KR20230058418A - 구조물용 기초 및 이를 설치하는 방법 - Google Patents

Abstract

구조물(7)용 기초(1)는, 토양(2)에 삽입하기 위한 원위 말단부(10) 및 측방향 표면(11)을 갖는 본체(8)를 포함한다. 측방향 표면(11)의 적어도 한 영역은 제1 전극을 형성한다. 하나 이상의 제2 전극(9)이 본체(8) 상에 제공되고, 측방향 표면(11)과 동일 평면에 있거나 돌출한다. 각각의 제2 전극(9)은 측방향 표면(11) 주위로 횡방향 연장되고, 각각의 제2 전극과 측방향 표면 사이에 제공된 절연 스트립(12)에 의해 그로부터 전기적으로 절연된다. 설치 중에, 설치 저항을 감소시키도록 전기삼투압 효과를 유도하기 위해 전압이 전극 양단에 인가될 수 있다.

Description

구조물용 기초 및 이를 설치하는 방법

본 발명은 구조물용 기초 및 이를 설치하기 위한 방법과 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 건물, 벽, 시트 파일 벽, 연안 구조물, 및 풍력 터빈과 같은 구조물을 지지하기 위해 토양에 삽입될 수 있는 구조적 기초에 관한 것으로, 예를 들면 파일, 튜브형 파일, 폐쇄 말단형 파일, 모노파일, 버킷 기초, 흡입 버킷 기초, 흡입 파일 기초, 흡입 잠합 기초, 흡입 앵커, 시트 파일, 스퍼드캔, 얕은 또는 중력 기반 기초, 및 다른 형태의 일시적 및 영구적으로 얕거나 깊은 기초이다. 본 발명의 기초는 연안, 심해, 및 해안 위치와 종종 관련 있는 바와 같이, 전형적으로 점토 또는 침니 함량이 높고 수력 투과성이 낮은 토양에 가장 적합하다.

기초를 토양으로 밀어 넣도록 일련의 축 방향 충격을 인가하기 위해 파일 해머를 사용하여 기초를 땅으로 밀어 넣음으로써, 구조적 기초는 설치된다. 파일을 밀어 넣음에 따라, 토양은 기초 파일에 의해 옮겨짐으로써, 주변 토양을 압축하고 기초 본체를 따라 축 방향 마찰력을 증가시킨다. 이에 따라, 이는 기초의 축 방향 내 하중 용량을 증가시킨다. 그러나, 토양을 통해 기초를 밀어 넣으면서 극복해야 하는 전단력이 매우 크기 때문에, 여러 문제가 발생한다. 먼저, 파일을 밀어 넣기 위해 요구되는 높은 충격력은 설치 중에 고장을 피하기 위해 기초 자체에 상당한 기계적 요건을 부과한다. 또한, 충격에 의해 발생된 소음이 매우 높을 수 있다. 연안 설치의 경우, 이는 해양 생물에 특히 중요한 환경 위험이 생긴다.

이와 관련하여, 연안 구조물용 기초의 설치는 해양 생물에 물리적 및 행동적으로 유해한 영향을 초래할 수 있다. 최근 년도에, 이러한 설치 중에 발생된 소음을 완화하기 위한 상당한 노력이 이루어졌다. 예를 들어, 파일 작업 위치로부터 방출되는 소음의 수준을 감소시키기 위해, 버블 커튼 또는 파일-인-파일 시스템이 자주 요구가 된다. 그러나, 이러한 소음 완화 수단을 사용하면 연안 구조물의 설치에 상당한 비용을 더한다. 더구나, 치수가 증가하면 현재의 소음 완화 옵션을 불충분하게 할 수 있는 보다 큰 기초의 경우, 특히 문제이다.

이를 해결하기 위해, 전기-삼투압을 사용하여 캐소드로서 작용하는 기초 본체 쪽으로 토양에 있는 물을 끌어 들임으로써, 연안 설치에서 파일을 밀어 넣는 저항을 감소시키는 쪽으로 연구가 되고 있다. 기초 본체와 주변 토양 사이의 계면에서 기공 수압은 축적되고, 효과적인 응력을 감소시킴으로써 토양 알갱이와 기초 표면 사이의 마찰을 낮춘다. 이는 기초를 바닥으로 밀어 넣기에 필요한 전단 저항을 감소시킴으로써 윤활 효과를 갖는다. 이는 결과적으로 더 낮은 충격/해머 에너지 수로 또는 해머 없이 발라스트 가공만을 사용하여 설치를 달성할 수 있게 한다. 이에 의해, 이는 설치가 더 빠르고 및 소음 장애를 줄이는 것이 용이할 수 있다.

미국 특허 제4,157,287호는 이렇게 전기-삼투압을 이용하여 파일을 밀어 넣는 이러한 시스템 하나를 개시한다. 미국 특허 제4,157,287호에서, 전기 전도성 튜브형 파일은 그의 외부 측방향 표면 상에 전기 절연 코팅이 제공되고, 그의 내부 측방향 표면은 캐소드를 형성하기 위해 노출되어 있다. 그 다음, 하나 이상의 애노드는 파일에 인접한 해저 상으로 위치하고, 직류 전류가 적용되어 하단에서의 개봉 말단부에서 파일 외측 아래의 토양을 통해 캐소드 내부를 향해 이동시킨다. 그러나, 이러한 배열에 여러 가지 문제가 있다. 첫째, 미국 특허 제4,157,287호의 시스템은 애노드가 파일에 인접한 해저 상에 설치되도록 요구한다. 이는 설치에 있어서 설치 시간과 비용에 상당한 부담을 준다. 둘째, 전기 삼투압 효과를 달성하도록 충분한 전기장 세기를 생성하기 위해 매우 높은 전압이 요구되는데, 이는 전극 사이의 거리가 길기 때문이고, 그 자체가 위험하다. 셋째, 높은 전압 때문에, 파일의 전체 외부에 걸친 전기 절연체의 무결성은 단락 회피에 있어서 결정적이다. 이는, 이 시스템에 사용하기 위한 이러한 파일을 훨씬 더 비싸고 결함이 거의 없게 제조하도록 만든다. 현실적으로, 이는 기술이 상업적으로 의존하기에 너무 위험함을 의미하며, 설치 중에 코팅이 고장 났을 경우, 버블 커튼과 더 큰 해머가 비상 수단으로서 그 위치에서 여전히 요구될 것이다. 이와 같이, 모든 잠재적인 비용 절감이 무효화된다.

이들 문제에 직면하여, 본 분야에서 출원인의 자체 개발은 WO2018/115176에 개시된 발명으로 이어졌다. 이 경우, 기초의 본체에 고정된 스트립으로서 애노드를 제공하였고, 오목부 또는 돌출부는 기초가 설치되었을 경우에 애노드 표면과 토양 사이에 갭을 형성하기 위한 간격 형성부로서 사용된다. 사용시, 본체는 캐소드로서 작용하고, 두 전극 모두가 기초 자체에 효과적으로 통합되었기 때문에, 이는 해저에 별도의 대응 전극을 제공하고 설치할 필요성을 제거하였다. 동시에, 애노드 주위의 토양이 탈수될지라도, 간격 형성부는 탈수된 토양과의 접착을 방지하도록 작용하였다.

