KR101509507B1 - 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공 방법 - Google Patents

다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공 방법 Download PDF

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박민수
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유영준
황윤국
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한국건설기술연구원
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Abstract

해수면 근처에 중심파일 및 다수의 주변파일을 설치함으로써 해상 풍력발전 지지구조물과 파랑간의 상호작용으로 지지구조물에 작용하는 파력을 효율적으로 감소시킬 수 있고, 또한, 중심파일 및 주변파일의 갯수를 증가시켜 지지구조물의 강성을 높임으로써 지지구조물의 안전성을 높일 수 있으며, 또한, 중력식 원형실린더 지지구조물이 먼저 설치되고 중심파일 및 주변파일이 기존의 모노파일 형식으로 설치되기 때문에 설치 및 시공 방법이 매우 간단하고, 이에 따라 대형의 해상장비 없이 해상 설치가 가능하므로 해상 공사비용을 절감시킬 수 있으며, 또한, 중력식 원형실린더 지지구조물이 해저 지반에 먼저 설치되어 중심파일 및 주변파일의 설치 가이드 역할을 각각 수행함으로써 작업 시간을 단축시킬 수 있고, 위치제어의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 또한, 항타시 발생되는 파일의 굴곡 현상을 용이하게 방지할 수 있는, 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공 방법이 제공된다.

Description

다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공 방법 {SUBSTRUCTURE OF OFFSHORE WIND TURBINE HAVING MULTI-CYLINDERS OF VARIOUS DIAMETERS, AND CONSTRUCTING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 해상 풍력발전 지지구조물에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 해상 풍력발전을 위해 타워, 나셀 및 블레이드로 이루어진 상부구조물을 그 상부에 설치하기 위한 지지구조물(Substructure)로서, 이러한 지지구조물에 작용하는 파력(Wave Forces)을 저감시킬 수 있도록 다양한 직경의 멀티 실린더(Multi-Cylinder)를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 바람을 이용하여 발전을 하는 풍력발전기는 발전기의 회전축에 블레이드(또는 프로펠러)를 설치하여, 바람에 의해 블레이드가 회전함에 따라 발생되는 회전력을 이용하여 발전할 수 있도록 구성된다. 이러한 풍력발전기는 바람의 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 장치로서, 통상적으로 블레이드, 변속장치 및 발전기로 구성되며, 풍력발전기의 블레이드를 회전시키고, 이때 발생한 블레이드의 회전력으로 전기를 생산한다.
여기서, 블레이드는 바람에 의해 회전되어 풍력에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 장치이고, 변속장치는 블레이드에서 발생한 회전력이 중심 회전축을 통해서 변속기어에 전달되고, 발전기에서 요구되는 회전수로 높임으로써 발전기를 회전시키는 장치이고, 발전기는 블레이드에서 발생한 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이다.
이러한 풍력발전기는 그 구조나 설치 등이 간단하기 때문에 운영 및 관리가 용이하고, 또한, 무인화 및 자동화 운전이 가능하기 때문에 최근에 도입이 비약적으로 증가하고 있는 실정이다. 과거에는 풍력발전 구조물들이 주로 육상에서 이루어졌으나, 풍력 자원량, 미관, 장소의 제약 등의 문제로 인해 최근에는 해상에 대규모의 풍력단지를 건설하는 추세이다. 그러나 해상에 안전하게 풍력발전 구조물을 건설하기 위해서는 높은 위치에 설치될 블레이드 및 타워 구조물에 대한 안전한 설치 공법이 요구되고 있다.
다시 말하면, 이러한 풍력발전기는 바람에 의한 운동 에너지를 전기적 에너지로 변환할 수 있도록 구성되는 장치로서, 설치되는 환경 조건에 따라 육상용(Onshore)과 해상용(Offshore)로 구분될 수 있다. 또한, 이러한 파일 또는 말뚝을 설치하는 방법으로는 항타식, 유압 타압식, 석션 방식 등이 있는데, 이때, 대구경 파일 또는 말뚝을 설치하기 위해서는 수직도를 잘 맞추어서 설치해야 한다.
이러한 풍력발전기에서 목표하고 원하는 전력을 얻기 위하여 소정의 높이에 풍력발전이 가능한 나셀을 위치시키는 것이 타워의 역할이다. 이러한 풍력발전기에는 수평형과 수직형이 있는데, 최근 국내 및 해외에서는 주로 수평형의 풍력터빈의 개발과 설치가 활발하게 진행되고 있다.
