KR101686878B1 - 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 작업선(110)을 고정앵커 시공위치 해상으로 이동하는 제1공정; 상기 작업선(110)을 고정앵커 시공위치 해상에 고정하는 제2공정; 상기 작업선(110)의 상부에서 수직방향으로 고정앵커 시공위치 해저면에 케이싱(140)을 설치하는 제3공정; 상기 작업선(110)의 상부에 위치한 천공장치(120)를 이용하여 해저면에 일정깊이를 갖도록 고정앵커 삽입공(A)을 천공하는 제4공정; 상기 작업선(110)의 상부에 위치한 이송장치(130)를 이용하여 고정앵커(160)를 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부에 설치하는 제5공정; 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부에 고화제(B)를 공급하여 상기 고정앵커(160)를 견고하게 고정하는 제6공정;으로 이루어지는 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법을 제공하기 위한 것으로, 본 발명은 대수심의 해저면에 견고하게 고정앵커를 설치 및 시공하여 해상 발전설비를 고정할 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 본 발명은 해상 발전설비를 견고하게 고정하여 조류 및 태풍과 같은 자연재해에서 견딜 수 있으므로 내구성 및 사용수명을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다. 아울러 본 발명은 시공이 간단하여 활용범위 및 사용효율을 극대화할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

해상 발전설비용 고정앵커 시공공법{Fixed anchor construction method for power plants}
본 발명은 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대수심의 해저면 암반에 견고하게 고정앵커를 시공할 수 있도록 하는 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법(Deep Sea Anchoring, 이하"DSA"이라 함)에 관한 것이다.
일반적으로 해상 발전설비는 조류 또는 파력을 이용하여 발전기능을 수행한다.
이러한 해상 발전설비는 해저면에 닻을 설치시켜 조류에 따라서 이동하지 않도록 고정한다.
그러나 종래의 닻은 암반과 같은 해저면에 올려진 상태로 급격한 해류에 의해서 쉽게 이동하거나 끌려다니면서 해상 발전설비를 고정할 수 없는 문제를 갖게 되었다.
특히 태풍과 같은 기상변화에 따라서 해상 발전설비가 쉽게 이동 및 유실되므로 막대한 경제적인 손실이 발생하는 문제를 갖게 되었다.
아울러 종래에는 중량물인 콘크리트 블록을 이용하여 해저면에 설치하여 해상 발전설비를 고정하고 있으나, 이는 해저면의 불규칙한 암반에 콘크리트 블록이 올려진 상태로 해류에 따라서 쉽게 기울어지면서 휩쓸릴 수밖에 없는 구조적인 한계를 갖게 되었다.
여기서 해류에 쉽게 휩쓸려가지 않도록 콘크리트 블록이 대형화되면서 설치 및 운반과정에 복잡하고 제작비용이 상승하는 문제를 갖게 되었다.
한국공개특허 제10-2006-0015898호(2006.02.21) 한국공개특허 제10-2010-0095336호(2010.08.30) 한국등록특허 제10-0995918호(2010.11.23) 한국등록특허 제10-1043330호(2011.06.22) 한국등록특허 제10-1071644호(2011.10.12) 한국공개특허 제10-2014-0027654호(2014.03.07) 한국등록특허 제10-1387579호(2014.04.21) 한국등록특허 제10-1441467호(2014.09.18) 한국등록특허 제10-1558841호(2015.10.19)
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서,
본 발명은 일련적인 공정을 통해서 대수심의 암반 해저면에 고정앵커를 시공하여 해상 발전설비를 견고하게 고정할 수 있는 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법(DSA공법)을 제공함에 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법은,
작업선(110)을 고정앵커 시공위치 해상으로 이동하는 제1공정;
상기 작업선(110)을 고정앵커 시공위치 해상에 고정하는 제2공정;
상기 작업선(110)의 상부에서 수직방향으로 고정앵커 시공위치 해저면에 케이싱(140)을 설치하는 제3공정;
상기 작업선(110)의 상부에 위치한 천공장치(120)를 이용하여 상기 케이싱(140)의 내부를 따라서 이동하면서 해저면에 일정깊이를 갖도록 고정앵커 삽입공(A)을 천공하는 제4공정;
상기 작업선(110)의 상부에 위치한 이송장치(130)를 이용하여 고정앵커(160)를 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부에 설치하는 제5공정;
