KR20240072485A - 해상풍력 설치선 - Google Patents

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KR20240072485A
KR20240072485A KR1020220154130A KR20220154130A KR20240072485A KR 20240072485 A KR20240072485 A KR 20240072485A KR 1020220154130 A KR1020220154130 A KR 1020220154130A KR 20220154130 A KR20220154130 A KR 20220154130A KR 20240072485 A KR20240072485 A KR 20240072485A
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선민영
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전북대학교산학협력단
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Abstract

본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선은, 제1부유체 및 제2부유체를 포함하는 부유체, 상기 제1부유체 및 상기 제2부유체 사이에 배치된 가변연결부, 상기 부유체에 배치된 적어도 하나의 잭업시스템, 및 상기 부유체에 배치되고, 수직 가변지지부, 수평 가변지지부 및 이동 가변지지부를 포함하는 가변지지부를 포함할 수 있다.

Description

해상풍력 설치선{OFFSHOR TURBINE INSTALLATION BARGE}
본 개시는 해상풍력 설치선에 관한 것으로, 구체적으로는, 해상풍력 발전기를 운반 및 설치하는데 사용되는 해상풍력 설치선에 관한 것이다.
기존의 해상풍력 설치선의 명칭은 일반적으로 WTIV(Wind Turbine Installation Vessel) 및 WTIB(Wind Turbine Installation Barge)로 사용되었다.
기존 WTIV 및 WTIB는 다양한 설치 조건 및 해상 환경에서 해상풍력 발전기를 설치하기 위해 지반에 지지되어 선박 하중을 버티는 레그(Leg)와 해저 지반에 맞닿아 레그의 기초 역할을 수행하는 스퍼드캔(Spudcan), 레그를 상하이동시켜 해수면으로부터 선박을 이동시키는 잭업(Jack-up)시스템, 해상풍력 발전기를 이동/설치하는 크레인(Crane) 및 위치 제어시스템을 구비하고 있다.
WTIB와 비교하여 WTIV는 기능이 많은 자항 설치선박이며, WTIB는 WTIV에 비하여 기능이 적고 예인선으로 이동되도록 구성된 설치선박이다.
해상풍력 발전기는 용량에 따라, 해상환경에 따라 굉장히 다양한데, 위와 같은 WTIV 및 WTIB는 다양한 종류의 해상풍력 발전기를 설치하기 위해 제작되므로, 그 크기 및 기능이 많이 탑재되어 그 제작비용이 굉장히 많으며, 외국의 업체들이 독점하고 있는 상황이다.
이에 따라, 다양한 종류의 해상풍력 발전기 및 다양한 해상환경에 맞춤형으로 운항할 수 있고, 비용이 비교적 저렴한 설치선박이 요구되고 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선은, 제1부유체 및 제2부유체를 포함하는 부유체, 상기 제1부유체 및 상기 제2부유체 사이에 배치된 가변연결부, 상기 부유체에 배치된 적어도 하나의 잭업시스템, 및 상기 부유체에 배치되고, 수직 가변지지부, 수평 가변지지부 및 이동 가변지지부를 포함하는 가변지지부를 포함할 수 있으며, 수직/수평 지지부는 모듈로 탈부착이 가능하도록 구성되어 필요시 적하물에 따라 이동식 크레인을 설치선에 탑재하여 사용할 수도 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선은 그 제작비용이 매우 저렴하고, 다양한 조건 및 해양환경에 따라 변형가능하므로, 설치용이성이 매우 향상될 수 있으며, 설치목적물의 용량(중량)에 따라 부유체의 용량(규격)조정이 가능하여 기능성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 사시도이다.
도 2a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 일부에 대한 사시도이며, 도 2b는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 일부에 대한 사시도이다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 일부에 대한 사시도 및 그 일부에 대한 확대사시도이다.
도 4a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 일부에 대한 정면도 및 사시도이며, 도 4b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 일부에 대한 사시도 및 그 일부에 대한 확대사시도이고, 도 4c는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 일부에 대한 정면도이다.
