KR20130053782A - 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치 - Google Patents

해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상풍력발전용 하부구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그 설치작업이 매우 간편하게 진행됨과 더불어 트랜지션 피스의 수직도를 정밀하게 조절할 수 있는 해상풍력발전용 하부구조물 및 이를 포함하는 해상풍력발전기에 관한 것이다.
본 발명에 의한 해상풍력발전용 하부구조물은 해상의 해저지면에 타설되는 기초파일; 및 상기 기초파일의 상단에 볼 조인트부를 통해 피벗팅가능하게 연결되는 트랜지션 피스;를 포함하고, 상기 볼 조인트부는 상기 기초파일의 상단과 상기 트랜지션 피스의 하단 사이에 설치되며, 상기 트랜지션 피스는 상기 볼 조인트부에 의해 상기 기초파일의 상단에서 피벗팅되어 그 수직도가 조절되는 것을 특징으로 한다.

Description

해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치{MARINE GROWTH ADHESION PREVENTING DEVICEE FOR SUBSTRUCTURE OF MARINE WIND TURBINE}
본 발명은 해상풍력발전기의 구조물에 해양생물이 부착되는 것을 방지하는 장치로서, 보다 상세하게는 해상풍력발전기의 구조물 중 수중에 설치되는 하부구조물에 부착하는 해양생물의 부착을 방지하는 장치에 관한 것이다.
해상풍력발전은 풍력터빈을 호수, 피오르드(fjord) 지형, 연안과 같은 수역에 설치하여 그 곳에서 부는 바람의 운동에너지를 회전날개에 의한 기계에너지로 변환하여 전기를 얻는 발전방식을 의미한다.
이러한 해상풍력발전기는 육상에서의 풍력 발전기와는 달리 다양한 해상 환경 하중을 받는다. 이에 따라 해상 환형 하중을 견디며 풍력 발전기의 상부구조물(나셀, 타워, 블레이드, 허브 등)을 지탱해주는 하부구조물이 매우 중요한 역할을 한다.
하부구조물의 종류에는 모노파일(mono pile) 타입, 트라이포드(tri-pod) 타입, 자켓(jacket) 타입, 중력(gravity based) 타입 등이 있다.
이 중에서 모노파일 타입이 현재까지 널리 사용되고 있으며, 모노파일 타입은 기초파일(foundation pile)을 해저 바닥에 항타하고, 그 위에 상부구조물과의 연결 부분인 하부구조물이 설치된다.
종래의 해상 풍력 발전기(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 해저 지면(80)에 모노파일(50)을 항타한 후 하부구조물(60)을 시공하고, 그 위에 상부구조물(40)을 차례로 조립한 후 발전을 위한 설비(나셀(30) 및 블레이드(20)의 결합체)를 설치하였다.
이러한 해상 풍력 발전기는 육상에서의 풍력 발전기와는 달리 다양한 해상 환경에 노출되게 된다. 그 중에서 행상 풍력 발전기의 하부 구조물은 설계 수명 동안 해수 중에 위치하기 때문에 파도 및 조류력을 견디게 설치되어야 하고, 부식에 견디기 위한 방식 시스템이 필수적으로 고려되어야 한다.
그러나, 시간이 지나면서 구조물 표면에는 해양 생물(marine growth)이 부착되는데 이러한 해양 생물의 부착은 구조물 표면의 거칠기를 증가시켜 구조물이 받는 파력 및 조류력의 크기를 증가 시킨다.
따라서, 구조물의 표면에 부착된 해양 생물을 제거하여야 하며, 종래에는 브러쉬를 사용하여 수작업으로 제거하거나, 수압을 이용하는 방식(고압의 물을 쏘는 방식)을 많이 사용하였다.
