KR101629477B1 - 해양구조물의 시공방법 - Google Patents

해양구조물의 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 해저면에 지지고정되는 해양구조물의 시공시 해양구조물의 수평도를 구현하는 레벨링 작업을 수행할 때, 해상에 노출된 상기 해양구조물의 데크에서 간편하고 신속하게 수행할 수 있도록 함으로서 생산성을 향상시킴은 물론, 특히 작업자의 작업의 안전성을 구현할 수 있도록; 시설물이 설치되는 데크와 상기 데크를 해저면에 지지하도록 결합되며 양단이 관통된 '관' 형상의 지주를 가지는 해양구조물을 해상에 설치하는 해양구조물의 시공방법에 있어서; 시설물이 설치되는 데크와 상기 데크를 해저면에 지지하도록 결합되며 양단이 관통된 '관' 형상의 지주를 가지는 해양구조물을 육상에서 제조하는 해양구조물 제조단계(S100)와; 상기 해양구조물 제조단계를 통해 제조된 해양구조물을 설치하고자 하는 해상으로 운반하는 해양구조물 운반단계(S200)와; 상기 해양구조물 운반단계(S200)을 통해 설치하고자 하는 위치로 운반된 해양구조물을 설치위치로 투하하여 해저면에 대하여 직립되게 배치하는 해양구조물 투하단계(S300)와; 상기 해양구조물 투하단계(S300)을 통해 설치위치에 배치된 해양구조물을 구성하는 상기 지주를 관통하도록 하여 항타하여 해저면에 고정하는 기초심재 항타단계(S400)와; 상기 기초심재 항타단계(S400)을 통해 상기 해양구조물의 지주를 관통한 상태로 해저면에 기초심재가 고정되면, 상기 지주에 착탈되는 지주고정수단과, 상기 기초심재에서 상기 지주의 상단으로 노출된 부위에 착탈되는 심재고정수단과, 상기 지주고정수단과 상기 심재고정수단의 사이를 연결함과 동시에 사이 간격을 조절하도록 된 간격조절수단을 포함하여 이루어지는 레벨링장치를 상기 지주와 상기 기초심재를 연결하면서 고정하고, 상기 레벨링장치를 통해 상기 기초심재에 대하여 상기 지주의 수직상 위치를 조절하여 상기 해양구조물의 경사도를 0.5°이하로 레벨링작업하는 레벨링장치고정 및 해양구조물 레벨링단계(S500)와; 상기 레벨링장치고정 및 해양구조물 레벨링단계(S500)를 통해 상기 해양구조물의 레벨링작업이 완료되면, 상기 기초심재의 상단을 항타하여 상기 지주의 내부로 수용한 후, 상기 지주와 상기 기초심재를 용접고정하는 해양구조물과 기초심재 용접고정단계(S600)와; 상기 해양구조물과 기초심재 용접고정단계(S600)를 통해 해양구조물이 기초심재에 고정되면 상기 지주에서 상기 레벨링장치를 분리하는 레벨링분리단계(S700)을 포함하여 이루어지는 해양구조물의 시공방법을 제공한다.

Description

해양구조물의 시공방법{A construction methode of marine structures}
본 발명은, 해상에 배치되어 풍력을 통해 발전하도록 된 풍력발전기 등과 같은 시설물이 시설되는 해양구조물을 시공하는 해양구조물의 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 해저면에 지지고정되는 해양구조물의 시공시 해양구조물의 수평도를 구현하는 레벨링 작업을 수행할 때, 해상에 노출된 상기 해양구조물의 데크에서 간편하고 신속하게 수행할 수 있도록 함으로서 생산성을 향상시킴은 물론, 특히 작업자의 작업의 안전성을 구현할 수 있도록 된 해양구조물의 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 바람을 이용하여 발전을 하는 풍력발전기는 발전기의 회전축에 블레이드(또는 프로펠러)를 설치하여, 바람에 의해 블레이드가 회전함에 따라 발생하는 회전력을 이용하여 발전을 할 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.
이러한 풍력발전기는 구조나 설치 등이 간단하여 운영 및 관리가 용이하고 무인화 및 자동화 운전이 가능하기 때문에 최근에 도입이 증가하고 있는 실정이다.
종래에는 풍력발전기의 설치가 주로 육상에서 이루어졌으나, 풍력 자원, 미관, 장소의 제약 등의 문제로 인해 최근에는. 해상에 대규모로 풍력발전기(해상풍력발전기)를 건설(단지화)하는 추세이다.
그러나 해상풍력발전기를 안전하게 건설하기 위해서 높은 위치에 설치될 블레이드 및 타워에 대한 안전한 설치공법이 요구되고 있다.
이러한 해상풍력발전기의 수명은 20년 정도이며, 육상보다 대용량인 3~5MW 이상의 용량을 적용하는 것이 일반적이다.
한편, 이와 같은 해상풍력발전기는 크게 기초부(Foundation, 지지구조물) 상부에 트랜지션 피스(Transition Piece: 통상TP)가 설치되고, 상기 트랜지션 피스에 타워, 나셀(Nacelle), 블레이드를 포함하는 풍력발전설비가 설치된다.
상기에서 자켓 타입(Jacket type)은, 현재 해상풍력발전기 단지 보유국에서 많은 관심을 보이고 실증 중에 있는 타입으로 수심 20~80m에 설치가 가능하다.