이하에서 설명하는 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 이하 설명하는 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이하 설명하는 기술의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 내지 도 4c에는 본 개시의 다양한 실시예에 따른 해상풍력 설치선이 도시되어 있다. 이하, 본 개시의 이해를 돕기 위해 첨부된 도면을 참고하여 본 개시를 보다 상세히 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 개시를 보다 쉽게 이해하기 위해 제공되는 것일 뿐, 하기 실시예에 의해 본 개시의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 사시도이다.
다양한 실시예에 따르면, 해상풍력 설치선(1)은 부유체(10), 가변연결부(20), 잭업시스템(30), 가변지지부(40)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 부유체(10)는 제1부유체(11) 및 제2부유체(12)를 포함할 수 있다. 제1부유체(11) 및 제2부유체(12)는 유체와 맞닿아 부력을 생성하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 유체는 해수일 수 있다. 제1부유체(11) 및 제2부유체(12)의 내부에 격벽에 배치되어 복수 개의 공간으로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 격벽으로 둘러싸인 공간에 해수가 유입되거나 배출되도록 구성되어, 해상풍력 설치선(1)의 균형을 조정하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 격벽으로 둘러싸인 공간에 각종 구성이 수용되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 격벽으로 둘러싸인 공간에 펌프, 배터리, 발전기 등이 수용될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 제1부유체(11) 및 제2부유체(12) 사이에 가변연결부(20)가 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1부유체(11) 및 제2부유체(12) 사이에 배치된 가변연결부(20)는 유체와 맞닿을 수 있으며, 또는, 유체와 이격되도록 배치될 수 있다. 가변연결부(20)는 제1부유체(11) 및 제2부유체(12)와 연결되도록 구성되어, 해상풍력 설치선(1)에 배치된 화물을 지지하도록 구성될 수 있다. 가변연결부(20)는 제1부유체(11) 및 제2부유체(12)로부터 탈착 가능하도록 구성될 수 있다. 가변연결부(20)는 호형 가변연결부(21) 및 각형 가변연결부(22)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 호형 가변연결부(21)의 적어도 일 부분은 호의 적어도 일부분의 형상으로 구성될 수 있다. 각형 가변연결부(22)는 사각형으로 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)에 잭업시스템(30)이 배치될 수 있다. 잭업시스템(30)은 잭업지지대(31) 및 적어도 하나의 잭업파일(32)를 포함할 수 있다. 잭업지지대(31)는 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)에 고정되도록 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 잭업지지대(31)는 해상풍력 설치선(1)의 무게중심으로부터 이격되도록 배치될 수 있다. 잭업파일(32)은 잭업지지대(31)로부터 상,하로 이동되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)의 적어도 일부에 홀이 형성될 수 있다. 잭업파일(32)은 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체에 형성된 홀을 관통하여 이동하도록 구성될 수 있다. 잭업파일(32)은 잭업지지대(31)의 하부로 이동하여, 해저면에 닿도록 구성될 수 있다. 해저면에 닿은 잭업파일(32)은 해저면에 고정되도록 구성될 수 있다. 해저면에 고정된 잭업파일(32)에 대해 잭업지지대(31)가 연직방향 위쪽으로 이동하면서 해상풍력 설치선(1)은 해수면으로부터 이격되도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 해상풍력 설치선(1)은 파도에 무관하게 소정의 위치에 고정되도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)의 상부에 가변지지부(40)가 배치될 수 있다. 가변지지부(40)는 수직 가변지지부(41), 수평 가변지지부(42), 및 이동 가변지지부(43)를 포함할 수 있다. 수직 가변지지부(41)는 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)의 임의의 위치에 배치되도록 구성될 수 있다. 수평 가변지지부(42)는 수직 가변지지부(41)의 상부에 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)의 길이방향을 따라 배치될 수 있다. 이동 가변지지부(43)는 제1부유체(11), 가변연결부(20), 제2부유체(12)를 가로지르는 방향으로 배치될 수 있다. 이동 가변지지부(43)는 수평 가변지지부(42)가 배치된 방향을 따라 이동되도록 구성될 수 있다. 이동 가변지지부(43)는 해상풍력 설치선(1)에 적재된 화물을 수직 및/또는 수평 이동시키도록 구성될 수 있다. 이와 같이 구성됨에 따라, 가변지지부(40)는 다양한 형태로 배치될 수 있다.
