KR102480406B1 - 해상 풍력발전 설비 운반선 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해상 풍력발전 설비 운반선에 관한 것으로, 수심에 상관없이 용이하게 이동할 수 있어 수심이 깊은 곳은 물론 수심이 낮거나 갯벌지형과 같이 간조 시간대 해수면 위로 노출되는 연안의 지반에서도 해상 풍력발전기의 부속과 설치선의 각종 설비 등을 운반하는데 유용하며 선체가 가벼우면서도 지면에 선체 하부가 접촉되더라도 마찰을 줄여주어 선체의 파손을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 선체의 일부가 파손되더라도 계속적인 운용이 가능해 해상 풍력발전기 설치를 위한 각종 부속 및 설비 운송을 지속적으로 수행할 수 있는 해상 풍력발전 설비 운반선을 제공한다.

Description

해상 풍력발전 설비 운반선 { Offshore wind power plant carrier }
본 발명은 해상 풍력발전 설비 운반선에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수심에 상관없이 용이하게 이동할 수 있어 수심이 깊은 곳은 물론 갯벌 등에서도 해상 풍력발전기의 부속과 설치선의 각종 설비를 해상 운반하는데 유용하게 이용할 수 있는 해상 풍력발전 설비 운반선에 관한 것이다.
일반적으로 화석연료의 사용 증가로 인한 대기질 저하 등의 환경 오염으로 인해 친환경 재생에너지에 대한 관심이 증가하고 있다.
특히 지구의 환경파괴 방지를 위한 온실가스 문제해결을 위하여 다양한 신재생 그린에너지 개발에 대한 연구가 활발하고, 기술개발과 시장확대에 대한 기대감이 커지고 있다. 그 중에서 대표적 그린에너지인 풍력발전은 현재 국내는 물론 해외에서도 이미 운영중이며, 발전용량의 확대에 따라 풍력터빈의 대형화, 단지의 확장, 그리고 해상풍력 발전으로의 전환 등, 세계적 추이가 변화되고 있다.
이러한 풍력발전기는 포스트(post) 상단에 장착되는 풍력터빈을 풍력에 의해 구동시킴으로써 직접 전기를 생성하거나 풍력터빈의 동력을 발전기에 전달하여 전기를 생산하는 것으로, 블레이드와 너셀, 타워, 기초구조물 등으로 구성되어 있다.
한편, 풍력발전기의 효율은 풍속이 강하면서 풍향의 변화가 적을수록 높아진다. 해상에서는 바람의 유동을 저하시키는 지형 등에 따른 영향이 적으므로, 해상풍의 평균풍속이 지상풍의 풍속보다 높고 해상풍의 풍량 또한 지상풍의 풍량보다 풍부하다. 특히, 내륙에서 먼 곳의 해상풍일수록 난류의 특성이 작아지므로 풍력발전이 더욱 유리함에 따라 풍력발전기를 주로 육상보다는 해상에 설치하고자 하는 연구 역시 활발히 이루어지고 있다.
또한, 풍력발전기를 지상에 설치할 경우에는 소음 및 미관 등의 제약에 의해 풍력발전기를 설치할 수 있는 장소가 한정되나, 풍력발전기를 해상에 설치할 경우에는 이러한 제약을 거의 받지 않는다는 점에서도 유리하다.
이에 해상에 설치되는 풍력발전기는 도 1에 도시된 바와 같이 블레이드(10)와 너셀(20), 타워(30) 및 기초구조물(40)을 설치시 지반조건과 수심, 풍하중, 부식, 풍력터빈 규모, 파고높이, 결빙 등의 다양한 설계인자에 의하여 영향을 받게 되며, 해상에서의 장비이동과 운용이 육상과 달리 어려워 공사관리와 품질 관리 등에 전문성이 크게 요구된다.
이러한 해상 풍력발전기(1)는 선박에 의해 풍력발전기의 부품을 운반한 다음, 설치선에 구비된 타워 컨트롤 데릭(Tower control derrick) 등을 이용하여 해상에서 조립하여 설치한다. 해상 풍력발전기 설치선에 관한 선행기술로 등록특허 제10-2119024호(참고문헌 1), 등록특허 제10-1360285호(참고문헌 2) 등이 제안된 바 있다.
상기 참고문헌 1의 해상 풍력발전기 설치선은 선체 데크에 상하 이동되게 설치되어 선체를 해저 지반에 고정하는 레그(leg) 및 크레인을 포함하는 선박으로서, 크레인은, 데크에 설치되며 레그가 삽입되는 안착 공간이 형성된 크레인 붐과, 안착 공간의 내부에 고정 설치되며 안착 공간에 삽입된 레그의 모서리를 가압 고정하는 가이드 스토퍼와, 안착 공간을 따라 이동 가능하게 설치되며 레그의 돌출부를 고정하는 이동 스토퍼를 포함한다.