WO2018/115176에서 교시된 개념이 효과적인 것으로 입증되었지만, 상업적 채택과는 일부 실질적인 어려움이 있었다. 첫째, 간격 형성부는 구현하기 어려운 것으로 입증되었다. 일부 구현예는 토양과의 갭을 제공하기 위해 오목부 내에 애노드를 안착시키는 것을 제안하였지만, 필요한 간격을 생성하기 위해 모노폴 본체 내로 충분한 깊이의 오목부를 가공하는 것은 비교적 비용이 많다. 다른 구현예는 모노파일 본체의 주 측방향 표면에 부착된 간격 돌출부로서 구동 슈를 사용하는 것을 포함한다. 그러나, 이러한 돌출부는 손상되기 쉬우며, 많은 토양 조건에서 이들은 토양을 애노드로부터 충분히 분리시키는 데 비효과적임을 나타냈다.

미국 등록특허 제4,157,287호 국제 공개특허 WO2018/115176호

따라서, 본 발명은 종래 기술에 대한 상기 문제를 해결하고자 하는 것으로, 구조물용 기초 및 이를 설치하기 위한 방법을 제공한다.

본 발명의 제1 양태에 따라, 구조물용 기초가 제공되며, 이는, 토양 내로의 삽입을 위해 측방향 표면 및 원위 말단부를 갖는 본체(상기 측방향 표면의 적어도 하나의 영역은 제1 전극을 형성함); 및 상기 본체 상에 제공되고 상기 측방향 표면과 동일 평면 상에 있거나 상기 측방향 표면에 돌출하는 하나 이상의 제2 전극(상기 제2 전극 각각은, 측방향 표면 주위에서 횡방향으로 연장되고, 상기 각각의 제2 전극과 상기 측방향 표면 사이에 제공된 절연 스트립에 의해 이로부터 전기적으로 절연됨)을 포함한다.

이러한 방식으로, 본 발명은 기초 어셈블리 그 자체가 제1 및 제2 전극 모두를 포함하는 배열을 제공하며, 이에 따라 해저에 별도의 대응 전극을 제공하고 설치할 필요성을 제거한다. 동시에, 제2 전극이 측방향 표면과 동일 평면에 위치하거나 또는 측방향 표면에 대해 돌출하는 원주 방향 밴드를 제공하기 때문에, 기초 본체로의 변형 없이 또는 최소로 비교적 큰 전극 표면 영역을 구비할 수 있다. 이는, 깊은 오목부를 본체 내로 기계 가공하도록 요구하거나 구동 슈 돌출부 뒤에 숨은 더 작은 수직 전극을 채용한 이전의 해결책과 대조된다. 이와 같이, 본 발명의 구현예는 간단하고 비용 효율적으로 구현될 수 있다.

사용시 전기적 전위차가 기초 자체 주변에 있는 토양의 상이한 영역 사이에 생성됨으로써 전기-삼투압을 유도하고 따라서 토양을 통한 물의 펌핑에 영향을 줄 수 있다. 동시에, 전위 차이가 기초의 상이한 영역 사이에 확립될 수 있기 때문에, 전극 사이의 거리는 상대적으로 더 짧을 수 있고, 이에 따라 전기-삼투압 흐름을 유도하기 위해 충분히 강한 전기장을 여전히 생성하면서 더 낮은 전압을 사용할 수 있게 한다. 제2 전극이 애노드이고 본체가 캐소드인 기초 설치 동안, 주변 토양의 물은 본체로 끌리고, 토양을 연화시키고, 그 측방향 표면 위로 윤활 막을 형성한다. 이는 기초를 보다 쉽게 구동시킨다. 제2 전극 주위의 탈수된 토양의 접착이 이에 대응하지만, 순 이점은 설치 저항의 상당한 전체적 감소이다. 또한, 복수의 전극이 본체의 확대 영역에 걸쳐 전기삼투압 효과를 확립하기 위해 본체를 따라 축 방향으로 분포되게 제공될 수 있다.

구현예에서, 하나 이상의 제2 전극은 본체를 가로지르는 밴드로서 제공된 복수의 제2 전극을 포함한다. 이와 같이, 각각의 제2 전극은 금속의 연속 시트로 형성될 수 있으며, 그 다음, 금속의 연속 시트는 측방향 표면에 순응하도록 본체의 전체 또는 일부 또는 원주 둘레에 래핑된다. 이에 따라, 이는 제조를 단순화할 수 있다.

구현예에서, 각각의 절연 스트립은 본체를 가로지르는 밴드로서 제공된다. 이는 제조를 단순화할 수 있는데, 그 이유는 각각의 절연 스트립이, 예컨대 압출된 중합체 또는 섬유 강화 플라스틱 시트와 같이, 절연 재료의 좁은 조각으로 형성된 다음에 측방향 표면에 접착될 수 있기 때문이다. 대안적으로, 절연 스트립은, 예를 들어 절연 페인트를 본체의 측방향 표면 상에 직접 페인팅함으로써, 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 절연 페인트는 또한, 제2 전극을 고정하는 접착제를 제공할 수 있다.

구현예에서, 각각의 절연 스트립은 각각의 제2 전극보다 넓다. 이러한 방식으로, 제2 전극 위와 아래의 절연 스트립의 노출된 영역은, 전극 사이의 경계에서 절연 완충제를 제공하여 이들 사이의 전기장을 조절하는 것을 보조한다. 즉, 절연체의 폭은 전류 밀도를 제한하도록 설계된다. 예를 들어, 이는 달리 접착제를 연화시킬 수 있는 안전한 온도 수준을 유지하는 것을 보조한다.

구현예에서, 본체는 제1 전극으로서 기능하기 위해 전기적으로 전도성이다. 이 방식으로, 기초 본체의 벌크 재료는 통상적인 제1 전극을 형성할 수 있다. 예를 들어, 본체는 본체에 접촉하는 개체와 안전 문제를 최소화하기 위해 0 V 전위로 접지될 수 있다.

구현예에서, 절연 스트립은 본체의 측방향 표면 상에 제공되고, 각각의 제2 전극은 각각의 절연 스트립 상에 제공된다. 이러한 방식으로, 절연 스트립은, 제2 전극이 절연 재료 상에 장착된 상태로, 본체에 직접 적용될 수 있다.

구현예에서, 제2 전극은 횡방향 평면에서 기초의 외부 경계를 정의한다. 이러한 방식으로, 제2 전극은, 기초 본체의 추가적인 맞춤화를 필요로 하지 않으면서, 표준 기초의 외부 표면에 고정될 수 있다.

