KR101619246B1 - 타워, 나셀 및 로터 결합체의 운송 장치 및 이를 이용한 해상 풍력 발전기 설치 방법 - Google Patents

타워, 나셀 및 로터 결합체의 운송 장치 및 이를 이용한 해상 풍력 발전기 설치 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 해상 풍력 발전기의 타워(20), 상기 타워(20)와 결합됨과 아울러 회전력을 전기에너지로 변환하는 나셀(30) 및 상기 나셀(30)에 상기 회전력을 제공하는 로터(40)가 결합된 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체(100)를 운송하는 운송 장치에 있어서, 상기 상부구조 결합체(100)가 지면에서 일정간격 이격될 수 있도록 지지함과 아울러, 상기 상부구조 결합체(100)를 운송하는 바지선(300)에 적재되는 지지 프레임(200)을 포함하며, 상기 지지 프레임(200)은, 지면과 평행하게 설치된 상부 프레임(210), 상기 상부 프레임(210)과 평행하게 설치된 하부 프레임(220) 및 상기 상부 프레임(210)과 상기 하부 프레임(220)을 연결하는 중간 프레임(230)을 포함하는 것을 특징으로 하는 운송 장치 및 이를 이용한 해상 풍력 발전기 설치 방법이 제공된다.

Description

타워, 나셀 및 로터 결합체의 운송 장치 및 이를 이용한 해상 풍력 발전기 설치 방법{TRANSPORTATION DEVICE FOR TOWER, NACELLE AND ROTOR AND WIND POWER GENERATOR ON THE SEA USING THE SAME }
본 발명은 토목 기술 분야에 관한 것으로서, 상세하게는 타워, 나셀 및 로터로 구성되는 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체를 운송하기 위한 장치 및 이를 이용한 해상 풍력 발전기의 설치 방법에 관한 것이다.
해상 풍력 발전 관련 기술을 이용한 해상 풍력 발전 사업은 현재 유럽을 중심으로 활발하게 진행되고 있으며, 차후 미주 및 아시아까지 친환경 에너지의 획득을 목적으로 하는 풍력 발전 관련 기술의 연구 및 실시가 확대될 전망이다.
해상 풍력 발전 설비의 시공은, 발전 장치 자체의 제작에 많은 비중이 놓이는 육상 풍력 발전 설비의 시공의 경우와는 다르게, 해상 풍력 발전기의 이동 및 설치에도 많은 비중이 놓이게 된다. 이는 해상 풍력 발전은 육상에 비하여 시공 환경이 열악한 해상 환경하에서 안정한 구조물이 시공될 것이 요구되기 때문이다.
도 1a는 종래의 대형 해상 크레인(2)이 구비된 해상 풍력 발전기 설치전용선(2)을 나타내는 도면이고, 도 1b는 종래의 대형 해상 크레인선(4)을 나타내는 도면이다. 즉, 종래에는 해상 풍력 발전기의 운반 및 설치를 위해서 대형 해상 크레인(2)이 구비된 해상 풍력 발전기 설치전용선(2)을 이용하거나, 별도의 대형 해상 크레인선(4)을 이용하여 왔다.
그러나, 해상 풍력 발전기 설치전용선(2)이나 대형 해상 크레인선(4)의 수급이 원활하지 않았기 때문에 해상 풍력 발전기 설치 공사의 원활한 진행이 어려운 문제점이 있어 왔다.
또한, 해상 풍력 발전기 설치전용선(2)이나 대형 해상 크레인선(4)을 사용한다고 하더라도, 대형 구조물인 해상 풍력 발전기(3)의 이동 및 설치 지점에의 설치를 위한 정교한 조정이 어려워 설치 작업의 시공 난이도가 높은 문제점이 있어왔다.
또한, 타워, 나셀 및 로터가 결합된 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체(100)는 하부에 지지구조가 형성되어 있지 아니하므로 이의 운반을 위해서는 별도의 지지구조의 형성이 요구된다는 문제점이 있어 왔다.