그리고 상기 참고문헌 2의 해상 풍력발전기 설치선은 선수(船首) 및 선미(船尾)로부터 각각, 선체의 중간부를 향해 수용홈이 형성된 선체;상기 선체의 각 모서리부위에 설치되며, 해저를 향해 승강되는 복수의 리그(Rig);상기 선체의 길이 방향으로 선체의 상부에 설치되되 일측은 선수 측에 힌지 결합되며, 일단부와 타단부에는 각각 선체의 너비방향으로 한 쌍의 제1레일이 설치되고, 제1레일 사이에는 선체의 길이 방향으로 제2레일이 설치된 이렉트 패드;상기 이렉트 패드와 선체 사이에 설치되며, 이렉트 패드가 힌지를 중심으로 상방으로 세워질 수 있도록 상기 이렉트 패드를 해상 기초재 측으로 밀어 올리는 유압 실린더:를 포함하여 구성된다.
이러한 참고문헌 1,2 등을 통해 제안된 해상 풍력발전기 설치선은 해상을 부유하여 이동할 수 있는 구조로서 수심이 깊은 해상에서는 동력선 등을 이용해 해상 풍력발전기의 설치장소로 쉽게 견인 가능하다.
하지만 해상 풍력발전기는 블레이드 고도가 높아질수록 양질의 바람으로 발전이 가능해 2010년 이후 세계 해상풍력 개발계획과 기술 발전에 의한 터빈(Turbine) 크기가 대형화 추세에 있어 그 설치를 위한 설치선 역시 길이는 130 ~ 160m에 이르고 운용을 위해 수심이 50 ~ 70m가 필요하다.
이에 종래의 해상 풍력발전기 설치선은 우리나라 서해안과 같이 평균수심이 50m 이내이고, 조수 간만의 차가 커서 해상 풍력발전기의 설치장소의 수심이 낮거나 해수면 상으로 갯벌 지형이 노출될 수 있는 경우에는 이러한 해상 풍력발전기 설치선은 자체 동력을 이용하거나 예인선 등을 이용하더라도 원하는 작업장소로의 이동이 불가능하며 따라서 해상 풍력발전기를 수심이 낮은 섬 지역의 갯벌 등에 설치하는 것 역시 사실상 매우 어렵다.
이에 더해 종래의 해상 풍력발전기 설치선은 선체가 지반(또는 암반)에 접촉하는 경우 이동이 불가능하고 충돌시 선체 외부가 찢겨 내부로 해수가 유입되면 침몰 우려 역시 매우 크고 암초 등에 걸리는 경우 자체적으로 빠져나오기도 불가능하다.
한편, 대형 해상 풍력발전기의 경우 설치선에 해상 풍력발전기의 모든 부속을 한번에 싣거나 육상에서 조립된 해상 풍력발전기를 운반할 수 없어 상대적으로 소형인 운반선으로 해상 풍력발전기의 부속을 지속적으로 설치선에 운반해야 한다.
이러한 풍력발전기용 운반선박의 예로서 공개특허 제10-2020-0062842호(참고문헌 3) 등에 제안된 바 있지만 수심이 낮은 우리나라 서해안의 경우 간조 시간대에는 수심이 낮아지거나 갯벌이 노출되어 운반선(박)의 운행 역시 제한되거나 불가능해져 해상 풍력발전기를 설치시 작업 지연의 원인이 된다.
참고문헌 1: 등록특허 제10-2119024호 참고문헌 2: 등록특허 제10-1360285호 참고문헌 3: 공개특허 제10-2020-0062842호
따라서 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서 본 발명은 수심에 상관없이 용이하게 이동할 수 있어 수심이 깊은 곳은 물론 낮은 해상에서도 해상 풍력발전기부속 및 설치선의 설비 등을 운반하는데 유용하게 이용할 수 있는 해상 풍력발전 설비 운반선을 제공하는데 그 목적이 있다.
아울러 본 발명은 수심이 낮거나 간조 시간대 해수면 위로 노출되는 연안의 지반 즉 갯벌 위에서도 이동이 가능함은 물론 선체가 가벼우면서도 안정적인 운용이 가능한 구조의 해상 풍력발전 설비 운반선을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
해상 풍력 설비를 운반할 수 있는 데크가 형성되며 내부에 밀폐된 부력공간이 형성되는 하우징과, 상기 하우징의 부력공간에 충진되는 발포체와, 상기 하우징의 형상을 유지할 수 있도록 부력공간에 설치되는 복수의 보강프레임으로 이루어지는 선체와; 상기 선체에 회전가능하게 구비되어 지면에 접촉가능한 바퀴부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 설비 운반선을 제공한다.
