WO2014193170A1

WO2014193170A1 - 해상 풍력 발전기 설치용 선박

Info

Publication number: WO2014193170A1
Application number: PCT/KR2014/004791
Authority: WO
Inventors: 조병호
Original assignee: 이레엔지니어링 주식회사
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2014-05-29
Publication date: 2014-12-04
Also published as: KR101439520B1; KR101633440B1; KR20140141442A; KR101407431B1; KR101411934B1; KR101428654B1; KR101407427B1; KR20140141427A; KR101407424B1

Abstract

본 발명에 따른 해상 풍력발전기 설치용 선박은 설치홀이 형성되는 선체; 상기 설치홀 좌우 양측에 서로 마주보도록 설치되는 한 쌍의 가이드부; 상기 한 쌍의 가이드부 사이에 설치되어 한 쌍의 가이드부 사이에 적재되는 해상 풍력발전기를 고정시키며, 상기 한 쌍의 가이드부 사이에서 수평이동하여 상기 해상 풍력발전기를 상기 설치홀로 이동시키는 이동탑재부; 그리고, 상기 가이드부에 각각 설치되어 상기 이동탑재부에 의해 상기 해상풍력발전기가 상기 설치홀로 이송되어 오면 상기 해상 풍력발전기를 수직이동시켜 상기 해상 풍력발전기가 설치홀을 통해 해상에 설치되도록 하는 리프트부를 포함하여 이루어진다.

Description

해상 풍력 발전기 설치용 선박

본 발명은 해상 풍력발전기 설치용 선박에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해상 풍력발전기를 선체에서 조립할 수 있고, 또한 해상에 신속하고 안정적으로 설치할 수 있는 해상 풍력발전기 설치용 선박에 관한 것이다.

일반적으로 풍력발전기는 바람을 이용하여 전기를 생산하는 발전기를 말한다. 풍력발전기는 설치되는 장소에 따라 육상에 설치되는 육상 풍력발전기와, 해상에 설치되는 해상 풍력발전기로 분류될 수 있다.

해상 풍력발전기는 선박을 이용하여 설치될 장소로 운반된 후 시공이 이루어진다. 이러한 해상 풍력발전기는 크게 지주(Tower), 발전기 몸체인 너셀(Nacelle), 블레이드(Blade)의 3부분으로 이루어지며, 크기 및 적재 안정성에 따라서 조립된 상태로 운반되거나 부품별로 분리된 상태로 운반되어 설치장소에서 조립되기도 한다.

그런데, 해상 풍력발전기를 분리하여 선박으로 운반하고, 이를 다시 시공장소에서 조립하여 설치하는 것은 매우 많은 시간과 비용을 낭비하는 문제가 있다. 특히, 근래 요구되는 발전용량이 커짐에 따라 해상 풍력발전기의 크기가 증가하여 조립된 상태의 해상 풍력발전기를 선박으로 운반하기가 힘들어져 지주, 블레이드 등의 부품을 더욱 작게 분리하여 선박으로 운반한 후 설치장소에서 조립해야 하는 상황이 발생하고 있어 이러한 문제는 더욱 커지고 있다.

따라서 해상 풍력발전기를 선체에서 조립할 수 있을 뿐만 아니라 신속하고 안정적으로 해상에 설치할 수 있는 해상 풍력발전기 설치용 선박의 개발이 요구되고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 설치홀이 형성되는 선체; 상기 설치홀 좌우 양측에 서로 마주보도록 설치되는 한 쌍의 가이드부; 상기 한 쌍의 가이드부 사이에 설치되어 한 쌍의 가이드부 사이에 적재되는 해상 풍력발전기를 고정시키며, 상기 한 쌍의 가이드부 사이에서 수평이동하여 상기 해상 풍력발전기를 상기 설치홀로 이동시키는 이동탑재부; 그리고, 상기 가이드부에 각각 설치되어 상기 이동탑재부에 의해 상기 해상풍력발전기가 상기 설치홀로 이송되어 오면 상기 해상 풍력발전기를 수직이동시켜 상기 해상 풍력발전기가 설치홀을 통해 해상에 설치되도록 하는 리프트부를 포함하여 이루어지는 해상 풍력발전기 설치용 선박을 제공한다.

여기서, 상기 이동탑재부는, 상기 선체 상면에 수평이동 가능하게 설치되며, 상기 지주의 하면을 지지하는 제1 이동블록; 그리고, 상기 한 쌍의 가이드부에 수평이동 가능하게 설치되며, 상기 지주의 상부 외면을 감싸 고정시키는 제2 이동블록을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 제1 이동블록의 상면에는 상기 지주의 하면에 삽입되는 고정돌기가 돌출형성된다.

