KR20230095361A - 부유식 구조체 및 풍력발전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부유식 구조체 및 풍력발전 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 부유식 구조체는, 부력을 제공하는 복수의 칼럼; 및 상기 복수의 칼럼을 연결하는 연결체를 포함하고, 상기 복수의 칼럼 중 적어도 하나는, 상호간 연결된 복수의 기둥체; 및 상기 복수의 기둥체에 둘러싸여 형성된 중공부를 포함할 수 있다.

Description

부유식 구조체 및 풍력발전 장치{FLOATING STRUCTURE AND WIND POWER GENERATOR}
본 발명은 부유식 구조체 및 풍력발전 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해상에 부유되어 상부에 배치된 설비를 지지하는 부유식 구조체 및 풍력발전 장치에 대한 발명이다.
풍력발전은 풍력에너지를 기계적인 에너지로 변환하여 전기를 생산하는 기술로, 온실가스 저감을 위한 청정 에너지원으로 각광받고 있다. 이러한 풍력발전 장치는 주로 육상에 설치되지만, 육상에 설치된 풍력발전 장치는 소음 문제 및 부지 확보 문제 등과 같은 문제가 있다. 그에 따라 최근에는 해상에 풍력발전 장치를 설치하는 추세가 증가하고 있다.
해상에 설치된 풍력발전 장치 중 하나로 해상에 풍력발전 장치를 부유하여 설치하는 부유식 풍력발전 장치가 있다. 이러한 부유식 풍력발전 장치는 해상의 수심에 영향을 받지 않고, 설치할 수 있는 장점이 있다. 또한, 해상에서 강한 바람을 이용하여 발전효율을 높이기 위해 수심이 깊은 원해에 설치할 수 있는 장점이 있다.
이러한 부유식 풍력발전 장치는 상부에 발전을 위한 설비가 배치되고, 해당 설비를 지지하기 위한 부유식 구조체가 하부에 배치된다. 부유식 구조체가 해상에 배치되면, 해류에 의해 와류(vortex)가 부유식 구조체에 발생되고, 이러한 와류에 의해 부유식 구조체에 진동이 발생될 수 있다. 부유식 구조체에 진동이 발생되면 그로 인해 부유식 구조체가 손상될 수 있으며, 또한, 부유식 구조체의 상부에 배치된 발전 설비의 안전성이 저해되는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1964834호 (2019.03.27.) 대한민국 등록특허 제10-2294285호 (2021.08.20.)
본 발명의 실시예들은 상기와 같은 배경에서 발명된 것으로서, 발전 설비를 지지하고 해상에서 와류에 의해 발생하는 진동을 최소화할 수 있는 부유식 구조체 및 풍력발전 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 부유식 구조체는, 부력을 제공하는 복수의 칼럼; 및 상기 복수의 칼럼을 연결하는 연결체를 포함하고, 상기 복수의 칼럼 중 적어도 하나는, 상호간 연결된 복수의 기둥체; 및 상기 복수의 기둥체에 둘러싸여 형성된 중공부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 기둥체 각각은, 다각형 형상을 갖는 상면부; 상기 상면부와 동일한 형상을 갖는 하면부; 및 상기 상면부와 상기 하면부를 연결하는 측면부를 포함하고, 상기 복수의 기둥체는 인접한 상기 측면부가 접촉되어 상호간 연결될 수 있다.
상기 복수의 기둥체 각각은 제1 방향으로 연장되어 형성되고, 상기 복수의 기둥체는 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 배치되며, 상기 중공부의 일부는 해수로 채워질 수 있다.
상기 연결체는, 설비를 지지하는 설비 지지부; 상기 설비 지지부와 소정의 간격으로 이격된 위치에 배치되고, 상기 복수의 칼럼을 각각 지지하는 복수의 칼럼 지지부; 및 상기 설비 지지부와 상기 복수의 칼럼 지지부를 연결하는 지지 연결부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 칼럼 지지부에는 각각 상하 방향으로 관통된 연결홀이 형성될 수 있다.