그러나, 이러한 방법들은 많은 인력 또는 ROV(remotely operated vehicle)와 같은 장비를 사용해야 하고, 제거에 상당한 시간이 필요하게 되며, 비용이 고가인 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 해상풍력발전기의 구조물 중 수중에 설치되는 하부구조물에에 부착된 해양 생물을 간단한 방법으로 제거할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 해상풍력발전기의 하부구조물에 부착하는 해양생물의 부착 방지장치로서, 상기 하부구조물(600) 중 해수면(900) 아래에 잠기는 부분의 둘레에 설치하되, 2 이상으로 분리되는 부재(710, 720); 상기 2 이상으로 분리되는 각 부재(710, 720)를 서로 연결하는 연결수단(750); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치를 제공한다.
상기 연결수단(750)은 상기 연결된 부재(710, 720)를 해체가능하도록 연결하는 것;을 특징으로 한다.
상기 연결수단(750)의 일부는 힌지구조로 상기 각 부재(710, 720)를 연결하고, 나머지는 상기 각 부재(710, 720)를 해체가능하도록 연결하는 것;을 특징으로 한다.
상기 각 부재(710, 720)를 해체가능하도록 연결하는 연결수단(750)은, 해체될 수 있도록 연결되는 부재(710, 720)의 끝단에 외부로 돌출되도록 형성된 플랜지부를 갖고, 상기 플랜지부에 형성된 연결공(752))을 관통하여 상기 해체될 수 있도록 연결되는 부재(710, 720)를 연결하는 연결장치(751)로 구성되는 것;을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 해상풍력발전기의 하부구조물에 부착하는 해양생물의 부착방지장치로서, 2 이상으로 분리되는 각 부재(710, 720)를 서로 연결하여 상기 하부구조물(600)의 둘레를 둘러싸되, 상기 각 부재(710, 720)를 연결하는 연결부위는 각 부재가 해체될 수 있도록 연결수단으로 연결하여 상기 부착방지장치(700)가 상기 하부구조물(600)로부터 해체될 수 있도록 하는 것;을 특징으로 하는 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 해상풍력발전기의 하부구조물에 부착하는 해양생물의 부착방지장치로서, 2 이상으로 구분되는 부재(710, 720)를 서로 연결하여 상기 하부구조물(600)의 둘레를 둘러싸되, 상기 각 부재(710, 720)를 연결하는 연결부위 중 일부는 각 부재가 해체될 수 있도록 연결수단으로 연결하고, 나머지는 힌지장치로 연결하여 상기 부착방지장치(700)가 상기 하부구조물(600)로부터 해체될 수 있도록 하는 것;을 특징으로 하는 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 풍력발전기의 하부 지지구조물에 부착된 해양 생물을 간단한 방법으로 제거할 수 있어, 부착된 해양 생물의 제거 시간과 비용을 대폭 절약할 수 있다.
또한, 풍력발전기의 하부 지지구조물에 해양 생물의 부착을 방지함으로써 하부 지지구조물의 내구성 및 구조적 안정성을 확보할 수 있다.
도 1은 종래의 해상풍력발전기를 개략적으로 도시한 도면.
도 2은 해양생물이 부착되기 전 본 발명에 따른 해양생물 부착방지장치가 설치된 해상풍력발전기의 하부구조물을 개략적으로 도시한 도면.
도 3는 해양생물이 부착된 후의 도 1의 A-B 단면을 구체적으로 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 2은 해양생물이 부착되기 전 본 발명에 따른 해양생물 부착방지장치가 설치된 해상풍력발전기의 하부구조물을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3는 해양생물이 부착된 후의 도 1의 A-B 단면을 구체적으로 도시한 도면이다.
해상풍력발전기의 하부구조물(600)은 해상풍력발전을 위한 설비(나셀, 블레이드의 결합체 등)를 탑재한 상부구조물(400)이 해저에 지탱될 수 있도록 설치되는 구조물이며, 하부구조물(600)은 전부 또는 일부가 해수면 아래에 잠긴다.