한편, 해상 풍력발전 구조물은, 크게 터빈(Turbine)과 지지구조물(Substructure)로 구분되며, 이때, 터빈은 기본적으로 육상용 풍력발전 터빈과 동일한 기술을 적용한다. 이러한 해상 풍력발전 구조물의 수명은 20년 정도이며, 육상보다 대용량인 3~5MW 이상의 풍력터빈을 적용하고 있다. 이러한 해상 풍력발전 구조물의 각각의 구성요소는 염분으로 인한 부식 피해를 막기 위하여 설계 및 코팅될 수 있다. 예를 들면, 상기 지지구조물(Substructure)은 대표적으로 모노파일식(Mono-pile type), 중력식(Concrete caisson type), 자켓식(Jacket type), 트리포드식(Tripod Type) 및 부유식(Floating type)의 5가지로 나누어 설명할 수 있고, 이때, 중력식, 모노파일식, 자켓식 및 트리포드식은 고정식 지지구조물이다.
도 1은 고정식 해상 풍력발전 지지구조물의 종류를 예시하는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 모노파일 타입(10)은 현재 가장 많이 쓰이고 있는 해상 풍력발전 단지의 기초 방식으로서, 25~30m의 수심에 설치가 가능하다. 예를 들면, 홀스레브(Horns Rev), 노스 호일(North Hoyle) 해상풍력 발전단지 등에 적용되었으며, 해저면에 대구경의 파일(Pile)을 항타 또는 드릴링(Drilling)하여 고정하는 방식으로서, 모노파일 타입의 기초 직경은 3~3.5m이고, 대단위 단지에 이용하는 경우 경제성이 양호하다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 콘크리트 케이슨식은 중력식(20)으로서, 제작 및 설치가 용이하여 초기의 해상 풍력발전 단지에 사용된 타입으로서, 빈데비(Vindeby), 미델그룬덴(Middelgrunden) 해상 풍력발전 단지 등에 적용되었다. 이러한 중력식(20)은 비교적 얕은 6~10m의 수심에서 사용할 수 있고, 기초 직경은 12~15m이며, 자중과 해저면의 마찰력으로 위치를 유지한다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 자켓식(30)은 현재 해상 풍력발전 단지의 보유국에서 많은 관심을 보이고 실증 중에 있는 타입으로서, 수심 20~80m에 설치가 가능하다. 이러한 자켓식(30)은 자켓식 구조물로 지지하고 말뚝 또는 파일(Pile)로 해저에 고정하는 방식이다. 이러한 자켓식(30)은 대수심 해양의 구조물이고, 실적이 많아 신뢰도가 높은 편이며, 전술한 모노파일식(10)과 마찬가지로 대단위 단지 조성에 이용하는 경우에 경제성이 양호하다는 장점이 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 트리포드식(40)은 전술한 모노파일식(10)을 하부로 확장한 것으로, 수심 20~80m에 설치가 가능하다. 이러한 트리포드식(40)은 바닥을 정리할 필요가 없고 소구경 파일을 사용한다는 특징이 있지만, 앵커파일이 필요하므로 제조비용이 증가하게 된다.
한편, 최근 환경오염, 온실효과 등의 문제가 발생함에 따라 해상 풍력발전은 무공해 신재생에너지원으로 많은 주목을 받고 있다. 또한, 해상 풍력 에너지의 방대한 보유량과 무한한 에너지원 활용의 가능성으로 해상 풍력발전기의 시장은 갈수록 커지고 있으며 대용량 대규모의 해상 풍력발전 단지를 설치하기 위한 해상 풍력 발전의 출력파워도 증가하고 있다.
하지만, 해상 풍력발전기의 출력파워가 증가할수록 발전기의 타워, 로터 나셀부 및 블레이드의 크기가 증가하고 있고, 이들을 지지하기 위한 고정식 지지구조물의 크기가, 도 2에 도시된 바와 같이, 비례적으로 증가하고 있다. 도 2는 일반적인 터빈 정격출력과 로터 직경의 관계를 예시하는 도면이다.
한편, 해상 풍력발전 지지구조물에 작용하는 파력은 그 크기에 매우 큰 영향을 받는데, 예를 들면, 전술한 고정식 지지구조물의 크기가 증가하여 해수면에 접한 지지구조물의 면적이 증가하게 되면, 이에 작용하는 파력도 증가하여 전도모멘트에 대한 지지구조물의 안전성이 매우 크게 감소하게 된다.
도 3은 해상 풍력발전 지지구조물에 작용하는 외력을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 해상 풍력발전 지지구조물은 기존의 육상 풍력발전 지지구조물과는 달리 해상에 설치되기 때문에 파도, 조류 및 바람 등에 의한 외력에 큰 영향을 받게 된다.
또한, 해상 풍력발전기의 출력파워가 증가할수록 발전기의 타워 및 로터나셀부의 크기가 커지고 있으며, 이를 지지하기 위한 지지구조물의 크기도 점차 커지고 있다. 즉, 대용량 해상 풍력발전 지지구조물의 크기가 커질수록 종래의 기술에 따른 고정식 지지구조물, 예를 들면, 중력식 지지구조물 및 모노파일 지지구조물에 작용하는 파력이 증가함으로써, 지지구조물의 안전성이 감소하게 된다는 문제점이 있다.