이때 상기 바퀴부는 선체의 양측면에 복수가 연속적으로 일렬로 구비되는 메인 바퀴모듈을 포함하며; 상기 메인 바퀴모듈은 선체의 양측에 지면에 접촉되는 메인 바퀴와, 상기 메인 바퀴가 지지되는 메인 휠축으로 이루어져 선체에 고정되는 메인 댐퍼에 지지되며; 상기 메인 바퀴모듈의 메인 바퀴는 고무재질의 메인 튜브와, 상기 메인 튜브 내부에 채워지는 스티로폼 또는 우레탄폼 재질의 메인 충진재로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 복수의 메인 바퀴모듈의 메인 바퀴에는 밸트 형상의 궤도밸트가 장착되는 것을 특징으로 한다.
아울러 상기 바퀴부는 선체 저면이 지면에 직접 접촉되어 파손되는 방지할 수 있도록 선체의 하부에 구비되는 복수의 보조 바퀴모듈을 포함하며; 상기 보조 바퀴모듈은 선체 내부 하측에 고정되는 보조 댐퍼와, 상기 보조 댐퍼 하부에 회전이 가능하게 구비되는 수직축과, 수직축의 하단에 편심되게 장착되는 브라켓과, 브라켓에 수평하게 고정되는 보조 휠축과, 상기 보조 휠축에 고정되되 보조 튜브 내부에 스티로폼 또는 우레탄폼 재질의 보조 충진재가 채워지는 보조 바퀴로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 선체의 전반부 중앙에는 운반선을 비상시에 다른 곳으로 이동하는데 사용하기 위해 단부에는 지반에 고정할 수 있는 고정구가 구비되는 선박 견인용 와이어가 권취되는 견인용 보빈과, 상기 견인용 보빈을 회전시키는 견인 모터가 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 수심에 상관없이 용이하게 이동할 수 있어 수심이 깊은 곳은 물론 수심이 낮거나 갯벌지형과 같이 간조 시간대 해수면 위로 노출되는 연안의 지반에서도 해상 풍력발전기의 부속과 해상에서 풍력발전기를 설치하는데 이용하는 설치선의 각종 설비 등을 운반하는데 유용하다.
아울러 본 발명에 따른 운반선은 선체가 가벼우면서도 지면에 선체 하부가 접촉되더라도 마찰을 줄여주어 선체의 파손을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 선체의 일부가 파손되더라도 계속적인 운용이 가능해 해상 풍력발전기 설치를 위한 각종 부속 및 설비 운송을 지속적으로 수행할 수 있다.
도 1은 일반적인 해상 풍력발전기를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상 풍력발전 설비 운반선을 이용한 해상 풍력발전기 설치선의 구조 설비 운반 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상 풍력발전 설비 운반선을 이용한 해상 풍력발전기 부속의 운반 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상 풍력발전 설비 운반선의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상 풍력발전 설비 운반선의 저면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 해상 풍력발전 설비 운반선의 일측면도이다.
도 7은 본 발명의 또 실시 예에 따른 해상 풍력발전 설비 운반선의 일측면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 해상 풍력발전기 설치선과 운반선의 사시도이다.
도 9는 본 발명의 또 실시 예에 따른 해상 풍력발전 설비 운반선의 일측면도이다.
이하, 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 운반선을 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 내지 도 6을 참고하면, 본 발명에 따른 해상 풍력발전 설비 운반선은 해상 풍력발전기(1)의 부속은 물론 그 설치에 필요한 설치선(100)의 각종 설비나 부속들을 해상 풍력발전기(1)의 설치현장으로 운반하는데 이용할 수 있는 운반수단이다.
이때 해상 풍력발전기(1)는 블레이드(10)와 너셀(20), 타워(30) 및 기초구조물(40) 등의 부속들로 이루어진다.
이하에서 설명하는 본 발명의 해상 풍력발전 설비는 해상 풍력발전기(1)를 구성하는 부속은 물론 해상 풍력발전기(1)의 조립 및 설치가 이루어지는 설치선(100)의 크레인 설비 등 모든 설비를 포함한다.
그리고 기초구조물(40)은 일반적으로 모노파일, 중력식, 쟈켓 등의 방식이 사용될 수 있다.