상기 연결홀은 상기 중공부와 연결될 수 있다.
상기 연결체는, 상기 설비 지지부와 상기 복수의 칼럼을 각각 연결하는 복수의 지지빔을 더 포함할 수 있다.
상기 중공부의 수평 방향 단면은 원형 형상을 가질 수 있다.
상기 중공부의 수평 방향 단면은 다각형 형상을 가질 수 있다.
상기 복수의 기둥체 각각의 수평 방향 단면은 원형 형상을 가질 수 있다.
상기 복수의 기둥체 각각의 수평 방향 단면은 다각형 형상을 가질 수 있다.
상기 중공부는 높이에 따라 서로 다른 단면적을 가질 수 있다.
상기 하면부는 상기 상면부와 다른 넓이를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 풍력발전 장치는, 풍력에 의해 전기를 생산하는 풍력발전 설비; 및 상기 풍력발전 설비를 지지하고, 부력을 제공하는 부유식 구조체를 포함하고, 상기 부유식 구조체는, 부력을 제공하는 복수의 칼럼; 및 상기 복수의 칼럼을 연결하는 연결체를 포함하고, 상기 복수의 칼럼 중 적어도 하나는, 상호간 연결된 복수의 기둥체; 및 상기 복수의 기둥체에 둘러싸여 형성된 중공부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 기둥체 각각은, 다각형 형상을 갖는 상면부; 상기 상면부와 동일한 형상을 갖는 하면부; 및 상기 상면부와 상기 하면부를 연결하는 측면부를 포함하고, 상기 복수의 기둥체는 인접한 상기 측면부가 접촉되어 상호간 연결될 수 있다.
상기 연결체는, 상기 풍력발전 설비를 지지하는 설비 지지부; 상기 설비 지지부와 소정의 간격으로 이격된 위치에 배치되고, 상기 복수의 칼럼을 각각 지지하는 복수의 칼럼 지지부; 및 상기 설비 지지부와 상기 복수의 칼럼 지지부를 연결하는 지지 연결부를 포함할 수 있다.
상기 복수의 칼럼 지지부에는 각각 상하 방향으로 관통된 연결홀이 형성될 수 있다.
상기 연결체는, 상기 설비 지지부와 상기 복수의 칼럼을 각각 연결하는 복수의 지지빔을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 복수의 칼럼이 복수의 기둥체와 중공부가 포함됨에 따라 중공부에 해수가 채워져 중공부를 채운 해수에 의해 부유식 구조체의 수평 방향 질량 및 관성을 증가시킬 수 있어, 해상에서의 높은 파도와 강한 바람에 의해 수평 병진운동 및 회전운동을 감소시킬 수 있어, 동적 운동 저항 성능을 개선할 수 있다.
또한, 복수의 칼럼에 중공부가 구비됨에 따라 동적 운동 저항 성능이 개선됨에 따라 터빈 너셀의 가속도 및 풍력발전 장치의 휨 모멘트를 경감할 수 있다.
더욱이, 복수의 칼럼에 포함되는 기둥체를 하나로 형성하지 않고, 복수의 기둥체를 조립하여 형성함에 따라 곡벤딩 등과 같이 높은 난이도를 갖는 가공 공정을 생략할 수 있어 칼럼 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전 장치의 부유식 구조체를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전 장치의 칼럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전 장치의 칼럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력발전 장치의 칼럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 풍력발전 장치의 칼럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 풍력발전 장치의 칼럼을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제6 실시예에 따른 풍력발전 장치의 칼럼을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있기 위한 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전 장치(10)에 대해 설명한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력발전 장치(10)는 해상 풍력에 의해 발전할 수 있도록 해상에 부유되어 설치될 수 있다. 이러한 풍력발전 장치(10)는, 부유식 구조체(100) 및 발전 설비(200)를 포함한다.
