결합부(61b)에 결합되는 가이드 블록일 수도 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 풍력 발전기 설치 선박(1)은 크레인 붐(40)이 선체(10)에 별도로 설치되는 붐 레스트 구조에 거치되는 것이 아니라, 고정부(60)에 의해 레그(30)에 고정되고, 이동 방지부(70)에 의해 레그(30)에 대하여 이동되는 것이 방지될 수 있다. 이에 따라, 해상 풍력 발전기의 유닛이 적재될 수 있는 선체(10)의 적재 공간이 넓게 확보될 수 있고, 풍력 발전기 설치 선박(1)의 항해 모드시 크레인 붐(40)이 레그(30)에 고정된 상태가 안정적으로 유지될 수 있다는 효과가 있다.
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 소재, 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 것으로서 한정적인 것으로서 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
1: 풍력 발전기 설치 선박 10: 선체
20: 잭케이스 21: 걸림 홈
30: 레그 40: 크레인 붐
50: 레그 삽입부 60: 고정부
61: 이동 몸체 61a: 밀착부
61b: 연장 결합부 70: 이동 방지부
71: 회동 수단 72: 회동 바
73: 걸림 수단 80: 가이드부
81: 제 1 가이드 82: 제 2 가이드

Claims (5)

  1. 선체;
    상기 선체에 승강 가능하게 설치되는 레그;
    상기 선체에 제공되고, 크레인을 지지하는 크레인 붐;
    상기 크레인 붐에 제공되고, 상기 레그가 삽입될 수 있는 레그 삽입부; 및
    상기 레그 삽입부에 이동 가능하게 제공되고, 상기 레그 삽입부에 삽입된 상기 레그와 선택적으로 접촉되어 상기 크레인 붐을 상기 레그에 고정시킬 수 있는 고정부를 포함하는,
    풍력 발전기 설치 선박.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 선체에 설치되고 상기 레그를 지지하는 잭케이스; 및
    상기 크레인 붐의 외측면에 회동 가능하게 설치되고, 상기 잭케이스와 선택적으로 결합되어 상기 크레인 붐이 상기 레그의 길이방향으로 이동되는 것을 방지하는 이동 방지부를 더 포함하는,
    풍력 발전기 설치 선박.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정부는,
    상기 크레인 붐의 상기 레그 삽입부의 길이방향을 따라 이동 가능하게 결합되어 상기 레그의 외측면을 선택적으로 가압하는 이동 몸체를 포함하는,
    풍력 발전기 설치 선박.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 이동 방지부는,
    상기 크레인 붐의 외측면에 설치되는 적어도 하나의 회동 수단;
    일 단부가 상기 회동 수단과 결합되고, 상기 크레인 붐에 대하여 회동되는 회동 바; 및
    상기 회동 바의 타 단부에 구비되어 상기 잭케이스와 선택적으로 결합되는 걸림 수단을 포함하는,
    풍력 발전기 설치 선박.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 크레인 붐에 대한 상기 이동 몸체의 이동을 가이드하는 가이드부를 더 포함하고,
    상기 가이드부는,
    상기 크레인 붐의 상기 레그 삽입부 및 상기 이동 몸체 중 어느 하나에 설치되는 제 1 가이드;
    상기 크레인 붐의 상기 레그 삽입부 및 상기 이동 몸체 중 다른 하나에 설치되고, 상기 제 1 가이드에 계합되는 제 2 가이드; 및
    상기 제 1 가이드 및 상기 제 2 가이드 중 어느 하나에 설치되어 상기 제 1 가이드 및 상기 제 2 가이드 중 어느 하나에 구동력을 제공하는 가이드 구동부를 포함하는,
    풍력 발전기 설치 선박.
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JP2006225158A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Industrial Leasing Corp クライミングクレーン
KR101418419B1 (ko) 2012-09-14 2014-07-14 삼성중공업 주식회사 해상 크레인 및 이를 이용한 레그 결합 방법
KR20170049877A (ko) * 2015-10-29 2017-05-11 삼성중공업 주식회사 부유식 구조물의 레그 지지장치 및 레그 지지방법

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