구현예에서, 기초는 절연 스트립과 그의 각각의 제2 전극 사이의 경계에 제공된 쐐기 요소를 추가로 포함하며, 각각의 쐐기 요소는 절연 스트립으로부터 각각의 제2 전극으로 반경 방향 바깥으로 테이퍼가 진다. 이러한 방식으로, 제2 전극의 노출된 에지는 기초 설치 과정 동안에 제2 전극 고정체의 박리를 방지하도록 보호될 수 있다.

구현예에서, 본체는 원위 말단부에서 종결되어 토양 내로 삽입되기 위한 삽입 영역을 포함하며, 복수의 제2 전극은 삽입 영역을 따라 축 방향으로 분포된다.

구현예에서, 복수의 제2 전극 중 하나 이상은 하나 이상의 다른 제2 전극과 독립적으로 전력 공급부에 연결 가능하다. 이와 같이, 제2 전극은, 각각의 제2 전극이 토양 표면 아래에 있을 때까지 그들의 작동을 제한하기 위해 선택적으로 활성화될 수 있다. 일부 구현예에서, 복수의 제2 전극은 사용 시 상이한 전위를 갖도록 구성된다. 예를 들어, 중공형 기초의 내측 및 외측 상에 전극이 제공되는 경우, 전극 전위를 조절하여 표면 사이에 상이한 수준의 윤활을 제공할 수 있다. 예를 들어, 버킷 기초의 내부 및 외부는 플러그 리프트의 문제를 해결하기 위해 제어될 수 있다. 흡입 보조의 설치 단계 중에 흡입력이 충분히 높아 샌드층을 덮는 점토층을 버킷 내부에서 리프팅시키는 경우, 플러그 리프트는 일어난다. 이를 해결하기 위해, 버킷 외측에서의 윤활은 흡입 요구 압력을 감소시키기 위해 전위를 더 높이 사용함으로써 최대화될 수 있다. 동시에, 플러그가 상방으로 활주하는 것을 방지하기 위해서 버킷 기초의 내부와 플러그 사이의 마찰이 충분하도록, 버킷 내측에서의 윤활은 더 낮은 레벨로 설정되거나 심지어 역전될 수 있다.

구현예에서, 각각의 절연 스트립은, 제1 및 제2 전극 사이의 전기장 세기의 공간 분포를 조절하기 위해, 제2 전극 각각의 일측이 축 방향으로 연장되는 저항성 테이퍼 영역을 포함한다.

구현예에서, 기초는, 복수의 제2 전극 중 하나 이상의 표면에 유체를 공급하기 위한 복수의 유체 포트를 추가로 포함한다. 이 방식으로, 설치 중에 제2 전극이 애노드로 기능하는 경우, 유체는 제2 전극에 공급되어 물이 전극으로부터 떨어져 토양 내로 펌핑되면서 전해성 전도를 유지할 수 있다. 안정화 작업 중에 제2 전극이 캐소드로서 기능하는 경우, 제2 전극 부위로부터 유체를 또한 뽑아내어 배출구를 통해 다른 곳으로 펌핑할 수 있다. 이는 제2 전극 주위의 토양에서 과도한 연화를 피하게 할 수 있다. 바람직하게는, 유체 포트와 유체 펌프 사이에 유체 연통을 제공하기 위해, 유체 포트는 유체 파이프 시스템에 연결된다. 바람직하게는, 유체 파이프 시스템은 기초의 근위 말단부로 연장된다. 바람직하게는, 유체 파이프 시스템은 단락을 방지하기 위해 전기적으로 절연된 보어를 포함한다. 설치 후, 유체 포트와 배관 시스템은 격납이나 레진으로 밀봉되어 기초가 주기적인 하중을 겪는 동안 이 영역으로 물이 들어가는 것을 방지할 수 있다.

또한, 구현예에 있어서 유체가 순환될 수 있도록, 제2 유체 포트 및 제2 배관 시스템도 제공될 수 있다. 이는 전기-삼투압 효과 또는 전기 화학적 토양 시멘트 주입법을 최적화하기 위해 전해질을 순환시키도록 사용될 수 있다.