또한, 상기 이동탑재부는 상기 한 쌍의 가이드부에 수평이동 가능하게 설치되며, 상기 지주의 중앙부 외면을 감싸 고정시키는 제3 이동블록을 더 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 제2 이동블록은, 일측면에 상기 지주의 외면 일부를 감싸는 제1 절곡부가 형성되는 제1 이동패널; 그리고, 상기 제1 이동패널의 일측면에 회전가능하게 설치되어 상기 제1 절곡부를 개폐시키며, 내측면에는 상기 제1 절곡부와 함께 지주의 상부 외면을 감싸는 제2 절곡부가 각각 형성되는 한 쌍의 제1 회동패널을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 제3 이동블록은, 일측면에 상기 지주의 중앙부 외면 일부를 감싸는 제3 절곡부가 형성되는 제2 이동패널; 그리고, 상기 제2 이동패널의 일측면에 회전가능하게 설치되어 상기 제3 절곡부를 개폐시키며, 내측면에는 내측면에는 상기 제3 절곡부와 함께 지주의 중앙부 외면을 감싸는 제4 절곡부를 포함하여 이루어진다.

그리고, 상기 선체 상면에는 제1 이동블록의 수평이동을 위한 한 쌍의 제1 가이드 레일이 설치된다.

또한, 상기 한 쌍의 가이드부에는 내측을 향해 연장되는 한 쌍의 제2 지지판과 제3 지지판이 각각 설치되며, 상기 한 쌍의 제2 지지판에는 상기 제2 이동블록의 수평이동을 위한 제2 가이드 레일이 설치되고, 상기 제3 지지판에는 제3 이동블록의 수평이동을 위한 제3 가이드 레일이 설치된다.

한편, 상기 리프트부는, 상기 한 쌍의 가이드부 사이에 세워진 상태로 적재되는 해상 풍력발전기의 지주 외면을 선택적으로 감싸는 리프팅 바; 일단은 상기 리프팅 바에 결합되고, 타단은 상기 지주의 외면에 선택적으로 결합되는 다수개의 체결로프; 일단은 상기 리프팅 바의 상면에 연결되고, 타단은 상기 한 쌍의 가이드부 상면으로 연장되는 다수개의 리프팅 와이어; 그리고, 상기 한 쌍의 가이드부 상면에 각각 설치되어 내부를 통과하는 상기 리프팅 와이어를 감아주거나 풀어주어 상기 리프팅 바를 상기 한 쌍의 가이드부 사이에서 수직이동시키는 다수개의 리프팅 잭을 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 한 쌍의 가이드부 상면에는 상기 리프팅 와이어를 감싸 보호하는 다수개의 와이어 하우징이 설치된다.

한편, 본 발명은 상기 선체를 관통하는 다수개의 레그 하우징; 그리고, 상기 레그 하우징에 수직이동 가능하게 설치되어 해상 풍력발전기 설치시 레그 하우징을 빠져나와 하단부가 해저면에 박혀 고정되는 다수개의 플로팅 레그를 더 포함하여 이루어진다.

또한, 본 발명은 상기 레그 하우징 주변에 일정높이로 설치되어 상기 플로팅 레그가 외부 충격에 의해 상기 레그 하우징에서 이탈하는 것을 방지하는 가이드 프레임; 그리고, 상기 플로팅 레그의 외면에 선택적으로 연결되는 와이어를 감아주거나 풀어주어 플로팅 레그를 수직이동시키는 레그 윈치를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 해상 풍력발전기 설치용 선박은 선체에서 해상 풍력발전기를 조립하여 선체에 안정적으로 고정시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 해상 풍력발전기 설치용 선박은 이동탑재부를 이용해 해상 풍력발전기를 선체에서 설치위치로 신속하게 이동시킴과 동시에 리프트부를 이용해 수직이동시켜 설치작업이 빠르게 진행되도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 해상 풍력발전기 설치용 선박의 전체적인 구조를 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 가이드부의 수평이동 구조를 좀더 상세히 나타내는 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 이동탑재부에 의해 해상 풍력발전기가 고정된 상태를 나타내는 도면이다.

도 4은 본 발명에 따른 제2, 3 이동블록의 구조를 좀더 상세히 나타내는 사시도이다.

도 5는 본 발명에 따른 제2, 3 이동블록의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 이동탑재부에 의해 해상 풍력발전기가 설치홀로 이송되는 모습을 나타내는 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 리프트부의 구조를 좀더 상세히 나타내는 도면이다.

도 9는 본 발명에 따른 리프트부에 의해 해상 풍력발전기가 들어 올려진 상태를 나타내는 도면이다.

도 10은 본 발명에 따른 플로팅 레그 및 앵커 구조를 좀더 상세히 나타내는 사시도이다.

도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 해상 풍력발전기 설치용 선박을 이용해 해상 풍력발전기를 선체에서 조립하는 과정을 나타내는 도면이다.

도 13 내지 도 17은 본 발명에 따른 해상 풍력발전기 설치용 선박을 이용해 해상 풍력발전기를 해상에 설치하는 과정을 나타내는 도면이다.

이하, 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해상 풍력발전기 설치용 선박은 선체(100)와, 가이드부(300)와, 이동탑재부(400)와, 리프트부(500)를 포함하여 이루어진다.

상기 선체(100)는 선박의 주된 몸체를 이루는 부분으로 다양한 형태로 제작될 수 있다. 예를 들어, 선체(100)는 네 모서리 가장자리가 완만하게 절단된 사각형 형상으로 제작될 수 있다.