발전 설비(200)는 도 1에 개략적으로 도시하였지만, 부유식 구조체(100)의 상부에 배치되고, 해상 풍력에 의해 회전하여 전기를 생산할 수 있다. 이러한 발전 설비(200)는, 풍력 터빈이 지지기둥의 상단에 설치되고, 풍력 터빈은 복수의 블레이드 및 너셀(nacelle)을 포함할 수 있다. 본 발명의 제1 실시예에서, 상기와 같은, 발전 설비(200)가 부유식 구조체(100) 상부에 배치되는 것에 대해 설명하지만, 필요에 따라 다른 다양한 설비가 부유식 구조체(100) 상부에 배치될 수 있다.
부유식 구조체(100)는 해상에 부유될 수 있게 해상에 설치되며, 발전 설비(200)를 지지한다. 이러한 부유식 구조체(100)는 칼럼(110) 및 연결체(120)를 포함한다.
칼럼(110)은 연결체(120)의 상부에 배치되고, 복수 개가 배치된다. 칼럼(110)은 도 1에 도시된 바와 같이, 연결체(120)의 상부에 세 개가 서로 이격되어 배치될 수 있으며, 필요에 따라 더 많이 배치될 수 있다. 복수의 칼럼(110)은 서로 동일한 거리로 이격된 상태로 배치될 수 있다. 이러한 칼럼(110)은, 기둥체(112) 및 중공부(114)를 포함한다.
기둥체(112)는 복수 개가 구비될 수 있고, 복수 의 기둥체(112)는 서로 인접하게 배치된다. 이러한 기둥체(112)는 소정의 길이를 가지고 횡단면이 원형 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 기둥체(112)의 횡단면 형상이 원형인 것에 대해 설명한다.
기둥체(112)는 내부가 채워진 구조물이 이용될 수 있다. 이때, 기둥체(112)를 이루는 소재는 부력을 가지는 소재가 이용될 수 있다. 또한, 필요에 따라 기둥체(112)는 금속 등의 소재로 제조될 수 있으며, 이렇게 금속 등의 소재가 이용되는 경우 내부가 빈 공간을 갖도록 제조될 수 있다. 따라서 기둥체(112)는 자체로 물에 뜰 수 있으며, 소정 이상의 부력을 가질 수 있다.
기둥체(112)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상면부(112a), 하면부(112b) 및 측면부(112c)를 포함한다.
본 실시예에서, 상면부(112a)는 원형 형상을 가질 수 있으며, 소정의 넓이를 가질 수 있다. 하면부(112b)는 상면부(112a)와 동일한 형상을 가질 수 있으며, 동일한 넓이를 가질 수 있다. 측면부(112c)는 상면부(112a)와 하면부(112b)를 연결하며, 기둥체(112)의 외주면을 형성한다.
상기와 같은 기둥체(112)는 복수 개가 인접하게 배치될 때 기둥체(112)의 측면부(112c)가 접촉된 상태로 배치될 수 있다. 즉, 기둥체(112)는 제1 방향으로 소정의 길이를 가지며, 복수의 기둥체(112)는 제2 방향으로 인접하게 배치될 수 있고, 여기서, 제1 방향과 제2 방향은 서로 수직한 방향일 수 있다. 다시 말해, 기둥체(112)는 수평면에 수직한 방향으로 소정의 길이를 가지고, 복수의 기둥체(112)는 수평 방향으로 인접하게 배치될 수 있다. 따라서 복수의 기둥체(112) 측면부(112c)가 서로 접촉된 상태로 배치될 수 있다.
상기와 같이, 복수의 기둥체(112)가 서로 접촉된 상태로 인접하게 배치됨에 따라 복수의 기둥체(112) 사이에 중공부(114)가 형성될 수 있다. 중공부(114)는 복수의 기둥체(112)가 접촉되게 서로 인접하게 배치됨에 따라 복수의 기둥체(112)에 의해 둘러싸여 형성될 수 있다. 따라서 중공부(114)는 기둥체(112)의 길이 방향으로 소정의 길이를 가지도록 형성될 수 있으며, 길이 방향의 양단이 개방된 상태로 형성될 수 있다.