이에 따라 고정식 지지구조물의 크기가 커질수록 그 제작비, 운반비, 설치비는 기하급수적으로 증가하게 되고, 또한, 대형 해상 크레인이 필요하기 때문에 설치장비의 용량 부족으로 인한 설치상의 문제점도 발생할 수 있다.
한편, 도 4는 모노파일이 잭업 레그(Jack-up Leg)에 결합된 상태를 나타내는 사진이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 모노파일 지지구조물은 예를 들면, 잭업바지(Jack-up Leg: 50)에 결합되어, 해상설치 시에 모노파일(60)의 굴곡이 발생할 수 있다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허번호 제2013-61457호(공개일: 2013년 6월 11일), 발명의 명칭: "해상 풍력발전용 하부구조물 및 설치방법" 일본 공개특허번호 제2011-137365호(공개일: 2011년 7월 14일), 발명의 명칭: "풍력발전 시설에 있어서 기초 구조의 시공 방법" 일본 공개특허번호 제2007-120470호(공개일: 2007년 5월 17일), 발명의 명칭: "해상 풍력발전 장치의 기초 구조 및 해상 풍력발전 장치의 기초 구조의 구축 방법" 일본 공개특허번호 제2006-322400호(공개일: 2006년 11월 30일), 발명의 명칭: "해상 풍력발전 장치의 중력식 기초" 일본 공개특허번호 제2006-46013호(공개일: 2006년 2월 16일), 발명의 명칭: "풍력발전 시설의 모노파일식 기초 구조" 일본 공개특허번호 제2005-180239호(공개일: 2005년 7월 7일), 발명의 명칭: "해상 풍력발전 장치의 기초" 대한민국 등록특허번호 제10-1171201호(출원일: 2011년 12월 26일), 발명의 명칭: "강관말뚝 기초와 조립식 구조물을 사용한 해상풍력 구조물 및 그 시공방법"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 해수면 근처에 중심파일 및 다수의 주변파일을 설치함으로써 지지구조물과 파랑간의 상호작용으로 지지구조물에 작용하는 파력을 효율적으로 감소시킬 수 있는, 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 작은 원형실린더인 중심파일 및 주변파일의 갯수를 증가시켜 지지구조물의 강성을 높임으로써 지지구조물의 안전성을 높일 수 있는, 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 중력식 원형실린더 지지구조물 및 작은 원형실린더인 중심파일 및 주변파일을 순차적으로 설치함으로써 대용량 설치 장비 없이 해상 설치할 수 있는, 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 중력식 원형실린더 지지구조물을 해저 지반에 먼저 설치함으로써 작은 원형실린더인 중심파일 및 주변파일의 설치 가이드 역할을 각각 수행할 수 있는, 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물은, 해상풍력 발전을 위해 타워, 나셀 및 블레이드로 이루어진 상부구조물을 설치하기 위한 해상풍력 지지구조물에 있어서, 중력식 지지구조물로서, 설치해역의 지반 상에 하강 침수시켜 해저면에 설치되는 대구경 원형실린더; 중력식 지지구조물로서, 상기 대구경 원형실린더와 함께 해저면에 설치되도록 상기 대구경 원형실린더의 외주면에 배치되는 다수의 소구경 원형실린더; 상기 대구경 원형실린더 상에 결합되어 해수면 근처에 설치되는 중심파일; 상기 중심파일을 감싸도록 배치되고, 상기 다수의 소구경 원형실린더 상에 각각 결합되어 해수면 근처에 설치되는 다수의 주변파일; 및 상부구조물과의 중간 연결 부분으로서, 상기 중심파일 및 주변파일 상에 연결 설치되는 트랜지션피스를 포함하되, 상기 중심파일 및 주변파일은 해수면 근처에서 파랑간의 상호작용으로 상기 중심파일 및 주변파일에 작용하는 파력을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 대구경 원형실린더 및 소구경 원형실린더는 상기 중심파일 및 주변파일의 굴곡 발생을 방지하도록 상기 중심파일 및 주변파일 설치시에 상기 중심파일 및 주변파일의 가이드 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 중심파일 및 주변파일의 내부에 콘크리트가 주입되는 콘크리트 충전 파일로서, 상기 중심파일 및 주변파일은 3m 이하의 직경의 강관 파일일 수 있다.
여기서, 상기 중심파일 및 주변파일은 전체 설치해역 수심의 25% 이상이고 50% 이하가 되는 높이로 설치될 수 있다.