이러한 선체(100)에는 지주(11), 너셀(12), 블레이드(13)로 구성되는 해상 풍력발전기(10)의 설치를 위한 설치홀(110)이 관통형성된다. 물론, 상기 설치홀(110)을 통해 해상 풍력발전기(10)만이 설치되는 것은 아니며, 해저면(B)에 미리 설치되어 해상 풍력발전기(10)와 결합되는 모노파일(Monoplie), 자켓(Jacket), 트라이파일(Tripile)과 같은 기초파일(5)(도 13참조) 역시 상기 설치홀(110)을 통해 설치될 수 있다.

상기 가이드부(300)는 상기 설치홀(110) 좌우 양측에 서로 마주보도록 한 쌍이 설치된다. 이러한 가이드부(300)는 내부에 해상 풍력발전기(10)가 적재되는 대형구조물로서, 해상파일(10)의 높이가 통상 수십미터를 넘고, 중량이 수십에서 수백톤을 초과한다는 점을 감안하여 충분한 높이와 강성을 가지도록 제작된다. 예를 들어, 상기 가이드부(300)는 강철프레임이 상호 연결된 형태로 제작될 수 있다.

또한, 상기 가이드부(300)는 선체(100) 상면에 수평이동 가능하게 설치될 수 있다.

이를 위해 도 2에 도시된 바와 같이, 선체(100) 상면에는 슬라이딩 레일(340)이 설치되고, 상기 가이드부(300)의 하부에는 상기 슬라이딩 레일(340)에 결합되는 슬라이딩 블록(350)이 설치될 수 있다. 여기서, 비록 도시하지는 않았지만 슬라이딩 블록(350)에는 스키드(skid) 장치, 모터 등과 같은 다양한 구동장치가 설치되어 있다.

따라서, 슬라이딩 블록(350)이 구동장치에 의해 슬라이딩 레일(340)을 따라 설치홀(110)로 이동하면 가이드부(300) 전체가 선체(100) 상면에서 설치홀(110)로 이동하게 되므로 자연히 가이드부(300) 내부에 적재되어 있는 해상 풍력발전기(10)를 설치홀(110)로 이동시킬 수 있게 된다.

상기 이동탑재부(400)는 상기 한 쌍의 가이드부(300) 사이에 설치되어 해상 풍력발전기(10)를 지지함으로써 해상 풍력발전기(10)가 한 쌍의 가이드부(300) 사이에 수직하게 세워진 상태를 유지하도록 한다.

구체적으로, 상기 이동탑재부(400)는 크레인 등에 의해 이동탑재부(400) 내부로 해상 풍력발전기(10)가 이송되어 오면 해상 풍력발전기(10)를 지지하여 해상 풍력발전기(10)가 쓰러지거나 정해진 위치를 이탈하는 것을 방지하는 역할을 한다.

이러한 이동탑재부(400)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 이동블록(410)과, 제2 이동블록(420)과, 제3 이동블록(430)을 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제1 이동블록(410)은 해상 풍력발전기의 지주(11) 하면을 지지하여 해상 풍력발전기(10)가 한 쌍의 가이드부(300) 사이에 세워지도록 한다. 이를 위해 상기 제1 이동블록(410)의 상면에는 해상 풍력발전기의 지주(11) 하면에 삽입되는 고정돌기(411)(도 2참조)가 돌출형성된다.

여기서, 해상 풍력발전기의 지주(11) 내부가 비어있을 경우에는 해상 풍력발전기의 지주(11) 하면에 고정돌기(411)가 삽입될 수 있는 별도의 홈을 형성시킬 필요가 없지만, 이외의 경우에는 해상 풍력발전기의 지주(11) 하면에 상기 고정돌기(411)가 삽입되는 홈(미도시)을 형성시킨다.

상기 제2 이동블록(420)은 상기 지주(11)의 상부 외면을 감싸 지지하며, 상기 제3 이동블록(430)은 상기 지주(11)의 중앙부 외면을 감싸 지지한다.

도 4는 본 발명에 따른 제2, 3 이동블록의 구조를 좀더 상세히 나타내는 사시도이다.

이를 위해 상기 제2 이동블록(420)은 도 4에 도시된 바와 같이, 일측면에 상기 지주(11)의 상부 외면을 감싸는 제1 절곡부(421)가 형성되는 제1 이동패널(422)과, 상기 제1 이동패널(422)의 일측면에 회전가능하게 설치되어 상기 제1 절곡부(421)를 개폐시키며, 내측면에는 상기 제1 절곡부(421)와 함께 지주(11)의 상부 외면을 감싸는 제2 절곡부(423)가 각각 형성되는 한 쌍의 제1 회동패널(424)을 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 제3 이동블록(430)은 일측면에 상기 지주(11)의 중앙부 외면을 감싸는 제3 절곡부(431)가 형성되는 제2 이동패널(432)과, 상기 제2 이동패널(432)의 일측면에 회전가능하게 설치되어 상기 제3 절곡부(431)를 개폐시키며, 내측면에는 상기 제3 절곡부(431)와 함께 지주(11)의 중앙부 외면을 감싸는 제4 절곡부(433)가 각각 형성되는 한 쌍의 제2 회동패널(434)을 포함하여 이루어진다.