좀 더 구체적으로 설명하면 모노파일 (Monopile)은 직경 4 ~ 6M의 강관형태의 말뚝과 타워를 연결하는 전이부(Transition piece)로 구성되며, 말뚝은 항타나 굴착을 통하여 설치되고 전이부(Transition piece)와 그라우팅으로 연결된다. 수심 20M 내외의 지형에서 경제적인 구조로 알려져 있으며, 설치수심이 20M이상이 되고 터빈 용량이 5MW급 이상이 되면 파일 직경이 6m를 초과하게 되어 강재량이 많이 소요되며 항타와 굴착 등 시공장비 확보에도 제한이 있으므로 기초지반의 특성과 함께 적용성이 검토 되어야 한다.
그리고 중력식(Gravity base)은 자중으로 전도모멘트에 저항하는 구조로서 원래 낮은 수심(10M)에서 적용되었으나, 2008년 개장한 Thornton Bank에서는 수심 약30M에 적용된 사례가 있다. 이 형식은 육상에서 제작되어 해상크레인을 이용하여 설치되어 상대적으로 설치시 공사비는 저렴하나 해체시 비용이 많이 들고 해저 면 기반암심도가 깊은 경우 설치가 곤란하므로 가설 현장의 조건을 고려하여야 한다.
다음으로 쟈켓(Jacket)은 원래 석유 및 가스 시추사업에서 사용되고 있는 형식으로 20~80M의 대수심 환경에 적용된다. 직경 5 ~ 15m의 원형 강관을 용접하여 쟈켓을 조립하고, 쟈켓 Leg 내에 쟈켓파일과 핀파일등을 설치하여 고정시킨다. 영국의 Beatrice 시범단지와 독일의 Alpha Ventus에서 적용된 사례가 있다. 합성파일(Composite pile)은 대구경 강관 파일을 해상 항타 후 강관 내부에 파일 속채움으로 콘크리트를 타설하여 합성시킨 것으로 해상교량 기초에서 많이 사용되고 있는 형식이며, 20~80M의 대수심 환경에 적용된다.
이러한 해상 풍력발전기(1)를 해상에 설치하기 위한 설치선(100)은 부력으로 해상으로 뜰 수 있는 선체(110)와, 상기 선체(110)에 회전가능하게 구비되어 지면에 접촉가능한 바퀴부(120)와, 상기 선체(110)를 해저 지반에 고정하는 레그부(130)와, 해상 풍력발전기(1)의 부속들을 승강시키는 크레인(140)을 포함하는 것으로, 운반선(200)이 정차할 수 있도록 상하로 개방된 구조의 작업공간이 마련되고 후미에는 운반선(200)이 출입가능한 출입구가 형성될 수 있다.
그리고 본 발명의 운반선(200)은 해상 풍력발전기(1)의 블레이드(10)와 너셀(20), 타워(30) 및 기초구조물(40) 등의 부속을 설치선(100)으로 운반할 수 있도록 하기 위해 부력에 의해 해상으로 뜰 수 있도록 설계된 선체(210)와, 상기 선체(210)에 회전가능하게 구비되어 지면에 접촉되는 바퀴부(220)를 포함한다. 이때 상기 선체(210)에는 벨트나 체인 등의 결착수단(230)이 더 구비되어 설치선(100)의 각종 부속 및 설비와 해상 풍력발전기(1)의 부속들을 고정할 수 있다.
물론 본 발명의 운반선(200)은 상기 설치선(100)의 선체(110)를 구성하는 레그부(130)와 크레인(140)의 부속 역시 상기 운반선(200)을 이용해 해상 풍력발전기(1)가 설치되는 구역으로 이동한 설치선(100)으로 운반한다.
이는 설치선(100)의 무게를 최소화하여 설치선(100)을 작업 구역으로 쉽게 이동하기 위함이다. 물론 상기 설치선(100)에는 해상 풍력발전기(1)를 조립 또는 설치시 필요한 다양한 부속을 데크 위에서 쉽게 옮길 수 있도록 타워 크레인(160)이 기본으로 탑재된다. 이러한 타워 크레인(160)은 수평회전은 물론 지브(161)를 상하로 회동시킬 수 있어 선체(110)의 데크 상부 임의의 위치로 각종 부속을 원활하게 운반할 수 있다.
아울러 상기 크레인(160)은 크레인지주(또는 마스트)(162)를 인상하는 작업을 통해 한 단계씩 올리면서 높이를 상승시킬 수 있다. 이 경우 인상용 크레인지주(또는 마스트)(162a)는 운반선(200)을 통해 설치선(100)으로 옮길 수 있다.
이하 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.