본 발명은 상술된 종래의 해상 풍력 발전기의 이동 및 설치의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 대형 해상 크레인(2)이 구비된 해상 풍력 발전기 설치전용선(2)이나 대형 해상 크레인선(4)을 사용하지 아니하고도, 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체를 운송하고 설치할 수 있는 운송 장치 및 이를 이용한 해상 풍력 발전기 설치 방법을 제시하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체를 육상에서 형성할 때 사용되는 지지 프레임을, 상부구조 결합체의 운송시의 지지구조로 사용할 수 있는 운송 장치 및 이를 이용한 해상 풍력 발전기 설치 방법을 제시하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 복수의 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체를 하나의 지지구조를 이용하여 운송할 수 있는 운송 장치 및 이를 이용한 해상 풍력 발전기 설치 방법을 제시하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 해상 풍력 발전기의 정밀 시공이 가능한 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체를 운송하고 설치할 수 있는 운송 장치 및 이를 이용한 해상 풍력 발전기 설치 방법을 제시하는 것에 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 해상 풍력 발전기의 타워(20), 상기 타워(20)와 결합됨과 아울러 회전력을 전기에너지로 변환하는 나셀(30) 및 상기 나셀(30)에 상기 회전력을 제공하는 로터(40)가 결합된 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체(100)를 운송하는 운송 장치에 있어서, 상기 상부구조 결합체(100)가 지면에서 일정간격 이격될 수 있도록 지지함과 아울러, 상기 상부구조 결합체(100)를 운송하는 바지선(300)에 적재되는 지지 프레임(200)을 포함하며, 상기 지지 프레임(200)은, 지면과 평행하게 설치된 상부 프레임(210); 상기 상부 프레임(210)과 평행하게 설치된 하부 프레임(220); 및 상기 상부 프레임(210)과 상기 하부 프레임(220)을 연결하는 중간 프레임(230);을 포함하는 것을 특징으로 하는 운송 장치가 제공된다.
여기서, 상기 지지 프레임(200)과 결합됨과 아울러, 상기 타워(20)의 상부를 고정하는 상부고정구조(400);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운송 장치일 수 있다.
또한, 상기 지지 프레임(200)과 결합됨과 아울러, 상기 타워(20)의 하부를 고정하는 하부고정구조(500);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운송 장치일 수 있다.
또한, 상기 상부고정구조(400)는, 상기 상부 프레임(210) 또는 상기 중간 프레임(230)에서 연장 형성된 받침턱(410); 및 상기 받침턱(410) 상부에 거치되는 가로보(420);를 포함하며, 상기 가로보(420)에는 상기 타워(20)가 삽입되는 관통홀(421);이 형성된 것을 특징으로 하는 운송 장치일 수 있다.
또한, 상기 가로보(420)는, 2 이상의 부분으로 분리되는 것을 특징으로 하는 운송 장치일 수 있다.
또한, 상기 하부고정구조(500)는, 상기 타워(20)의 하부를 구속하는 고정부재(520); 및 상기 고정부재(520)을 상기 중간 프레임(230) 또는 상기 하부 프레임(220)에 연결하는 연결부재(510);를 포함하는 것을 특징으로 하는 운송 장치일 수 있다.
또한, 상기 하부 프레임(220)의 하부에는 지지 프레임용 레일 시스템(221)이 형성된 것을 특징으로 하는 운송 장치일 수 있다.
또한, 상기 타워(20)가 상기 가로보(420)에 거치될 수 있도록, 상기 타워(20)의 중심부 보다 높은 지점에 형성된 거치돌기(21);를 더 포함하며, 상기 거치돌기(21)의 길이는 상기 관통홀(421)의 직경에서 상기 타워(20)의 직경을 뺀 것 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 운송 장치일 수 있다.
또한, 상기 상부 프레임(210)의 상부면에 형성된 제3 레일(211); 및 상기 제3 레일(211)을 따라 이동하며, 상기 가로보(420)를 리프팅하는 크레인(700);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 운송 장치일 수 있다.