이렇게 복수의 기둥체(112)가 서로 접촉되어 복수의 기둥체(112) 사이에 중공부(114)가 형성되기 위해 적어도 세 개의 기둥체(112)가 서로 접촉되게 배치될 수 있다. 본 실시예에서, 원기둥 형상을 갖는 기둥체(112) 세 개가 서로 측면부(112c)가 접촉된 상태로 배치됨에 따라 중공부(114)의 단면 형상은 각 변이 음각의 곡면을 갖는 대략 삼각형 형상을 가질 수 있다. 여기서, 중공부(114)의 단면 형상은 복수의 기둥체(112) 형상에 따라 다른 형상으로 형성될 수 있다.
연결체(120)는 복수의 칼럼(110)을 지지하고, 복수의 칼럼(110)의 하부에 배치된다. 이러한 연결체(120)는 설비 지지부(121), 칼럼 지지부(123), 지지 연결부(125) 및 지지빔(127)을 포함한다.
설비 지지부(121)는, 발전 설비(200)를 지지하기 위해 배치되고, 연결체(120)의 중앙 부분에 배치될 수 있다. 발전 설비(200)는 해상 풍력에 의해 전기를 생산할 수 있는 풍력 발전 설비일 수 있으며, 발전 설비(200)의 지지기둥이 배치될 수 있다.
칼럼 지지부(123)는 중앙에 배치된 설비 지지부(121)를 기준으로 소정의 거리가 이격된 위치에 배치되고, 복수 개가 구비될 수 있다. 이러한 복수의 칼럼 지지부(123)는 상부에 복수의 칼럼(110)이 각각 배치되고, 복수의 칼럼(110)이 배치될 수 있게 소정의 너비를 가질 수 있다.
본 실시예에서 복수의 칼럼(110)은 세 개가 구비된 것에 대해 설명함에 따라 칼럼 지지부(123)도 세 개가 구비될 수 있다. 이러한 세 개의 칼럼 지지부(123)는 설비 지지부(121)에서 소정의 거리가 이격된 위치에 배치되고, 세 개의 칼럼 지지부(123)는 서로 동일한 간격을 가지도록 배치될 수 있다.
이러한 칼럼 지지부(123)에는 연결홀(123a)이 형성될 수 있다. 연결홀(123a)은 칼럼 지지부(123)에서 수직 방향으로 형성될 수 있으며, 칼럼 지지부(123)의 상부에 배치된 칼럼(110)에 형성된 중공부(114)와 연결될 수 있다. 여기서, 연결홀(123a)의 형상은 칼럼(110)의 중공부(114) 형상과 동일할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 도 2에 도시된 바와 같이, 단면 형상이 원형 형상을 가질 수 있으며, 다양한 형상을 가질 수 있다.
상기와 같은 연결홀(123a)은 칼럼 지지부(123)가 칼럼(110)과 같이, 해상에 배치될 때, 연결홀(123a)의 하부에서 해수가 연결홀(123a)을 통해 칼럼(110)에 형성된 중공부(114)를 채울 수 있도록 배치될 수 있다. 물론, 부유식 구조체(100)가 해상에 배치되면, 중공부(114)의 상부에 개방된 면을 통해 해수가 중공부(114) 내부에 유입될 수 있어 칼럼 지지부(123)에 연결홀(123a)이 형성되지 않을 수 있지만, 칼럼 지지부(123)에 연결홀(123a)이 형성됨에 따라 중공부(114)에 해수가 빠르게 채워질 수 있다.
상기와 같이, 칼럼(110)의 중공부(114)에 해수가 채워짐에 따라 부유식 구조체(100)의 수평 방향 질량 및 관성이 증가될 수 있어, 해상에서 해류에 의한 병진운동 및 회전운동이 감소될 수 있다.