상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부에 고화제(B)를 공급하여 상기 고정앵커(160)를 견고하게 고정하는 제6공정;으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 제3공정에서 상기 케이싱(140)의 하부에 지지부재(150)를 설치하여 해저면에 맞닿아 고정하는 제7공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 5공정에서 상기 고정앵커(160)는 하부에 천공부(162)를 구비하는 몸체(161); 상기 몸체(161)의 상부에 형성하는 연결구(163); 상기 연결구(163)의 상부에 형성하여 해상 발전설비를 고정하기 위한 로프와 연결하는 회동축(164);으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
특히 상기 천공부(162)의 하부에서 수직방향을 제1통공(162a)을 형성하고, 상기 몸체(161)의 하부 일측에 상기 제1통공(162a)과 관통하도록 수평방향으로 제2통공(162b)을 형성하며, 상기 몸체(161)의 일측에 수직방향으로 일정간격 떨어지도록 수평방향으로 다수개의 제3통공(162c)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 천공부(162)의 하부에서 수직방향을 제1통공(162a)을 형성하고, 상기 천공부(162)의 하부에서 상기 제1통공(162a)의 내부로 확장축(170)을 구비하며, 상기 천공부(162)의 하부와 확장축(170)의 하부 사이에 스프링(171)을 설치하고, 상기 확장축(170)의 외측에 하부에서 상부로 갈수록 점차 지름을 줄어들도록 다수개의 확장부(172)를 수직방향으로 일정간격 떨어지도록 형성하며, 상기 몸체(161)의 내부 양측에 회동축(173)을 구비하고, 상기 회동축(173)을 기준으로 상하방향으로 회전할 수 있도록 마련하여 상기 확장부(172)와 맞닿도록 캠(174)을 구비하고, 상기 캠(174)의 일측에 고정돌기(175)를 형성하는 것을 특징으로 한다.
아울러 상기 5공정에서 상기 고정앵커(160)는 다수개의 사슬이 서로 연결하는 몸체(161); 상기 몸체(161)의 상부에 형성하는 연결구(163); 상기 연결구(163)의 상부에 형성하여 해상 발전설비를 고정하기 위한 로프와 연결하는 회동축(164); 상기 사슬의 연결부분에 형성하는 회전부(165); 상기 회전부(165)의 하부에 형성하는 압착부(166); 상기 압착부(166)의 하부 양측에 돌출하여 형성하는 걸림돌기(167)로 구성하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 6공정에서 상기 고화제(B)는 시멘트, 콘크리트, 골재 또는 이들 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 대수심의 해저면에 견고하게 고정앵커를 설치 및 시공하여 해상 발전설비를 고정할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명은 해상 발전설비를 견고하게 고정하여 해류 및 태풍과 같은 자연재해에서 견딜 수 있으므로 내구성 및 사용수명을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.
아울러 본 발명은 시공이 간단하여 활용범위 및 사용효율을 극대화할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1 내지 도 6은 본 발명 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법을 공정별로 나타내기 위한 순서도.
도 7 내지 도 10은 본 발명에서 고정앵커의 실시예를 나타내기 위한 구성도.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 공법을 첨부한 도면에 의해 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 내지 도 6은 본 발명 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법을 공정별로 나타내기 위한 순서도를 도시한 것이다.
본 발명은 작업선(110)을 고정앵커 시공위치 해상으로 이동하는 제1공정;
상기 작업선(110)을 고정앵커 시공위치 해상에 고정하는 제2공정;
상기 작업선(110)의 상부에서 수직방향으로 고정앵커 시공위치 해저면에 케이싱(140)을 설치하는 제3공정;
상기 작업선(110)의 상부에 위치한 천공장치(120)를 이용하여 해저면에 일정깊이를 갖도록 고정앵커 삽입공(A)을 천공하는 제4공정;
상기 작업선(110)의 상부에 위치한 이송장치(130)를 이용하여 고정앵커(160)를 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부에 설치하는 제5공정;
상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부에 고화제(B)를 공급하여 상기 고정앵커(160)를 견고하게 고정하는 제6공정;으로 이루어진다.
본 발명에서 상기 제1공정은 도 1에 도시한 바와 같이 고정앵커(160)의 시공위치에 따라서 작업선(110)을 이동시키기 위한 공정이다.
특히 상기 작업선(110)은 동력선은 물론 무동력 바지선을 이용할 수 있다.