따라서 해상 풍력발전기(10)가 가이드부(300) 사이로 이송되어 오면 상기 제1, 2 회동패널(424,434)은 회전하여 제1, 3 절곡부(421,431)를 개방시킴으로써 해상 풍력발전기의 지주(11)가 제1, 3 절곡부(421,431)에 삽입되도록 하며, 이후 다시 회전에 의해 원위치로 복귀하여 해상 풍력발전기의 지주(11) 상부가 제1, 2 절곡부(421,423)에 의해 감싸여짐과 동시에 지주(11) 중앙부가 제3, 4 절곡부(431,433)에 의해 감싸지도록 한다.

여기서, 상기 제1, 2 절곡부(421,423)의 직경 및 제3, 4 절곡부(431,433)의 직경은 지주(11)의 직경보다 크게 형성됨이 바람직하다. 이 경우, 제1, 2 절곡부(421,423) 및 제3, 4 절곡부(431,433)는 지주(11)에 직접 접촉하지 않고 일정 거리 떨어져 지주(11)를 감싸게 된다. 따라서 이하 설명할 리프트부(500)를 이용해 해상 풍력발전기(10)를 가이드부(300) 사이에서 수직이동시킬 때 제2, 3 이동블록(420,430)을 지주(11)에서 분리시키지 않고 지주(11)를 수직이동시킬 수 있다.(도 16참조)

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 제1 이동패널(422) 및 제2 이동패널(432)의 타측면에도 내측면에 제5 절곡부(425) 및 제6 절곡부(435)가 각각 형성되어 있는 한쌍의 제3, 4 회동패널(426,436)이 회전가능하게 설치될 수 있다.

이 경우, 상기 지주(11)의 상부 외면은 상기 제1 회동패널(424)의 제2 절곡부(423) 및 제3 회동패널(426)의 제5 절곡부(425)에 의해 감싸여지며, 상기 지주(11)의 중앙부 외면은 상기 제2 회동패널(434)의 제4 절곡부(433) 및 제4 회동패널(436)의 제6 절곡부(435)에 의해 감싸여진다.

이러한 구조는 제1, 2 이동패널(422,432)의 양측면을 선택적으로 개방시킬 수 있도록 하여 해상 풍력발전기(10)가 제2, 3 이동블록(420,430)의 어느측에 위치하는지 관계없이 제2, 3 이동블록(420,430)을 이동시켜 지주(11)의 외면을 감싸도록 할 수 있다.

이와 같이 제2, 3 이동블록(420,430)에 의해 해상 풍력발전기의 지주(11) 상부 및 중앙부가 감싸지면, 해상 풍력발전기(10)는 상술한 바와 같이 제1 이동블록(410)에 의해 하면이 지지됨과 동시에 제2, 3 이동블록(420,430)에 의해 상부 및 중앙부 외면이 각각 감싸여져 한 쌍의 가이드부(300) 사이에서 안정적으로 세워진 상태를 유지하게 된다.

한편, 상기 제1 이동블록(410)은 해상 풍력발전기(10)를 설치홀(110)로 이동시킬 수 있도록 선체(100) 상면에 수평이동 가능하게 설치된다. 이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 선체(100) 상면에는 제1 가이드 레일(310)이 설치된다. 물론, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1 가이드 레일(310)은 가이드부(300)의 하단에 설치되어 있는 슬라이딩 블록(350) 상면에 형성될 수도 있다.

또한, 상기 제2, 3 이동블록(420,430) 역시 제1 이동블록(410)과 같이 해상 풍력발전기(10)를 설치홀(110)로 이동시킬 수 있도록 한 쌍의 가이드부(300)에 수평이동 가능하게 설치된다.

이를 위해 상기 한 쌍의 가이드부(300)에는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 내측을 향해 연장되는 한 쌍의 제1 지지판(321) 및 제2 지지판(331)이 설치되며, 상기 한 쌍의 제2 지지판(321)에는 상기 제2 이동블록(420)의 수평이동을 위한 제2 가이드 레일(320)이 설치되고, 상기 제3 지지판(331)에는 제3 이동블록(430)의 수평이동을 위한 제3 가이드 레일(330)이 설치된다.

따라서 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상술한 제1 이동블록(410)과 함께 제2, 3 이동블록(420,430)이 제1 내지 제3 가이드 레일(310,320,330)을 따라 설치홀(110)로 이동하면, 도 3과 같이 해상 풍력발전기(10)는 설치홀(110)의 직상방에 위치하게 된다. 이때, 설치홀(110)은 자연히 제1 이동블록(410)에 의해 폐쇄된 상태가 된다.

상기 리프트부(500)는 상기 가이드부(300)에 각각 설치되어 상기 이동탑재부(400)에 의해 해상 풍력발전기가 설치홀(110)로 이송되어 오면 해상 풍력발전기(10)를 수직이동시켜 해상 풍력발전기(10)가 설치홀(110)을 통해 해상에 설치되도록 한다.

도 8은 본 발명에 따른 리프트부의 구조를 좀더 상세히 나타내는 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 리프트부에 의해 해상 풍력발전기가 들어 올려진 상태를 나타내는 도면이다.