도 2a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 일부에 대한 사시도이며, 도 2b는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 일부에 대한 사시도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시된, 부유체(10), 제1부유체(11), 제2부유체(12), 가변연결부(20), 호형 가변연결부(21), 및 각형 가변연결부(22)는 도 1에 도시된 부유체(10), 제1부유체(11), 제2부유체(12), 가변연결부(20), 호형 가변연결부(21), 및 각형 가변연결부(22)와 동일 또는 유사할 수 있다. 따라서, 동일한 구성에 대한 설명은 생략될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 가변연결부(20)는 호형 가변연결부(21) 및/또는 각형 가변연결부(22)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1부유체(11) 및 제2부유체(12) 사이에 호형 가변연결부(21) 및/또는 각형 가변연결부(22)가 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 호형 가변연결부(21)는 호형 홈(210)을 포함하도록 구성될 수 있다. 호형 홈(210)은 호 형태의 오목한 홈일 수 있다. 호형 홈(210)의 오목한 홈은, 해상풍력발전기의 기둥의 형상에 대응되도록 형성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1부유체(11)는 제1부유체 레일부(110)를 포함할 수 있으며, 제2부유체(12)는 제2부유체 레일부(120)를 포함할 수 있다. 제1부유체 레일부(110) 및/또는 제2부유체 레일부(120)는 가변연결부(20)와 결합되도록 구성될 수 있다.
도 2a를 참조하면, 다양한 실시예에 따르면, 호형 가변연결부(21) 및 각형 가변연결부(22)가 나란히 배치되도록 구성될 수 있다. 호형 가변연결부(21) 및 각형 가변연결부(22)의 상부에는 화물이 적재되도록 구성될 수 있다. 호형 가변연결부(21) 및 각형 가변연결부(22)의 상부에 적재된 화물은 제1부유체 레일부(110) 및/또는 제2부유체 레일부(120)를 통해, 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)에 의해 지지될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 적어도 2개의 호형 가변연결부(21)가 대칭되도록 나란히 배치될 수 있다.
도 3은 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 일부에 대한 사시도 및 그 일부에 대한 확대사시도이다.
도 3에 도시된 부유체(10), 제1부유체(11), 제1부유체 레일부(110), 제2부유체(12), 제2부유체 레일부(120), 가변연결부(20), 호형 가변연결부(21), 호형 홈(210), 및 각형 가변연결부(22)는 도 1 내지 도 2b에 도시된 부유체(10), 제1부유체(11), 제1부유체 레일부(110), 제2부유체(12), 제2부유체 레일부(120), 가변연결부(20), 호형 가변연결부(21), 호형 홈(210), 및 각형 가변연결부(22)와 동일 또는 유사할 수 있다. 따라서, 동일한 구성에 대한 설명은 생략될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 가변연결부(20)는 부유체(10)로부터 분리되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 호형 가변연결부(21) 및/또는 각형 가변연결부(22)는 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)로부터 분리되도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 가변연결부(20)는 제1부유체(11)의 제1부유체 레일부(110) 및/또는 제2부유체(12)의 제2부유체 레일부(120)와 연결되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 가변연결부(20)는 제1부유체 레일부(110) 및/또는 제2부유체 레일부(120)에 얹혀지도록 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 가변연결부(20)는 제1부유체 레일부(110) 및/또는 제2부유체 레일부(120)에 대해 슬라이딩 이동하도록 구성될 수 있다. 가변연결부(20)가 제1부유체 레일부(110) 및/또는 제2부유체 레일부(120)에 대해 슬라이딩 이동하도록 구성됨에 따라, 가변연결부(20)가 교체될 수 있다. 이와 같이, 가변연결부(20)가 교체될 수 있도록 구성됨에 따라, 해상풍력 설치선(1)은 다양한 조건에 최적화된 형상으로 가변될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 가변연결부(20)의 폭은 대략 8m 내지 대략 20m로 구성될 수 있다. 가변연결부(20)의 길이는 대략 6m 내지 30m로 구성될 수 있다. 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)의 폭은 대략 6m 내지 대략 10m로 구성될 수 있다. 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)의 길이는 대략 30m 내지 대략 70m로 구성될 수 있다.