또한, 상기 크레인(700)은, 상기 제3 레일(211)을 따라 구동되는 크레인용 레일 시스템(711)이 구비된 제1 프레임(710); 상기 가로보(420)를 상기 크레인(700)에 고정시키는 그리퍼(720); 상기 그리퍼(720)를 종방향으로 이동시킴과 아울러, 일단은 리프팅 모터에 연결되고, 타단은 상기 그리퍼(720)와 연결된 리프팅선(730); 상기 그리퍼(720)를 횡방향으로 이동시킴과 아울러, 상기 그리퍼(720)와 결합되며, 상기 제1 프레임(710)에 힌지 구동 가능하도록 결합된 제2 프레임(740); 및 상기 제1 프레임(710) 및 상기 제2 프레임(740)과 결합되며, 상기 제2 프레임(740)의 횡방향 이동이 가능하도록, 길이가 신축되는 실린더(750);를 포함하는 것을 특징으로 하는 운송 장치일 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법에 있어서, 육상(600)에서 상기 지지 프레임(200)을 설치하는 제1 단계(S100); 상기 상부고정구조(400) 및 상기 하부고정구조(500)를 설치하는 제2 단계(S200); 상기 거치돌기(21)가 상기 관통홀(421) 상부에 거치될 수 있도록, 상기 관통홀(421)에 상기 타워(20)를 삽입하는 제3 단계(S300); 상기 타워(20)에 상기 나셀(30) 및 상기 로터(40)를 결합하는 제4 단계(S400); 상기 육상(600)에서 상기 지지 프레임(200)을 적재하는 적재 공간(320)이 구비된 바지선(300) 전방까지 형성된 제1 레일(610)을 따라 상기 지지 프레임용 레일 시스템(221)을 이용하여 상기 지지 프레임(200)을 상기 바지선(300) 전방까지 이동시키는 제5 단계(S500); 및 상기 적재 공간(320) 상에 형성되며, 상기 제1 레일(610)과 맞닿을 수 있도록 형성된 제2 레일(310)을 따라 상기 지지 프레임용 레일 시스템(221)을 이용하여 상기 지지 프레임(200)을 상기 적재 공간(320)까지 이동시키는 제6 단계(S600);를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법이 제공된다.
여기서, 상기 바지선(300)을 상기 상부구조 결합체(100)가 설치되는 지점까지 이동시키는 제7 단계(S700); 및 상기 크레인(700)을 이용하여 상기 가로보(420)를 리프팅함으로써, 상기 상부구조 결합체(100)를, 상기 상부구조 결합체(100)가 설치되는 지점에 미리 설치된 상기 상부구조 결합체(100)를 지지하는 기초구조물(10)에, 설치하는 제8 단계(S800);를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법일 수 있다.
또한, 상기 크레인(700)은, 상기 제3 레일(211)을 따라 구동되는 크레인용 레일 시스템이 구비된 제1 프레임(710); 상기 가로보(420)를 상기 크레인(700)에 고정시키는 그리퍼(720); 상기 그리퍼(720)를 종방향으로 이동시킴과 아울러, 상기 그리퍼(720)와 상기 크레인(700)을 연결하는 리프팅선(730); 및 상기 그리퍼(720)를 횡방향으로 이동시킴과 아울러, 상기 제1 프레임(710)에 힌지 구동 가능하도록 결합된 제2 프레임(740);를 포함하며, 상기 제8 단계(S800)는, 상기 크레인(700)을 상기 제3 레일(211)을 따라 상기 가로보(420) 근방으로 이동시키는 단계; 상기 리프팅선(730) 및 상기 제2 프레임(740)을 이용하여 상기 그리퍼(720)를 상기 가로보(420) 근방으로 이동시키는 단계; 상기 그리퍼(720)를 이용하여 상기 가로보(420)를 상기 크레인(700)에 고정시키는 단계; 상기 리프팅선(730)을 상향 이동시켜 상기 상부구조 결합체(100)를 상향 이동시키는 단계; 상기 크레인(700)을 상기 제3 레일(211)을 따라 이동시켜, 상기 상부구조 결합체(100)를 상기 기초구조물(10) 상부로 이동시키는 단계; 및 상기 리프팅선(730)을 하향 이동시켜 상기 상부구조 결합체(100)를 상기 기초구조물(10)과 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법일 수 있다.
또한, 상기 리프팅선(730)을 하향 이동시켜 상기 상부구조 결합체(100)를 상기 기초구조물(10)과 결합시키는 단계 이후에, 상기 가로보(420)를 2 이상의 부분으로 분리시켜 상기 타워(20)에서 분리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법일 수 있다.
또한, 상기 리프팅선(730)을 하향 이동시켜 상기 상부구조 결합체(100)를 상기 기초구조물(10)과 결합시키는 단계 이후에, 상기 가로보(420)의 일측을 분리시켜 상기 타워(20)에서 분리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법일 수 있다.
또한, 상기 제3 단계(S300)는, 상기 가로보(420)의 일측을 분리시키는 단계; 상기 관통홀(421)에 상기 타워(20)를 위치시키는 단계; 및 상기 가로보(420)의 일측을 결합시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법일 수 있다.