구현예에 있어서, 본체는 튜브형이다. 예를 들어, 기초는 모노파일일 수 있고, 10 m 또는 20 m 길이 초과인 길쭉한 튜브형 본체를 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 상기 기초는 원형 족적을 갖는 버킷 기초일 수 있고, 버킷 기초는 4-16 m의 직경 및 2-30 m의 수직 길이, 및 바람직하게는 7-12 m 및 2-9 m의 침투 깊이를 가질 수 있다. 본체가 중공형 공동을 갖는 구현예에서, 본체는 내부 측방향 표면을 포함할 수 있다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 풍력으로부터 전기를 발생시키기 위한 발전기 조립체; 및 상기 발전기 조립체를 지지하기 위해 상기 내용 중 임의의 것에 따른 기초를 포함하는 풍력 터빈이 제공된다. 이 방식으로, 기초는 풍력 터빈의 베이스를 제공할 수 있으며, 풍력 터빈 발전기 조립체의 나셀 및 회전자는 상기 기초 위에 지지된다. 풍력 터빈은, 예를 들어 연안에 설치될 수 있다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 상기 내용 중 임의의 것에 따른 기초를 설치하는 방법이 제공되고, 상기 방법은, 상기 제2 전극이 애노드로 기능하기 위해 상기 복수의 제2 전극 중 하나 이상을 전력 공급부의 양극 단자에 연결하는 단계; 상기 제1 전극이 캐소드로 기능하기 위해 상기 제1 전극을 상기 전력 공급부의 음극 단자에 연결하는 단계; 상기 본체의 원위 말단부를 상기 토양에 삽입하는 단계 및 상기 토양 내의 물을 상기 제1 전극으로 끌어 들임으로써 상기 본체를 상기 토양으로 용이하게 삽입하기 위한 전기-삼투압 효과를 생성시키도록 상기 제1 및 상기 제2 전극 중 적어도 하나 양단에 전위차를 인가하는 단계를 포함한다. 이 방식으로, 기초는 토양 내로 더 쉽게 밀어 넣을 수 있다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 상기 내용에 따른 기초의 설치 과정을 저지하는 방법이 제공되고, 상기 방법은, 상기 제2 전극이 캐소드로 기능하기 위해 상기 제2 전극을 전력 공급부의 음극 단자에 연결하는 단계; 상기 제1 전극이 애노드로 기능하기 위해 상기 제1 전극을 상기 전력 공급부의 양극 단자에 연결하는 단계; 상기 토양 내의 물을 상기 제1 전극으로부터 쫓아내는 전기-삼투압 효과를 생성시키기 위해 상기 제1 및 제2 전극 양단에 전위차를 인가하는 단계를 포함한다. 이에 관해, 기초가 발라스트를 사용하여 설치될 경우, 설치 속도는 주로 제공된 하방 힘에 의해 조절된다. 동시에, 설치 속도가 빠를수록 저항이 커지고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 이와 같이, 종종 기초 상에 너무 많은 발라스트가 존재하기 때문에, 목표 침투 깊이가 달성되는 즉시 설치 과정을 완전히 정지시키는 것이 때때로 어려울 수 있다. 예를 들어, 발라스트는, 종종 1000 톤과 같은 다수의 리프팅 가능한 발라스트 유닛을 사용하여, 기초에 적용된다. 따라서, 일단 목표 설치 깊이가 달성되면, 기초가 완전히 관통을 멈출 정도로 충분히 낮은 수준으로 하방 힘을 감소시키기 위해 충분한 유닛을 신속히 제거하는 것이 어려울 수 있다. 즉, 일부 발라스트 유닛이 제거되더라도, 기초는 상당히 감소된 속도이지만 계속해서 침투할 것이다. 이와 같이, 저지 방법은 극성을 반전시킴으로써 윤활 효과를 신속하게 정지시키도록 작용한다. 이전의 애노드 전극이 이제 부분적으로 윤활될 수 있지만, 영역 비율은 이제 설치 저항을 증가시키는 것이 유리하다. 또한, 일부 토양 조건에서, 설치 중에 제2 전극으로 베이킹된 토양은, 극성이 역전되는 경우에 이 영역에서 윤활을 허용하지 않을 수 있다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 상기 내용에 따른 기초를 안정화하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 상기 제2 전극이 캐소드로 기능하기 위해 상기 제2 전극을 전력 공급부의 음극 단자에 연결하는 단계; 상기 제1 전극이 애노드로 기능하기 위해 상기 제1 전극을 상기 전력 공급부의 양극 단자에 연결하는 단계; 상기 토양 내의 물을 상기 제1 전극으로부터 쫓아내는 전기삼투압 효과를 생성시키기 위해 상기 제1 및 제2 전극 양단에 전위차를 인가하는 단계를 포함한다. 이 방식으로, 기초의 본체 주변의 토양은 상기 기초 본체와 상기 토양 사이의 전단 저항을 강화시키기 위해 굳어질 수 있다. 이는 기초를 안정화시킨다. 실제로, 토양과 기초 사이의 계면 강도가 정상 수준으로 복구될 수 있을 뿐만 아니라, 추가적인 토양 굳어짐의 효과는 잠재적으로 계면 강도가 이 수준을 넘어 향상되도록 할 수 있다. 또한, 이 효과는 또한 기초에 가까운 부근을 넘어 연장될 수 있다. 또한, 안정화 과정은 또한 설치 과정 중에 토양에서 발생되었을 수 있는 산성화를 적어도 부분적으로 중화시키는 데 도움이 될 수도 있다. 즉, 캐소드로 작용하는 제2 전극으로, OH^- 이온은 주변의 토양 내의 기공 수에서 생성되고, 이는 설치 과정 중으로부터 남은 H⁺를 중화시킬 수 있다.

본 발명의 추가 양태에 따르면, 토양으로 삽입된 기초를 상기 내용에 따라 조절하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 상기 제2 전극이 애노드로 기능하기 위해 상기 제2 전극을 전력 공급부의 양극 단자에 연결하는 단계; 상기 제1 전극이 캐소드로 기능하기 위해 상기 제1 전극을 상기 전력 공급부의 음극 단자에 연결하는 단계; 상기 토양 내의 물을 상기 제1 전극으로 끌어 들이는 전기-삼투압 효과를 생성시키기 위해 상기 제1 및 제2 전극 양단에 전위차를 인가하는 단계; 및 상기 토양 내에서 상기 본체를 이동시키는 단계를 포함한다. 이 방식으로, 기초는 보다 쉽게 조절될 수 있고, 예를 들면 토양으로부터 기초를 후퇴시킬 수 있다. 이 방법은 또한 기초의 위치를 조절하기 위해 사용될 수도 있고, 예를 들어 극한 하중으로 인해 이동한 기초를 리셋할 수 있다. 이는 구조물을 곧게 하기 위해 버킷을 재레벨링하도록 마찰을 감소시킴에 의한 것으로 버킷 기초와 특히 관련될 수 있다. 점토성이 강한 토양에서 버킷 기초의 종래 재레벨링 방법은 매우 어려울 수 있는데, 그 이유는 버킷 기초를 제거하기 위해 필요한 수압이 그 밑의 토양을 갈라지게 할 위험이 있기 때문이다. 이는 종종 경사진 버킷 기초를 재사용할 수 없음을 의미하고, 버킷은 대신에 진흙 선에서 절단되어 제거되어야 한다. 따라서, 본 발명의 구현예는 구조물이 허용 가능한 한계를 넘어 경사진 이후, 보정되어야 할 단일 버킷의 상승을 제공한다.

이제 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 구현예가 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따라 설치 동안에 기초의 개략적인 단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 나타낸 기초 본체의 삽입 영역의 확대도를 나타낸다.
도 3은 제1 구현예에 따른 제2 전극을 통한 단면도를 나타낸다.
도 4는 도 3에 나타낸 제2 전극을 통한 등각 단면도를 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 구현예에 따른 기초, 시스템 및 방법을 사용하여 설치되고 있는 연안 풍력 터빈의 개략도를 나타낸다.
도 6은 설치 중인 본 발명의 제1 구현예에 따른 기초의 개략도를 나타내고, 전기장 라인이 나타나 있다.
도 7은 제2 구현예에 따른 제2 전극을 통한 단면도를 나타낸다.
도 8은 도 7에 나타낸 제2 전극을 통한 등각 단면도를 나타낸다.
도 9는 제3 구현예에 따른 제2 전극을 통한 단면도를 나타낸다.
도 10은 도 9에 나타낸 제2 전극을 통한 등각 단면도를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따라 설치 동안에 기초의 개략적인 단면도를 나타낸다. 이 구현예에서, 기초(1)는 연안 풍력 터빈(7)을 위한 모노파일이다. 기초(1)는, 해수면(3) 위의 풍력 터빈(7)을 지지하기 위한 근위 말단부 및 토양(2) 내에 삽입된 원위 말단부(10)를 갖는, 속이 빈 튜브형 본체(8)를 포함한다. 본체(8)는 전기적으로 전도성이어서, 이의 외부 측방향 표면(11)이 제1 전극으로서 기능하도록 한다. 본 구현예에서, 다른 구성이 가능하지만, 본체(8)는 재료 전체에 걸쳐 전기 전도성을 제공하기 위해 금속으로 형성된다. 예를 들어, 다른 재료가 사용될 수 있고/있거나 전도성 코팅을 노출 표면에 적용함으로써 전도성 영역은 형성될 수 있다. 단자(4)를 전력 공급부(미도시)에 전기적으로 연결하기 위해 본체(8)의 근위 말단부에 제1 단자(4)가 제공된다.