이러한 자켓 타입은, 자켓(레그, 브레이싱)을 지지하는 말뚝 또는 파일(pile)로 해저에 고정하는 방식으로, 해양의 다양한 수심에 적용 가능한 구조물이고, 실적이 많아 신뢰도가 높은 편으로 대단위 해상풍력발전기 단지 조성에 이용하는 경우 경제성이 좋다.
상기와 같은 자켓 타입은, 육상에서 자켓을 제조하여 형성한 후, 운반용 바지를 이용하여 설치해역으로 운반하여 해저면에 거치시키고, 이후, 해저면에 거치된 지지구조물을 기초파일을 통해 고정하게 된다.
이와 같이 해저면에 자켓이 고정되면 자켓의 상부데크에 풍력발전기를 트랜지션 피스를 이용하여 설치하게 된다.
한국특허등록번호 제10-1573064호(명칭: 해상 녹색에너지 발전을 포함하는 기초 파일 시공용 지그 및 이를 이용한 해상 기초구조물 시공방법)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 메인 지그와 정착핀과 레벨링 조절수단 및 파일 안내블록을 포함하는 해상 녹색에너지 발전의 기초 파일 시공용 지그, 그리고 기초 파일과 자켓을 선박에 탑재한 후 기초 파일의 시공 현장으로 운반하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 운반되는 해상 녹색에너지 발전의 기초 파일 시공용 지그를 해상에 설치하는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 설치된 해상 녹색에너지 발전의 기초 파일 시공용 지그를 통해 기초 파일을 해저면 저부의 지중에 삽입 시공하되, 상기 기초 파일의 두부가 해상으로 돌출되도록 시공하는 제3단계와; 상기 제3단계의 기초 파일의 시공을 완료한 후 상기 해상 녹색에너지 발전의 기초 파일 시공용 지그를 해상으로 인양하여 다음 작업장으로 이동 또는 철거하는 제4단계와; 상기 제4단계 이후 상기 기초 파일의 두부에 자켓을 연결하는 제5단계를 포함하고, 상기 제2단계는 상기 제1단계를 통해 운반되는 메인 지그를 인양한 후 안착 레그의 저부가 해저면에 지지되도록 해상에 설치하는 제2-1단계, 상기 제2-1단계를 통해 메인 지그를 해상에 설치한 후 정착핀을 상기 메인 지그에 연결 및 저부가 해저면 저부의 지중에 삽입되도록 설치하여 상기 메인 지그를 해저면에 정착하는 제2-2단계, 상기 제2-2단계를 통해 해저면에 정착된 메인 지그 위에 파일 안내블록과 레벨링 조절수단을 거치하되, 상기 파일안내블록의 다수의 파일 가이드를 상기 메인 지그의 하부로 삽입하여 상기 파일 안내블록이 상기 메인 지그의 블록지지대에 지지되도록 하고 상기 레벨링 조절수단을 통해 상기 파일 안내블록의 레벨링을 조절하여 해상 녹색에너지 발전의 기초 파일 시공용 지그의 설치를 완료하는 제2-3단계를 포함하고, 상기 제3단계는 상기 파일 안내블록의 파일 가이드에 형성된 파일 삽입부를 통해 기초 파일을 삽입하여 설치하는 해상 녹색에너지 발전을 포함하는 기초 파일 시공용 지그를 이용한 해상 기초 구조물 시공 공법이 기재되어 있다.
그리고, 한국특허등록번호 제10-1013789호(명칭: 해상용 풍력발전기 설치방법 및 장치)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 상부가 해수면 위에 위치하도록 해저에 설치되는 자켓구조물, 타워구조물, 변형타워구조물, 및 콘크리트구조물 중에서 선택된 어느 하나 이상의 구조물로 이루어진 기초구조물; 크레인을 구비하여 상기 기초구조물의 근접위치에 설치되는 바지; 대차가 이동할 수 있도록 상기 기초구조물의 상부와 바지의 상면에 서로 연결되게 설치되는 레일부재; 및 상기 레일부재에 의해 바지로부터 상기 기초구조물로 이송된 풍력발전기의 분할 제작된 타워구조물들을 순차적으로 상부로 들어올리도록 상기 기초구조물의 상부에 설치되는 스트랜드 잭;을 포함하고, 상기 스트랜드 잭은, 유압실린더, 케이블, 하부앵커 및 상부앵커로 이루어지며, 상기 바지에 위치한 분할 제작된 상기 타워 구조물들을 상기 대차와 레일부재를 이용하여 스트랜드 잭의 가이드빔 하부로 이송하고, 이송된 타워 구조물들을 상기 스트랜드 잭을 이용하여 상부로 들어올린 후 하부측에 다른 타워 구조물을 결합하고, 상기 크레인을 이용하여 풍력발전기의 최상부 구조물을 상기 타워 구조물 상부로 이송시켜 상호 결합하도록 된 해상용 풍력발전기 설치장치가 기재되어 있다.