본 발명에 따르면, 대형 해상 크레인(2)이 구비된 풍력 해상 발전기 설치전용선(3) 또는 대형 해상 크레인선(4)을 사용하지 않고서도, 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체를 이동하고 설치할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체를 육상에서 형성할 때 사용되는 지지 프레임을, 상부구조 결합체의 운송시의 지지구조로 사용할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따르면 복수의 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체를 하나의 지지구조를 이용하여 운송할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 따르면, 해상 풍력 발전기의 이동 및 설치에 있어 대형 해상 크레인의 사용이 요구되지 아니하므로, 해상 풍력 발전기 설치 전용선(3) 또는 대형 해상 크레인선(4)의 수급 가능 여부에 영향을 받지 않고, 전체적인 시공비를 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 종래의 대형 해상 크레인이 구비된 해상 풍력 발전기 설치전용선을 나타내는 도면.
도 1b는 종래의 대형 해상 크레인선을 나타내는 도면.
도 2는 해상 풍력 발전기의 기본 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지지 프레임의 구성을 나타내는 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지 프레임이 바지선까지 이동되기 위한 레일을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하부고정구조를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 상부고정구조를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치에 의해서 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체가 설치되는 방법을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 크레인의 구조를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가로보의 구조를 나타내는 도면.
본 발명에 따른 타워, 나셀 및 로터가 결합된 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체의 운송 장치 및 이를 이용한 해상 풍력 발전기 설치 방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 이하 사용되는 제1, 제2 등과 같은 용어는 동일 또는 상응하는 구성 요소들을 구별하기 위한 식별 기호에 불과하며, 동일 또는 상응하는 구성 요소들이 제1, 제2 등의 용어에 의하여 한정되는 것은 아니다.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 해상 풍력 발전기(3)의 이동 및 설치를 위한 종래의 대형 해상 크레인(2)이 구비된 해상 풍력 발전기 설치전용선(2)(도 1a) 및 대형 해상 크레인선(4)(도 1b)은 수급이 어려워 해상 풍력 발전기 설치 공사의 원활한 진행이 어렵고, 그 임대료가 고가이므로 전체적인 공사비용의 상승을 유발시키는 문제점이 있어왔다.
또한, 해상 풍력 발전기 설치전용선(2) 및 대형 해상 크레인선(4)을 이용한다고 하더라도, 대형 구조물인 해상 풍력 발전기(3)의 미세한 위치 조정이 용이하지 않아, 해상 풍력 발전기의 설치를 위한 공사의 난이도가 높아진다는 문제점이 있어 왔다.
또한, 타워, 나셀 및 로터가 결합된 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체(100)의 운송을 위해서는 별도의 지지구조를 형성하여야 하는 문제점이 있어 왔다.
본 발명은 상술된 종래의 해상 풍력 발전기 설치용 선박의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것이다.
해상 풍력 발전기는 기본적으로 기초구조물(10), 기초구조물(10)에 의해 지지되는 타워(20), 타워(20)와 결합됨과 아울러 회전력을 전기에너지로 변환하는 나셀(30) 및 나셀(30)에 회전력을 제공하는 로터(40)를 포함한다(도 2).
본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치의 운송 및 설치의 대상이 되는 것은 타워, 나셀 및 로터가 결합된 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체(100)이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치는 기본적으로, 상부구조 결합체(100)가 지면에서 일정간격 이격될 수 있도록 지지함과 아울러, 상부구조 결합체(100)를 운송하는 바지선(300)에 적재되는 지지 프레임(200)을 포함한다.
여기서, 지지 프레임(200)은 지면과 평행하게 설치된 상부 프레임(210), 상부 프레임(210)과 평행하게 설치된 하부 프레임(220) 및 상부 프레임(210)과 하부 프레임(220)을 연결하는 중간 프레임(230)을 포함할 수 있다(도 3).
즉, 본 발명은 일반적인 해상 풍력 발전기의 운송 및 설치를 위해 사용되는 대형 해상 크레인(2)을 사용하지 않고, 지지 프레임(200)에 직접 상부구조 결합체(100)를 고정하고, 지지 프레임(200)을 운송함으로써, 해상 풍력 발전기 설치의 효율을 높이는 구성을 취하고 있는 것이다.
지지 프레임(200)은 해상 풍력 발전기를 육상에서 조립하기 위하여 일반적으로 가설되는 구조에 해당되지만, 본 발명에서는 지지 프레임(200) 자체의 이동 및 지지 프레임(200)에 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체를 고정시키기 위한 효과적이고 발전적인 구성을 첨부한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치는 지지 프레임(200)과 결합됨과 아울러, 타워(20)의 상부를 고정하는 상부고정구조(400)를 더 포함할 수 있다(도 3).