해수면 아래에 잠긴 하부구조물의 표면에는 해양생물, 즉 미생물, 해양식물, 조개류 또는 동물 등이 부착되므로, 하중 증가로 인한 구조물의 손상발생 및 부식 등의 위험이 야기되므로 이를 방지할 필요가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치는 2 이상으로 분리되는 부재(710, 720) 및 연결수단(750)으로 구성하여 해양생물의 부착을 방지한다.
2 이상으로 분리되는 부재(710, 720)는 서로 연결되어 하부구조물(600) 중 해수면(900) 아래에 잠기는 부분의 둘레를 둘러싸도록 설치된다.
도 3에서는, 일예로서 2개로 분리되는 부재, 즉 제1 부재(710) 및 제2 부재(720)로 구성되도록 하였다.
연결수단(750)은 2 이상으로 분리되는 각 부재(710, 720)가 서로 연결될 수 있도록 하는데, 연결수단(750)에 의해 연결된 각 부재(710, 720)는 하나의 부재처럼되어 해상풍력발전기의 하부구조물(600)을 둘러쌀 수 있게 된다.
연결수단(750)은 연결된 각 부재(710, 720)가 해체될 수 있도록 각 부재(710, 720)를 연결할 수 있거나, 연결수단(750)의 일부는 힌지구조로 만들어 각 부재(710, 720)를 연결하고, 나머지는 각 부재(710, 720)를 해체가능하도록 연결할 수 있다.
해체가능하도록 연결수단(750)을 구성하면 하부구조물(600)을 둘러싼 각 부재(710, 720)에 해양생물이 부착되어 풍력발전기의 전체 구조물에 구조상 문제를 일으킬 정도가 되면 연결수단(750)을 풀어 각 부재(710, 720)를 하부구조물(600)로부터 해체시키고, 새로운 부재들을 다시 연결시켜 하부구조물(600)을 둘러싸도록 할 수 있다.
이 때, 각 부재(710, 720)를 하부구조물(600)로부터 해체하기 위해서는 연결수단(750)을 모두 해체시켜야 하는 불편이 발생할 수 있는바, 일부의 연결수단(750)은 해체가능하도록 연결하고, 나머지 연결수단(750)은 힌지구조로 만들어, 일부의 연결수단(750)만 해체하여 풀면, 나머지 연결수단(750)은 힌지구조로 인해 회전되어 각 부재(710, 720)가 벌어질 수 있으므로 각 부재(710, 720)가 하부구조물(600)로부터 쉽게 해체될 수 있게 된다.
연결수단(750)을 해체가능하도록 구성하는 것은 다양한 방식(볼트/너트 방식 등)으로 구성할 수 있으며, 도 3에 일예로써 도시한 바에 따르면, 분리된 각 부재(710, 720)의 끝단에 외부로 돌출되는 플랜지부를 형성하고, 플랜지부에 연결공(750)을 형성한 후 각 부재(710, 720)의 플랜지부에 형성된 연결공(750)에 연결장치(751)를 관통시켜 각 부재(710, 720)를 연결하도록 하였다.
연결수단(750)은 상술한 바와 같이 다양한 형태로 설계 가능하며, 무인 잠소정 도는 잠수부에 의해 설치 및 해체될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 다른 실시예의 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치는 2 이상으로 분리되는 각 부재(710, 720)를 서로 연결하여 하부구조물(600)의 둘레를 둘러싸되, 각 부재(710, 720)를 연결하는 연결부위는 각 부재가 해체될 수 있도록 연결수단으로 연결하여 부착방지장치(700)가 하부구조물(600)로부터 해체될 수 있도록 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 또 다른 실시예의 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치는 2 이상으로 구분되는 부재(710, 720)를 서로 연결하여 하부구조물(600)의 둘레를 둘러싸되, 각 부재(710, 720)를 연결하는 연결부위 중 일부는 각 부재가 해체될 수 있도록 연결수단으로 연결하고, 나머지는 힌지장치로 연결하여 부착방지장치(700)가 하부구조물(600)로부터 해체될 수 있도록 할 수 있다.