또한, 한국특허등록번호 제10-1459649호(명칭: 해상 지지구조물 설치를 위한 이중 부유구조체 및 이를 이용한 해상 지지구조물 시공 방법)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 기초파일이 설치된 기초지반 상에 해상 지지구조물을 설치하는 부유구조체로서, 상기 지지구조물을 기초파일이 설치된 기초지반까지 가이드하는 승하강 가이드 기둥; 상기 지지구조물의 상부가 고정되도록 거치하고, 상기 승하강 가이드 기둥이 이동할 수 있는 관통홀이 형성되며, 부력을 갖는 상부 부유구조체;상기 상부 부유구조체의 하부에 배치되어 상기 상부 부유구조체와 함께 이중 부유구조체를 형성하고, 상기 승하강 가이드 기둥이 삽입 고정되는 삽입홀이 형성되며, 상기 지지구조물의 하부가 고정되도록 거치한 상태에서 부력이 조절되어 상기 지지구조물을 하강시키는 하부 부유구조체; 및 상기 하부 부유구조체의 해수 밸러스팅을 조절하도록 상기 하부 부유구조체에 형성된 해수 밸러스팅조절부를 포함하되, 상기 하부 부유구조체는 상기 지지구조물을 하강시키기 위한 부유시스템 및 상기 지지구조물을 상기 기초파일에 연결하기 위한 착저시스템으로 병행하여 사용되는 해상 지지구조물 설치를 위한 이중 부유구조체가 기재되어 있다.
그리고, 한국특허공개번호 제10-10-2015-0101834호(명칭: PC하우스와 석션파일을 이용한 해상풍력 자켓지지구조물 및 그 시공방법)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 레그와 브레이싱재를 포함하는 자켓; 상기 레그와 석션파일이 서로 일체화되도록 레그의 하단부와 석션파일의 상단부 주위에 형성시킨 하부PC하우스; 및 상기 레그의 상단부가 삽입되어 연결되며 중앙부에 트렌지션피스가 일체로 형성된 것으로서 자중을 조정할 수 있도록 중공부가 내부에 형성된 상부PC하우스;를 포함하는 PC하우스와 석션파일을 이용한 해상풍력 자켓지지구조물이 기재되어 있다.
한편, 상기와 같은 해양구조물을 해저면에 기초심재를 통해 고정할 때, 풍력발전기 등과 같은 시설물이 고정되는 데크의 수평도를 조절하여 수평을 확보함으로서, 시설물이 안정적으로 자세를 유지하면서 그 기능을 제대로 수행할 수 있도록 하는 해양구조물의 수평도를 조절하는 레벨링작업이 수행되어야만 한다.
한국특허등록번호 제10-1544640호(명칭: 구조물의 수평 조절 위한 석션기초 어셈블리, 석션기초 시공방법 및 이를 이용한 해상풍력 발전시설)에서는, 공보에 공지된 바와 같이, 해상 구조물을 지지하기 위해 해저층에 관입되는 석션기초 어셈블리에 있어서, 복수개의 석션기초; 및 상기 복수개의 석션기초의 각 상판의 상부면에 연결되고, 해상 구조물을 설치하기 위한 설치대;를 포함하고, 상기 석션기초는, 상단부는 상판으로 닫혀있고, 하단부는 개방된 중공의 원기둥 형태로 구성되는 본체; 일단은 상기 상판의 일측에 연결되고, 상기 하단부를 향하도록 구성되어 상기 본체의 관입깊이를 조절하도록 구성되는 적어도 하나의 조절부; 및 상기 본체의 내부에 구비되고, 상기 적어도 하나의 조절부의 타단에 연결되며, 상기 본체의 관입 시 상기 해저층에 접하도록 구성되는 내부지지부;를 포함하고, 상기 조절부는 유압실린더 또는 공압실린더로 구성되어, 상기 본체의 길이방향으로 관입깊이를 조절하며, 상기 내부지지부는, 상기 상판과 평행하게 구성되고 외주면이 상기 본체의 원기둥면에 접하는 원판으로 구성되며, 상기 원판의 상면과 하면을 관통하는 적어도 하나의 홀을 구비하는 석션기초 어셈블리가 기재되어 있다.