여기서 상부고정구조(400)는, 상부 프레임(210) 또는 중간 프레임(230)에서 연장 형성된 받침턱(410) 및 받침턱(410) 상부에 거치되는 가로보(420)를 포함할 수 있다(도 6).
또한, 가로보(420)에는 타워(20)가 삽입되는 관통홀(421)이 형성되는 것이 바람직하다(도 6).
또한, 타워(20)가 가로보(420)에 거치될 수 있도록, 타워(20)의 중심부 보다 높은 지점에 형성된 거치돌기(21)을 더 포함하며, 거치돌기(21)의 길이는 관통홀(421)의 직경에서 타워(20)의 직경을 뺀 것 보다 더 크도록 형성되는 것이 바람직하다(도 6).
이러한 구성을 취하는 경우, 거치돌기(21)가 관통홀(421) 상부에 거치됨으로써, 타워(20)가 가로보(420)에 거치될 수 있게 되는 것이다.
또한, 타워(20)가 거치된 가로보(420)를 중간 프레임(230)에서 연장 형성된 받침턱(410) 상부에 거치함으로써, 상부구조 결합체(100)를 지지 프레임(200)에 거치할 수 있게 된다.
도면에는 도시되지 않았지만, 거치돌기(21)와 가로보(420) 및 가로보(420)와 받침턱(410)을 볼트와 너트를 포함하는 결합부재를 사용하여 고정시키는 경우, 상부구조 결합체(100)의 이동 과정에 있어 구조적 안정성을 도모할 수 있다.
또한 가로보(420)는, 2 이상의 부분으로 분리되는 것이 바람직하다(도 9). 구체적으로 가로보(420)는 좌측 형성 부재(422) 및 우측 형성 부재(423)의 2 부분으로 분리될 수 있다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가로보(420)는, 분리된 좌측 형성 부재(422) 및 우측 형성 부재(423)의 결합을 위해서, 좌측 형성 부재(422) 및 우측 형성 부재(423)의 결합부에 공통으로 형성된 고정홀(425) 및 고정홀(425)에 삽입되는 고정핀(424)을 포함할 수 있다(도 9).
고정홀(425) 및 고정핀(424)는 복수로 형성될 수 있으며, 좌측 형성 부재(422) 및 우측 형성 부재(423)를 결합시키는 복수의 고정핀(424) 중 일측의 고정핀(424)만을 제거하고 타측의 고정핀(424)만을 남겨두는 경우, 가로보(420)는 힌지 구동을 통해 일측의 개방이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치는 지지 프레임(200)과 결합됨과 아울러, 타워(20)의 하부를 고정하는 하부고정구조(500)를 더 포함할 수 있다(도 3).
여기서 하부고정구조(500)는, 타워(20)의 하부를 구속하는 고정부재(520) 및 고정부재(520)을 중간 프레임(230) 또는 하부 프레임(220)에 연결하는 연결부재(510)를 포함할 수 있다(도 5).
고정부재(520)의 형상은 타워(20)의 형상과 대응되어 원형 또는 각형일 수 있다. 또한, 고정부재(520)은 2 이상의 부분으로 분리될 수 있으며, 2 이상의 분리되는 경우 이를 결합하는 고정부재 결합부재 또는 고정부재 결합구조를 포함하는 것이 가능하다. 또한, 고정부재(520)과 타워(20) 사이에 볼트와 너트를 포함하는 결합부재를 사용하여 고정시키는 경우 상부구조 결합체(100)의 이동 과정에 있어 구조적 안정성을 도모할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치의 하부 프레임(220)의 하부에는 지지 프레임용 레일 시스템(221)이 형성될 수 있다.
지지 프레임용 레일 시스템(221)이란 지지 프레임을 레일 상부에서 이동시키기 위하여 구비되어야 할 레일 시스템을 의미한다.
여기서, 레일 시스템은 레일 상부에 거치되는 차륜, 차륜을 구동하기 위한 모터, 모터와 차륜을 연결하며 모터에서 발생된 구동력을 차륜에 제공하는 프레임을 포함할 수 있다.