여기서, 상기 중력식 지지구조물인 대구경 원형실린더 및 소구경 원형실린더는 입사하는 유체를 반사시켜 상기 중력식 지지구조물에 회절하는 유체의 회전 반경을 넓힘으로써 상기 중력식 지지구조물 주변의 해저지반 쇄굴을 방지할 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법은, 해상풍력 발전을 위해 타워, 나셀 및 블레이드로 이루어진 상부구조물을 설치하기 위한 해상풍력 지지구조물의 시공 방법에 있어서, a) 대구경 원형실린더 및 다수의 소구경 원형실린더로 이루어진 중력식 지지구조물을 육상에서 제작하는 단계; b) 상기 중력식 지지구조물을 설치해역으로 운반하여 부유 인양시키는 단계; c) 상기 중력식 지지구조물을 설치해역에 하강 침수시키는 단계; d) 상기 중력식 지지구조물의 대구경 원형실린더 상에 중심파일을 결합 설치하는 단계; e) 상기 중력식 지지구조물의 소구경 원형실린더 각각에 주변파일을 결합 설치하는 단계; 및 f) 상기 중심파일 및 상기 주변파일의 상부에 트랜지션피스를 연결하는 단계를 포함하되, 상기 중심파일 및 주변파일은 해수면 근처에서 파랑간의 상호작용으로 상기 중심파일 및 주변파일에 작용하는 파력을 감소시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 해수면 근처에 중심파일 및 다수의 주변파일을 설치함으로써 지지구조물과 파랑간의 상호작용으로 지지구조물에 작용하는 파력을 효율적으로 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 작은 원형실린더인 중심파일 및 주변파일의 갯수 증가에 비례하여 지지구조물의 작용하는 파력이 증가하지 않고, 단파장 지역에서는 반대로 파력을 감소시킬 수 있기 때문에 작은 원형실린더인 중심파일 및 주변파일의 갯수를 증가시켜 지지구조물의 강성을 높임으로써 지지구조물의 안전성을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면, 중력식 원형실린더 지지구조물 및 작은 원형실린더인 중심파일 및 주변파일을 순차적으로 설치함으로써, 즉, 중력식 원형실린더 지지구조물이 먼저 설치되고 작은 원형실린더인 중심파일 및 주변파일이 기존의 모노파일 형식으로 설치되기 때문에 설치 및 시공 방법이 매우 간단하고, 이에 따라 대형의 해상장비 없이 해상 설치가 가능하므로 해상 공사비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 중력식 원형실린더 지지구조물이 해저 지반에 먼저 설치되어, 작은 원형실린더인 중심파일 및 주변파일의 설치 가이드 역할을 각각 수행함으로써 작업 시간을 단축시킬 수 있고, 위치제어의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 또한, 항타시 발생되는 중심파일의 굴곡 현상을 용이하게 방지할 수 있다.
도 1은 고정식 해상 풍력발전 지지구조물의 종류를 예시하는 도면이다.
도 2는 일반적인 터빈 정격출력과 로터 직경의 관계를 예시하는 도면이다.
도 3은 해상 풍력발전 지지구조물에 작용하는 외력을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 모노파일이 잭업 레그(Jack-up Leg)에 결합된 상태를 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물이 하이브리드 지지구조물로 형성되는 것을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물이 다수의 소구경 원형실린더 및 주변파일로 구비하는 것을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물에서 중력식 지지구조물이 해저에서 유체의 흐름을 변화시켜 해저지반의 쇄굴을 방지하는 것을 예시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물에서 소구경 원형실린더와 결합한 주변파일에 의해 파력을 저감시키는 것을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 수직단면도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물에서 설치지역의 수심과 작은 원형실린더 높이의 비에 따른 파력변화를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물에서 중심 실린더의 직경 변화에 따른 파력 비교를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물에서 해수면 근처의 파일의 갯수 변화에 따른 파력 변화를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법의 동작흐름도이다.
도 14a 내지 도 14f는 각각 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)]
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물이 하이브리드 지지구조물로 형성되는 것을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물이 다수의 소구경 원형실린더 및 주변파일로 구비하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)은, 대구경 원형실린더(110), 소구경 원형실린더(120), 중심파일(Center Pile: 130), 주변파일(Peripheral Pile: 140) 및 트랜지션피스(Transition Piece: 150)를 포함한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)은, 중력식 지지구조물과 모노파일식 파일이 결합한 하이브리드 지지구조물로서, 도 5의 좌측에 도시된 바와 같이, 윗부분의 직경과 아랫부분의 직경이 서로 다른 대구경 원형실린더(110) 및 중심파일(130)을 하나의 기본 지지구조물로 구성하고, 또한, 도 5의 우측에 도시된 바와 같이, 다수의 직경이 작은 소구경 원형실린더(120) 및 주변파일(140)을 각각 상기 대구경 원형실린더(110) 및 중심파일(130)에 결합함으로써, 중심에는 직경이 큰 지지구조물(110, 130)을 배치하고 그 주변을 직경이 작은 지지구조물(120, 140)로 둘러싸인 형태를 하고 있다.
