KR101407427B1 - 해상파일 설치장치 및 그를 이용한 해상파일의 설치방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상파일 설치장치 및 그를 이용한 해상파일의 설치방법에 관한 것이다.
본 발명은 다수의 층을 이루면서 선박본체에 관통형성된 설치홀에 인접 배치되도록 상기 선박본체에 장착되는 다수의 레일을 각각 가지며, 상기 설치홀을 중심으로 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 사이드부; 해상파일이 세워진 상태로 탑재되도록 하며, 상기 해상파일을 상기 설치홀로 이동시키도록 상기 한 쌍의 사이드부에 이동가능하게 장착되며 상기 해상파일이 상기 설치홀에 장착될 경우 수직 위치를 가이드하는 탑재가이드부; 및 상기 해상파일을 승하강시키도록 상기 한 쌍의 사이드부에 장착되며, 상기 탑재가이드부에 의해 상기 설치홀로 이동한 상기 해상파일을 하강시키는 리프트부; 를 포함하는 해상파일 설치장치를 제공한다.

Description

해상파일 설치장치 및 그를 이용한 해상파일의 설치방법{Marine Pile Installing Apparatus and Installing Method Using It}

본 발명은 해상파일의 설치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다양한 해상파일을 해상에 운반하여 시공할 수 있는 해상파일 설치장치 및 그를 이용한 해상파일의 설치방법에 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. 이때, 해상 풍력발전기를 해저 바닥에 설치하는 방법은 수심에 따라 다양한 설치방법이 사용된다.

예를 들어, 수심이 0 ~ 20m 인 얕은 바다에서는 해저면을 콘크리트로 다진 후에 해상 풍력발전기의 기둥을 직접 꽂는 중력 케이스 방식을 사용한다.

그리고 수심 20 ~ 50m 이내의 바다에서는 해저면에 콘크리트 지지대를 만들고 단단한 쇠기둥인 모노파일을 박아 그 위에 해상 풍력발전기를 설치한다. 수심 80m 정도의 먼 바다일 경우, 단단한 강재구조물인 자켓, 트라이포드 등을 해저에 고정설치한 뒤 그 위에 해상 풍력발전기를 설치한다.

이처럼 해상 풍력발전기는 직접 해저면에 기둥을 설치하거나 모노파일, 자켓, 드라이포드 등 하부기초로서 다양한 해상파일을 사용하여 설치될 수 있다.

종래에는 해상파일을 해저면에 설치하기 위해서는 별도의 운반선에 해상파일을 적재하여 해상으로 운반하고, 크레인이 장착된 크레인 선박으로 해상파일을 들어올린 후, 해상에서 설치대상인 해상파일을 잡아주기 위하여 원형모양으로 관통된 기초시설에 내려놓게 된다. 이어서 항타크레인으로 해상파일의 두부를 때려 해저면에 삽입 고정함으로써 해상파일의 시공이 이루어졌다.

삭제

또한, 해상파일은 해저면에 시공될 경우, 수직하게 설치되어야 해상 풍력발전기 등 상부에 설치되는 구조물이 오랜시간 안정적으로 균형을 유지할 수 있게 된다.

그런데 종래 해상파일 설치장비는 크레인을 이용하여 단순하게 해상파일을 설치 위치에 내리는 시공을 하기 때문에 해상파일의 하강작업시 흔들림이 많이 발생하여 수직도를 정밀하게 맞추기 어려운 문제가 있다. 상기와 같은 문제점의 해결을 위하여 해상파일이 설치될 위치에 해상파일이 수직으로 하강하여 설치될 수 있도록 미리 기초시설을 설치한 후 시공을 하게 되었다.

본 발명은 해상파일을 설치위치에 내릴 때 별도의 크레인이나 상기와 같은 기초시설 없이 수직도를 정확하게 맞출 수 있는 해상파일 설치장치 및 그를 이용한 해상파일의 설치방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 다수의 층을 이루면서 선박본체에 관통형성된 설치홀에 인접 배치되도록 상기 선박본체에 장착되는 다수의 레일을 각각 가지며, 상기 설치홀을 중심으로 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 사이드부; 해상파일이 세워진 상태로 탑재되도록 하며, 상기 해상파일을 상기 설치홀로 이동시키도록 상기 한 쌍의 사이드부에 이동가능하게 장착되며 상기 해상파일이 상기 설치홀에 장착될 경우 수직 위치를 가이드하는 탑재가이드부; 및 상기 해상파일을 승하강시키도록 상기 한 쌍의 사이드부에 장착되며, 상기 탑재가이드부에 의해 상기 설치홀로 이동한 상기 해상파일을 하강시키는 리프트부; 를 포함하는 해상파일 설치장치를 제공한다.

상기 탑재가이드부는, 상기 마주보는 한 쌍의 레일을 따라 각각 이동가능하게 설치되며 상기 지주의 위치를 선택적으로 고정시키는 다수의 블록을 포함할 수 있다.