지지 연결부(125)는 설비 지지부(121)와 칼럼 지지부(123)를 연결하기 위해 구비된다. 칼럼 지지부(123)는 설비 지지부(121)와 소정의 간격이 이격된 위치에 배치됨에 따라 설비 지지부(121)와 칼럼 지지부(123)를 서로 연결한다. 즉, 지지 연결부(125)는 중앙에 배치된 설비 지지부(121)에서 칼럼 지지부(123)가 배치된 외측 방향으로 연장되어 배치되고, 도 1에 도시된 바와 같이, 설비 지지부(121)에서 외측 방향으로 세 개가 연결되어 배치될 수 있다.
지지 연결부(125)는 도시된 바와 같이, 소정의 너비를 가질 수 있으며, 설비 지지부(121)에서 외측 방향으로 연결되어 소정의 길이를 가질 수 있다.
지지빔(127)은 지지 연결부(125)의 상부에 배치되고, 일단이 칼럼(110)에 연결되며, 타단이 설비 지지부(121)에 연결될 수 있다. 지지빔(127)은 복수의 칼럼(110)이 연결체(120)에 보다 견고하게 결합될 수 있게 지지하는 역할을 한다. 이러한 지지빔(127)은 하나의 칼럼(110)과 설비 지지부(121) 사이에 복수 개가 배치될 수 있으며, 수평 방향으로 배치되거나 또는 경사진 상태로 배치될 수 있다.
도 4를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전 장치(10)의 칼럼(110)에 대해 설명한다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 풍력발전 장치(10)에 대해 설명하면서 제1 실시예에서와 동일한 설명은 생략한다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 칼럼(110)은 기둥체(112) 및 중공부(114)를 포함한다. 기둥체(112)는 복수 개가 구비될 수 있으며, 서로 인접하게 배치될 수 있고, 상면부(112a), 하면부(112b) 및 측면부(112c)를 포함한다.
상면부(112a)는 육각형 형상을 가질 수 있으며, 소정의 넓이를 가질 수 있다. 하면부(112b)는 상면부(112a)와 동일한 형상을 가질 수 있으며, 동일한 넓이를 가질 수 있다. 측면부(112c)는 상면부(112a)와 하면부(112b)를 연결하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 여섯 개의 직사각형 형상을 포함할 수 있다.
이러한 복수의 기둥체(112)는 측면부(112c)를 이루는 직사각형 형상이 서로 접촉하도록 배치되어 중앙에 중공부(114)가 형성될 수 있다. 상면부(112a) 및 하면부(112b)의 형상이 육각형 형상을 가짐에 따라 네 개의 기둥체(112)가 측면부(112c)의 직사각형 형상이 접촉되도록 배치됨에 따라 중공부(114)의 단면 형상은 사각형 형상으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 기둥체(112)의 상면부(112a) 및 하면부(112b)가 정육각형 형상을 가지는 것으로 설명하지만, 기둥체(112)의 상면부(112a) 및 하면부(112b)는 반듯이 정육각형 형상을 가지지 않을 수 있으며, 그에 따라 중공부(114)의 단면 형상은 정사각형 형상이 아닌 일반 사각형 형상을 가질 수 있다.
도 5를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력발전 장치(10)의 칼럼(110)에 대해 설명한다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 풍력발전 장치(10)에 대해 설명하면서 제1 실시예에서와 동일한 설명은 생략한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 칼럼(110)은 기둥체(112) 및 중공부(114)를 포함한다. 기둥체(112)는 복수 개가 구비될 수 있고, 서로 인접하게 배치될 수 있으며, 상면부(112a), 하면부(112b) 및 측면부(112c)를 포함한다.
상면부(112a)는 팔각형 형상을 가질 수 있고, 소정의 넓이를 가질 수 있다. 하면부(112b)는 상면부(112a)와 동일한 형상을 가질 수 있으며, 동일한 넓이를 가질 수 있다. 측면부(112c)는 상면부(112a)와 하면부(112b)를 연결하며, 도 5에 도시된 바와 같이, 여덟 개의 직사각형 형상을 포함할 수 있다.