이러한 구성을 취하는 경우, 레일을 형성시키는 것만으로, 지지 프레임(200)을 용이하게 이동시킬 수 있다는 장점을 갖는다. 지지 프레임(200) 및 지지 프레임(200)에 거치되는 상부구조 결합체(100)는 대형 구조물에 해당되므로, 지지 프레임용 레일 시스템(221)을 통한 이동이 구조적 안정성 및 이용의 용이성 측면에서 효과적이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치는, 상부 프레임(210)의 상부면에 형성된 제3 레일(211) 및 제3 레일(211)을 따라 이동하며, 가로보(420)를 리프팅하는 크레인(700)을 더 포함할 수 있다(도 3, 도 8).
크레인(700)은, 제3 레일(211)을 따라 구동되는 크레인용 레일 시스템(711)이 구비된 제1 프레임(710), 가로보(420)를 상기 크레인(700)에 고정시키는 그리퍼(720), 그리퍼(720)를 종방향으로 이동시킴과 아울러, 일단은 리프팅 모터에 연결되고, 타단은 그리퍼(720)와 연결된 리프팅선(730), 그리퍼(720)를 횡방향으로 이동시킴과 아울러, 그리퍼(720)와 결합되며, 제1 프레임(710)에 힌지 구동 가능하도록 결합된 제2 프레임(740) 및 제1 프레임(710) 및 제2 프레임(740)과 결합되며, 제2 프레임(740)의 횡방향 이동이 가능하도록, 길이가 신축되는 실린더(750)를 포함할 수 있다(도 8).
즉, 크레인(700)은 제3 레일(211)을 따라 거치된 상부구조 결합체(100) 중 리프팅의 대상이 되는 상부구조 결합체(100) 측부로 근접할 수 있게 되고, 이후 실린더(750)가 신장됨으로써, 제2 프레임의 횡방향(지면에 평행한 방향) 이동을 가능토록 하고, 제2 프레임(740)이 횡방향으로 이동됨으로써, 제2 프레임(740)에 결합된 그리퍼(720)가 횡방향으로 이동되게 된다. 또한, 리프팅선(730)이 리프팅 모터에 의해 풀림으로써, 리프팅선(730)의 일단에 결합된 그리퍼(720)가 종방향(지면에 수직한 방향)으로 이동될 수 있다.
제2 프레임(740)은 그리퍼(720)의 횡방향 이동을 가능토록 하고, 리프팅선(730)은 그리퍼(720)의 종방향 이동을 가능토록 한다.
이러한 구성을 취하는 경우, 가로보(420)에 결합되는 그리퍼(720)의 위치를 정확하게 조정하는 것이 가능하다는 효과를 갖는다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치를 이용하여 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치를 이용하여 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법은, 육상(600)에서 상기 지지 프레임(200)을 설치하는 제1 단계(S100), 상부고정구조(400) 및 상기 하부고정구조(500)를 설치하는 제2 단계(S200), 거치돌기(21)가 관통홀(421) 상부에 거치될 수 있도록, 관통홀(421)에 타워(20)를 삽입시키는 제3 단계(S300), 타워(20)에 나셀(30) 및 로터(40)를 결합하는 제4 단계(S400), 육상(600)에서 지지 프레임(200)을 적재하는 적재 공간(320)이 구비된 바지선(300) 전방까지 형성된 제1 레일(610)을 따라 지지 프레임용 레일 시스템(221)을 이용하여 지지 프레임(200)을 바지선(300) 전방까지 이동시키는 제5 단계(S500) 및 적재 공간(320) 상에 형성되며, 제1 레일(610)과 맞닿을 수 있도록 형성된 제2 레일(310)을 따라 지지 프레임용 레일 시스템(221)을 이용하여 지지 프레임(200)을 상기 적재 공간(320)까지 이동시키는 제6 단계(S600)를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치를 이용하여 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법에는 해상 대형 크레인의 사용이 요구되지 않는다는 장점이 있다.
또한, 육상에서 상부구조 결합체(100)의 형성을 위해 사용되는 지지프레임(200)을 그대로 상부구조 결합체(100)의 운송을 위한 지지구조로 사용할 수 있으므로, 별도의 운송을 위한 지지구조의 형성이 요구되지 않아, 운송의 편의성, 시공의 간편성, 시공비의 절감 등의 유리한 효과를 갖는다.
또한, 바지선(300)을 상부구조 결합체(100)가 설치되는 지점까지 이동시키는 제7 단계(S700) 및 크레인(700)을 이용하여 가로보(420)를 리프팅함으로써, 상부구조 결합체(100)를, 상부구조 결합체(100)가 설치되는 지점에 미리 설치된 상부구조 결합체(100)를 지지하는 기초구조물(10)에, 설치하는 제8 단계(S800)를 포함할 수 있다.