이때 상기 바지선의 경우 예인선에 연결하여 고정앵커(160)의 시공위치로 이동시킬 수 있다.
이러한 작업선(110)은 인공위성과 정밀 측량용 키네마틱 기술을 응용하여 정확한 시공위치를 측정하여 시공위치로 이동할 수 있다.
이때 GPS 및 전자장비의 고장 및 수신이 불가능할 경우에는 수동거리 측정장치인 광파기를 사용하여 작업선(110)의 이동위치를 결정할 수 있다.
본 발명에서 상기 제2공정은 도 2에 도시한 바와 같이 작업선(110)을 고정앵커(160)의 시공위치 해상에 고정하기 위한 공정이다.
여기서 상기 작업선(110)의 양측에 로프를 설치하고 로프의 끝단에 닻 또는 콘크리트 블록을 연결하여 해저면에 닻 또는 콘크리트 블록을 설치함으로써 작업선(110)을 고정한다.
이때 상기 로프는 윈치와 같은 권취장치에 감긴 상태로 감거나 풀어서 조류(해류)에 의해서 작업선(110)이 이동하지 않도록 장력을 조절할 수 있음은 물론 고정앵커(160)의 시공위치에 따라서 일측의 로프는 감고 타측의 로프는 풀면서 작업선(110)의 위치를 이동시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 제3공정은 도 3에 도시한 바와 같이 작업선(110)의 상부에서 수직방향으로 고정앵커 시공위치 해저면까지 케이싱(140)을 설치하여 천공장치(120) 및 이송장치(130)가 조류의 영향을 최소화하면서 고정앵커 삽입공(A)을 천공 및 굴착할 수 있도록 보조한다.
특히 상기 케이싱(140)은 내부가 비어있는 중공형태로 일정길이를 갖도록 형성하여 해상에서 해저면의 위치에 따라서 다수개를 서로 조립하여 길이를 조절할 수 있다.
또한, 상기 케이싱(140)의 하부에는 방사상으로 다수개의 고정유닛(150)을 설치하여 불규칙한 해저면에 맞닿아 케이싱(140)이 흔들리거나 이동하지 않도록 견고하게 고정할 수 있음은 물론 해저면에 맞닿은 상태에서 좌우방향으로 위치를 조절하여 케이싱(140)의 수직도를 조절할 수 있다.
이를 위해 상기 고정유닛(150)은 다수개의 유압실린더 또는 스크류잭을 이용하여 불규칙한 해저면에 맞닿도록 각각의 위치를 각각 조절할 수 있다.
본 발명에서 상기 제4공정은 도 4에 도시한 바와 같이 천공장치(120)를 이용하여 해저면에 일정지름과 일정깊이를 갖도록 고정앵커 삽입공(A)을 천공(형성)하기 위한 공정이다.
이때 상기 천공장치(120)를 오가 또는 바이브레이션 햄머 등과 같은 다양한 천공장치를 사용할 수 있다.
특히 고정앵커 삽입공(A)의 내부에서 천공되어 배출되는 암석은 별도의 버켓 또는 흡입장치를 이용하여 작업선(110)의 상부에 배출할 수 있다.
본 발명에서 상기 제5공정은 도 5에 도시한 바와 같이 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부에 굴삭기 또는 크레인 등과 같은 이송장치(130)를 이용하여 고정앵커(160)를 삽입하여 설치하기 위한 공정이다.
여기서 상기 고정앵커(160)는 해저면의 암반에 고정하여 해상 발전설비를 고정하기 위한 로프와 연결하는 앵커기능을 수행한다.
이러한 상기 고정앵커(160)는 도 7에 도시한 바와 같이 하부에 천공부(162)를 구비하는 몸체(161); 상기 몸체(161)의 상부에 형성하는 연결구(163); 상기 연결구(163)의 상부에 형성하여 해상 발전설비를 고정하기 위한 로프와 연결하는 회동축(164);으로 구성한다.
이때 상기 천공부(162)는 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부 바닥면에 맞닿아 쉽게 좌우방향으로 이동하지 않도록 하부 중앙이 원뿔형상 또는 수평방향으로 평평한 상태로 형성할 수 있다.