1. 한국특허등록번호 제10-1573064호 2. 한국특허등록번호 제10-1013789호 3. 한국특허등록번호 제10-1459649호 4. 한국특허공개번호 제10-10-2015-0101834호 5. 한국특허등록번호 제10-1544640호
그러나, 상기와 같은 종래의 해양구조물의 시공장치 및 시공방법들은, 시설물이 고정되는 해양구조물의 레벨링작업을 수행할 때, 해중에서 작업자가 잠수한 상태에서 이루어지기 때문에 많은 시간이 소비됨은 물론 작업이 복잡하여 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 해중작업으로 인하여 레벨링작업을 수행하는 작업자의 안전을 침해하는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은, 해저면에 지지고정되는 해양구조물의 시공시 해양구조물의 수평도를 구현하는 레벨링 작업을 수행할 때, 해상에 노출된 상기 해양구조물의 데크에서 간편하고 신속하게 수행할 수 있도록 함으로서 생산성을 향상시킴은 물론, 특히 작업자의 작업의 안전성을 구현할 수 있도록 된 해양구조물의 시공방법을 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 해양구조물의 시공방법은, 시설물이 설치되는 데크와 상기 데크를 해저면에 지지하도록 결합되며 양단이 관통된 '관' 형상의 지주를 가지는 해양구조물을 해상에 설치하는 해양구조물의 시공방법에 있어서; 시설물이 설치되는 데크와 상기 데크를 해저면에 지지하도록 결합되며 양단이 관통된 '관' 형상의 지주를 가지는 해양구조물을 육상에서 제조하는 해양구조물 제조단계(S100)와; 상기 해양구조물 제조단계를 통해 제조된 해양구조물을 설치하고자 하는 해상으로 운반하는 해양구조물 운반단계(S200)와; 상기 해양구조물 운반단계(S200)을 통해 설치하고자 하는 위치로 운반된 해양구조물을 설치위치로 투하하여 해저면에 대하여 직립되게 배치하는 해양구조물 투하단계(S300)와; 상기 해양구조물 투하단계(S300)을 통해 설치위치에 배치된 해양구조물을 구성하는 상기 지주를 관통하도록 하여 항타하여 해저면에 고정하는 기초심재 항타단계(S400)와; 상기 기초심재 항타단계(S400)을 통해 상기 해양구조물의 지주를 관통한 상태로 해저면에 기초심재가 고정되면, 상기 지주에 착탈되는 지주고정수단과, 상기 기초심재에서 상기 지주의 상단으로 노출된 부위에 착탈되는 심재고정수단과, 상기 지주고정수단과 상기 심재고정수단의 사이를 연결함과 동시에 사이 간격을 조절하도록 된 간격조절수단을 포함하여 이루어지는 레벨링장치를 상기 지주와 상기 기초심재를 연결하면서 고정하고, 상기 레벨링장치를 통해 상기 기초심재에 대하여 상기 지주의 수직상 위치를 조절하여 상기 해양구조물의 경사도를 0.5°이하로 레벨링작업하는 레벨링장치고정 및 해양구조물 레벨링단계(S500)와; 상기 레벨링장치고정 및 해양구조물 레벨링단계(S500)를 통해 상기 해양구조물의 레벨링작업이 완료되면, 상기 기초심재의 상단을 항타하여 상기 지주의 내부로 수용한 후, 상기 지주와 상기 기초심재를 용접고정하는 해양구조물과 기초심재 용접고정단계(S600)와; 상기 해양구조물과 기초심재 용접고정단계(S600)를 통해 해양구조물이 기초심재에 고정되면 상기 지주에서 상기 레벨링장치를 분리하는 레벨링분리단계(S700)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기한 기초심재 항타단계(S400)에서, 상기 기초심재의 상단이 상기 지주의 상부로 일부가 노출되도록 하여 항타하여 고정하도록 되는 것을 특징으로 한다.
상기한 레벨링장치고정 및 해양구조물 레벨링단계(S500)는, 상기 레벨링장치를 구성하는 상기 지주고정수단을 상기 지주에 고정하고, 상기 심재고정수단을 상기 기초심재에 고정하고, 상기 간격조절수단을 통해 각각의 상기 기초심재들에 대하여 각각의 지주들의 수직상의 위치를 조절하여 전체 해양구조물의 경사도가 0.5°이하를 가지도록 레벨링하도록 된 것을 특징으로 한다.
상기한 해양구조물과 기초심재 용접고정단계(S600)는, 상기 레벨링장치들 중 하나의 레벨링장치에서 상기 심재고정수단를 상기 기초심재에서 분리한 후, 상기 기초심재를 재항타하여 상기 기초심재의 상단이 상기 지주의 내부로 수용되도록 한 후, 상기 지주와 상기 기초심재를 용접고정한 후, 차선의 상기 지주와 기초심재들을 상술한 과정을 반복 적용하여 용접고정하도록 된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 해양구조물의 시공방법은, 해저면에 지지고정되는 해양구조물의 시공시 해양구조물의 수평도를 구현하는 레벨링 작업을 수행할 때, 해상에 노출된 상기 해양구조물의 데크에서 간편하고 신속하게 수행할 수 있는 효과를 가진다.
이에 따라, 해양구조물의 시공에 대한 생산성을 향상시킴은 물론, 특히 작업자의 안전을 구현할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법을 보인 개략 예시도.
도 2 내지 도 7은, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법을 순차적으로 보인 개략 예시도.
도 8은, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법에 적용되는 레벨링장치를 보인 개략 사시 예시도.
도 9는, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법에 적용되는 레벨링장치를 보인 개략 저면 사시 예시도.
도 10 및 도 11은, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법에 적용되는 레벨링장치를 보인 개략 예시도.
도 12는, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법에 적용되는 레벨링장치를 보인 개략 단면 예시도.
도 13은, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법에 적용되는 레벨링장치에 적용되는 지주고정수단 및 심재고정수단을 보인 일부 발췌 개략 예시도.
도 14 내지 도 16은, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법에 적용되는 레벨링장치를 구성하는 지주고정수단 및 심재고정수단의 사용상태를 보인 일부 발췌 개략 예시도.
도 17 및 도 18은, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법에 적용되는 레벨링장치의 사용상태를 보인 개략 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시 예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1 내지 도 7은, 본 발명에 따른 일 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법을 보인 도면으로, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법은, 풍력발전기 등과 같은 해양 시설물을 해저면에 고정하는 해양구조물(2)을 해상에 시공하는 것에 적용되는 것으로, 시공작업시에 상기 해양구조물(2)의 수평도를 0.5°이하로 형성하기 위한 레벨링작업을 수행하게 된다.
즉, 해저면에 고정되는 기초심재(3)에 상기 해양구조물(2)이 고정되는 과정에서, 레벨링작업을 수행하게 된다.