이러한 복수의 기둥체(112)는 측면부(112c)를 이루는 직사각형 형상이 서로 접촉하도록 배치되어 중앙에 중공부(114)가 형성될 수 있다. 상면부(112a) 및 하면부(112b)의 형상이 팔각형 형상을 가짐에 따라 여섯 개의 기둥체(112)가 측면부(112c)의 직사각형 형상이 접촉되도록 배치됨에 따라 중공부(114)의 단면 형상은 육각형 형상으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 기둥체(112)의 상면부(112a) 및 하면부(112b)가 정팔각형 형상을 가지는 것으로 설명하지만, 기둥체(112)의 상면부(112a) 및 하면부(112b)는 반듯이 정팔각형 형상을 가지지 않을 수 있으며, 그에 따라 중공부(114)의 단면 형상은 정육각형 형상이 아닌 일반 육각형 형상을 가질 수 있다.
도 6을 참조하여 본 발명의 제4 실시예에 따른 풍력발전 장치(10)의 칼럼(110)에 대해 설명한다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 풍력발전 장치(10)에 대해 설명하면서 제1 실시예에서와 동일한 설명은 생략한다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 칼럼(110)은 기둥체(112) 및 중공부(114)를 포함한다. 기둥체(112)는 복수 개가 구비될 수 있으며, 서로 인접하게 배치될 수 있고, 상면부(112a), 하면부(112b) 및 측면부(112c)를 포함한다.
상면부(112a)는 원뿔대의 측면을 펼친 형상을 가질 수 있다. 즉, 상면부(112a)는 소정의 반지름을 갖고 중심각이 90도인 부채꼴 형상에서 부채꼴의 중심 부분 일부가 잘린 형상을 가질 수 있다. 여기서, 잘린 부채꼴의 중심 부분 일부의 형상은 상대적으로 작은 반지름을 갖는 중심각이 90도인 부채꼴 형상일 수 있다.
따라서 상면부(112a)는 두 개의 곡선 및 두 개의 직선으로 둘러싸인 도형 형상을 가지며, 외측 곡선의 반지름은 내측 곡선의 반지름보다 크고, 두 개의 직선은 외측 곡선의 일단과 내측 곡선의 일단을 잇는 직선 및 외측 곡선의 타단과 내측 곡선의 타단을 잇는 직선일 수 있다.
여기서, 필요에 따라 상면부(112a)의 내측 곡선 및 외측 곡선은 반듯이 곡선으로 형성되지 않고, 각각 직선일 수 있으며, 또는 내측 곡선 및 외측 곡선이 원의 호가 아닌 자유로운 곡선일 수도 있다.
하면부(112b)는 상면부(112a)와 동일한 형상을 가질 수 있고, 동일한 넓이를 가질 수 있다.
측면부(112c)는 상면부(112a) 및 하면부(112b)를 연결하고, 도 6에 도시된 바와 같이, 두 개의 직사각형 형상의 면과 두 개의 곡면을 가질 수 있다. 두 개의 곡면은 각각 상면부(112a)와 하면부(112b)의 외측 곡선을 연결하는 외측 곡면 및 상면부(112a)와 하면부(112b)의 내측 곡선을 연결하는 내측 곡면일 수 있다. 그리고 두 개의 직사각형 면은 외측 곡면 및 내측 곡면을 연결하는 면일 수 있다.
상기와 같은 형상을 갖는 기둥체(112)는 직사각형 형상을 측면부(112c)가 서로 접촉하도록 배치될 수 있으며, 상면부(112a)가 중심각이 90도인 잘린 부채꼴 형상을 가짐에 따라 네 개의 기둥체(112)가 측면부(112c)의 직사각형 형상이 접촉되도록 배치되어 중공부(114)의 단면 형상이 원형 형상으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서, 기둥체(112)의 상면부(112a) 및 하면부(112b)가 중심각이 90도인 잘린 부채꼴 형상을 가짐에 따라 네 개의 기둥체(112)가 이용되는 것으로 설명하였지만, 상면부(112a) 및 하면부(112b)의 중심각이 달라지는 경우에 이용되는 기둥체(112)의 개수는 달라질 수 있다.