상기 운반선(200)의 선체(210)는 높이를 낮게 유지하면서도 해상 풍력발전기(1) 및 그 부속 그리고 설치선(100)의 각종 설비 및 부속을 하나 이상 적재할 수 있는 면적의 데크를 형성할 수 있도록 선체(210)의 외형을 이루는 하우징(211)과, 상기 하우징(211)의 내부에 충진되는 발포체(212)로 이루어진다.
이때 상기 하우징(211)은 내부에 부력을 발생시킬 수 있도록 밀폐된 부력공간(211a)이 형성되는 것으로 선체(210) 하우징(211)의 형상을 유지할 수 있도록 부력공간(211a)에는 수직 및 수평으로 교차되도록 복수의 보강프레임(213)이 일체로 고정된다. 이러한 하우징(211)은 강판으로 구성됨이 바람직하나, 철재 강판에 비해 비중이 작은 알루미늄 합금으로 구성하여 중량을 낮춤도 가능하다.
그리고 상기 하우징(211)의 내부 즉 부력공간(211a)에 충진하는 발포체(212)는 스티로폼, 우레탄폼 등을 사용할 수 있다. 하지만 발포체(212)의 재질은 이에 한정하지 않고 이와 유사한 물리특성 구현이 가능하면서도 난연성과 내수성 및 부착성에서 우수한 성능 발현이 가능한 다양한 기능성 발포우레탄폼 조성물을 충진할 수 있다.
특히 상기 선체(210)의 하우징(211) 부력공간(211a)에 발포체(212)를 충진함에 따라 선체(210) 전면부나 측면부가 지반이나 암초에 충돌해 찢기더라도 발포체(212)로 인해 해수가 부력공간(211a)에 전적으로 유입되는 것을 방지하여 운반선(200)을 이용한 해상 풍력발전기(1)의 설치를 위한 각종 설비 및 부속의 운반 작업을 계속해서 무리없이 진행할 수 있다.
이러한 선체(210)는 좀 더 큰 면적의 데크를 확보할 수 있도록 전체적으로 사각 형상으로 이루어질 수 있지만, 선체(210)가 전방으로 이동시 해수 또는 지면과의 저항을 최소화할 수 있도록 선수는 중앙부가 전방으로 돌출되고 유선형으로 이루어질 수도 있다. 이러한 선체(210)의 전방 저부는 전방으로 갈수록 상향 경사지게 형성함이 바람직하다.
그리고 상기 바퀴부(220)는 상기 선체(210)에 회전가능하게 구비되어 썰물 등으로 해수면이 낮아지거나 해수면 상으로 노출된 갯벌 등의 지면에 접촉될 수 있다. 이때 갯벌은 갯골 등으로 인해 대체적으로 지면이 고르지 않아 바퀴부(220)가 빠질 수 있으며 신속하게 벗어날 수 있어야 한다.
이러한 바퀴부(220)는 선체(210)의 양측면에 구비되는 메인 바퀴모듈(220a)을 포함한다. 상기 메인 바퀴모듈(220a)은 선체(210)의 양측에 지면에 접촉되는 메인 바퀴(221)와, 상기 메인 바퀴(221)가 지지되는 메인 휠축(222)으로 이루어져 복수가 선체(210)의 양측면에 연속적으로 일렬로 배치한 구조로 이루어진다.
물론 상기 메인 바퀴모듈(220a)은 지면의 충격이 선체에 전달되는 것을 방지할 수 있도록 완충기능을 하는 메인 댐퍼(223)를 매개로 선체(210)에 지지된다. 즉, 선체(210)에 메인 댐퍼(223)가 고정되고 상기 메인 댐퍼(223)에 메인 바퀴(221)가 지지되는 메인 휠축(222)이 지지된다.
물론 상기 메인 바퀴모듈(220a)에 구비되는 메인 댐퍼(223)는 일 예로 유압을 이용하는 유압 댐퍼를 사용할 수 있으나, 그 외에 충격을 흡수하기 위한 판형 또는 코일형 압축 스프링으로 대체하여 사용 가능하며 이러한 정도의 설계변경 정도 역시 본 발명의 권리범위에 속한다.
여기서 상기 선체(210)는 자체적인 동력을 이용해 이동할 수 있는 구조인 경우에는 메인 바퀴모듈(220a)의 메인 휠축(222)에 메인 바퀴(221)가 일체로 고정되어 엔진구동에 따른 동력에 의해 선체(21)를 전후진 시킬 수 있고, 바지선과 같이 비동력방식의 경우 예인선 등을 이용해 이동할 수 있다.