상기에서 해양구조물(2)은, 풍력발전기 등과 같은 시설물이 설치되며 작업자의 작업공간을 확보하도록 된 데크(21)와, 상기 데크(21)를 해저면에 지지하도록 결합되는 복수 개의 지주(22)를 포함하여 이루어진다.
즉, 상기 지주(22)를 통해 상기 데크(21)가 해저면에 지지되도록 되어 있으며, 상기 지주(22)는, 양단이 관통된 '관' 형상으로 이루어진 금속재질의 금속관으로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 기초심재(3)는 상기 데크(21)와 용접고정될 수 있는 금속재질로 이루어진 "관" 또는 "봉" 형상으로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
이러한 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법은, 적용되는 레벨링장치를 통해, 상기 지주(22)를 관통하여 상단이 상기 지주(22)의 상부로 노출되며 하단은 해저면에 고정되는 기초심재(3)에 대하여 상기 데크(21)의 수평도를 조절하도록 되어 있다.
즉, 상기 기초심재(3)가 상기 지주(22)를 관통하면서 해저면에 고정된 상태에서, 상기 레벨링장치를 통해 상기 해양구조물(2)을 레벨링작업을 하게 된다.
이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법은, 시설물이 설치되는 데크(21)와 상기 데크(21)를 해저면에 지지하도록 결합되며 양단이 관통된 '관' 형상의 지주(22)를 가지는 해양구조물(2)을 육상에서 제조하는 해양구조물 제조단계(S100)를 가진다.
즉, 시공하고자 하는 해양구조물(2)이 육상에서 제조됨에 따라, 제조가 용이하여 생산성이 향상된다.
그리고, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법은, 상기 해양구조물 제조단계(S100)를 통해 제조된 해양구조물(2)을 설치하고자 하는 해상으로 운반하는 해양구조물 운반단계(S200)를 가진다.
이때, 상기 해양구조물(2)은 미 도시된 육상운반수단과 크레인 및 바지선을 통해 제조현장에서 해상으로 인양 및 운반되는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법은, 도 2에서 도시된 바와 같이, 상기 해양구조물 운반단계(S200)을 통해 설치하고자 하는 위치로 운반된 해양구조물(2)을 설치위치로 투하하여 해저면에 대하여 직립되게 배치하는 해양구조물 투하단계(S300)를 가진다.
그리고, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법은, 도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 해양구조물 투하단계(S300)을 통해 설치위치에 배치된 해양구조물(2)을 구성하는 상기 지주(22)를 관통하도록 하여 항타하여 해저면에 고정하는 기초심재 항타단계(S400)를 가진다.
이때, 상기 기초심재(3)를 항타하는 미도시된 항타장치는, 해상이 배치되 별도의 바지선에 구비되어 상기 기초심재(3)를 항타 고정하도록 되는 것이 가장 바람직하다.
상기한 기초심재 항타단계(S400)에서, 상기 기초심재(3)의 상단이 상기 지주(22)의 상부로 일부가 노출되도록 하여 항타하여 고정하도록 되는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법은, 상기 기초심재 항타단계(S400)을 통해 상기 해양구조물(2)의 지주(22)를 관통한 상태로 해저면에 기초심재(3)가 고정되면, 도 7 내지 도 18에서 도시된 바와 같이, 상기 지주(22)에 착탈되는 지주고정수단(4)과, 상기 기초심재(3)에서 상기 지주(22)의 상단으로 노출된 부위에 착탈되는 심재고정수단(5)과, 상기 지주고정수단(4)과 상기 심재고정수단(5)의 사이를 연결함과 동시에 사이 간격을 조절하도록 된 간격조절수단(6)을 포함하여 이루어지는 레벨링장치(1)를, 도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 지주(22)와 상기 기초심재(3)를 연결하면서 고정하고, 상기 레벨링장치(1)를 통해 상기 기초심재(3)에 대하여 상기 지주(22)의 수직상 위치를 조절하여 상기 해양구조물(2)의 경사도를 0.5°이하로 레벨링작업하는 레벨링장치고정 및 해양구조물 레벨링단계(S500)를 가진다.
이때, 상기 레벨링장치(1)를 구성하는 상기 지주고정수단(4)을, 도 17 및 도 18에서 도시된 바와 같이, 상기 지주(22)에 고정하고, 상기 심재고정수단(5)을 상기 기초심재(3)에 고정하며, 상기 간격조절수단(6)을 통해 각각의 상기 기초심재(3)들에 대하여 각각의 지주(22)들의 수직상의 위치를 조절하여 전체 해양구조물(2)의 경사도가 0.5°이하를 가지도록 레벨링하게 된다.
따라서, 해양구조물(2)의 레벨링작업을 신속하게 안정되게 수행할 수 있어, 해양구조물(2)의 시공에 대한 생산성을 향상시킴은 물론, 특히, 해중에서의 작업이 없이 해상에서 작업자가 기계적으로 작업을 하도록 되어 작업안전을 도모할 수 있다.
상기한 레벨링장치(1)에서, 상기한 지주고정수단(4)은, 도 12에서 도시된 바와 같이, 상기 지주(22)의 외주면에 대하여 상기 지주(22)측 방향으로 근접 및 이격되어 고정체(41)를 구비하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 고정체(41)를 통해 상기 지주(22)의 외주면에 착탈가능하게 고정된다.