이때, 윗부분의 직경과 아랫부분의 직경이 서로 다른 대구경 원형실린더(110) 및 중심파일(130)은 일체형이 아닌 개별적으로 결합할 수 있다. 이에 따라 전술한 도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 파일 지지구조물이 잭업바지(Jack-up Leg: 50)에 결합되어, 해상설치 시 발생하게 되는 파일(60)의 굴곡 현상을 방지할 수 있다.
다시 말하면, 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)은, 해저 지반에 미리 중력식 지지구조물(110, 120)이 설치되고, 상기 중력식 지지구조물(110, 120)이 중심 및 주변파일(130, 140) 설치시에 상기 중심 및 주변파일(130, 140)의 가이드 역할을 함으로서 상기 중심 및 주변파일(130, 140)의 굴곡발생 원인을 원천적으로 방지할 수 있다.
구체적으로, 도 5를 다시 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)은, 해상풍력 발전을 위해 타워, 나셀 및 블레이드로 이루어진 상부구조물을 설치하기 위한 해상풍력 지지구조물에 있어서, 대구경 원형실린더(110), 다수의 소구경 원형실린더(120), 중심파일(Center Pile: 130), 다수의 주변파일(Peripheral Pile: 140), 및 트랜지션피스(Transition Piece: 150)를 포함할 수 있다.
대구경 원형실린더(110)는 중력식 지지구조물로서, 설치해역의 지반(210) 상에 하강 침수시켜 해저면에 설치되고, 다수의 소구경 원형실린더(120)는 중력식 지지구조물로서, 상기 대구경 원형실린더(110)와 함께 해저면에 설치되도록 상기 대구경 원형실린더(110)의 외주면에 배치된다.
여기서, 상기 대구경 원형실린더(110) 및 소구경 원형실린더(120)는 기존의 중력식 지지구조물과 동일하게 중량에 의한 지지구조물로서, 안정성을 확보하고 직경이 작은 중심파일(130) 및 주변파일(140) 설치시에 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 가이드 역할을 수행함으로써 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 굴곡 발생을 방지하고, 또한, 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)과 각각 결합하여 해상 풍력발전 지지구조물을 지지하는 기초 역할을 한다.
중심파일(130)은 상기 대구경 원형실린더(110) 상에 결합되어 해수면 근처에 설치되고, 다수의 주변파일(140)은 상기 중심파일(130)을 감싸도록 배치되고, 상기 다수의 소구경 원형실린더(120) 상에 각각 결합되어 해수면 근처에 설치된다.
여기서, 상기 중심파일(130) 및 다수의 주변파일(140)은 기존의 해상 풍력발전 지지구조물인 모노파일과 같이 지반에 설치되는 파일 역할을 담당하고, 또한, 타워와 로터나셀부 등의 상부구조물(160)에 의한 압축력에 저항하고 전도모멘트와 휨모멘트에 일부 저항하며, 전체 구조물의 수직도를 유지하는 역할을 한다. 이러한 중심파일(130) 및 다수의 주변파일(140)은 해수면 근처에 설치되어 입사 파랑과 중심파일(130) 및 다수의 주변파일(140)간의 상호작용으로 지지구조물에 작용하는 파력을 저감시키는 역할을 한다.
트랜지션피스(150)는 상부구조물(160)과의 중간 연결 부분으로서, 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140) 상에 연결 설치된다. 즉, 상기 트랜지션피스(150)는 상부구조물(160)과의 중간 연결 부분으로서, 이러한 트랜지션피스(150)의 그 수직도를 조정하면서 설치된다. 이때, 상기 트랜지션피스(150)와 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140) 사이에 콘크리트로 메우는 그라우팅 작업이 수행되고, 이러한 그라우팅 작업을 통해 트랜지션피스(150)가 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140) 상부에 수직을 유지하면서 설치된다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)은, 중심파일(130)은 상기 대구경 원형실린더(110)에 대응하여 1개가 중심에 형성되고, 주변파일(140)은 상기 다수의 소구경 원형실린더(120)의 개수에 대응하도록 형성되며, 예를 들면, 도 6의 a)에 도시된 바와 같이, 하나의 중심파일(130) 및 4개의 주변파일(140)을 구비한 하이브리드 지지구조물(100a)일 수 있고, 또한, 도 6의 b)에 도시된 바와 같이, 하나의 중심파일(130) 및 6개의 주변파일(140)을 구비한 하이브리드 지지구조물(100b)일 수 있으며, 도 6의 c)에 도시된 바와 같이, 하나의 중심파일(130) 및 7개의 주변파일(140)을 구비한 하이브리드 지지구조물(100c)일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)은, 해저면 근처에 직경이 큰 중력식 원형실린더(110, 120)를 설치하고, 해수면 근처에 직경이 작은 중심파일(130) 및 주변파일(140)을 설치함으로써, 이때, 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)은 기존의 모노파일처럼 지반에 항타되어 파일 기능을 수행한다. 