상기 다수의 블록은 적어도 3개로 이루어지며, 상기 해상파일의 하부가 삽입되도록 돌출된 고정돌기를 가지며 상기 설치홀에 인접하도록 이동가능한 제1블록; 상기 제1블록의 상부에서 이격되며 상기 해상파일을 감싸도록 고정하면서 상기 사이드부를 따라 이동가능하게 설치되는 제2블록; 및 상기 제2블록의 상부에서 이격되며 상기 해상파일을 감싸도록 고정하면서 상기 사이드부를 따라 이동가능하게 설치되는 제3블록; 을 포함할 수 있다.

상기 제2블록 및 상기 제3블록은, 상기 해상파일이 삽입 장착되는 해상파일삽입공이 형성되는 고정패널; 상기 해상파일삽입공을 개폐하도록 상기 고정패널에 회전가능하게 장착되며 상기 해상파일의 위치를 고정하는 한 쌍의 회동패널을 각각 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 사이드부는 상기 다수의 블록과 대응되는 레일들의 개수를 가지며, 상기 한 쌍의 레일들은 상기 설치홀에 인접하도록 상기 제1블록을 이동가능하게 지지하는 제1레일; 상기 제2블록을 이동가능하게 지지하는 제2레일; 및 상기 제3블록을 이동가능하게 지지하는 제3레일을 각각 포함할 수 있다.

상기 리프트부는, 상기 설치홀의 상부에 위치한 해상파일와 연결되는 다수개의 후크와이어; 상기 다수개의 후크와이어를 고정하며 상기 해상파일을 감싸도록 배치되는 와이어연결부재; 상기 와이어 연결부재를 승하강시키는 승하강로프; 및 상기 승하강로프를 이동가능하게 지지하며 상기 사이드부에 결합되는 로프지지대; 를 포함할 수 있다.

상기 사이드부는 상기 설치홀의 길이방향을 따라 상기 선박본체에 이동가능하게 장착될 수 있다.

한편, 본 발명은 해상파일 설치장치를 안벽에 접안시키는 단계; 탑재가이드부의 제1블록이 설치홀 덮는 위치로 이동하는 단계; 안벽에 위치한 크레인을 이용하여 해상파일을 기립한 상태로 탑재가이드부에 장착시키는 단계; 및 탑재가이드부에 상기 해상파일이 세워진 상태로 고정되면, 탑재가이드부가 선박본체의 내측으로 이동하는 단계; 를 포함하는 해상파일의 설치방법을 제공한다.

한편, 본 발명은 해상파일이 탑재된 작업선의 설치홀을 작업위치에 이동시키는 단계; 탑재가이드부가 설치홀을 덮도록 이동하는 단계; 리프트부가 해상파일을 고정하는 단계; 상기 리프트부가 해상파일을 들어올려서 상기 탑재가이드부의 제1블록과 해상파일의 하부를 분리시키는 단계; 상기 탑재가이드부의 제1블록을 이동시켜 설치홀을 개방시키는 단계; 및 상기 리프트부가 상기 해상파일을 내려서 작업위치에 해상파일을 설치하는 단계;를 포함하는 해상파일의 설치방법을 제공한다.

상기 작업선의 설치홀을 작업위치에 이동시키는 단계 이후에는 앙카부에 의해 작업선의 위치가 고정되는 단계가 더 수행될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 해상파일 설치장치 및 그를 이용한 해상파일의 설치방법에 따르면 하나의 장비를 이용하여 해상파일을 운반하여 해상에서 직접 시공할 수 있을 뿐만 아니라 해상파일의 수직도를 정확하게 맞추어 설치할 수 있다.

또한, 대한민국 정부는 2019년까지 서남해 인근에 2.5 GW 발전용량의 해상 풍력발전 단지를 구축하는 해상 풍력발전 종합추진 계획을 발표하여 추진하고 있는데, 본 발명은 정부 정책에 발맞추어 해상파일을 저비용으로 정확하고, 안전하고, 빠른 설치가 가능하도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 해상파일 설치장치에 관한 개략적인 구성을 보여주는 사시도이다.
도 2는 도 1의 사이드부, 탑재가이드부 및 리프트부가 구체화된 실시형태를 보여주는 정면도로서, 해상파일이 탑재된 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 2의 동작도로서, 리프트부가 해상파일을 일정높이 들어올리고, 탑재가이드부가 해상파일의 고정을 해제하는 동작을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2의 동작도로서, 해상파일이 설치홀에 장착되는 상태를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1의 탑재가이드부의 제1블록과 설치홀 영역을 보여주는 요부 확대도이다.
도 6은 도 1의 사이드부와 탑재가이드부의 제2블록 및 제3블록의 구조를 보여주는 요부 확대도이다.
도 7은 도 3의 리프트부 영역을 확대한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예의 해상파일 설치장치에 해상파일이 탑재되는 동작을 보여주는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 해상풍력 설치장치에 해상파일이 탑재되는 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 해상풍력 설치장치를 이용하여 해상파일이 설치되는 방법을 보여주는 흐름도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에 따른 해상파일 설치장치는 다양한 종류와 크기를 갖는 해상파일을 세워서 선박에 탑재되도록 하고, 세워진 상태로 해상파일을 설치장소까지 이동한 후 시공할 수 있다.

예를 들어 해상파일은, 해저(海底)의 표층부 아래로 강관이 삽입되는 모노파일관의 내부에 콘크리트가 채워진 형태로 이루어질 수 있다. 물론 해상파일은 모노파일 자체만을 의미하거나 자켓, 트라이포드 등 다양한 해상구조물을 포함할 수 있다.