특히 상기 연결구(163)는 해상 발전설비의 로프와 연결할 수 있도록 유도하고, 상기 회동축(164)은 해상 발전설비의 로프와 연결한 상태로 설치각도 및 조류에 따라서 좌우방향으로 회전할 수 있도록 유도한다.
그리고 상기 천공부(162)의 하부에서 수직방향을 제1통공(162a)을 형성하고, 상기 몸체(161)의 하부 일측에 상기 제1통공(162a)과 관통하도록 수평방향으로 제2통공(162b)을 형성하며, 상기 몸체(161)의 일측에 수직방향으로 일정간격 떨어지도록 수평방향으로 다수개의 제3통공(162c)을 형성하여 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부로 공급하는 고화제(B)가 상기 제1통공(162a), 제2통공(162b), 제3통공(162c)의 내부로 순환하여 고형화함으로써 고정앵커 삽입공(A)의 내부에 고정앵커(160)가 일체화하여 견고하게 고정할 수 있다.
아울러, 도 8에 도시한 바와 같이 상기 천공부(162)의 하부에서 수직방향을 제1통공(162a)을 형성하고, 상기 천공부(162)의 하부에서 상기 제1통공(162a)의 내부로 확장축(170)을 구비하며, 상기 천공부(162)의 하부와 확장축(170)의 하부 사이에 스프링(171)을 설치하고, 상기 확장축(170)의 외측에 하부에서 상부로 갈수록 점차 지름을 줄어들도록 다수개의 확장부(172)를 수직방향으로 일정간격 떨어지도록 형성하며, 상기 몸체(161)의 내부 양측에 회동축(173)을 구비하고, 상기 회동축(173)을 기준으로 상하방향으로 회전할 수 있도록 마련하여 상기 확장부(172)와 맞닿도록 캠(174)을 구비하고, 상기 캠(174)의 일측에 고정돌기(175)를 형성한다.
특히 상기 확장축(170)은 평소에 상기 스프링(171)의 탄성력에 의해서 하부방향으로 돌출한 상태에서 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부에 안착할 경우 상부방향으로 상승한다.
이때, 상기 확장부(172)는 하부에서 상부로 갈수록 점차 지름을 줄어들도록 형성하여 상기 확장축(170)과 함께 상승하면서 상기 캠(174)과 맞닿아 회전시킨다.
또한, 도 9에 도시한 바와 같이 상기 고정돌기(175)는 상기 캠(174)과 동시에 회전하면서 상기 몸체(161)의 외측으로 돌출한 상태를 유지하여 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부에서 상기 고정앵커(160)가 쉽게 상부방향으로 이동하지 않도록 고정할 수 있음은 물론 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부로 공급하는 고화제(B)와 일체화하여 견고하게 고정할 수 있다.
본 발명에서 상기 고정앵커(160)의 다른 실시예는 도 10에 도시한 바와 같이 다수개의 사슬이 서로 연결하는 몸체(161); 상기 몸체(161)의 상부에 형성하는 연결구(163); 상기 연결구(163)의 상부에 형성하여 해상 발전설비를 고정하기 위한 로프와 연결하는 회동축(164); 상기 사슬의 연결부분에 형성하는 회전부(165); 상기 회전부(165)의 하부에 형성하는 압착부(166); 상기 압착부(166)의 하부 양측에 돌출하여 형성하는 걸림돌기(167)로 구성한다.
특히 상기 몸체(161)는 다수개의 사슬로 연결한 상태로 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부로 삽입 및 고정하는 과정에서 유연성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 회전부(165)는 상기 몸체(161)의 사슬이 서로 겹쳐지거나 회전하더라도 자유롭게 좌우방향으로 회전할 수 있도록 유도한다.
이때 상기 압착부(166)는 상기 회전부(165)의 하부에 압착하여 고정한 상태로 견고한 지지력을 확보한다.
그리고 상기 걸림돌기(167)는 상기 압착부(166)의 하부 양측에 돌출한 상태로 상기 고정앵커(160)가 쉽게 상부방향으로 이동하지 않도록 고정할 수 있음은 물론 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부로 공급하는 고화제(B)와 일체화하여 견고하게 고정할 수 있다.
본 발명에서 상기 제6공정은 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부에 고화제(B)를 공급하여 상기 고정앵커(160)와 함께 고화되어 고강도의 앵커를 시공할 수 있다.
특히 상기 고화제(B)는 상기 작업선(110)의 상부에 위치한 고화제 저장탱크 및 펌프를 이용하여 고화제(B)를 공급호스를 이용하여 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부로 공급할 수 있다.