제8 단계(S800)는, 크레인(700)을 제3 레일(211)을 따라 가로보(420) 근방으로 이동시키는 단계, 리프팅선(730) 및 제2 프레임(740)을 이용하여 그리퍼(720)를 가로보(420) 근방으로 이동시키는 단계, 그리퍼(720)를 이용하여 가로보(420)를 크레인(700)에 고정시키는 단계, 리프팅선(730)을 상향 이동시켜 상부구조 결합체(100)를 상향 이동시키는 단계, 크레인(700)을 제3 레일(211)을 따라 이동시켜 상부구조 결합체(100)를 기초구조물(10) 상부로 이동시키는 단계 및 리프팅선(730)을 하향 이동시켜 상부구조 결합체(100)를 기초구조물(10)과 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치를 이용하여 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법은 리프팅선(730)을 하향 이동시켜 상부구조 결합체(100)를 기초구조물(10)과 결합시키는 단계 이후에, 가로보(420)를 2 이상의 부분으로 분리시켜 타워(20)에서 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 운송 장치를 이용하여 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법은 가로보(420)의 일측만을 분리시켜 가로보(420)의 힌지구동을 이용하여 타워(20)에서 가보로(420) 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 제3 단계(S300)는, 가로보(420)의 일측을 분리시키는 단계, 관통홀(421)에 타워(20)를 위치시키는 단계 및 가로보(420)의 일측을 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
100 : 상부구조 결합체
200 : 지지 프레임
300 : 바지선
400 : 상부고정구조
500 : 하부고정구조
600 : 육상
700 : 크레인

Claims (16)

  1. 해상 풍력 발전기의 타워(20), 상기 타워(20)와 결합됨과 아울러 회전력을 전기에너지로 변환하는 나셀(30) 및 상기 나셀(30)에 상기 회전력을 제공하는 로터(40)가 결합된 해상 풍력 발전기의 상부구조 결합체(100)를 운송하는 운송 장치를 이용하여 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법에 있어서,
    상기 운송장치는,
    상기 상부구조 결합체(100)가 지면에서 일정간격 이격될 수 있도록 지지함과 아울러, 상기 상부구조 결합체(100)를 운송하는 바지선(300)에 적재되는 지지 프레임(200);
    상기 지지 프레임(200)과 결합됨과 아울러, 상기 타워(20)의 상부를 고정하는 상부고정구조(400); 및
    상기 지지 프레임(200)과 결합됨과 아울러, 상기 타워(20)의 하부를 고정하는 하부고정구조(500);을 포함하되,
    상기 지지 프레임(200)은,
    지면과 평행하게 설치된 상부 프레임(210);
    상기 상부 프레임(210)과 평행하게 설치된 하부 프레임(220); 및
    상기 상부 프레임(210)과 상기 하부 프레임(220)을 연결하는 중간 프레임(230);을 포함하며,
    상기 상부고정구조(400)는,
    상기 상부 프레임(210) 또는 상기 중간 프레임(230)에서 연장 형성된 받침턱(410); 및
    상기 받침턱(410) 상부에 거치되는 가로보(420);를 포함하며,
    상기 가로보(420)에는 상기 타워(20)가 삽입되는 관통홀(421);이 형성되며,
    상기 가로보(420)는 2 이상의 부분으로 분리되며,
    상기 하부고정구조(500)는,
    상기 타워(20)의 하부를 구속하는 고정부재(520); 및
    상기 고정부재(520)을 상기 중간 프레임(230) 또는 상기 하부 프레임(220)에 연결하는 연결부재(510);를 포함하며,
    상기 하부 프레임(220)의 하부에는 지지 프레임용 레일 시스템(221)이 형성되며,
    상기 타워(20)가 상기 가로보(420)에 거치될 수 있도록, 상기 타워(20)의 중심부 보다 높은 지점에 형성된 거치돌기(21);를 더 포함하며,
    상기 거치돌기(21)의 길이는 상기 관통홀(421)의 직경에서 상기 타워(20)의 직경을 뺀 것 보다 더 크며,
    상기 상부 프레임(210)의 상부면에 형성된 제3 레일(211); 및
    상기 제3 레일(211)을 따라 이동하며, 상기 가로보(420)를 리프팅하는 크레인(700);을 더 포함하되,
    육상(600)에서 상기 지지 프레임(200)을 설치하는 제1 단계(S100);