본 실시예의 해상파일 설치장치는 선박(작업선)에 장착되면서, 5 MW 이상 용량, 즉 높이 117m, 무게 1200 ton이 되는 7 MW 해상 풍력발전기 및 해상파일을 해상에서 조립, 운반, 시공 등 일련의 과정을 수행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 해상파일 설치장치에 관한 개략적인 구성을 보여주는 사시도이고, 도 2는 도 1의 사이드부, 탑재가이드부 및 리프트부가 구체화된 실시형태를 보여주는 정면도로서, 해상파일이 탑재된 상태를 보여주는 도면이며, 도 3은 도 2의 동작도로서, 리프트부가 해상파일을 일정높이 들어올리고, 탑재가이드부가 해상파일의 고정을 해제하는 동작을 보여주는 도면이고, 도 4는 도 2의 동작도로서, 해상파일이 설치홀에 장착되는 상태를 보여주는 도면이며, 도 5는 도 1의 탑재가이드부의 제1블록과 설치홀 영역을 보여주는 요부 확대도이고, 도 6은 도 1의 사이드부와 탑재가이드부의 제2블록 및 제3블록의 구조를 보여주는 요부 확대도이며, 도 7은 도 3의 리프트부 영역을 확대한 도면이다.

도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 해상파일 설치장치는 사이드부(300), 탑재가이드부(400), 리프트부(500)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 본 실시예의 해상파일 설치장치는 다양한 선박에 장착될 수 있다.

예를 들어 본 실시예의 해상파일 설치장치는 해상 풍력발전기 및 해상파일의 설치를 겸할 수 있는 작업선(1)에 장착되어 해상 풍력발전기의 기초가 되는 해상파일(10) 및 해상 풍력발전기(미도시)의 운반 및 설치가 하나의 선박에서 이루어지도록 할 수 있다. 물론, 해상파일의 운반 및 설치만을 전용으로 할 수 있는 선박에도 장착이 가능할 것이다.

이러한 본 실시예의 해상파일 설치장치는 해상파일(10)을 세워서 고정함과 동시에 설치장소까지 안정적으로 운반하여 설치장소에 설치하는 작업을 복합적으로 수행할 수 있다.

해상파일(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 강관부(20)와 항타부(30)를 포함할 수 있다. 강관부(20)는 해저면에 삽입되는 부분을 이루는 긴 강관을 포함하며, 항타부(30)는 강관이 해저면에 삽입되도록 항타작업을 실시할 수 있도록 한다.

강관부(20) 또는 항타부(30)에는 크레인 및 후크에 의해 걸리어지면서 해상파일(10)이 움직일 수 있도록 하는 후크고리(20a)가 장착될 수 있다. 예를 들어 후크고리(20a)는 항타부(30)의 원주면을 따라 일정간격으로 이격되도록 4개가 장착될 수 있다.

먼저, 본 실시예의 해상파일 설치장치가 장착되는 부분인 선박본체(100)와 플로팅레그부(200)를 먼저 설명한다.

선박본체(100)는 작업선의 주된 몸체를 이루는 부분으로 선박몸체, 바지선본체, 작업선본체, 선체 등으로 호칭될 수 있다. 선박본체(100)는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 전체적으로는 사각형 형상으로 이루어지되, 네 모서리 가장자리가 완만하게 절단된 형상을 가질 수 있다.

선박본체(100)에는 해상파일(10), 해상 풍력발전기(미도시) 등이 설치되도록 하는 설치홀(110)이 관통 형성될 수 있다. 예를 들어 설치홀(110)은 선박본체(100)의 진행방향 전방 영역이 내측으로 일정한 길이만큼 함몰된 형상을 가질 수 있다. 물론, 설치홀(110)은 선박의 진행방향 반대쪽이나 측면에 위치할 수도 있으며, 선박본체(100)의 내측으로 함몰되지 않고 선박본체(100)의 일면에 인접 배치된 공간을 의미할 수도 있다.

플로팅레그부(200)는 선박본체(100)에 승하강되도록 설치된다. 플로팅레그부(200)는 선박본체(100)가 해상에서 수직방향으로 부유할 수 있도록 선박본체(100)의 해상에서의 위치를 고정하는 역할을 한다. 즉, 플로팅레그부(200)는 선박을 해수면 상에서 부유하는 상태로 그 위치가 고정되도록 하므로, 종래 선박을 해수면 위로 상승시켜 고정하는 잭업레그(미도시)와는 구별된다.

잭업타입의 잭업레그는 선박을 수면위에서 일정 높이 상승시킨 상태에서 선박 자체의 하중을 지지해야 하기 때문에 선박의 규모가 커지는 경우에는 잭업레그를 사용하기 어려운 경우가 발생한다. 예를 들어 7 MW 급 정도의 해상파일(10)을 설치하는 작업선처럼, 선박의 규모가 매우 커지는 상황에서는 잭업레그만으로 선박의 하중을 온전하게 지지하는 것은 매우 어려운 문제가 있다.