그리고 상기 메인 바퀴모듈(220a)의 메인 바퀴(221)는 충격을 흡수할 수 있고 가볍고 쉽게 파손되지 않도록 고무재질의 메인 튜브(221a)와, 상기 메인 튜브(221a) 내부에 채워지는 메인 충진재(221b)로 이루어진다.
여기서 상기 메인 튜브(221a)는 찢어짐이나 파손을 최소화할 수 있도록 강선을 내부에 인서트 사출한 합성고무를 사용하고, 상기 메인 충진재(223)는 상기 선체(210)의 하우징(211)의 부력공간(211a)에 충진하는 발포체(212)와 마찬가지로 스티로폼, 우레탄폼 등을 사용할 수 있다.
한편, 상기 바퀴부(220)를 구성하며 선체의 양 측면에 각각 일렬로 배치되는 복수의 메인 바퀴모듈(220a)의 메인 바퀴(221)에는 도 6에 도시된 바와 같이 밸트 형상의 궤도밸트(224)를 장착하여 무한궤도 바퀴처럼 운영할 수 있다. 이는 궤도밸트(224)가 지면에 접촉되어 이동시 메인 바퀴(221)가 빠지기 쉬운 갯골 등을 벗어나는데 유용하다. 이 경우 상기 궤도밸트(224)는 고무재질로 이루어져 궤도 내에 복수의 메인 바퀴(221)가 안착될 수 있도록 장착한다.
물론 상기 바퀴부(220)는 선체(21)의 양 측면에 공지(公志)의 금속재 무한궤도를 장착하여서 이루어질 수도 있고 이러한 정도의 설계변경 역시 본 발명의 권리범위에 속함은 자명하다.
그리고 상기 바퀴부(220)는 메인 바퀴모듈(220a) 이외에도 선체 저면이 지면에 직접 접촉되어 파손되는 방지할 수 있도록 선체(220)의 하부에 구비되는 복수의 보조 바퀴모듈(220b)을 더 포함한다.
상기 보조 바퀴모듈(220b)은 선체(110) 내부 하측에 고정되는 보조 댐퍼(225)와, 상기 보조 댐퍼(225) 하부에 회전이 가능하게 구비되는 수직축(226)과, 상기 수직축(226)의 하단에 구비되는 보조 휠축(227)과, 상기 보조 휠축(227)에 고정되는 보조 바퀴(228)로 구성된다.
이때 상기 보조 바퀴(228)는 충격을 흡수할 수 있고 가볍고 쉽게 파손되지 않도록 고무재질의 보조 튜브(228a)와, 상기 보조 튜브(228a) 내부에 채워지는 보조 충진재(228b)로 이루어진다. 상기 보조 바퀴(228)의 보조 튜브(228a) 및 보조 충진재(228b)는 메인 바퀴(221)의 메인 튜브(221a) 및 메인 충진재(221b)와 동일한 재질로 이루어진다.
이러한 구성은 선체(210)의 하부가 지면에 접촉되는 것을 방지하면서도 쉽게 이동할 수 있도록 하는데 장점이 있다. 더욱이 상기 수직축(226)의 하단에 편심되게 브라켓(229)을 장착하고, 상기 브라켓(229)에 수평하게 보조 휠축(227)을 고정함으로서 지면에 암초 등의 장애물에 보조 바퀴(228)가 부딪히면 수직축(226)이 수평 회전하면서 보조 바퀴(228)가 암초 등의 장애물을 회피하여 선체(210)의 원활한 이동이 가능하다.
그리고 상기 선체(210)의 전반부 중앙에는 운반선(200)을 비상시에 다른 곳으로 이동하는데 사용하기 위한 선박 견인용 와이어(240)가 권취되는 견인용 보빈(241)과, 상기 견인용 보빈(241)을 회전시키는 견인 모터(242)가 구비된다.
이때 상기 선박 견인용 와이어(240)의 단부에는 지반에 고정할 수 있는 고정구(240a)가 구비될 수 있다. 이러한 고정구(240a)는 말뚝은 물론 통상의 닻(anchor)을 적용할 수 있다.
따라서 본 발명의 운반선(200)을 이동 중에 암초나 갯골 등에 운반선(200) 선체(210)가 좌초된 경우 등 움직이는데 추가 동력이 필요하거나 고립된 경우 선박 견인용 와이어(240)를 운반선(200)의 진행 방향 전방으로 끌어 지면에 고정구(240a)를 고정하고 작업자가 조작반 등의 조작을 통해 견인 모터(242)가 구동되어 견인용 보빈(241)을 회전시켜 견인용 와이어(240)를 감아 당기게 되고 이로 인해 운반선(200)이 해당지역을 벗어날 수 있다.