이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 복수의 제2 전극(9)은 본체의 삽입 영역 위에 그의 하부 원위 말단부를 향해 형성된다. 제2 전극(9)은, 외부 측방향 표면(11) 주위로 연장되고 배선(미도시)에 의해 본체(8)의 근위 말단부에서 제2 단자 어레이(5)에 개별적으로 스위칭 가능하게 연결되는, 원주 방향 밴드로서 형성된다. 이와 같이, 제2 전극(9)은 각각 전기삼투압 회로의 일부로서 활성화될 수 있다.

도 2는 본체(8)의 삽입 영역의 확대도를 나타낸다. 나타낸 바와 같이, 제2 전극(9)은 복수의 원주 방향 밴드로서 본체(8)의 외부 측방향 표면(11)을 가로질러 횡방향으로 연장된다. 제2 전극은, 제2 전극(9)을 본체(8)로부터 전기적으로 절연하기 위해, 본체의 측방향 표면(11) 상에 제공된 절연 재료의 횡방향 절연 스트립(12)에 고정된다. 나타낸 바와 같이, 절연 스트립(11)은, 절연 재료가 제2 전극(9)의 상부 및 하부 경계의 양측에 수직으로 연장되도록, 제2 전극(9)의 밴드보다 더 넓다. 사용 시, 제2 전극(9)은 제2 단자 어레이(5) 내의 단자를 통해 전력 공급부에 전기적으로 연결됨으로써, 제1 전극으로서 작용하는 본체(8)와 각각 활성화된 제2 전극(9) 사이의 전위차를 설정할 수 있다. 이에 관해, 발생된 전기장은, 활성화된 제2 전극으로부터의 축 방향 거리가 증가함에 따라, 감소할 것이다. 따라서, 두 개의 동일하고 인접한 제2 전극(9)이 동일한 전압으로 활성화되는 경우, 전압 구배는 토양의 균질성에 따라, 전극 사이의 중간 지점 주위에서 가장 낮은 전기장 세기로, 둘 사이에 형성된다. 따라서, 제2 전극(9) 사이의 거리뿐만 아니라 절연 스트립(12)의 폭은, 토양의 과도한 가열을 초래할 수 있는 전류 밀도 스파이크를 제한할 뿐만 아니라 삽입 영역의 길이를 따라 충분한 전기장 세기를 달성하도록 전압 구배를 최적화하도록 구성될 수 있다.

도 3 및 도 4는 제2 전극(9)을 통한 단면 및 등각 단면도를 나타낸다. 본 구현예에서, 절연 스트립(12)은 에폭시 글루를 사용하여 본체(8)의 측방향 표면(11) 주위에 횡방향 밴드로서 적용된 유리 강화 플라스틱 시트로서 제공된다. 글라스 강화 플라스틱 시트는 바람직하게는 1-2 mm 두께이며, 본 구현예에서 1.3 mm 두께이다. 다른 구현예에서, 절연 스트립을 형성하기 위해 절연 페인트가 측방향 표면(11)에 적용될 수 있다.

에폭시 글루의 두 개의 쐐기 형상 형성부(14)가 절연 스트립(12)의 상부 및 하부 경계부에 제공되어 표면 사이에 테이퍼형 접합부를 제공함으로써 사용 시 박리의 위험을 완화시킨다. 제2 전극(9)은, 절연 스트립(12)에 접착되고 본체의 측방향 표면(11) 주위에 순응하는 알루미늄 시트로서, 제공된다. 이와 같이, 제2 전극(9)은 측방향 표면에 돌출한다. 에폭시 글루의 두 개의 추가 쐐기 형상 형성부(13)가 제2 전극(9)의 상부 및 하부 경계선에 제공되어, 사용 시 박리의 위험을 완화시키기 위해 절연 스트립(12)의 표면 및 제2 전극(9) 사이에 테이퍼형 접합부를 제공한다. 본 구현예에서, 제2 전극(9)은 그의 하단으로부터 상단 경계까지 200 mm 폭인 반면, 절연 스트립(12)은 그의 하단으로부터 상단 경계까지 500 mm 폭이다. 이와 같이, 절연 스트립(12)은 측방향 표면(11)과 제2 전극(9) 사이에 두 개의 절연 밴드를 형성하는 제2 전극(12) 위 및 아래에 모두 축 방향으로 연장된다. 이와 같이, 전위차가 전극 양단에 인가되는 경우, 절연 재료의 노출된 영역은 전기장을 유도하고 전류 밀도를 제한하기 위한 완충 영역으로서 작용한다.

도 5a 내지 도 5c는 설치 중인 도 1 및 도 2의 기초를 개략적으로 나타낸다. 도 5a에 나타낸 바와 같이, 기초(1)의 본체(8)는 설치선(16) 상의 크레인(15)에 의해 위치하고, 원위 말단부(10)는 토양(2) 내에 약간 잠긴 상태이다. 이하 자세히 설명되는 바와 같이, 일단 제1 제2 전극(9)이 토양으로 덮이면, 설치선(16) 상의 DC 전력 공급부가 전기-삼투압 효과를 확립하도록 제1 및 제2 단자(4, 5)를 통해 전위차를 인가하기 위해 사용될 수 있다. 그 다음, 본체(8)는, 토양과 본체(8)의 측방향 면 사이의 전단 저항이 감소됨에 따라, 토양(2) 내로 더 깊게 침투할 수 있다. 침투는 기초 자체의 중량 하에서, 또는 추가적인 발라스트 또는 파일 구동 해머 충격을 인가함으로써, 용이해질 수 있다. 유리하게는, 본 의도의 구현예에 따라, 설치 저항은, 해머 충격을 인가할 필요 없이, 설치가 달성될 수 있도록 충분히 감소될 수 있다.

도 5b에 나타낸 바와 같이 기초의 원위 말단부(5)가 요구되는 깊이에 도달하면, 전력 공급부를 꺼서 토양(2)과 본체(8) 사이의 전단 저항을 회복할 수 있다. 이는 전기삼투압 효과를 정지시키고 그 윤활을 감소시켜 기초를 안정화시킨다. 그러나, 이러한 안정화는 시간이 걸릴 수 있다. 이는 점토가 매우 낮은 투과성을 갖기 때문이고, 따라서 기초 근처에 있는 과도한 기공 압력이 토양으로 다시 소멸하는 데 시간이 걸릴 수 있기 때문이다. 따라서, 본체(8)가 애노드로서 역할하고 제2 전극(9)이 캐소드로서 작용하도록 전력 공급부의 극성을 일시적으로 반대로 함으로써 안정화가 선택적으로 더욱 향상될 수 있다. 이는, 기공 수가 본체(8)의 측방향 표면(11)으로부터 멀리 구동되도록 전기장을 반대로 함으로써, 본체(8)와 토양(2) 사이의 계면의 접착 강도를 향상시킨다. 도 5c에 나타낸 바와 같이, 풍력 터빈(7)은 그 후 기초(1)의 상부에 설치될 수 있다. 안정화 효과는 또한 주기적으로 하중을 받는 중에 축적되었을 수 있는 축 방향 또는 단일 파일 기초 주위의 과도한 기공 압력을 제거하기 위해 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 안정화 유지보수는 대안적으로 하나 이상의 원격식 양극을 사용하여 구현될 수 있다.