플로팅레그부(200)는 선박의 하중을 해수와 나누어 부담할 수 있기 때문에 작업선의 규모가 매우 커지는 상황에서도 효율적으로 선박의 위치를 고정하면서 해상파일(10)을 설치할 수 있는 장점이 있다.

플로팅레그부(200)는 다수개로 이루어질 수 있다. 예를 들어 플로팅레그부(200)는 선박본체(100)의 가장자리 영역에 4개가 구비될 수 있다. 플로팅레그부(200)는 보다 상세하게는 레그(210), 레그지지대(220), 레그윈치(230)를 포함하여 구성될 수 있다.

레그(210)는 선박본체(100)에 대해 수직 이동가능하게 장착되며 해저면에 삽입되는 부분을 이룬다. 선박본체(100)에는 레그(210)가 삽입될 수 있도록 레그홀(Leg Hall)이 관통형성될 수 있다. 레그(210)는 해저면에 삽입될 수 있도록 하부가 뾰족한 형상을 갖는 원기둥 형상으로 이루어질 수 있다.

레그지지대(220)는 레그(210)를 이동가능하게 감싸도록 레그홀(210)에 인접하도록 선박본체(100)에 구비될 수 있다. 예를 들어 레그지지대(220)는 레그(210)의 단면 형상보다 조금 더 큰 형상의 안지름을 갖도록 레그(210)를 동심원상으로 감싸는 형태로 이루어질 수 있다. 레그지지대(220)에 의해 레그(210)는 해수면의 요동방향을 따라 어느 정도는 유동할 수 있게 된다.

레그윈치(230)는 레그(210)를 승하강시키는 역할을 한다. 레그윈치(230)는 레그(210)를 해수면 아래로 내리거나 다시 선박본체(100)로 상승시키도록 레그(210)와 연결될 수 있다. 물론, 레그(210)의 승하강 형태는 레그(210)의 자중, 해수면의 유입 등 다양한 방법이 강구될 수 있다. 그 밖에 레그(210)가 레그지지대(220)에서 고정하거나 이동할 수 있도록 레그(210)의 위치를 고정하는 클러치 등을 더 포함할 수 있다. 클러치는 레그(210)와 레그지지대(220)의 선택적인 접촉 등이 가능한 볼트조임, 가압 밀착방식 등으로 다양하게 실시될 수 있다.

물론, 후술하는 본 발명의 해상파일 설치장치는 상술한 플로팅레그 방식의 선박 뿐만 아니라 잭업타입의 선박, 러그선 등 기타 여러 종류의 선박에 설치하여 사용이 가능할 것이다.

한편, 사이드부(300)는 상술한 선박본체(100)에 그 위치가 고정되도록 장착되면서 탑재가이드부(400)를 이동가능하게 고정하면서, 해상파일(10)이 탑재가이드부(400)에 탑재되거나 설치홀(110)에 설치되도록 하는 역할을 한다.

사이드부(300)는 수직 방향으로 다수의 층을 이루도록 다수의 레일을 가지며, 설치홀(110)을 중심으로 서로 마주보도록 배치되도록 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 마주보는 한 쌍의 레일들은 설치홀(110)을 중심으로 측면(사이드)에 길게 배치될 수 있다. 사이드부(300)는 설치홀(110)의 사이드에 위치하므로 사이드구조물로 칭할 수도 있다.

사이드부(300)는 다양한 형태를 가질 수 있는데, 예를 들어 선박본체(100)에 수직방향으로 돌출된 다수개의 프레임 형상의 고정본체(301)를 포함하여 구성될 수 있다. 고정본체(301)에는 다수개의 레일이 층을 이루도록 설치될 수 있다. 레일들의 구성은 후술한다.

탑재가이드부(400)는 해상파일(10)을 고정하면서 해상파일(10)이 세워진 상태로 선박본체(100)에 탑재되어 운반될 수 있도록 할 뿐만 아니라 상술한 한 쌍의 사이드부(300)를 따라 이동하면서 해상파일(10)을 설치홀(110)로 이동시켜 설치되도록 할 수 있다.

탑재가이드부(400)는, 마주보는 한 쌍의 레일을 따라 각각 이동가능하게 설치되며 해상파일(10)의 위치를 선택적으로 고정시키는 다수의 블록을 포함할 수 있다.

이때 다수의 블록은 해상파일(10)을 안정적으로 고정 및 이동할 수 있도록 적어도 3개로 이루어질 수 있다. 물론, 다수의 블록은 2개 내지는 그 이상의 개수를 가질 수 있다.

본 실시예에서 3개의 블록들은 순차적으로 제1블록(410), 제2블록(420), 제3블록(430)으로 이루어진다. 여기서 제1블록(410), 제2블록(420), 제3블록(430)은 제1차 판넬, 제2차 판넬, 제3차 판넬로 부를 수도 있다. 상세한 설명은 생략하지만 제1블록(410) 내지 제3블록(430)은 선형 이동수단을 포함하면서 한 쌍의 사이드부(300)를 따라 이동할 수 있다. 예를 들어 선형 이동수단은 리니어모터, 스키드(skid) 등일 수 있다.