도 7을 참조하여 본 발명의 제5 실시예에 따른 풍력발전 장치(10)의 칼럼(110)에 대해 설명한다. 본 발명의 제5 실시예에 따른 풍력발전 장치(10)에 대해 설명하면서 제1 및 제4 실시예에서와 동일한 설명은 생략한다.
상면부(112a)는 제4 실시예에서와 같이, 원뿔대의 측면을 펼친 형상인 잘린 부채꼴 형상을 가질 수 있으며, 소정의 넓이를 가질 수 있다.
하면부(112b)는 상면부(112a)와 동일한 형상을 가질 수 있고, 상면부(112a)보다 큰 넓이를 가질 수 있다. 즉 하면부(112b)는 두 개의 곡선 및 두 개의 직선으로 둘러싸인 도형 형상을 가지며, 하면부(112b)의 곡선 및 직선은 상면부(112a)의 곡선 및 직선보다 각각 클 수 있다.
측면부(112c)는 상면부(112a) 및 하면부(112b)를 연결하고, 도 7에 도시된 바와 같이, 두 개의 직사각형 형상의 면과 두 개의 곡면을 가질 수 있다. 이러한 측면부(112c)를 이루는 두 개의 곡면은 도시된 바와 같이, 경사지게 배치될 수 있다.
따라서 기둥체(112)는 상면부(112a)에서 하면부(112b)로 갈수록 측면부(112c)의 곡면이 경사진 형상을 가질 수 있다. 그에 따라 네 개의 기둥체(112)로 형성된 중공부(114)의 형상은 원뿔대의 형상을 가질 수 있으며, 즉, 상부에서 하부로 갈수록 중공부(114)는 높이에 따라 서로 다른 단면적을 가질 수 있다.
도 8을 참조하여 본 발명의 제6 실시예에 따른 풍력발전 장치(10)의 칼럼(110)에 대해 설명한다. 본 발명의 제6 실시예에 따른 풍력발전 장치(10)에 대해 설명하면서 제1 실시예에서와 동일한 설명은 생략한다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 칼럼(110)은 기둥체(112) 및 중공부(114)를 포함한다. 기둥체(112)는 복수 개가 구비될 수 있고, 서로 인접하게 배치될 수 있으며, 상면부(112a), 하면부(112b) 및 측면부(112c)를 포함한다.
상면부(112a)는 직사각형 형상을 가질 수 있고, 소정의 넓이를 가질 수 있다. 하면부(112b)는 상면부(112a)와 동일한 형상을 가질 수 있으며, 동일한 넓이를 가질 수 있다. 측면부(112c)는 상면부(112a)와 하면부(112b)를 연결하며, 도 8에 도시된 바와 같이, 네 개의 직사각형 형상을 포함할 수 있다. 여기서, 측면부(112c)를 이루는 네 개의 직사각형 형상 중 두 개는 상대적으로 크고 다른 두 개는 상대적으로 작을 수 있다.
이러한 복수의 기둥체(112)가 서로 인접하게 배치될 때, 하나의 기둥체(112)가 갖는 작은 면적의 측면부(112c)와 다른 기둥체(112)가 갖는 큰 면적의 측면부(112c)에 접촉되도록 배치될 수 있다. 이렇게 상면부(112a) 및 하면부(112b)가 직사각형 형상을 갖는 복수의 기둥체(112)가 다른 크기를 갖는 측면부(112c)가 접촉되도록 배치됨에 따라 중앙에 중공부(114)가 형성될 수 있다.
상기와 같이, 복수의 기둥체(112)에 의해 형성된 중공부(114)는 단면 형상이 사각형 형상일 수 있다.