이러한 본 발명의 다양한 실시예는 각각의 실시예에 적용된 기술구성을 추가하여 구성할 수 있음은 당연하다.
이하, 이와 같은 본 발명에 따른 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치의 작용을 설명하기로 한다.
해수면(900)에 잠긴 해상풍력발전기의 하부구조물(600)은 장기간 해저에 위치하므로 각종 해양생물이 해수면(900)에 아래에 잠긴 하부구조물(600)의 표면에 부착되어 서식될 수 있다.
이 때, 해수면(900) 아래에 잠기는 하부구조물(600)의 표면을 해양생물 부착장치(700)로 둘러싼 경우 해양생물은 해양생물 부착방지장치(700)에 부착되어 서식하게 된다.
일정량 이상의 해양생물이 부착되어 풍력발전기의 구조상 문제를 일으킬 정도가 되면 해양생물 부착방지장치(700)를 구성하는 여러 부재(710, 720)의 연결수단(750)을 풀어 하부구조물(600)로부터 해양생물 부착방지장치(700)를 해체하여 부착된 해양생물을 제거하는데, 이러한 장치를 사용함으로써 해양생물이 하부구조물 표면에 직접적으로 부착되는 것을 방지할 수 있게 된다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
100: 해상풍력발전기 400: 상부구조물
600: 하부구조물 700: 해양생물 부착방지장치
710: 제1 부재 720: 제2 부재
750: 연결수단 751: 연결장치
752: 연결공 780: 해양생물
800: 해저지면 900: 해수면

Claims (6)

  1. 해상풍력발전기의 하부구조물에 부착하는 해양생물의 부착 방지장치로서,
    상기 하부구조물(600) 중 해수면(900) 아래에 잠기는 부분의 둘레에 설치하되, 2 이상으로 분리되는 부재(710, 720);
    상기 2 이상으로 분리되는 각 부재(710, 720)를 서로 연결하는 연결수단(750);
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결수단(750)은 상기 연결된 부재(710, 720)를 해체가능하도록 연결하는 것;
    을 특징으로 하는 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결수단(750)의 일부는 힌지구조로 상기 각 부재(710, 720)를 연결하고, 나머지는 상기 각 부재(710, 720)를 해체가능하도록 연결하는 것;
    을 특징으로 하는 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서, 상기 각 부재(710, 720)를 해체가능하도록 연결하는 연결수단(750)은,
    해체될 수 있도록 연결되는 부재(710, 720)의 끝단에 외부로 돌출되도록 형성된 플랜지부를 갖고, 상기 플랜지부에 형성된 연결공(752))을 관통하여 상기 해체될 수 있도록 연결되는 부재(710, 720)를 연결하는 연결장치(751)로 구성되는 것;
    을 특징으로 하는 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치.
  5. 해상풍력발전기의 하부구조물에 부착하는 해양생물의 부착방지장치로서,
    2 이상으로 분리되는 각 부재(710, 720)를 서로 연결하여 상기 하부구조물(600)의 둘레를 둘러싸되, 상기 각 부재(710, 720)를 연결하는 연결부위는 각 부재가 해체될 수 있도록 연결수단으로 연결하여 상기 부착방지장치(700)가 상기 하부구조물(600)로부터 해체될 수 있도록 하는 것;
    을 특징으로 하는 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치.
  6. 해상풍력발전기의 하부구조물에 부착하는 해양생물의 부착방지장치로서,
    2 이상으로 구분되는 부재(710, 720)를 서로 연결하여 상기 하부구조물(600)의 둘레를 둘러싸되, 상기 각 부재(710, 720)를 연결하는 연결부위 중 일부는 각 부재가 해체될 수 있도록 연결수단으로 연결하고, 나머지는 힌지장치로 연결하여 상기 부착방지장치(700)가 상기 하부구조물(600)로부터 해체될 수 있도록 하는 것;
    을 특징으로 하는 해상풍력발전기의 하부구조물용 해양생물 부착방지장치.
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