이러한 상기 지주고정수단(4)은, 상기 지주(22)의 외주면에 대하여 상기 지주(22)측 방향으로 근접 및 이격되어 상기 고정체(41)와, 상기 고정체(41)가 이동가능하게 고정되는 고정틀(42)과, 상기 고정체(41)를 상기 직선운동시켜 상기 지주(22)의 외주면에 밀착 또는 이격시켜 착탈되도록 된 가동실린더(43)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 고정틀(42)에 복수 개가 고정되는 상기 고정체(41)를 상기 가동실린더(43)를 통해 상기 지주(22)의 외주면에 밀착하거나 이격시켜 탈부착되도록 되는 것이 가장 바람직하다.
상기에서 고정틀(42)은, 상기 지주(22)가 내부를 관통하면서 수용되는 관통공을 가지는 '링(ring)' 형상의 링체로 이루어지며, 상기 고정체(41)는 상기 링체의 중심에서 동일한 사이 각도를 가지면서 방사상으로 배치되는 것이 바람직하며, 상기 고정체(41)가 3개로 이루어지되 서로 120°각도를 가지면서 배치될 수 있으며, 상기 고정체(41)가 4개로 이루어지되 서로 90°각도를 가지면서 배치되는 것이 가장 바람직하다.
이에 따라, 상기 고정틀(42)이 상기 지주(22)에 안정적으로 탈부착 된다.
한편, 상기한 심재고정수단(5)은, 상기 기초심재(3)의 외주면에 대하여 상기 기초심재(3)측 방향으로 근접 및 이격되어 고정체(51)를 구비하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 고정체(51)를 통해 상기 지주의 외주면에 착탈가능하게 고정된다.
이러한 상기 심재고정수단(5)은, 상기 기초심재(3)의 외주면에 대하여 상기 기초심재(3)측 방향으로 근접 및 이격되어 고정체(51)와, 상기 고정체(51)가 이동가능하게 고정되는 고정틀(52)과, 상기 고정체(51)를 상기 직선운동시켜 상기 기초심재(3)의 외주면에 밀착 또는 이격시켜 착탈되도록 된 가동실린더(53)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
즉, 상기 고정틀(52)에 복수 개가 고정되는 상기 고정체(51)를 상기 가동실린더(53)를 통해 상기 기초심재(3)의 외주면에 밀착하거나 이격시켜 탈부착되도록 된다.
상기에서 고정틀(51)은, 상기 기초심재(3)가 내부를 관통하면서 수용되는 관통공을 가지는 '링(ring)' 형상의 링체로 이루어지며, 상기 고정체(51)는 상기 링체의 중심에서 동일한 사이 각도를 가지면서 방사상으로 배치되는 것이 바람직하며, 상기 고정체(51)가 3개로 이루어지되 서로 120°각도를 가지면서 배치될 수 있으며, 상기 고정체(51)가 4개로 이루어지되 서로 90°각도를 가지면서 배치되는 것이 가장 바람직하다.
이에 따라, 상기 고정틀(52)이 상기 기초심재(3)에 안정적으로 탈부착 된다.
상기에서 고정체(41)(51)는, 상기 고정틀(42)(52)의 내측면에 형성된 고정요홈(44)(54)에 수용되며 중심방향으로 근접 및 이격되도록 배치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기한 고정틀(42)(52)의 상단 및 하단의 내측면에는, 상기 지주(22) 및 상기 기초심재(3)의 외주면과 대면하는 가이드관(45)(55)이 구비되어, 상기 지주(22) 및 상기 기초심재(3)가 상기 고정틀(42)(52)과 직접적으로 충돌하는 것을 방지하여 손상을 입는 것을 방지하도록 되는 것에 바람직하다.
상기한 고정체(41)(51)는, 도 15 및 도 16에서 도시된 바와 같이, 상기 고정요홈(44)(54)에 구비되며 상기 고정체(41)(51)와 수평상 병렬 배치되는 브라켓(46)(56)에 일단이 회동가능하게 고정된 고정링크(47)(57)의 타단에 회동가능하게 고정되며, 일부위에 상기 가동실린더(43)(53)의 로드가 고정되되, 상기 로드의 운동방향이 상기 고정틀(42)(52)에 수용되는 지주(22) 및 기초심재(3)에 대하여 길이방향으로 이루어지도록 배치되는 것이 바람직하다.
이에 따라, 상기 고정체(41)(51)가 상기 지주(22) 및 상기 기초심재(3)에 대하연 결합하는 가압력이 상기 지주(22) 및 상기 기초심재(3)에 대한 길이방향으로 형성됨을 물론, 상기 고정체(41)(51)로 인가되는 하중이 상기 고정체(41)(51)에 수평방향으로 길이를 가지도록 된 상기 고정링크(47)(57)와 상기 고정체(41)(51)에 대하여 수직방향으로 배치되는 가동실린더(43)(53)를 통해 분산되도록 되어, 구조적인 안정성을 더욱 확보하게 된다.
상기에서 고정체(41)(51)에는, 상기 로드의 종단에 형성된 요부가 끼움결합하며 상기 로드의 운동방향에 대하여 직각방방향으로 길이를 가지는 공간을 가지는 끼움편(48)(58)이 형성되어 상기 로드의 운동시, 수평방향(지주 및 기초심재측 방향)으로 이동하는 고정체(41)(51)에서 상기 로드가 분리되지 않도록 되는 것이 가장 바람직하다.