물론 상기 운반선(200)의 고정구(240a)를 상대적으로 운행이 용이한 예인선으로 끌고가 지면에 고정하거나 해상 풍력발전기를 설치하는데 이용하는 설치선(100)에 선박 견인용 와이어(240)를 고정한 후 견인 모터(242)를 구동하여 견인용 와이어(240)를 견인용 보빈(241)에 감으면 운반선(200)이 해당지역을 벗어날 수 있다.
또한 도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 해상 풍력발전 설비 운반선을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 이에 의하면 운반선(200)의 데크에 비해 해수면 또는 지면은 상대적으로 낮고, 연안의 선착장에 접안시 각종 장비의 이동이 용이하도록 운반선(200)의 선체(210) 후미에는 승하차용 보조구(218)가 구비된다.
상기 승하차용 보조구(218)는 발판 기능을 하는 것으로 내부에 부력을 발생하도록 밀폐된 공간부(218a)가 형성되는 것으로, 측단면이 삼각형상으로 이루어지며 전단에는 걸침턱(218b)이 돌출 형성되어 연안 선착장에 접안시 수평상태를 유지하며 선착장 테두리 상단에 걸쳐지거나 지면에 지지될 수 있다.
이러한 승하차용 보조구(218)는 힌지부(218c)를 중심으로 회동가능한 구조로서 운반선(200)이 이동중에는 도 7의 (a)에서와 같이 승하차용 보조구(218)의 단부가 상측을 향하도록 수직으로 회동시킨 상태를 유지하고, 운반선(200)에 각종 장비를 싣거나 내리는 경우에는 도 7의 (b)에서와 같이 승하차용 보조구(218)의 단부가 수평 방향으로 펼쳐지도록 회동시킨 상태를 유지한다.
이 경우 상기 승하차용 보조구(218)는 힌지부(218c)를 중심으로 회동시키기 위해 선체(210)의 후미부분에 유입실린더 바디를 고정하고 실린더 로드는 상기 상기 승하차용 보조구(218)에 힌지결합함으로 유입식으로 상기 승하차용 보조구(218)를 힌지부(218c)를 중심으로 회동시킴이 바람직하다.
이러한 승하차용 보조구(218)는 발판 기능을 하는 것으로 수륙양용 차량, 수륙양용 준설용 포크레인, 수륙양용 특수크레인 등 다양한 장비를 연안 등에서 운반선(200)에 직접 승차 또는 하차시킬 수 있다.
물론 상기 수륙양용 차량은 작업 인부의 이동이나 각종 소형 부속의 견인용으로 용이하게 사용할 수 있고, 수륙양용 준설용 포크레인, 수륙양용 특수크레인은 해상 풍력발전기 설치 현장의 바닥 기초 공사 또는 전력선 케이블의 설치 등에 유용하게 이용할 수 있다.
그리고 도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 해상 풍력발전기 설치선 및 운반선의 사시도이다.
이에 의하면 해상 풍력발전기 설치시 이용하는 설치선(100)의 하부 또는 후미에는 선체(110)의 종방향으로 하나 이상의 빌지 킬(bilge keel)(119)이 구비된다. 이러한 빌지 킬(119)은 해상에서 설치선(100)이 항해시에는 킬을 수직으로 편 상태로 이동하여 설치선(100)의 직진운동을 원활하게 하며 죄우로 설치선(100)이 요동치는 것을 방지하여 안정적인 항해가 가능하다. 물론 상기 설치선(100)은 지면에서 주행해야 하는 갯벌 또는 수심이 낮은 곳에서는 지면에 빌지 킬(119)이 접촉되어 파손되는 것을 방지하도록 수평으로 접어 설치선(100)의 하부로 밀착시키도록 회동시킨다. 물론 상기 빌지 킬(119)은 유압모터 방식을 이용하거나 모터를 이용한 로프 권취방식 등을 이용해 수평 또는 수직 회동을 제어함이 바람직하다.
물론 상기 설치선(100)에 해상 풍력발전기 설치를 위한 각족 부속 및 설비를 운반하는 운반선(200)의 선체(210) 하부 또는 후미에도 선체(210)의 종방향으로 하나 이상의 빌지 킬(bilge keel)(219)이 구비된다. 이러한 빌지 킬(219)은 해상에서 운반선(200)이 항해시에는 킬을 수직으로 편 상태로 이동하여 운반선(200)의 직진운동을 원활하게 하며 죄우로 운반선(200)이 요동치는 것을 방지하여 안정적인 항해가 가능하다. 물론 상기 운반선(200)은 지면에서 주행해야 하는 갯벌 또는 수심이 낮은 곳에서는 지면에 빌지 킬(219)이 접촉되어 파손되는 것을 방지하도록 수평으로 접어 운반선(200)의 하부로 밀착시키도록 회동시킨다. 물론 상기 빌지 킬(219)은 유압모터 방식을 이용하거나 모터를 이용한 로프 권취방식 등을 이용해 수평 또는 수직 회동을 제어함이 바람직하다.