도 6은 설치 과정 동안 기초(1)의 섹션의 개략도를 나타낸다. 이와 같이, 전기장 라인(24)은 제2 전극(9)과 측방향 표면(11) 사이에 나타나 있다.

전술한 바와 같이, 설치 과정 동안, 본체(8)는 크레인(15)에 의해 제자리로 들어 올려지고, 발라스트(17)는 그의 근위 말단부에 인가되어 토양(2) 내로의 침투를 용이하게 할 수 있다. 본체(8)의 원위 말단부가 눌리면, 제2 전극(9)은 토양(2)에 매립될 때 애노드가 되도록 순차적으로 활성화된다. 이를 위해, 전위차가 설치선 상에 제공되고 AC 발생기(20)에 의해 공급된 DC 전력 유닛(19)에 의해 인가된다. 제2 전극(9)의 순차적 활성화는, 전극(9)이 여전히 토양(2) 위에 있는 초기 설치 단계 동안에 해수를 통해 과도한 전류를 흡인하는 것을 피하는 것을 보조한다. 이와 같이, 제2 전극(9)은 그것이 토양 라인 아래에 안전하게 있을 때까지 하전되지 않게 남을 수 있고, 그 후에 이는 DC 전력 유닛(19)에 연결되어 그 영역에서 전기-삼투압 효과를 생성할 수 있다.

이에 관해, 구체적으로, DC 전력 유닛(19)은 제1 전력 케이블(23)을 통해 본체(8)를 접지하는데 사용되어 0 V 전위를 가지게 되고, 이에 따라 캐소드로서 기능할 수 있다. 본체(8) 자체가 제로의 전위를 갖기 때문에, 설치 중에 다른 본체와의 접촉으로부터 안전 위험 요소를 제공하지 않는다. 동시에, 바람직하게는 약 +40 V 내지 +400 V, 가장 바람직하게는 약 +200 V의 양의 전압이 제2 전력 케이블(22)을 통해 각각의 활성화된 제2 전극(9)에 인가된다. 약 +80 V 미만의 전압에서는 전압은 안성맞춤으로 위험 수준 미만이다. 또한, 제2 전극(9)의 선택적 활성화의 결과로서, 기초의 하전된 영역은 토양(2) 아래에 매립되는 본체의 설치된 영역에 격리된다. 각각의 활성화된 제2 전극(9)과 본체(8) 사이의 전위차의 인가는, 그들 사이의 토양을 통해 전기장(24)을 생성한다.

관개용 펌프(18)는 또한, 유체 채널(21)을 통해 제2 전극(9) 내에 또는 그에 인접한 포트에 유체를 공급하기 위해, 설치선 상에 제공될 수 있다. 이 유체는, 예를 들어 해수일 수 있고, 이의 전달은 제2 전극(9)에서 표면 마찰 및 토양 응집을 감소시키는 데 도움을 줄 수 있다.

도 6에 나타낸 전기장 효과는, 전기-삼투압 효과가 기초 주위의 토양에서 전기장(24)에 의해 유도된다는 것이다. 구체적으로, 토양 내에서 음으로 하전된 토양 입자는 입자 사이의 미결합 물 구역 내 및/또는 이중 층 내에 놓이는 기공 수 유체에 의해 둘러싸인다. 전기장(24)을 인가하면, 본체(8)의 측방향 표면(11)에 의해 제공되며 음으로 하전된 캐소드 쪽으로 이 기공 수의 일부를 이동시킨다. 이는 측방향 표면(11)에 인접한 토양에서 토양 수분을 증가시킴으로써 본체(8)와 토양(2) 사이의 계면을 윤활하는 효과를 갖는다.

상기와 같이 동시에, 제2 전극(9)에 의해 제공되며 양으로 하전된 애노드는 기공 수를 쫓아내도록 역할한다. 이는 주변 토양에서 토양 수분의 결과적인 감소를 초래하고, 탈수된 영역이 제2 전극(9)의 표면에 붙고 궁극적으로 자체를 거기에 베이킹한다. 그러나, 이렇게 증가한 토양 접착은 본체(8)의 설치에 대한 축 방향 저항을 증가시키지만, 예기치 않게, 측방향 표면(11)의 벌크에 걸친 전체 감소 계면 저항이 이를 보상하는 것보다 더 큰 것으로 밝혀졌다. 즉, 토양이 제2 전극(9)에 접착될 수 있지만, 출원인에 의한 시험은 기초 본체의 삽입 영역의 나머지 부분에 걸친 윤활이 설치 저항의 상당한 순 감소를 제공함을 보여주었다. 접착은, 예를 들어 각각의 제2 전극(9)을 둘러싸는 토양의 수평 환형으로 제한된다.

유리하게, 제2 전극은 토양으로부터 이격될 필요가 없고, 기초 본체(8)의 주 측방향 표면(11) 상에 있거나 돌출할 수 있기 때문에, 오목부 또는 간격 돌출부를 제공하기 위해 기초를 맞춤화할 필요가 없다. 이와 같이, 신뢰성이 개선될 뿐만 아니라, 기초 비용도 감소될 수 있다. 예를 들어, 달리 종래의 모노파일은, 접착제를 사용하여 절연 스트립(12) 및 제2 전극(9)을 그의 표면(11)에 고정시킴으로써 용이하게 변형될 수 있다.