이러한 리프트부(500)는 도 8에 도시된 바와 같이, 리프팅 바(520)와, 다수개의 체결로프(510)와, 리프팅 와이어(530)와, 리프팅 잭(540)을 포함하여 이루어진다.

상기 리프팅 바(520)는 상기 한 쌍의 가이드부(300) 사이에 적재되는 해상 풍력발전기의 지주(11)를 둘러싼다. 이를 위해 상기 리프팅 바(520)의 일측에는 회동바(521)가 설치된다. 회동바(521)는 크레인 등에 의해 해상 풍력발전기(10)가 한 쌍의 가이드부(300) 사이로 이송되어 오면 회전하여 리프팅 바(520)의 일측면을 개방시켜 해상 풍력발전기의 지주(11)가 리프팅 바(520)의 내부에 수용되도록 한 후 다시 회전에 의해 개방된 부위를 폐쇄시킨다.

상기 체결로프(510)는 일단이 상기 리프팅 바(520)에 결합되고, 타단은 해상 풍력발전기 설치작업이 진행될 때 해상 풍력발전기의 지주(11) 외면에 형성되어 있는 고리부(11a)에 결합된다.

상기 리프팅 와이어(530)는 일단이 상기 리프팅 바(520)의 상면에 연결되고, 타단은 상기 한 쌍의 가이드부(300) 상면으로 연장되어 리프팅 잭(540)에 연결된다. 이러한 리프팅 와이어(530)는 필요에 따라 다수개가 설치될 수 있다.

상기 리프팅 잭(540)은 상기 한 쌍의 가이드부(300)의 상면에 각각 설치되어 내부를 통과하는 리프팅 와이어(530)를 감아주거나 풀어주어 해상 풍력발전기의 지주(11)의 수직이동이 이루어지도록 한다.

구체적으로, 상기 리프팅 잭(540)은 도 9에 도시된 바와 같이, 리프팅 와이어(530)를 감아 해상 풍력발전기가 한 쌍의 가이드부(300) 사이에서 수직 상방으로 들어 올려지도록 하거나, 반대로 리프팅 와이어(530)를 풀어 해상 풍력발전기(10)가 설치홀(110)로 내려지도록 할 수 있다.

이를 위해 상기 리프팅 잭(540)의 내부에는 리프팅 와이어(530)를 감아주기 위한 모터, 유압 실린더와 같은 구동장치와 함께 리프팅 와이어(530)를 고정시키기 위한 클램핑 장치 등이 설치된다.

이러한 리프팅 잭(540)은 각 리프팅 와이어(530)를 감아주거나 풀어줄 수 있도록 한 쌍의 가이드부(300)의 상면에 적어도 하나씩 설치된다. 예를 들어, 리프팅 와이어(530)가 4개 설치될 경우 리프팅 잭(540) 역시 4개가 설치된다.(도 6 및 도 7 참조)

한편, 리프팅 잭(540)에 의해 해상 풍력발전기(10)가 수직상방으로 들어올려지면, 설치홀(110)로 해상 풍력발전기(10)가 내려질 수 있도록 제1 이동블록(410)은 제1 가이드 레일(310)을 따라 원위치로 복귀하여 설치홀(110)이 개방되도록 한다.(도 16 참조)

또한, 상기 한 쌍의 가이드부(300)의 상면에는 상기 리프팅 와이어(530)를 감싸는 다수개의 와이어 하우징(550)이 설치된다.

리프팅 와이어(530)의 타단은 리프팅 잭(540)의 내부를 통과하여 한 쌍의 가이드부(300)의 상면으로 연장된다. 따라서 다수개의 리프팅 와이어(530)가 한 쌍의 가이드부(300)의 상면에 노출된 상태에서 리프팅 잭(540)이 리프팅 와이어(530)를 감아주거나 풀어주면 인접하는 리프팅 와이어(530)가 서로 꼬이는 등의 사고가 발생할 수 있다. 따라서 한 쌍의 가이드부(300)의 상면에 각 리프팅 와이어(530)를 감싸는 와이어 하우징(550)을 설치하여 리프팅 와이어(530) 간에 간섭이 발생하지 않도록 함이 바람직하다.

한편, 선체(100)에는 도 10에 도시된 바와 같이, 선체(100)를 관통하는 다수개의 레그 하우징(120)이 설치되고, 상기 레그 하우징(120)에는 플로팅 레그(210)가 수직이동 가능하게 설치된다.

상기 플로팅 레그(210)는 선체(100)가 이동하는 동안에는 레그 하우징(120)에 수직하게 세워진 상태로 고정되어 있다가 선체(100)가 작업위치에 도달하면 레그 하우징(120)을 빠져나와 해저면(B)에 박혀 고정된다.(도 14 참조) 이때, 플로팅 레그(210)의 상부는 선체(100)에 형성된 레그 하우징(120) 내부에 위치하고, 하단부는 해저면(B)에 박혀 고정되므로 선체(100)는 해당 위치에 고정된다.

여기서, 플로팅 레그(210)의 하단부가 해저면(B)에 고정된다고 하더라도 선체(100)는 수평위치만이 고정될 뿐 파도 등에 의해 상하로 움직이게 된다. 따라서 플로팅 레그(210)는 종래 선체(100)를 해수면 위로 상승시켜 고정하는 잭업 레그와는 구별된다.