그리고 도 9는 본 발명의 또 실시 예에 따른 해상 풍력발전 설비 운반선의 일측면도이다. 이에 의하면 운반선(200)은 자체적인 동력을 이용해 해상에서 이동할 수 있도록 추진력을 제공하기 위한 추력장치로서 선체(210)의 후미 하측에 프로펠러(250)가 구비된다. 이러한 프로펠러(250)는 선체(210)에 구비되는 엔진과 기어에 의해 연결되어 동력을 전달받아 회전하며 해상에서 전진 또는 후진할 추진력을 발생하게 된다.
물론 상기 프로펠러(250)의 지지부(252)는 선체(210)의 후미 하부에서 회동가능한 구조를 채용하여 바퀴(221)를 이용해 이동하거나 수심이 낮은 곳에서는 지면에 프로펠러(250)가 접촉되어 파손되는 것을 방지하도록 지지부(252)를 회동하여 선체(210)의 후미 상측으로 회동시키도록 할 수 있으며, 이 경우 지지부(252)는 유압모터 방식을 이용하거나 모터를 이용해 회동을 제어함이 바람직하다.
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 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 해상 풍력발전기 10: 블레이드
20: 너셀 30: 타워
40: 기초구조물 100: 설치선
200: 운반선 210: 선체
220: 바퀴부 220a: 메인 바퀴모듈
220b: 보조 바퀴모듈 224: 궤도밸트
240: 선박 견인용 와이어 240a: 고정구
241: 견인용 보빈 242: 견인 모터

Claims (5)

  1. 해상 풍력 설비를 운반할 수 있는 데크가 형성되며 내부에 밀폐된 부력공간(211a)이 형성되는 하우징(211)과, 상기 하우징(211)의 부력공간(211a)에 충진되는 발포체(212)와, 상기 하우징(211)의 형상을 유지할 수 있도록 부력공간(211a)에 설치되는 복수의 보강프레임(213)으로 이루어지는 선체(210)와; 상기 선체(210)에 회전가능하게 구비되어 지면에 접촉가능한 바퀴부(220);를 포함하되,
    상기 바퀴부(220)는 선체(210)의 양측면에 복수가 연속적으로 일렬로 구비되는 메인 바퀴모듈(220a)와, 선체(210) 저면이 지면에 직접 접촉되어 파손되는 방지할 수 있도록 선체(220)의 하부에 구비되는 복수의 보조 바퀴모듈(220b)을 포함하며;
    상기 메인 바퀴모듈(220a)은 선체(210)의 양측에 지면에 접촉되는 메인 바퀴(221)와, 상기 메인 바퀴(221)가 지지되는 메인 휠축(222)으로 이루어져 선체(210)에 고정되는 메인 댐퍼(223)에 지지되며;
    상기 메인 바퀴모듈(220a)의 메인 바퀴(221)는 고무재질의 메인 튜브(221a)와, 상기 메인 튜브(221a) 내부에 채워지는 스티로폼 또는 우레탄폼 재질의 메인 충진재(221b)로 이루어지며;
    상기 보조 바퀴모듈(220b)은 선체(210) 내부 하측에 고정되는 보조 댐퍼(225)와, 상기 보조 댐퍼(225) 하부에 회전이 가능하게 구비되는 수직축(226)과, 수직축(226)의 하단에 편심되게 장착되는 브라켓(229)과, 브라켓(229)에 수평하게 고정되는 보조 휠축(227)과, 상기 보조 휠축(227)에 고정되되 보조 튜브(228a) 내부에 스티로폼 또는 우레탄폼 재질의 보조 충진재(228b)가 채워지는 보조 바퀴(228)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 설비 운반선.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 메인 바퀴모듈(220a)의 메인 바퀴(221)에는 밸트 형상의 궤도밸트(224)가 장착되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 설비 운반선.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 선체(210)의 전반부 중앙에는 운반선(200)을 비상시에 다른 곳으로 이동하는데 사용하기 위해 단부에는 지반에 고정할 수 있는 고정구(240a)가 구비되는 선박 견인용 와이어(240)가 권취되는 견인용 보빈(241)과, 상기 견인용 보빈(241)을 회전시키는 견인 모터(242)가 구비되는 것을 특징으로 하는 해상 풍력발전 설비 운반선.
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