이때 상기 고화제(B)는 시멘트, 콘크리트, 골재 또는 이들 중 어느 하나 이상을 포함한다.
따라서 본 발명 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법은 대수심의 해저면 암반에 견고하게 고정앵커를 설치하여 해상 발전설비를 견고하게 고정할 수 있다.
이처럼 상기와 같이 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 포함되는 것은 당연하다.
110: 작업선 120: 천공장치
130: 이송장치 140: 케이싱
150: 지지부재
160: 고정앵커 161: 몸체
162: 천공부 162a: 제1통공
162b: 제2통공 162c: 제3통공
163: 연결구 164: 회동축
165: 회전부 166: 압착부
167: 걸림돌기 170: 확장축
171: 스프링 172: 확장부
173: 회동축 174: 캠
175: 고정돌기
A: 고정앵커 삽입공 B: 고화제

Claims (6)

  1. 작업선(110)을 고정앵커 시공위치 해상으로 이동하는 제1공정;
    상기 작업선(110)을 고정앵커 시공위치 해상에 고정하는 제2공정;
    상기 작업선(110)의 상부에서 수직방향으로 고정앵커 시공위치 해저면에 케이싱(140)을 설치하는 제3공정;
    상기 작업선(110)의 상부에 위치한 천공장치(120)를 이용하여 해저면에 일정깊이를 갖도록 고정앵커 삽입공(A)을 천공하는 제4공정;
    상기 작업선(110)의 상부에 위치한 이송장치(130)를 이용하여 고정앵커(160)를 상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부에 설치하는 제5공정;
    상기 고정앵커 삽입공(A)의 내부에 고화제(B)를 공급하여 상기 고정앵커(160)를 견고하게 고정하는 제6공정;으로 이루어지되, 상기 5공정에서 상기 고정앵커(160)는 다수개의 사슬이 서로 연결하는 몸체(161); 상기 몸체(161)의 상부에 형성하는 연결구(163); 상기 연결구(163)의 상부에 형성하여 해상 발전설비를 고정하기 위한 로프와 연결하는 회동축(164); 상기 사슬의 연결부분에 형성하는 회전부(165); 상기 회전부(165)의 하부에 형성하는 압착부(166); 상기 압착부(166)의 하부 양측에 돌출하여 형성하는 걸림돌기(167)로 구성하는 것을 특징으로 하는 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제3공정에서 상기 케이싱(140)의 하부에 지지부재(150)를 설치하여 해저면에 맞닿아 고정하는 제7공정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 5공정에서 상기 고정앵커(160)는 하부에 천공부(162)를 구비하는 몸체(161); 상기 몸체(161)의 상부에 형성하는 연결구(163); 상기 연결구(163)의 상부에 형성하여 해상 발전설비를 고정하기 위한 로프와 연결하는 회동축(164);으로 구성하는 것을 특징으로 하는 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 천공부(162)의 하부에서 수직방향을 제1통공(162a)을 형성하고, 상기 몸체(161)의 하부 일측에 상기 제1통공(162a)과 관통하도록 수평방향으로 제2통공(162b)을 형성하며, 상기 몸체(161)의 일측에 수직방향으로 일정간격 떨어지도록 수평방향으로 다수개의 제3통공(162c)을 형성하는 것을 특징으로 하는 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 천공부(162)의 하부에서 수직방향을 제1통공(162a)을 형성하고, 상기 천공부(162)의 하부에서 상기 제1통공(162a)의 내부로 확장축(170)을 구비하며, 상기 천공부(162)의 하부와 확장축(170)의 하부 사이에 스프링(171)을 설치하고, 상기 확장축(170)의 외측에 하부에서 상부로 갈수록 점차 지름을 줄어들도록 다수개의 확장부(172)를 수직방향으로 일정간격 떨어지도록 형성하며, 상기 몸체(161)의 내부 양측에 회동축(173)을 구비하고, 상기 회동축(173)을 기준으로 상하방향으로 회전할 수 있도록 마련하여 상기 확장부(172)와 맞닿도록 캠(174)을 구비하고, 상기 캠(174)의 일측에 고정돌기(175)를 형성하는 것을 특징으로 하는 해상 발전설비용 고정앵커 시공공법.
  6. 삭제
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