제1블록(410)은 설치홀(110)에 인접하도록 위치하며 해상파일(10)의 하부를 고정할 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이 제1블록(410)은 탑재패널(411)과, 탑재패널(411)의 상부에서 돌출되어 해상파일(10)의 하부가 삽입 고정되도록 하는 고정돌기(412)를 포함할 수 있다. 해상파일(10)의 하부는 기초파일 및 고정돌기(412)가 삽입될 수 있도록 홈이 형성될 수 있다. 탑재패널(411)은 설치홀(110)의 상부에 위치할 경우 설치홀(110)을 덮을 수 있는 크기를 갖는다.

제2블록(420)은 제1블록(410)의 상부에서 이격되며 해상파일(10)을 감싸도록 고정하면서 사이드부(300)를 따라 이동가능하게 설치될 수 있다.

제3블록(430)은 제2블록(420)의 상부에서 이격되며 해상파일(10)을 감싸도록 고정하면서 사이드부(300)를 따라 이동가능하게 설치될 수 있다.

여기서 도 6에 도시된 바와 같이 제2블록(420) 및 제3블록(430) 각각 고정패널(422, 432)과 회동패널(423, 424, 433, 434)들을 포함하여 구성될 수 있다.

고정패널(422, 432)은 해상파일(10)이 삽입 장착되는 파일삽입공(421, 431)이 형성된다. 회동패널(423, 424, 433, 434)은 파일삽입공(421, 431)을 개폐하도록 고정패널(422, 432)에 회전가능하게 장착되며 해상파일(10)의 위치를 고정하도록 한 쌍으로 이루어질 수 있다. 파일삽입공(421, 431)은 해상파일(10)의 지름보다 다소 크게 형성되어 해상파일(10)이 수평방향을 따라 위치가 이탈되지 않게 하면서도 수직 이동이 가능하도록 구성된다.

후술하겠지만 해상파일(10)이 설치되는 동안에는 제1블록(410)은 설치홀(110)의 상부로 해상파일(10)을 이동시킨 후 설치홀(110)을 개방하기 위해서 원위치로 돌아가는데, 제2블록(420)과 제3블록(430)은 파일삽입공(421, 431)과 설치홀(110)의 상부에 위치한 해상파일(10)의 위치를 나란하게 유지시키도록 함으로써 리프트부(500)가 해상파일(10)의 수직도를 정밀하게 맞추면서 설치되도록 할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 탑재가이드부(400)는 한 쌍의 사이드부(300)에 의해 이동할 수 있다고 상술한 바 있다. 여기서 한 쌍의 사이드부(300)는 탑재가이드부(400)의 다수의 블록과 대응되는 레일들의 개수를 가질 수 있다.

즉, 한 쌍의 레일들은 설치홀(110)에 인접하도록 제1블록(410)을 이동가능하게 지지하는 제1레일(310), 제2블록(420)을 이동가능하게 지지하는 제2레일(320) 및 제3블록(430)을 이동가능하게 지지하는 제3레일(330)을 각각 포함할 수 있다.

따라서 탑재가이드부(400)는 해상파일(10)을 선택적으로 고정 탑재하면서 사이드부(300)를 통해 설치홀(110)을 향해 이동하거나 원위치로 복귀할 수 있다.

물론, 필요에 의해 전술한 사이드부(300)는 선박본체(100)에 고정되지 않고 설치홀(110)을 따라 직접 선형이동하도록 구성될 수도 있을 것이다.

리프트부(500)는 해상파일(10)을 탑재가이드부(400)에 조립 장착할 경우에 상황에 따라 해상파일(10)을 승하강시키면서 해상파일(10)이 고정되도록 하거나, 탑재가이드부(400)에 의해 설치홀(110)로 이동한 해상파일(10)을 들어올려 설치홀(110) 하부에 위치한 설치위치(해저면)에 설치되도록 할 수 있다.

리프트부(500)는 해상파일(10)을 승하강시키도록 사이드부(300)에 장착될 수 있다. 보다 구체적으로 리프트부(500)는 설치홀(110)의 상부 영역에 위치한 사이드부(300)의 상부 영역에 장착될 수 있다. 리프트부(500)는 로프, 후크, 크레인, 갠트리 등 다양한 형태로 실시될 수 있다.

예를 들어 리프트부(500)는 도 7에 도시된 바와 같이 후크와이어(510), 와이어연결부재(520), 승하강로프(530), 로프지지대(540)를 포함할 수 있다.

후크와이어(510)는 설치홀(110)의 상부에 위치한 해상파일(10)의 후크고리(20a)에 연결되도록 다수개로 이루어질 수 있다.

와이어연결부재(520)는 다수개의 후크와이어(510)를 고정하며 해상파일(10)을 감싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어 와이어연결부재(520)는 4개의 연결바(521)들이 사각형상을 이루도록 서로 결합될 수 있다. 4개의 연결바(521)들의 각 모서리에는 4개의 후크와이어(510)들이 고정되면서 해상파일(10)의 4개의 후크고리(20a)에 연결될 수 있다. 그리고 후방에 위치한 연결바(521)는 회동가능하게 구성되어 해상파일(10)가 내측으로 위치할 수 있도록 선택적으로 내부공간을 개폐하도록 동작할 수 있다.