이에 따라 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)은 해수면 근처에서 지지구조물과 파랑간의 상호작용으로 지지구조물에 작용하는 파력을 감소시킬 수 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물에서 중력식 지지구조물이 해저에서 유체의 흐름을 변화시켜 해저지반의 쇄굴을 방지하는 것을 예시하는 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물에서 소구경 원형실린더와 결합한 주변파일에 의해 파력을 저감시키는 것을 예시하는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)은, 도 7의 a)에 도시된 바와 같이, 중력식 지지구조물(110, 120)을 기존의 중력식 지지구조물과 동일하게 활용할 수 있으며, 주위의 소구경 원형실린더(120) 갯수를 증가시켜 지지구조물의 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 7의 b)에 도시된 바와 같이, 중력식 지지구조물(110, 120)인 다수의 원형실린더는 입사하는 유체를 반사시켜 중력식 지지구조물(110, 120)에 회절하는 유체의 회전 반경을 넓힘으로써 중력식 지지구조물(110, 120) 주변의 해저지반 쇄굴을 방지할 수 있고, 이에 따라 중력식 지지구조물(110, 120)의 안전성을 높이고 해저지반 쇄굴을 효과적으로 방지할 수 있다. 즉, 도 7의 b)의 유체 흐름도(170)에서 유체의 흐름 정면에 위치한 소형 지지구조물이 입사하는 유체를 반사시켜 상기 중력식 지지구조물(110, 120)에 회절하는 유체의 회전 반경을 넓힘으로써 상기 중력식 지지구조물(110, 120) 주변의 해저지반 쇄굴을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 대구경 및 소구경 원형실린더(110, 120)에 비해 직경이 작은 중심파일(130) 및 주변파일(140)을 전체 수심(d)의 절반 이하 사분의 일 이상의 길이(h)로 중력식 지지구조물인 상기 대구경 및 소구경 원형실린더(110, 120) 상에 각각 설치함으로써 입사 파랑과 중심파일(130) 및 다수의 주변파일(140)간의 상호작용을 이용하여 파력을 감소시키거나 외력에 대한 저항성을 향상시킬 수 있고, 이때, 상기 중심파일(130) 및 다수의 주변파일(140) 속을 콘크리트로 충전하고 지반에 항타하여 파일 기능을 수행함으로써, 기존의 동일한 크기의 모노파일보다 강성이 우수하기 때문에 지지구조물의 안전성을 높일 수 있다.
한편, 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 수직단면도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물에서 설치지역의 수심과 작은 원형실린더 높이의 비에 따른 파력변화를 나타내는 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)은 설치해역에서 지반(210) 상에 침수시켜 형성될 수 있다.
여기서, 설치해역의 수심을 d라 하고, 작은 원형실린더인 중심파일(130)의 높이를 h라 하고, 상기 중심파일(130)의 직경은 b라고 하면, 상기 설치해역 수심(d)과 작은 원형실린더인 중심파일(130)의 높이(h)의 비(h/d)에 따른 파력 변화를 나타내며, 예를 들면, 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 중심파일(130)의 높이(h)가 전체 설치해역 수심(d)의 25% 이상이고 50% 이하일 경우, 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100), 즉, 하이브리드 지지구조물은 종래의 기술에 따른 모노파일보다 파력 저감 효과가 매우 뛰어난 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)에서 중심 실린더의 직경 변화에 따른 파력 비교를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물에서 해수면 근처의 파일의 갯수 변화에 따른 파력 변화를 나타내는 도면이다.
도 11은 해수면 근처의 작은 원형실린더 중에서 가운데 설치되는 중심파일(130)의 직경 변화에 따른 파력 변화를 나타내며, 예를 들면, 중심에 설치되는 중심파일(130)의 직경이 3m 이하인 경우에는 종래의 기술에 따른 모노파일보다 파력저감 효과가 우수한 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 12는 해수면 근처의 작은 원형실린더 중에서 주위에 설치되는 다수의 주변파일(140)의 갯수 변화에 따른 파력 비교를 나타내며, 예를 들면, 주변파일(140)의 갯수가 증가할수록 장파 지역에서는 파력이 증가하지만 반대로 단파지역에서는 파력이 감소하였으며, 또한, 모든 경우에 있어 종래의 기술에 따른 모노파일보다 매우 우수한 파력 저감 효과를 나타내었다.
본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 경우, 중력식 지지구조물, 즉, 대구경 원형실린더(110) 및 다수의 소구경 원형실린더(120)가 육상에서 제작되어 설치해역까지 부유 인양한 후에 설치해역에 침수된다. 이후, 작은 원형실린더인 중심파일(130)이 상기 대구경 원형실린더(110) 상에 설치되고 주변파일(140)은 소구경 원형실린더(120) 상에 각각 설치되며, 이때, 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)은 종래의 기술에 따른 모노파일 설치 방법과 동일하게 개별적으로 항타되어 지반(210)까지 설치되어 파일의 기능을 수행한다.