도 4a는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 일부에 대한 정면도 및 사시도이며, 도 4b는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 일부에 대한 사시도 및 그 일부에 대한 확대사시도이고, 도 4c는 본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선의 일부에 대한 정면도이다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c에 도시된 부유체(10), 제1부유체(11), 제2부유체(12), 가변연결부(20), 잭업시스템(30), 잭업지지대(31), 잭업파일(32), 가변지지부(40), 수직 가변지지부(41), 수평 가변지지부(42) 및 이동 가변지지부(43)는 도 1 내지 도 3에 도시된 부유체(10), 제1부유체(11), 제2부유체(12), 가변연결부(20), 잭업시스템(30), 잭업지지대(31), 잭업파일(32), 가변지지부(40), 수직 가변지지부(41), 수평 가변지지부(42) 및 이동 가변지지부(43)와 동일 또는 유사할 수 있다. 따라서 동일한 구성에 대한 설명은 생략될 수 있다.
도 4a를 참조하면, 다양한 실시예에 따르면, 가변지지부(40)는 수직 가변지지부(41), 수평 가변지지부(42), 및 이동 가변지지부(43)를 포함할 수 있다. 가변지지부(40)는 부유체(10)의 위에 배치되어, 부유체(10)에 의해 지지되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 가변지지부(40)는 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)에 의해 지지되도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 수직 가변지지부(41)는 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)에 의해 지지되도록 구성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 수직 가변지지부(41)는 수직으로 연장되도록 구성될 수 있다. 수직 가변지지부(41)가 연장되도록 구성됨에 따라, 제1부유체(11) 및/또는 제2부유체(12)로부터 수평 가변지지부(42) 및/또는 이동 가변지지부(43)의 거리가 증가할 수 있다. 이와 같이, 수직 가변지지부(41)가 연장되도록 구성됨에 따라, 해상풍력 설치선(1)에 적재되는 화물에 따라 가변지지부(40)의 형태를 변화시킬 수 있다.
도 4b를 참조하면, 다양한 실시예에 따르면, 수평 가변지지부(42)의 위에 가변지지부 레일부(44)가 배치될 수 있다. 가변지지부 레일부(44)는 수평 가변지지부(42) 위에 배치됨에 따라, 이동 가변지지부(43)가 수평 가변지지부(42)를 따라 이동하도록 구성될 수 있다. 이동 가변지지부(43)는 가변지지부 레일부(44) 위에 배치되어 이동하면서, 해상풍력 설치선(1)에 적재된 화물을 수직 및/또는 수평으로 이동시키도록 구성될 수 있다.