대안적인 구성이 제2 전극(9)을 위해 사용될 수 있으며, 이들은 제1 구현예와 관련하여 전술한 것과 실질적으로 동일한 방식으로 기능함을 이해할 것이다. 도 7 및 도 8은, 예를 들어 본 발명의 제2 구현예에 따라 제2 전극을 통한 단면 및 등각 단면도를 나타낸다. 이 경우에, 절연 스트립(12)은 절연 페인트의 1.5 mm 층으로서 적용되고, 제2 전극(9)은 측방향 표면에 제공된 오목부 내에 안착된다. 이와 같이, 제2 전극(9)은 기초 본체(8)의 주 측방향 표면(11)과 실질적으로 동일 평면에 안착한다. 단지 3-5 mm의 깊이일 수 있는 얕은 오목부의 이러한 제공은, 인접한 토양과의 갭을 생성하는 데 달리 필요할 수 있는 훨씬 더 깊은 오목부를 필요로 하지 않으면서, 제2 전극(9)이 본체(8)로부터 박리되는 것을 방지하도록 작용할 수 있다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 제3 구현예에 따라 제2 전극을 통한 단면 및 등각 단면도를 나타낸다. 본 구현예에서, 제2 전극(26)은, 내측 대향 공동(27) 및 외부 면으로의 복수의 슬릿을 포함하는 기계 가공된 알루미늄 조각으로 형성된다. 커버(25)는 제2 전극(26)의 외부 면에 걸쳐 끼워맞춤되고, 직조된 케블라(아라미드 섬유) 상단 시트에 의해 덮인 부직포 아라미드 섬유를 포함한다. 본 구현예에서, 제2 전극(26)은 주 측방향 표면(11)에 적용된 절연 스트립(12)을 형성하는 절연 페인트 층에 접착된다. 다른 구현예에서, 전극은 대안적으로 오목부 내에 안착될 수 있다. 사용시, 유체는 관개 펌프(18)를 사용하여 공동(27)에 공급될 수 있으며, 이는 차례로 슬롯을 통해 흡인된다. 커버(25)는 유체를 심지화하도록 작용함으로써, 노출 표면 위로 유체를 방출한다. 이와 같이, 케블라 상단은 제2 전극(26) 상으로의 토양 베이킹을 방지하도록 작용한다. 동시에, 유체의 전달은 각각의 제2 전극(26)에 인접한 토양을 재수화하도록 작용하며, 이는 애노드와 캐소드 사이의 전해질 유체 연결을 유지하는 것을 보조한다. 일부 구현예에서, 예를 들어 그의 전도성을 향상시키거나 화학적 안정화를 제공하도록, 첨가제는 관개 펌프(18)로부터 펌핑된 유체에 추가적으로 도입될 수 있다. 다른 구현예에서, 유체 포트(들)는 또한, 배관 시스템을 밀봉하고 공동(27)에 갇혀 있는 임의의 잔여 물을 옮기기 위해, 격납이나 유사한 재료를 공급하여 설치를 마무리하기 위해 사용될 수 있다.

이러한 연결에서, 제2 전극(26)에서의 유체의 전달은 애노드에서 발생된 산성도를 중화시키거나 희석시키기 위해 사용될 수 있다. 즉, 전기-삼투압 효과 외에 전기 분해는 애노드와 캐소드에서 각각 화학적 산화 및 환원 반응을 초래한다. 가능한 반응의 범위는 어떤 이온 종이 이용 가능하거나 존재하는 것에 따라 달라지고, 따라서 맞춤형 컨디셔닝제의 도입은 특정 반응을 향상시키거나 억제하는 역할을 할 수 있다. 예로서, 불활성 전극을 갖는 순수에서 H₂ 가스 및 OH^- 음이온은 캐소드에서 생성되고, O2 가스 및 H⁺ 양이온은 애노드에서 생성된다. 전기장의 결과로서, 양이온과 음이온은 각각 캐소드 및 애노드를 향해 이동한다. H⁺ 양이온이 이동도가 높기 때문에, 관련 산성 선단부가 수산화 음이온에 의해 휩쓸어지는 양과 비교하면 더 큰 체적의 토양을 휩쓴다. 토양의 이러한 산성도는 생물학적 활성을 감소시키는 것, 토양의 전기-삼투압 투과성을 낮추는 것, 및 기초 자체의 부식을 가속화하는 것을 포함하여 좋지 않은 효과를 여러 가지 가질 수 있다. 이들 효과를 극복하기 위해, 화학적 컨디셔닝 유체는 포트로부터 펌핑되어 양전하 H⁺를 중화시키거나 희석할 수 있다. 또한, 컨디셔닝 유체는 점토 입자의 표면 화학을 개질시키거나, 또는 기공 공간 내의 시멘트를 침전시키도록 선택될 수 있다. 이러한 변화는 토양의 강도 및 강성을 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 정상 극성의 단계 중에, 석회석 또는 염화칼슘 용액은 개질제로서 포트를 통해 도입될 수 있고, 극성이 반대일 때 이러한 컨디셔너는 시멘트 결합 반응에서 침전하는 규산화나트륨을 포함할 수 있다.

도 9 및 도 10에 나타낸 배열은 또한 활성 관류 없이 사용될 수도 있다. 이에 관해, 설치 중에, 기초는 토양 내로 침투하기 전에 물을 통해 먼저 낮아진다. 이 단계는 제2 전극(26) 내의 공동(27)을 해수로 부분적으로 충진하도록 작용한다. 동시에, 공동(27)에 남아 있는 공기가 압축된다. 이와 같이, 해수가 전기삼투압 동안 공동(27)으로부터 흡인되는 경우, 압축 공기는 다시 팽창함으로써, 공동(27) 내에 진공이 즉시 형성되는 것을 방지한다.

이해할 수 있는 바와 같이, 본원에 개시된 본 발명의 배열은 기초 위치에서 요구되는 설정 시간을 상당히 연장시키지 않으면서 기초를 더욱 쉽게 토양으로 밀어 넣을 수 있게 한다. 이는, 비용을 절감하고, 보다 안정적인 기초를 제공하고, 연안 응용 분야에 특히 중요한 파일 기초의 경우에 설치 소음을 완화시킬 수 있다. 동시에, 본 발명의 구현예는 기존의 기초 설계에 대한 실질적인 수정을 필요로 하지 않고, 쉽게 구현될 수 있다.

위에 나타낸 구현예는 단지 예시의 목적을 위해 본 발명의 적용예를 나타냄을 이해할 것이다. 실제로, 본 발명은 많은 상이한 구성에 적용될 수 있으며, 상세한 구현예는 당업자가 구현하기에 간단하다.

또한, 상기 예시적인 구현예 중 일부에서, 기초는 모노파일과 같은 중공형 본체였지만, 본 발명은 다른 기초, 예컨대 버킷 기초, 축 방향 파일과 시트 파일, 스퍼드캔, 그리고 다른 중력 기반 기초에 적용될 수 있다.

풍력 터빈뿐만 아니라, 본 발명은 연안 플랫폼 및 시트 벽 또는 돌핀 파일과 같은 다른 구조물에도 사용될 수 있다.

또한, 상기 예시적인 구현예에서, 상기 시스템은 상기 설치선 상에 제공된 전력 공급부를 사용하여 설명되었지만, 다른 배열이 가능한 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 기초 또는 구조물 자체에 위치한 배터리 또는 발전기가 전력 공급부로서 사용될 수 있다.

또한, 본 발명은 연안 위치를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 전기-삼투압을 위해 충분히 높은 수분 함량을 갖는 다른 위치에서 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 이는, 예를 들어 미세-알갱이로 된 응집성 점토 침전물, 저 투과성 문제 토양, 팽창성 토양, 분산성 토양, 고 압축성 점토, 해양 점토, 민감성 점토, 급성 점토, 염/나트륨성 토양, 및 연성 피트(peat)를 포함할 수 있다. 이렇게 부드러운 점토 토양은 종종 해안 토양뿐만 아니라 하구, 강 및 호수 위치와 종종 연관된다.