잭업 레그는 선체(100)를 해수면 위로 일정 높이 상승시키므로 선체(100)의 하중을 지탱해야 한다. 따라서 선박의 크기가 큰 경우에는 잭업 레그를 사용하기 어렵다. 예를 들어, 7 MW급 정도의 해상 풍력발전기(10)를 설치하기 위한 선박은 중량이 수만톤에 달하기 때문에 잭업 레그만으로 선체(100)의 하중을 완전하게 지탱하는 것은 현실적으로 거의 불가능하다.

하지만, 본 발명의 플로팅 레그(210)를 이용할 경우 기본적으로 선체(100)가 해상에 떠있는 상태에서 수평이동만이 제한되므로 선박의 규모가 매우 커지는 상황에서도 효율적으로 선체(100)를 고정시킬 수 있다.

한편, 상기 레그 하우징(120) 주변에는 가이드 프레임(220)과, 레그 윈치(230)가 설치된다.

상기 가이드 프레임(220)은 레그 하우징(120) 주위에 일정높이로 설치되어 상기 플로팅 레그(210)가 외부 충격에 의해 레그 하우징(120)에서 이탈하는 것을 방지하는 역할을 한다.

선체(100)의 크기가 증가함에 따라 플로팅 레그(210)의 길이 역시 수십미터에 이르고 무게가 수백톤에 달하기 때문에 파도 등에 의해 선체(100)가 흔들리면 플로팅 레그(210)가 선체(100)로 쓰러질 위험이 있다. 따라서 레그 하우징(120) 주변에 일정 높이의 가이드 프레임(220)을 설치하여 플로팅 레그(210)가 외부 충격에 의해 쓰러지는 사고가 방지되도록 함이 바람직하다.

상기 레그 윈치(230)는 상기 플로팅 레그(210)의 외면에 선택적으로 연결되는 와이어(231)를 감아주거나 풀어주어 플로팅 레그(210)를 수직이동시키는 역할을 한다.

플로팅 레그(210)는 해상 풍력발전기(10) 설치작업이 완료되면 해저에서 들어올려져 레그 하우징(120)으로 회수되는데, 이때 상기 레그 윈치(230)가 와이어(231)를 감아 플로팅 레그(210)를 해저에서 들어올리게 된다.

또한, 비록 도시하지는 않았지만 상기 레그 하우징(120)의 내부 또는 가이드 프레임(220)에는 플로팅 레그(210)를 고정시키기 위한 다양한 클램핑 장치가 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 클래핑 장치는 유압실린더 등에 의해 전후 이동하며 플로팅 레그(210)의 좌우 양측을 각각 가압하는 유압 프레스 형태의 구조 또는 볼트 체결 형태의 구조를 가질 수 있다.

한편, 선체(100)에는 상술한 플로팅 레그(210)와 함께 선체(100)를 해당 위치에 안정적으로 정박시키기 위한 앵커(610)와 윈치(620)가 설치될 수 있다. 상기 앵커(610)와 윈치(620)는 선체(100)의 각 모서리마다 2쌍씩, 총 8쌍이 설치될 수 있다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 해상 풍력발전기 설치용 선박을 이용해 해상 풍력발전기를 선체에서 조립하는 과정 및 해상에 설치하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 해상 풍력발전기 설치용 선박을 이용해 해상 풍력발전기를 선체에서 조립하는 과정을 나타내는 도면이며, 도 13 내지 도 17은 본 발명에 따른 해상 풍력발전기 설치용 선박을 이용해 해상 풍력발전기를 해상에 설치하는 과정을 나타내는 도면이다.

먼저, 도 11에 도시된 바와 같이, 선체(100)를 해안에 형성되어 있는 안벽(20)에 접안시킨 후 플로팅 레그(210)를 레그 하우징(120)에서 하강시켜 해저면(B)에 박히도록 하고, 앵커(610)를 해저면(B)에 설치하여 선체(100)를 해당 위치에 고정시킨다.

여기서, 안벽(6, 岸壁)은 선체를 접안시킬 수 있도록 해안(L)에 구축되는 콘크리트 구조물로서, 해안(L)에 지지대(P)를 세워 건설할 수 있다. 이러한 안벽(20)에는 선체(100)에 적재될 해상 풍력발전기(10)의 각 부품들과, 크레인(C)이 위치된다.

다음으로, 크레인(C)을 이용하여 해상 풍력발전기(10)의 지주(11)를 들어올려 가이드부(300)에 내려놓는다. 이때, 지주(11)의 하면은 제1 이동블록(410)의 상면에 놓여지고, 지주(11)의 상부 및 중앙부는 제2, 3 이동블록(420,430)에 감싸여져 지주(11)는 가이드부(300) 사이에 안정적으로 세워진다.

다음으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 크레인(C)을 이용하여 지주(11)에 너셀(12) 및 블레이드(13)를 순차적으로 조립하여 해상 풍력발전기(10)를 완성시킨다.