이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)은, 상기 중력식 지지구조물의 대구경 및 소구경 원형실린더(110, 120)가 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 가이드 역할을 수행함으로써 항타 설치시 발생하는 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 굴곡 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물(100)은, 종래의 기술에 따른 모노파일 방식이 동일하게 적용되기 때문에 설치 및 시공 방법이 매우 간단하고, 이때, 직경이 3m 이하의 중심파일(130)이 사용될 수 있으므로 대형의 해상장비 없이 소형의 해상장비로도 충분히 시공이 가능하며, 이에 따라 시공비를 크게 절감시킬 수 있다.
[다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법]
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법의 동작흐름도이고, 도 14a 내지 도 14f는 각각 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 13, 도 14a 내지 도 14f를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법은, 먼저, 대구경 원형실린더(110) 및 다수의 소구경 원형실린더(120)로 이루어진 중력식 지지구조물을 육상에서 제작한다(S110). 이때, 상기 대구경 원형실린더(110) 및 소구경 원형실린더(120)는 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 굴곡 발생을 방지하도록 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140) 설치시에 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 가이드 역할을 수행할 수 있다.
다음으로, 상기 중력식 지지구조물(110, 120)을 설치해역으로 운반하여 부유 인양시킨다(S120). 예를 들면, 바지선을 이용하여 상기 중력식 지지구조물(110, 120)을 설치해역까지 운반하고, 크레인 등의 인양장비를 이용하여 상기 중력식 지지구조물(110, 120)을 부유 인양시킨다.
다음으로, 상기 중력식 지지구조물(110, 120)을 설치해역에 하강 침수시킨다(S130). 예를 들면, 크레인을 이용하여 상기 중력식 지지구조물(110, 120)을 설치해역에 하강 침수시킨다.
다음으로, 상기 중력식 지지구조물의 대구경 원형실린더(110) 상에 중심파일(130)을 결합 설치한다(S140).
다음으로, 상기 중력식 지지구조물의 소구경 원형실린더(120) 각각에 주변파일(140)을 결합 설치한다(S150). 이때, 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)은 3m 이하의 직경의 강관 파일일 수 있고, 또한, 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)은 전체 설치해역 수심(d)의 25% 이상이고 50% 이하가 되는 높이(h)로 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)이 콘크리트 충전 파일(Concrete Filled Pile)이 되도록 그 내부에 콘크리트가 주입될 수 있다.
다음으로, 상기 중심파일(130) 및 상기 주변파일(140)의 상부에 트랜지션피스(150)를 연결한다(S160). 후속적으로, 상기 트랜지션피스(150)의 상부에 타워 등의 상부구조물(160)을 시공하게 된다.
결국, 종래의 기술에 따른 모노파일 또는 중력식 지지구조물의 경우, 지지구조물 직경이 증가할수록 지지구조물에 작용하는 파력이 또한 증가하지만, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 지지구조물(100)은 해수면 근처에 다수의 중심파일(130) 및 주변파일(140)을 설치함으로써 지지구조물과 파랑간의 상호작용으로 지지구조물에 작용하는 파력을 효율적으로 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 지지구조물(100)은 작은 원형실린더인 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 갯수 증가에 비례하여 지지구조물의 작용하는 파력이 증가하지 않고, 단파장 지역에서는 반대로 파력을 감소시킬 수 있기 때문에 작은 원형실린더인 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 갯수를 증가시켜 지지구조물의 강성을 높임으로써 지지구조물의 안전성을 높일 수 있다.