도 4c를 참조하면 다양한 실시예에 따르면, 수평 가변지지부(42)는 적어도 2개가 나란히 배치될 수 있다. 수평 가변지지부(42) 위에 가변지지부 레일부(44)가 배치될 수 있다. 이와 같이 배치됨에 따라, 수평 가변지지부(42)는 더 많은 하중의 부하를 견뎌낼 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 해상풍력 설치선(1)은 이동식 크레인(미도시)을 포함하도록 구성될 수 있고, 이동식 크레인은 수직 가변지지부(41), 수평 가변지지부(42), 및 이동 가변지지부(43)의 역할을 수행하도록 구성될 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예에 따른, 해상풍력 설치선(예: 도 1의 해상풍력 설치선(1))은, 제1부유체(예: 도 1의 제1부유체(11)) 및 제2부유체(예: 도 1의 제2부유체(12))를 포함하는 부유체(예: 도 1의 부유체(10)), 상기 제1부유체 및 상기 제2부유체 사이에 배치된 가변연결부(예: 도 1의 가변연결부(20)), 상기 부유체에 배치된 적어도 하나의 잭업시스템(예: 도 1의 잭업시스템(30)), 및 상기 부유체에 배치되고, 수직 가변지지부(예: 도 1의 수직 가변지지부(41)), 수평 가변지지부(예: 도 1의 수평 가변지지부(42)) 및 이동 가변지지부(예: 도 1의 이동 가변지지부(43))를 포함하는 가변지지부(예: 도 1의 가변지지부(40))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 제1부유체는 제1부유체 레일부(예: 도 2a의 제1부유체 레일부(110))를 포함하고, 상기 제2부유체는 제2부유체 레일부(예: 도 2a의 제2부유체 레일부(120))를 포함하고, 상기 가변연결부는 상기 제1부유체 레일부 및 상기 제2부유체 레일부에 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 잭업시스템은, 잭업지지대(예: 도 1의 잭업지지대(31)) 및 잭업파일(예: 도 1의 잭업파일(32))을 포함하고, 상기 잭업파일은 상기 부유체의 적어도 일부를 관통하도록 배치되고, 상기 잭업파일은 상기 잭업지지대에 의해 지지되도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 수평 가변지지부 위에 가변지지부 레일부(예: 도 4b의 가변지지부 레일부(44))가 배치되고, 상기 이동 가변지지부는 상기 가변지지부 레일부를 따라 이동하도록 구성될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 가변연결부는 호형 가변연결부(예: 도 2a의 호형 가변연결부(21)) 또는 각형 가변연결부(예: 도 2a의 각형 가변연결부(22))를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 수평 가변지지부는 나란히 2개로 배치될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 가변연결부는 상기 부유체로부터 탈착 가능하도록 구성될 수 있다.
이상 실시예를 통해 본 기술을 설명하였으나, 본 기술은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 기술의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 기술에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
1: 해상풍력 설치선
10: 부유체
11: 제1부유체
110: 제1부유체 레일부
12: 제2부유체
120: 제2부유체 레일부
20: 가변연결부
21: 호형 가변연결부
210: 호형 홈
22: 각형 가변연결부
30: 잭업시스템
31: 잭업지지대
32: 잭업파일
40: 가변지지부
41: 수직 가변지지부
42: 수평 가변지지부
43: 이동 가변지지부
44: 가변지지부 레일부

Claims (7)

  1. 해상풍력 설치선에 있어서,
    제1부유체 및 제2부유체를 포함하는 부유체;
    상기 제1부유체 및 상기 제2부유체 사이에 배치된 가변연결부;
    상기 부유체에 배치된 적어도 하나의 잭업시스템; 및
    상기 부유체에 배치되고, 수직 가변지지부, 수평 가변지지부 및 이동 가변지지부를 포함하는 가변지지부를 포함하는 해상풍력 설치선.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1부유체는 제1부유체 레일부를 포함하고, 상기 제2부유체는 제2부유체 레일부를 포함하고,
    상기 가변연결부는 상기 제1부유체 레일부 및 상기 제2부유체 레일부에 연결된 해상풍력 설치선.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 잭업시스템은, 잭업지지대 및 잭업파일을 포함하고,
    상기 잭업파일은 상기 부유체의 적어도 일부를 관통하도록 배치되고,
    상기 잭업파일은 상기 잭업지지대에 의해 지지되도록 구성된 해상풍력 설치선.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수평 가변지지부 위에 가변지지부 레일부가 배치되고,
    상기 이동 가변지지부는 상기 가변지지부 레일부를 따라 이동하도록 구성된 해상풍력 설치선.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가변연결부는 호형 가변연결부 또는 각형 가변연결부를 포함하는 해상풍력 설치선.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수평 가변지지부는 나란히 2개로 배치된 해상풍력 설치선.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 가변연결부는 상기 부유체로부터 탈착 가능하도록 구성된 해상풍력 설치선.
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