다음으로, 제1, 2, 3 이동블록(410,420,430)을 이용해 도 13에 도시된 바와 같이, 해상 풍력발전기(10)를 선체(100) 내측으로 최대한 이동시킴으로써 선체(100)가 해상 풍력발전기(10)의 하중을 보다 안정적으로 지탱할 수 있도록 한다. 물론, 가이드부(300)가 선체(100) 상면에 이동가능하게 설치될 경우 가이드부(300) 전체를 선체(100) 내측으로 이동시킬 수도 있다.

한편, 해상 풍력발전기(10)의 크기에 따라 2개 이상의 지주(11)를 선체(100)에서 조립해야 할 경우도 있다. 이때, 크레인(C)으로 조립될 지주를 가이드부(300)에 고정되어 있는 지주(11)의 높이만큼 들어올릴 경우 크레인(C)의 크기가 매우 커져야 하고, 또한 지주(11)를 들어올리는 과정에서 안전사고가 발생할 위험이 있다.

따라서 2개 이상의 지주를 조립할 경우에는 다음과 같은 과정을 통해 해상 풍력발전기(10) 조립작업을 진행함이 바람직하다.

구체적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 먼저 가이드부(300)에 탑재되는 지주(11)를 설치홀(110)을 통해 수면 아래로 하강시켜 선체(100) 위로 노출되는 높이를 최대한 낮춘 후 2번째 이후의 지주(11) 및 너셀(12), 블레이드(13)를 조립한다.

이때, 지주(11)를 설치홀(110)을 통해 수면 아래로 하강시키는 작업은 리프트부(500)에 의해 이루어질 수 있다.

다음으로, 해상 풍력발전기(10)가 완성되면, 다시 리프트부(500)를 이용해 해상 풍력발전기(10)를 들어올린 후 제1 이동블록(410)을 설치홀(110) 직상방으로 이동시킨다.

다음으로, 리프트부(500)를 이용해 해상 풍력발전기(10)를 다시 하강시켜 지주(11) 하면이 제1 이동블록(410)에 지지되도록 함과 동시에 제2, 3 이동블록(420,430)에 의해 지주(11)의 상부 및 중앙부 외면이 지지되도록 한다.

한편, 상기와 같은 안벽(20)에서 진행되는 해상 풍력발전기 조립작업이 완료되면, 플로팅 레그(210)와 앵커(610)를 선체(100)로 회수한 후 도 13에 도시된 바와 같이, 선체(100)를 이동시켜 선체(100)에 형성되어 있는 설치홀(110)을 해저면(B)에 미리 설치되어 있는 기초파일(5) 직상방에 위치시킨다.

다음으로, 도 14에 도시된 바와 같이, 플로팅 레그(210)를 레그 하우징(120)에서 하강시켜 해저면(B)에 박히도록 하고, 앵커(610)를 해저면(B)에 설치하여 선체(100)를 해당 위치에 고정시킨다.

다음으로, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 제1, 2, 3 이동블록(410,420,430)을 설치홀(110)로 수평이동시켜 해상 풍력발전기(10)를 설치홀(110)의 직상방에 위치시킨다. 이때, 설치홀(110)은 자연히 제1 이동블록(410)에 의해 폐쇄된다.

여기서, 가이드부(300) 전체를 수평이동시켜 해상 풍력발전기(10)를 설치홀(110) 직상방에 위치시킬 수도 있음은 물론이다.

다음으로, 도 16에 도시된 바와 같이, 리프트부(500)를 이용해 해상 풍력발전기(10)를 들어올려 해상 풍력발전기(10)를 제1 이동블록(410)에서 분리시킨 후 제1 이동블록(410)을 원위치로 복귀시켜 설치홀(110)을 개방시킨다.

다음으로, 도 17에 도시된 바와 같이, 리프트부(500)를 이용해 해상 풍력발전기(10)를 서서히 하강시켜 해상 풍력발전기의 지주(11) 하면을 기초파일(5)의 상면에 안착시킨 후 용접, 볼트 체결 등의 방식으로 기초파일(5)에 결합시킨다.

이때, 제2, 3 이동블록(420,430)이 해상 풍력발전기(11)의 지주 외면을 감싸고 있기 때문에 해상 풍력발전기(10)가 하강하는 과정에서 흔들리면서 설치위치를 이탈하는 것이 방지된다.

이와 같이 해상 풍력발전기(10)가 기초파일(5)에 결합되면, 제2, 3 회동패널(424,434)을 회전시켜 제2, 3 이동블록(420,430)을 지주(11)에서 분리시킨 후 제1 이동블록(410)과 같이 원위치로 복귀시키고, 또한 리프트부(500)를 지주(11)에서 분리시킨다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

설치홀이 형성되는 선체;

상기 설치홀 좌우 양측에 서로 마주보도록 설치되는 한 쌍의 가이드부;

상기 한 쌍의 가이드부 사이에 설치되어 한 쌍의 가이드부 사이에 적재되는 해상 풍력발전기를 고정시키며, 상기 한 쌍의 가이드부 사이에서 수평이동하여 상기 해상 풍력발전기를 상기 설치홀로 이동시키는 이동탑재부; 그리고,