승하강로프(530)는 일측은 와이어연결부재(520)와 결합되고, 타측은 모터, 유압장치 등과 연결되어 동력을 제공받을 수 있다.

따라서 승하강로프(530)는 와이어연결부재(520)를 승하강킴으로써 해상파일(10)을 수직방향으로 승하강시킬 수 있다. 로프지지대(540)는 승하강로프(530)를 이동가능하게 지지하며 사이드부(300)에 결합될 수 있다. 로프지지대(540)에 이동가능하게 설치되는 승하강로프(530)는 반대방향으로 작용하는 힘에 의해 해상파일(10)의 승하강 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어 모터, 유압장치 등과 연결된 측의 승하강로프(530)가 수직 아래로 감아져 내려가면 해상파일(10)은 상승하고, 반대로 승하강로프(530)가 풀어지게 되면 해상파일(10)은 하강할 수 있다.

이러한 구성을 갖는 리프트부(500)는 해상파일(10)을 고정한 탑재가이드부(400)가 설치홀(110)로 이동하였을 때, 해상파일(10)에 연결될 수 있다. 리프트부(500)는 도 3에 도시된 바와 같이 설치홀(110)로 이동한 탑재가이드부(400)의 제1블록(410)이 원위치로 복귀하기 전에 해상파일(10)을 일정높이 들어서 탑재가이드부(400)의 고정돌기(412)로부터 해상파일(10)의 하부가 분리될 수 있도록 해상파일(10)을 지지할 수 있다.

이어서 제1블록(410)은 설치홀(110)의 상부로 해상파일(10)을 이동시킨 후 원위치로 돌아갈 수 있다. 이때, 제2블록(420)과 제3블록(430)은 해상파일(10)의 위치가 흔들리지 않도록 이동하지 않고 설치홀(110)의 상부에서 해상파일(10)을 지지한다.

리프트부(500)는 파일삽입공(421, 431)과 설치홀(110)의 상부에 위치한 기초파일의 위치를 나란하게 유지시키면서 해상파일(10)을 내려서 설치홀(110)에 위치한 기초파일에 결합시킴으로 해상파일(10)의 설치가 이루어지도록 할 수 있다.

한편, 앙카부(600)는 해상파일(10)을 기초파일에 시공하기 전에, 플로팅레그부(200)와 함께 또는 단독으로 선박본체(100)를 안정적으로 정박시키는 역할을 할 수 있다. 앙카부(600)는 선박본체(100)의 가장자리 영역에 장착될 수 있다.

이때 앙카부(600)는 선박본체(100)의 각 모서리마다 2쌍씩, 총 8쌍으로 이루어지며, 앙카부(600)는 해저면에 선박본체(100)가 정박되도록 하는 앙카(610)와, 앙카(610)를 승하강시키는 윈치(620)를 포함할 수 있다.

이하, 상술한 구성을 갖는 해상파일 설치방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 실시예의 해상파일 설치장치에 해상파일이 탑재되는 동작을 보여주는 측면도이고, 도 9는 본 발명의 해상풍력 설치장치에 해상파일이 설치되는 방법을 보여주는 흐름도이다.

도 8에 도시된 바와 같이 본 실시예의 해상파일 설치장치가 장착된 작업선(1)을 이용하여 안벽(5)에서 해상파일(10)을 세운 상태로 설치할 수 있다.

여기서 안벽(5, 岸壁)은 해안에 구축한 구조물로서, 선박의 일측을 육상에 붙여놓고 작업을 할 수 있도록 만든 선박의 정박장 역할을 하는 시설물을 의미한다. 안벽(5)은 암벽 등 다른 명칭으로도 불리울 수 있으며 해상파일(10)을 해상파일 설치장치에 고정하기 위하여 반드시 안벽에서 설치하지 않을 수도 있다. 예를 들어 다른 선박에 탑재된 해상파일(10)을 해상파일 설치장치가 장착된 본 발명의 작업선으로 이동할 경우에도 본 발명이 적용될 수 있을 것이다.

안벽(5)은 해상에 다수의 기초파일(P)들을 설치하고, 해안(L)과 기초파일(P)들의 상부에 콘크리트 등의 구조물을 설치함으로써 구성될 수 있다. 안벽(5)에는 해상파일(10)을 구성하는 각 부품들과, 크레인(C)이 위치할 수 있다.

크레인(C)은 중량물을 들어올릴 수 있으며, 안벽(5)에서 사용가능하도록 이동수단이 장착된 이동용 크레인(C)일 수 있다. 물론, 필요에 따라 크레인(C)은 안벽(5) 위에서 고정되는 고정용 크레인(C)이 사용될 수도 있다.

먼저, 해상파일(10)을 안벽(5)에서 설치하는 방법은 도 9에 도시된 바와 같이 해상파일 설치장치가 장착된 작업선(1)을 이동시켜 안벽(5)에 접안시키는 단계(S110)가 수행될 수 있다. 이때, 안벽(5)에는 선박본체(100)의 설치홀(110)이 인접하게 위치된다.

이어서 탑재가이드부(400)의 제1블록(410)이 설치홀(110)을 덮는 위치로 이동하는 단계(S120)가 수행된다.