상기한 고정체(41)(51)에서 상기 지주(22) 및 기초심재(3)와 밀착되는 면에는, 다수의 돌기가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기한 기초심재(3)와 결합되는 고정틀(52)의 상단에는, 크레인의 인양로프가 체결되는 인양고리(59)가 형성되는 것이 바람직하다.
이와 같이 이루어지는 상기 레벨링장치(1)에서, 상기한 간격조절수단(6)은, 실린더본체는 상기 심재고정수단(5)에 회동가능하게 고정되며, 피스톤로드는 상기 지주고정수단(4)에 회동가능하게 고정되는 조절실린더로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기에서 조절실린더는 유압을 통해 운동하도록 된 유압실린더로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법은, 상기 레벨링장치고정 및 해양구조물 레벨링단계(S500)를 통해 상기 해양구조물(2)의 레벨링작업이 완료되면, 도 5에서 도시된 바와 같이, 상기 기초심재(3)의 상단을 항타하여 상기 지주(22)의 내부로 수용한 후, 상기 지주(22)와 상기 기초심재(3)를 용접고정하는 해양구조물과 기초심재 용접고정단계(S600)를 가진다.
이때, 상기 레벨링장치(1)들 중 하나의 레벨링장치(1)에서 상기 심재고정수단(5)를 상기 기초심재(3)에서 분리한 후, 상기 기초심재(3)를 재항타하여 상기 기초심재(3)의 상단이 상기 지주(22)의 내부로 수용되도록 한 후, 상기 지주(22)와 상기 기초심재(3)를 결합하여 고정한다.
이때, 상기 지주(22)와 상기 기초심재(3)는 용접공정을 통해 고정되는 것이 가장 바람직하다.
상기에서 해양구조물(2)을 구성하는 하나의 지주(22)와 기초심재(3)가 각각 결합한 상태에서, 나머지 지주(22)와 기초심재(3)들은, 상기 레벨링장치(1)의 상기 심재고정수단(5)를 상기 기초심재(3)에서 분리한 후, 상술한 과정을 반복하여 적용시켜 고정하게 된다.
이때, 최선의 지주(22)와 기초심재(3)의 고정작업 후, 차선의 지주(22)와 기초심재(3)의 고정작업은, 도 7에서 도시된 바와 같이, 최선의 지주(22)와 기초심재(3)와 대각 방향에서 대면하는 지주(22)와 기초심재(3)를 적용하고, 차선의 지주(22)와 기초심재(3)의 고정작업이 완료된 후에는, 차선의 지주(22)와 기초심재(3)의 측부에 위치된 차차선의 지주(22)와 기초심재(3)를 적용하여 작업을 수행한 후, 차차선의 지주(22)와 기초심재(3)의 고정작업이 완료된 후에는, 차차선의 지주(22)와 기초심재(3)와 대각 방향에서 대면하는 지주(22)와 기초심재(3)를 적용하여 고정작업을 수행하는 것이 가장 바람직하다.
이와 같이 이루어지는 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법은, 상기 해양구조물과 기초심재 용접고정단계(S600)를 통해 해양구조물(2)이 기초심재(3)에 고정되면, 도 6에서 도시된 바와 같이, 상기 지주(22)에서 상기 레벨링장치(1)를 분리하는 레벨링분리단계(S700)를 가진다.
즉, 상기 레벨링장치(1)에서 상기 지주고정수단(4)를 상기 지주(22)에서 분리하여, 상기 레벨링장치(1)를 상기 지주(22)에서 분리하면, 해양구조물(2)의 시공이 완료된다.
상기와 같이 시공된 해양구조물(2)의 데크(21)에 풍력발전기 등과 같은 시설물을 설치하면 된다.
상술한 바와 같이, 본 실시 예에 의한 해양구조물의 시공방법은, 해양구조물(2)의 지주(22)들의 내부를 관통하면서 지중에 고정되는 기초심재(3)들에 대하여 상기 해양구조물(2)의 레벨링작업을 해상에 노출된 상기 해양구조물(2)의 데크(21) 상에서 상기 지주(22)들의 수직상의 위치를 간편하게 조절하여 레벨링작업을 수행하도록 된 것을 기술적 구성의 특징으로 한다.