또한, 종래의 기술에 따른 모노파일, 중력식, 자켓식 등의 해상 풍력발전 지지구조물은 일체로 제작하여 해상에 설치하는 경우가 대부분이며, 이에 따라 지지구조물을 해상에 설치하기 위해서 대형 해상장비가 동원되어야 하고, 시공비를 기하급수적으로 증가시키지만, 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 지지구조물(100)의 경우, 중력식 원형실린더 지지구조물(110, 120)이 먼저 설치되고 작은 원형실린더인 중심파일(130) 및 주변파일(140)이 기존의 모노파일 형식으로 설치되기 때문에 설치 및 시공 방법이 매우 간단하고, 이에 따라 대형의 해상장비 없이 해상 설치가 가능하므로 해상 공사비용을 절감시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 지지구조물(100)의 경우, 중력식 원형실린더 지지구조물(110, 120)이 해저 지반(210)에 먼저 설치되어, 작은 원형실린더인 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 설치 가이드 역할을 각각 수행함으로써 작업 시간을 단축시킬 수 있고, 위치제어의 정확도를 향상시킬 수 있으며, 또한, 항타시 발생되는 중심파일(130)의 굴곡 현상을 용이하게 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물
110: 대구경 원형실린더(중력식 지지구조물)
120: 소구경 원형실린더(중력식 지지구조물)
130: 중심파일(Center Pile)
140: 주변파일(Peripheral Pile)
150: 트랜지션피스(Transition Piece)
160: 상부구조물
170: 중력식 지지구조물 주변의 유체 흐름도
210: 지반

Claims (12)

  1. 해상풍력 발전을 위해 타워, 나셀 및 블레이드로 이루어진 상부구조물을 설치하기 위한 해상풍력 지지구조물에 있어서,
    중력식 지지구조물로서, 설치해역의 지반(210) 상에 하강 침수시켜 해저면에 설치되는 대구경 원형실린더(110);
    중력식 지지구조물로서, 상기 대구경 원형실린더(110)와 함께 해저면에 설치되도록 상기 대구경 원형실린더(110)의 외주면에 배치되는 다수의 소구경 원형실린더(120);
    상기 대구경 원형실린더(110) 상에 결합되어 해수면 근처에 설치되는 중심파일(Center Pile: 130);
    상기 중심파일(130)을 감싸도록 배치되고, 상기 다수의 소구경 원형실린더(120) 상에 각각 결합되어 해수면 근처에 설치되는 다수의 주변파일(Peripheral Pile: 140); 및
    상부구조물(160)과의 중간 연결 부분으로서, 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140) 상에 연결 설치되는 트랜지션피스(Transition Piece: 150)
    를 포함하되,
    상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)은 해수면 근처에서 파랑간의 상호작용으로 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)에 작용하는 파력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대구경 원형실린더(110) 및 소구경 원형실린더(120)는 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 굴곡 발생을 방지하도록 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140) 설치시에 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 가이드 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 내부에 콘크리트가 주입되는 콘크리트 충전 파일(Concrete Filled Pile)인 것을 특징으로 하는 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)은 3m 이하의 직경의 강관 파일인 것을 특징으로 하는 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)은 전체 설치해역 수심(d)의 25% 이상이고 50% 이하가 되는 높이(h)로 설치되는 것을 특징으로 하는 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중력식 지지구조물인 대구경 원형실린더(110) 및 소구경 원형실린더(120)는 입사하는 유체를 반사시켜 상기 중력식 지지구조물(110, 120)에 회절하는 유체의 회전 반경을 넓힘으로써 상기 중력식 지지구조물(110, 120) 주변의 해저지반 쇄굴을 방지하는 것을 특징으로 하는 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물.
  7. 해상풍력 발전을 위해 타워, 나셀 및 블레이드로 이루어진 상부구조물을 설치하기 위한 해상풍력 지지구조물의 시공 방법에 있어서,
    a) 대구경 원형실린더(110) 및 다수의 소구경 원형실린더(120)로 이루어진 중력식 지지구조물을 육상에서 제작하는 단계;
    b) 상기 중력식 지지구조물(110, 120)을 설치해역으로 운반하여 부유 인양시키는 단계;
    c) 상기 중력식 지지구조물(110, 120)을 설치해역에 하강 침수시키는 단계;
    d) 상기 중력식 지지구조물(110, 120)의 대구경 원형실린더(110) 상에 중심파일(130)을 결합 설치하는 단계;
    e) 상기 중력식 지지구조물(110, 120)의 소구경 원형실린더(120) 각각에 주변파일(140)을 결합 설치하는 단계; 및
    f) 상기 중심파일(130) 및 상기 주변파일(140)의 상부에 트랜지션피스(150)를 연결하는 단계
    를 포함하되,
    상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)은 해수면 근처에서 파랑간의 상호작용으로 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)에 작용하는 파력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 a) 단계의 대구경 원형실린더(110) 및 소구경 원형실린더(120)는 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 굴곡 발생을 방지하도록 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140) 설치시에 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)의 가이드 역할을 수행하는 것을 특징으로 하는 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 e) 단계 이후에 상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)이 콘크리트 충전 파일(Concrete Filled Pile)이 되도록 그 내부에 콘크리트가 주입되는 것을 특징으로 하는 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)은 3m 이하의 직경의 강관 파일인 것을 특징으로 하는 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 중심파일(130) 및 주변파일(140)은 전체 설치해역 수심(d)의 25% 이상이고 50% 이하가 되는 높이(h)로 설치되는 것을 특징으로 하는 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 a) 단계의 중력식 지지구조물인 대구경 원형실린더(110) 및 소구경 원형실린더(120)는 입사하는 유체를 반사시켜 상기 중력식 지지구조물(110, 120)에 회절하는 유체의 회전 반경을 넓힘으로써 상기 중력식 지지구조물(110, 120) 주변의 해저지반 쇄굴을 방지하는 것을 특징으로 하는 다양한 직경의 멀티 실린더를 구비한 해상 풍력발전 지지구조물의 시공 방법.
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