그리고 안벽(5)에 위치한 크레인(C)을 이용하여 해상파일(10)을 기립한 상태로 탑재가이드부(400)에 장착하는 단계(S130)가 수행된다. 따라서 크레인(C)에 의해 해상파일(10)의 하단부는 탑재가이드부(400)의 제1블록(410)에 고정될 수 있다.

해상파일(10)의 하단부가 제1블록(410)에 고정되면, 파일삽입공(421, 431)이 개방된 상태의 제2블록(420) 및 제3블록(430)이 해상파일(10)로 이동하여 해상파일(10)의 외주면이 파일삽입공(421, 431)에 삽입되도록 한후 파일삽입공(421, 431)을 폐쇄하면서 해상파일(10)은 수평방향으로 움직이지 않도록 안정적으로 그 위치가 고정될 수 있다.

탑재가이드부(400)에 해상파일(10)이 세워진 상태로 고정되면, 탑재가이드부(400)가 원위치, 즉 선박본체(10)의 내측으로 이동(S140)하여 해상파일(10)은 선박(1)에 고정 탑재된 상태로 설치장소까지 안정적으로 운반될 수 있다.

도 10은 본 발명의 해상풍력 설치장치를 이용하여 해상파일이 설치되는 방법을 보여주는 흐름도이다. 전술한 도면들과 도 10을 참조하여 해상에서 해상파일을 설치하는 방법을 설명하기로 한다.

해상파일(10)을 설치하기 위해서는 해상파일(10)이 탑재된 작업선(1)의 설치홀(110)이 작업위치에 위치하도록 작업선(1)을 이동시킨다(S210).

이때, 설치홀(110)과 작업위치가 나란하게 위치한 선박본체(100)는 플로팅레그부(200)의 레그(210)와 앙카부(600)의 앙카(610)가 해저면(B)에 접촉함에 따라 그 위치가 고정될 수 있다. 여기서 선박본체(100)는 플로팅레그부(200) 및 앙카부(600) 둘 중에 어느 하나, 예를 들어 앙카부(600)의 앙카(610)만으로도 설치위치를 고정할 수 있다. 또한, 플로팅레그부(200)가 아니고 잭업레그 등이 사용될 수도 있다.

이어서 탑재가이드부(400)는 해상파일(10)을 고정한 상태로 전체적으로 설치홀(110)을 향해(도 2의 전방 영역)으로 이동하여, 설치홀(110)은 탑재가이드부(400)의 제1블록(410)에 의해 가려진 상태가 된다(S220).

이때, 설치홀(110)의 상부 영역에 위치한 리프트부(500)가 해상파일(10)의 후크고리(20a)에 연결 고정된다(S230)

리프트부(500)는 도 3에 도시된 바와 같이 해상파일(10)을 들어올려서 탑재가이드부(400)의 제1블록(410)과 해상파일(10)의 하부를 분리시킨다(S240). 그 후에는 제2블록(420)과 제3블록(430)은 닫혀진 상태에서 해상파일(10)을 감싸고 있고, 제1블록(410)은 원위치로 복귀하여 설치홀(110)을 개방시킨다(S250).

물론, 도 3에 도시된 바와 같이 필요에 따라 제2블록(420)과 제3블록(430)은 해상파일(10)을 개방한 상태에 놓일 수도 있다.

마지막으로 도 4에 도시된 바와 같이 리프트부(500)가 제2블록(420) 및 제3블록(430)에 형성된 파일삽입공(421, 431)에 의해 설치홀(110)까지의 정확한 위치를 안내받으면서 해상파일(10)을 하강시켜 설치 위치에 장착함으로써 해상파일(10)은 수직도를 맞추면서 안정적이고 빠르게 시공될 수 있다. 이어서 제2블록(420) 및 제3블록(430)은 파일삽입공(421,431)을 개방한 상태로 원위치로 복귀되고, 리프트부(500)는 해상파일(10)에서 해체될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 해상파일 설치장치 및 그를 이용한 해상파일의 설치방법에 따르면 하나의 장비를 이용하여 해상파일을 운반하여 해상에서 직접 시공할 수 있을 뿐만 아니라 해상파일의 수직도를 정확하게 맞추어 설치할 수 있다.

또한, 대한민국 정부는 2019년까지 서남해 인근에 2.5 GW 발전용량의 해상 풍력발전 단지를 구축하는 해상 풍력발전 종합추진 계획을 발표하여 추진하고 있는데, 본 발명은 정부 정책에 발맞추어 해상파일을 저비용으로 정확하고, 안전하고, 빠른 설치가 가능하도록 할 수 있다.

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.