이상에서 설명된 본 발명의 일 실시 예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1 : 레벨링장치 2 : 해양구조물
21 : 데크 22 : 지주
3 : 기초심재 4 : 지주고정수단
5 : 심재고정수단 41,51 : 고정체
42,52 : 고정틀 43,53 : 가동실린더
44,54 : 고정요홈 45,55 : 가이드관
46,56 : 브라켓 47,57 : 고정링크
48,58 : 끼움편 59 : 인양고리
6 : 간격조절수단

Claims (4)

  1. 시설물이 설치되는 데크(21)와 상기 데크(21)를 해저면에 지지하도록 결합되며 양단이 관통된 '관' 형상의 지주(22)를 가지는 해양구조물(2)을 해상에 고정할 때, 상기 지주(22)를 관통하여 상단이 상기 지주(22)의 상부로 노출되며 하단은 해저면에 고정되는 기초심재(3)에 대하여 상기 데크(21)의 수평도를 조절하여 상기 해양구조물(2)을 해상에 설치하도록 하는 해양구조물의 시공방법에 있어서;
    상기 데크(21)와 상기 지주(22)를 가지는 상기 해양구조물(2)을 육상에서 제조하는 해양구조물 제조단계(S100)와;
    상기 해양구조물 제조단계(S100)를 통해 제조된 상기 해양구조물(2)을 설치하고자 하는 해상으로 운반하는 해양구조물 운반단계(S200)와;
    상기 해양구조물 운반단계(S200)을 통해 설치하고자 하는 위치로 운반된 상기 해양구조물(2)을 설치위치로 투하하여 해저면에 대하여 직립되게 배치하는 해양구조물 투하단계(S300)와;
    상기 해양구조물 투하단계(S300)을 통해 설치위치에 배치된 상기 해양구조물(2)을 구성하는 상기 지주(22)를 관통하도록 하고 상기 기초심재(3)의 상단이 상기 지주(22)의 상부로 일부가 노출되도록 하여 항타하여 고정하도록 되는 기초심재 항타단계(S400)와;
    상기 기초심재 항타단계(S400)을 통해 상기 해양구조물(2)의 지주(22)를 관통한 상태로 해저면에 기초심재(3)가 고정되면, 상기 지주(22)에 착탈되는 지주고정수단(4)과, 상기 기초심재(3)에서 상기 지주(22)의 상단으로 노출된 부위에 착탈되는 심재고정수단(5)과, 상기 지주고정수단(4)과 상기 심재고정수단(5)의 사이를 연결함과 동시에 사이 간격을 조절하도록 된 간격조절수단(6)을 포함하여 이루어지는 레벨링장치(1)를 상기 지주(22)와 상기 기초심재(3)를 연결하면서 고정하고, 상기 레벨링장치(1)를 통해 상기 기초심재(3)에 대하여 상기 지주(22)의 수직상 위치를 조절하여 상기 해양구조물(2)의 경사도를 0.5°이하로 레벨링작업하되, 상기 레벨링장치(1)를 구성하는 상기 지주고정수단(4)을 상기 지주(22)에 고정하고 상기 심재고정수단(5)을 상기 기초심재(3)에 고정하며 상기 간격조절수단(6)을 통해 각각의 상기 기초심재(3)들에 대하여 각각의 지주(22)들의 수직상의 위치를 조절하여 전체 해양구조물의 경사도가 0.5°이하를 가지도록 레벨링하는 레벨링장치고정 및 해양구조물 레벨링단계(S500)와;
    상기 레벨링장치고정 및 해양구조물 레벨링단계(S500)를 통해 상기 해양구조물(2)의 레벨링작업이 완료되면, 상기 레벨링장치(1)에서 상기 심재고정수단(5)를 상기 기초심재(3)에서 분리한 후, 상기 기초심재(3)를 재항타하여 상기 기초심재(3)의 상단이 상기 지주(22)의 내부로 수용되도록 하고, 상기 지주(22)와 상기 기초심재(3)를 용접고정하는 해양구조물과 기초심재 용접고정단계(S600)와;
    상기 해양구조물과 기초심재 용접고정단계(S600)를 통해 상기 해양구조물(2)이 기초심재(3)에 고정되면 상기 지주(22)에서 상기 레벨링장치(1)를 분리하는 레벨링분리단계(S700)을 포함하여 이루어지되;
    상기한 지주고정수단(4)과 상기 심재고정수단(5)은,
    상기 지주(22) 및 기초심재(3)의 외주면에 대하여 상기 지주(22) 및 기초심재(3)측 방향으로 근접 및 이격되는 고정체(41)(51)와, 상기 고정체(41)(51)가 이동가능하게 고정되는 고정틀(42)(52)과, 상기 고정체(41)(51)를 직선운동시켜 상기 지주(22) 및 기초심재(3)의 외주면에 밀착 또는 이격시켜 착탈되도록 된 가동실린더(43)(53)를 포함하여 이루어지고;
    상기 고정틀(42)(52)은,
    상기 지주(22) 및 기초심재(3)가 내부를 관통하면서 수용되는 관통공을 가지는 '링(ring)' 형상의 링체로 이루어지되, 상단 및 하단의 내측면에는 상기 지주(22) 및 기초심재(3)의 외주면과 대면하는 가이드관(45)(55)이 구비되며;
    상기 고정체(41)(51)는,
    상기 고정틀(42)(52)의 내측면에 형성된 고정요홈(44)(54)에 수용되어 상기 링체의 중심에서 서로 90°각도를 가지면서 배치되는 4개로 이루어지되; 상기 고정요홈(44)(54)에 구비된 브라켓(46)(56)에 일단이 회동가능하게 고정된 고정링크(47)(57)의 타단에 회동가능하게 고정되며, 일부위에 고정된 상기 가동실린더(43)(53)의 로드의 운동방향이 상기 고정틀(42)(52)에 수용되는 지주(22) 및 기초심재(3)에 대하여 길이방향으로 이루어지도록 배치되고; 상기 로드의 종단에 형성된 요부가 끼움결합하며 상기 로드의 운동방향에 대하여 직각방방향으로 길이를 가지는 공간을 가지는 끼움편(48)(58)이 형성된 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.
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