상기 가이드부에 각각 설치되어 상기 이동탑재부에 의해 상기 해상풍력발전기가 상기 설치홀로 이송되어 오면 상기 해상 풍력발전기를 수직이동시켜 상기 해상 풍력발전기가 설치홀을 통해 해상에 설치되도록 하는 리프트부를 포함하여 이루어지는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제1항에 있어서,

상기 이동탑재부는,

상기 선체 상면에 수평이동 가능하게 설치되며, 상기 지주의 하면을 지지하는 제1 이동블록; 그리고,

상기 한 쌍의 가이드부에 수평이동 가능하게 설치되며, 상기 지주의 상부 외면을 감싸 고정시키는 제2 이동블록을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제2항에 있어서,

상기 제1 이동블록의 상면에는 상기 지주의 하면에 삽입되는 고정돌기가 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제2항에 있어서,

상기 이동탑재부는 상기 한 쌍의 가이드부에 수평이동 가능하게 설치되며, 상기 지주의 중앙부 외면을 감싸 고정시키는 제3 이동블록을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제2항에 있어서,

상기 제2 이동블록은,

일측면에 상기 지주의 외면 일부를 감싸는 제1 절곡부가 형성되는 제1 이동패널; 그리고,

상기 제1 이동패널의 일측면에 회전가능하게 설치되어 상기 제1 절곡부를 개폐시키며, 내측면에는 상기 제1 절곡부와 함께 지주의 상부 외면을 감싸는 제2 절곡부가 각각 형성되는 한 쌍의 제1 회동패널을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제4항에 있어서,

상기 제3 이동블록은,

일측면에 상기 지주의 중앙부 외면 일부를 감싸는 제3 절곡부가 형성되는 제2 이동패널; 그리고,

상기 제2 이동패널의 일측면에 회전가능하게 설치되어 상기 제3 절곡부를 개폐시키며, 내측면에는 내측면에는 상기 제3 절곡부와 함께 지주의 중앙부 외면을 감싸는 제4 절곡부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제2항에 있어서,

상기 선체 상면에는 제1 이동블록의 수평이동을 위한 한 쌍의 제1 가이드 레일이 설치되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 설치용 선박.
제4항에 있어서,

상기 한 쌍의 가이드부에는 내측을 향해 연장되는 한 쌍의 제2 지지판과 제3 지지판이 각각 설치되며,

상기 한 쌍의 제2 지지판에는 상기 제2 이동블록의 수평이동을 위한 제2 가이드 레일이 설치되고, 상기 제3 지지판에는 제3 이동블록의 수평이동을 위한 제3 가이드 레일이 설치되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제1항에 있어서,

상기 리프트부는,

상기 한 쌍의 가이드부 사이에 세워진 상태로 적재되는 해상 풍력발전기의 지주 외면을 선택적으로 감싸는 리프팅 바;

일단은 상기 리프팅 바에 결합되고, 타단은 상기 지주의 외면에 선택적으로 결합되는 다수개의 체결로프;

일단은 상기 리프팅 바의 상면에 연결되고, 타단은 상기 한 쌍의 가이드부 상면으로 연장되는 다수개의 리프팅 와이어; 그리고,

상기 한 쌍의 가이드부 상면에 각각 설치되어 내부를 통과하는 상기 리프팅 와이어를 감아주거나 풀어주어 상기 리프팅 바를 상기 한 쌍의 가이드부 사이에서 수직이동시키는 다수개의 리프팅 잭을 포함하여 이루어지는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제9 항에 있어서,

상기 한 쌍의 가이드부 상면에는 상기 리프팅 와이어를 감싸 보호하는 다수개의 와이어 하우징이 설치되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제1항에 있어서,

상기 선체를 관통하는 다수개의 레그 하우징; 그리고,

상기 레그 하우징에 수직이동 가능하게 설치되어 해상 풍력발전기 설치시 레그 하우징을 빠져나와 하단부가 해저면에 박혀 고정되는 다수개의 플로팅 레그를 더 포함하여 이루어지는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제11항에 있어서,

상기 레그 하우징 주변에 일정높이로 설치되어 상기 플로팅 레그가 외부 충격에 의해 상기 레그 하우징에서 이탈하는 것을 방지하는 가이드 프레임; 그리고,

상기 플로팅 레그의 외면에 선택적으로 연결되는 와이어를 감아주거나 풀어주어 플로팅 레그를 수직이동시키는 레그 윈치를 더 포함하여 이루어지는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제1 항에 있어서,

상기 가이드부는 선체 상면에 수평이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제13항에 있어서,

상기 선체 상면에는 슬라이딩 레일이 설치되고, 상기 가이드부의 하부에는 상기 슬라이딩 레일에 결합되는 슬라이딩 블록이 설치되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기 설치용 선박.
제14 항에 있어서,

상기 이동탑재부는,

상기 슬라이딩 블록 상면에 수평이동 가능하게 설치되며, 상기 지주의 하면을 지지하는 제1 이동블록; 그리고,

상기 한 쌍의 가이드부에 수평이동 가능하게 설치되며, 상기 지주의 상부 외면을 감싸 고정시키는 제2 이동블록을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전기 설치용 선박.