10: 풍력발전 장치
100: 부유식 구조체
110: 칼럼
112: 기둥체 112a: 상면부
112b: 하면부 112c: 측면부
114: 중공부
120: 연결체 121: 설비 지지부
123: 칼럼 지지부 123a: 연결홀
125: 지지 연결부 127: 지지빔
200: 발전 설비

Claims (18)

  1. 부력을 제공하는 복수의 칼럼; 및
    상기 복수의 칼럼을 연결하는 연결체를 포함하고,
    상기 복수의 칼럼 중 적어도 하나는,
    상호간 연결된 복수의 기둥체; 및
    상기 복수의 기둥체에 둘러싸여 형성된 중공부를 포함하는,
    부유식 구조체.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 기둥체 각각은,
    다각형 형상을 갖는 상면부;
    상기 상면부와 동일한 형상을 갖는 하면부; 및
    상기 상면부와 상기 하면부를 연결하는 측면부를 포함하고,
    상기 복수의 기둥체는 인접한 상기 측면부가 접촉되어 상호간 연결되는,
    부유식 구조체.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 기둥체 각각은 제1 방향으로 연장되어 형성되고,
    상기 복수의 기둥체는 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 배치되며,
    상기 중공부의 일부는 해수로 채워지는,
    부유식 구조체.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 연결체는,
    설비를 지지하는 설비 지지부;
    상기 설비 지지부와 소정의 간격으로 이격된 위치에 배치되고, 상기 복수의 칼럼을 각각 지지하는 복수의 칼럼 지지부; 및
    상기 설비 지지부와 상기 복수의 칼럼 지지부를 연결하는 지지 연결부를 포함하는,
    부유식 구조체.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 복수의 칼럼 지지부에는 각각 상하 방향으로 관통된 연결홀이 형성된,
    부유식 구조체.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 연결홀은 상기 중공부와 연결된,
    부유식 구조체.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 연결체는, 상기 설비 지지부와 상기 복수의 칼럼을 각각 연결하는 복수의 지지빔을 더 포함하는,
    부유식 구조체.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 중공부의 수평 방향 단면은 원형 형상을 갖는,
    부유식 구조체.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 중공부의 수평 방향 단면은 다각형 형상을 갖는,
    부유식 구조체.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 기둥체 각각의 수평 방향 단면은 원형 형상을 갖는,
    부유식 구조체.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 복수의 기둥체 각각의 수평 방향 단면은 다각형 형상을 갖는,
    부유식 구조체.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 중공부는 높이에 따라 서로 다른 단면적을 갖는,
    부유식 구조체.
  13. 제2 항에 있어서,
    상기 하면부는 상기 상면부와 다른 넓이를 갖는,
    부유식 구조체.
  14. 풍력에 의해 전기를 생산하는 풍력발전 설비; 및
    상기 풍력발전 설비를 지지하고, 부력을 제공하는 부유식 구조체를 포함하고,
    상기 부유식 구조체는,
    부력을 제공하는 복수의 칼럼; 및
    상기 복수의 칼럼을 연결하는 연결체를 포함하고,
    상기 복수의 칼럼 중 적어도 하나는,
    상호간 연결된 복수의 기둥체; 및
    상기 복수의 기둥체에 둘러싸여 형성된 중공부를 포함하는,
    풍력발전 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 복수의 기둥체 각각은,
    다각형 형상을 갖는 상면부;
    상기 상면부와 동일한 형상을 갖는 하면부; 및
    상기 상면부와 상기 하면부를 연결하는 측면부를 포함하고,
    상기 복수의 기둥체는 인접한 상기 측면부가 접촉되어 상호간 연결되는,
    풍력발전 장치.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 연결체는,
    상기 풍력발전 설비를 지지하는 설비 지지부;
    상기 설비 지지부와 소정의 간격으로 이격된 위치에 배치되고, 상기 복수의 칼럼을 각각 지지하는 복수의 칼럼 지지부; 및
    상기 설비 지지부와 상기 복수의 칼럼 지지부를 연결하는 지지 연결부를 포함하는,
    풍력발전 장치.
  17. 제16 항에 있어서,
    상기 복수의 칼럼 지지부에는 각각 상하 방향으로 관통된 연결홀이 형성된,
    풍력발전 장치.
  18. 제16 항에 있어서,
    상기 연결체는, 상기 설비 지지부와 상기 복수의 칼럼을 각각 연결하는 복수의 지지빔을 더 포함하는,
    풍력발전 장치.
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