    상기 상부고정구조(400) 및 상기 하부고정구조(500)를 설치하는 제2 단계(S200);
    상기 거치돌기(21)가 상기 관통홀(421) 상부에 거치될 수 있도록, 상기 관통홀(421)에 상기 타워(20)를 삽입시키는 제3 단계(S300);
    상기 타워(20)에 상기 나셀(30) 및 상기 로터(40)를 결합하는 제4 단계(S400);
    상기 육상(600)에서 상기 지지 프레임(200)을 적재하는 적재 공간(320)이 구비된 바지선(300) 전방까지 형성된 제1 레일(610)을 따라 상기 지지 프레임용 레일 시스템(221)을 이용하여 상기 지지 프레임(200)을 상기 바지선(300) 전방까지 이동시키는 제5 단계(S500); 및
    상기 적재 공간(320) 상에 형성되며, 상기 제1 레일(610)과 맞닿을 수 있도록 형성된 제2 레일(310)을 따라 상기 지지 프레임용 레일 시스템(221)을 이용하여 상기 지지 프레임(200)을 상기 적재 공간(320)까지 이동시키는 제6 단계(S600);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 바지선(300)을 상기 상부구조 결합체(100)가 설치되는 지점까지 이동시키는 제7 단계(S700); 및
    상기 크레인(700)을 이용하여 상기 가로보(420)를 리프팅함으로써, 상기 상부구조 결합체(100)를, 상기 상부구조 결합체(100)가 설치되는 지점에 미리 설치된 상기 상부구조 결합체(100)를 지지하는 기초구조물(10)에, 설치하는 제8 단계(S800);를
    포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 크레인(700)은,
    상기 제3 레일(211)을 따라 구동되는 크레인용 레일 시스템(711)이 구비된 제1 프레임(710);
    상기 가로보(420)를 상기 크레인(700)에 고정시키는 그리퍼(720);
    상기 그리퍼(720)를 종방향으로 이동시킴과 아울러, 일단은 리프팅 모터에 연결되고, 타단은 상기 그리퍼(720)와 연결된 리프팅선(730);
    상기 그리퍼(720)를 횡방향으로 이동시킴과 아울러, 상기 그리퍼(720)와 결합되며, 상기 제1 프레임(710)에 힌지 구동 가능하도록 결합된 제2 프레임(740); 및
    상기 제1 프레임(710) 및 상기 제2 프레임(740)과 결합되며, 상기 제2 프레임(740)의 횡방향 이동이 가능하도록, 길이가 신축되는 실린더(750);를 포함하며,
    상기 제8 단계(S800)는,
    상기 크레인(700)을 상기 제3 레일(211)을 따라 상기 가로보(420) 근방으로 이동시키는 단계;
    상기 리프팅선(730) 및 상기 제2 프레임(740)을 이용하여 상기 그리퍼(720)를 상기 가로보(420) 근방으로 이동시키는 단계;
    상기 그리퍼(720)를 이용하여 상기 가로보(420)를 상기 크레인(700)에 고정시키는 단계;
    상기 리프팅선(730)을 상향 이동시켜 상기 상부구조 결합체(100)를 상향 이동시키는 단계;
    상기 크레인(700)을 상기 제3 레일(211)을 따라 이동시켜, 상기 상부구조 결합체(100)를 상기 기초구조물(10) 상부로 이동시키는 단계; 및
    상기 리프팅선(730)을 하향 이동시켜 상기 상부구조 결합체(100)를 상기 기초구조물(10)과 결합시키는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 리프팅선(730)을 하향 이동시켜 상기 상부구조 결합체(100)를 상기 기초구조물(10)과 결합시키는 단계 이후에,
    상기 가로보(420)를 2 이상의 부분으로 분리시켜 상기 타워(20)에서 분리하는 단계;를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 리프팅선(730)을 하향 이동시켜 상기 상부구조 결합체(100)를 상기 기초구조물(10)과 결합시키는 단계 이후에,
    상기 가로보(420)의 일측을 분리시켜 상기 타워(20)에서 분리하는 단계;를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제3 단계(S300)는,
    상기 가로보(420)의 일측을 분리시키는 단계;
    상기 관통홀(421)에 상기 타워(20)를 위치시키는 단계; 및
    상기 가로보(420)의 일측을 결합시키는 단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력 발전기를 설치하는 방법.
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