본 발명은 전기-삼투압 효과를 재활성화하여 본체로부터 물을 쫓아내고 제2 전극에서 수집된 물을 배수함으로써, 기초 주위의 토양을 주기적으로 재강화시킴을 또한 이해할 것이다. 동일하게, 본 발명은, 전기-삼투압 효과를 재활성화하여 본체 위에 유체 윤활 막을 형성함으로써 토양으로부터 인출을 쉽게 하여, 해체 중에 기초의 단순화된 후퇴를 허용할 수 있다.

이에 관해, 본 발명으로 기초의 상이한 영역에 걸쳐 DC 전압을 인가함으로써, 두 가지 전기-삼투압 효과가 주변 토양에서 발생된다. 첫째, 전기-삼투압은 폐쇄된 경계에서 흐름 방향에 따라 토양을 약화시키거나 강화시키도록 작용하는 물의 이동을 야기한다. 이와 같이, 설치 또는 제거 중에 수막으로 토양/기초 계면을 윤활시키기 위해 과잉의 토양 기공 압력이 생성될 수 있다. 대안적으로, 기초를 안정화하기 위해 토양 구조 및 계면 마찰을 회복시키거나 개선시키기 위해, 음(-)의 기공 압력이 사용될 수 있다. 예를 들어, 부드러운 점토 또는 다른 응집성 토양은 토양 밖으로 물을 전기-삼투압으로 밀어냄으로써 강도를 위해 기초 주위에 통합될 수 있다. 전기삼투압의 두 번째 효과는 토양 내의 이온을 기초에 대해 이동시키는 역할을 하는 것이다. 이온 효과는 시멘트화 전해질을 침윤시켜 기초를 제 자리에 시멘트화하는 것을 허용할 수 있어서, 과립 토양에 있어서 특히 유용할 수 있다.

절연 스트립은 또한, 제2 전극의 양측에 수직 연장되는 테이퍼형 비저항 영역을 추가로 포함할 수 있다. 테이퍼형 비저항 영역은, 본체와 제2 전극 사이에서 발생되는 토양에서의 전기장 세기 분포를 제어하도록 작용할 수 있다. 즉, 전위차가 전극 양단에 인가되는 경우, 테이퍼형 비저항 영역은, 전극 사이의 비교적 작은 거리로 인해, 절연 스트립과 본체 사이의 접합부에 바로 인접한 영역에서 과도하게 높은 전기장 세기를 회피하기 위해 전기장 세기를 감소시키거나 완화시키도록 작용할 수 있다. 일부 구현예에서, 저항 효과를 줄이기 위해 제2 전극으로부터 거리가 증가함에 따라 절연 스트립을 형성하는 절연 재료는 점진적으로 구배화될 수 있다. 이 방식으로, 제2 전극으로부터 연장되는 전기장을 더 균일하게 달성하기 위한 근접성때문에, 증가된 전기장 세기를 점진적으로 상쇄하기 위해 저항 테이퍼가 사용될 수 있다.

마지막으로, 예시적인 실시예는 외부 측방향 표면 상에 제공된 제2 전극을 갖는 본 발명의 구현예를 나타내지만, 중공형 기초의 경우, 제2 전극이 내부 측방향 표면 상에 제공될 수 있음을 이해할 것이다.

Claims (15)

1. 구조물을 위한 기초로서,
   적어도 한 영역이 제1 전극을 형성하는 측방향 표면 및 원위 말단부를 갖고 토양 내에 삽입하기 위한 본체; 및
   상기 본체 상에 제공되고 상기 측방향 표면과 동일 평면에 있거나 상기 측방향 표면에 대해 돌출하는 하나 이상의 제2 전극을 포함하되, 상기 제2 전극 각각은, 상기 측방향 표면 주위로 횡방향 연장되고 상기 각각의 제2 전극과 상기 측방향 표면 사이에 제공된 절연 스트립에 의해 이로부터 전기적으로 절연되는, 기초.
2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 전극은 상기 본체를 가로지르는 밴드로서 제공된 복수의 제2 전극을 포함하는, 기초.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 절연 스트립은 상기 본체를 가로지르는 밴드로서 제공되는, 기초.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 절연 스트립은 그의 각각의 제2 전극보다 넓은, 기초.
5. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체는 상기 제1 전극으로서 기능하기 위해 전기적으로 전도성인 기초.
6. 제5항에 있어서, 상기 절연 스트립은 상기 본체의 측방향 표면 상에 제공되고, 각각의 제2 전극은 각각의 절연 스트립 상에 제공되는, 기초.
7. 제6항에 있어서, 상기 제2 전극은 상기 횡방향 평면에서 상기 기초의 외부 경계를 정의하는, 기초.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연 스트립과 그의 각각의 제2 전극 사이의 경계에 제공된 쐐기 요소를 추가로 포함하되, 각각의 쐐기 요소는 상기 절연 스트립으로부터 각각의 제2 전극으로 반경 방향 바깥으로 테이퍼가 지는, 기초.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 본체는, 상기 토양 내로의 삽입을 위해 원위 말단부에서 종결되는 삽입 영역을 포함하고,
   상기 복수의 제2 전극은 상기 삽입 영역을 따라 축 방향으로 분포되는, 기초.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극을 전력 공급부에 연결하기 위한 단자를 추가로 포함하는 기초.
11. 제10항에 있어서, 상기 복수의 제2 전극 중 하나 이상은 하나 이상의 다른 제2 전극과 독립적으로 상기 전력 공급부에 연결 가능한, 기초.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 절연 스트립은 상기 제1 및 제2 전극 사이의 전기장 세기의 공간 분포를 조절하기 위해 그의 각각의 제2 전극의 일측에 축 방향으로 연장된 저항성 테이퍼 영역을 포함하는, 기초.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 제2 전극 중 하나 이상의 표면에 유체를 공급하기 위한 복수의 유체 포트를 추가로 포함하는 기초.
14. 풍력 터빈으로서,
    풍력으로부터 전기를 발생시키기 위한 발전기 조립체; 및
    상기 발전기 조립체를 지지하기 위해, 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 기초를 포함하는, 풍력 터빈.
15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 기초를 설치하는 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 제2 전극이 애노드로서 기능하기 위해 상기 복수의 제2 전극 중 하나 이상을 전력 공급부의 양극 단자에 연결하는 단계;
    상기 제1 전극이 캐소드로서 기능하기 위해 상기 제1 전극을 상기 전력 공급부의 음극 단자에 연결하는 단계; 및
    상기 본체의 원위 말단부를 상기 토양에 삽입하는 단계, 및 상기 토양 내의 물을 상기 제1 전극으로 끌어 들임으로써 상기 본체를 상기 토양으로 용이하게 삽입하기 위한 전기삼투압 효과를 생성시키도록 상기 제1 및 제2 전극 중 적어도 하나의 양단에 전위차를 인가하는 단계를 포함하는, 방법.

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