1 : 해상파일 설치용 작업선 10 : 해상파일
20 : 강관부 30 : 항타부
100 : 선박본체 110 : 설치홀 200 : 플로팅레그부
210 : 레그 220 : 레그지지대 230 : 레그윈치
300 : 사이드부 301 : 고정본체 310 : 제1레일
320 : 제2레일 330 : 제3레일 400 : 탑재가이드부
410 : 제1블록 420 : 제2블록 430 : 제3블록
411 : 탑재패널 412 : 고정돌기 421, 431 : 파일삽입공
422, 432 : 고정패널 423, 424, 433, 434 : 회동패널
500 : 리프트부 510 : 후크와이어 520 : 와이어연결부재
530 : 승하강로프 540 : 로프지지대 600 : 앙카부
610 : 앙카 620 : 윈치

Claims (10)

1. 다수의 층을 이루면서 선박본체에 관통형성된 설치홀에 인접 배치되도록 상기 선박본체에 장착되며, 상기 설치홀을 중심으로 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 사이드부;
   해상파일의 하부가 삽입 고정되는 고정돌기를 구비하여 해상파일이 상기 한 쌍의 가이드부 사이에 세워진 상태로 탑재되도록 하며, 상기 한 쌍의 가이드부 사이에 수평이동 가능하게 설치되는 제1 블록;
   상기 제1 블록의 상측에서 상기 해상파일을 감싸 고정하도록 상기 한 쌍의 가이드부 사이에 수평이동 가능하게 설치되며, 상기 해상파일이 상기 설치홀에 장착될 경우 수직위치를 가이드하는 제2 블록; 및
   상기 해상파일을 승하강시키도록 상기 한 쌍의 사이드부에 장착되며, 상기 제1, 2 블록에 의해 상기 설치홀로 이동한 상기 해상파일을 하강시키는 리프트부; 를 포함하는 해상파일 설치장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제2블록의 상측에서 상기 해상파일을 감싸 고정하도록 상기 한 쌍의 사이드부 사이에 수평이동 가능하게 설치되며, 상기 해상파일이 상기 설치홀에 장착될 경우 상기 제2 블록과 함께 수직위치를 가이드하는 제3블록을 더 포함하는 해상파일 설치장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제2블록 및 상기 제3블록은,
   상기 해상파일이 삽입 장착되는 해상파일삽입공이 형성되는 고정패널;
   상기 해상파일삽입공을 개폐하도록 상기 고정패널에 회전가능하게 장착되며 상기 해상파일의 위치를 고정하는 한 쌍의 회동패널을 각각 포함하는 해상파일 설치장치.
5. 제3항에 있어서,
   상기 한 쌍의 사이드부 사이에는 상기 제1 블록을 이동가능하게 지지하는 한 쌍의 제1 레일과, 상기 제1 레일의 상측에서 상기 제2 블록을 이동가능하게 지지하는 한 쌍의 제2 레일과, 상기 제2 레일의 상측에서 상기 제2 블록을 이동가능하게 지지하는 제3 레일이 설치되는 것을 특징으로 하는 해상파일 설치장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 리프트부는,
   상기 설치홀의 상부에 위치한 해상파일와 연결되는 다수개의 후크와이어;
   상기 다수개의 후크와이어를 고정하며 상기 해상파일을 감싸도록 배치되는 와이어연결부재;
   상기 와이어 연결부재를 승하강시키는 승하강로프; 및
   상기 승하강로프를 이동가능하게 지지하며 상기 사이드부에 결합되는 로프지지대; 를 포함하는 해상파일 설치장치.
7. 제1항, 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 사이드부는 상기 설치홀의 길이방향을 따라 상기 선박본체에 이동가능하게 장착되는 해상파일 설치장치.
8. 해상파일 설치장치를 안벽에 접안시키는 단계;
   선박본체에 관통형성된 설치홀을 중심으로 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 사이드부에 이동가능하게 장착되어 있는 제1블록을 설치홀을 덮는 위치로 이동시키는 단계;
   안벽에 위치한 크레인을 이용하여 해상파일 하부가 상기 제1 블록에 형성된 고정돌기에 삽입 고정되도록 하는 단계;
   상기 제1 블록의 상측에 설치되어 있는 제2블록을 상기 한 쌍의 사이드부를 따라 이동시켜 해상파일이 제2 블록에 의해 감싸 고정되도록 하는 단계; 그리고,
   상기 제1, 2 블록에 의해 상기 해상파일이 세워진 상태로 고정되면, 상기 제1, 2 블록을 선박본체의 내측으로 이동시키는 단계; 를 포함하는 해상파일의 설치방법.
9. 해상파일이 탑재된 작업선의 설치홀을 작업위치로 이동시키는 단계;
   해상파일의 하부를 고정하고 있는 제1 블록과, 상기 제1 블록의 상측에서 해상파일을 감싸 고정하고 제2 블록을 상기 설치홀을 중심으로 서로 마주보도록 배치되는 한 쌍의 사이드부를 따라 이동시켜 제1 블록에 의해 설치홀이 덮혀지도록 함과 동시에 해상파일이 설치홀의 상부에 위치되도록 하는 단계;
   상기 한 쌍의 사이드부의 상단에 설치되어 있는 리프트부를 이용해 상기 해상파일을 들어올려 상기 해상파일의 하부가 상기 제1블록에서 분리되도록 하는 단계;
   상기 제1블록을 이동시켜 설치홀을 개방시키는 단계; 및
   상기 리프트부가 상기 해상파일을 하강시켜 작업위치에 해상파일이 설치되도록 하는 단계;를 포함하는 해상파일의 설치방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 작업선의 설치홀을 작업위치로 이동시킨 후 작업선에 설치되어 있는 앙카를 해저면에 내려 작업선을 상기 작업위치에 고정시키는 단계를 더 포함하는 해상파일의 설치방법.

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