WO2012138120A1 - 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물 - Google Patents

공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an offshore wind power plant that automatically corrects the inclination during common use, and in particular, when the inclination of the offshore wind power plant out of the reference value during use, the winch and the water pump connected to the anchor installed around the suction pile
  • the present invention relates to an offshore wind power plant that automatically corrects the slope of a public load to correct the slope of an offshore wind power plant.
  • Offshore wind power is a method of generating electricity by installing wind turbines in water bodies such as lakes, fjord topography, and coastal areas, and converting the kinetic energy of the wind blowing there into mechanical energy by rotating blades.
  • the total cumulative offshore wind power capacity was 1,473 MW, just over 1% of the total wind power capacity, and in 2008, 350 MW was added, equivalent to a 30% increase.
  • the advantage of offshore wind power is that it is not easy to find an area where wind turbines can be installed in a country with a narrow land. In other words, in the case of onshore wind power, there is a limit to the installation site. On the other hand, the offshore is well secured, allowing the construction of large-scale wind farms.
  • the offshore wind power can be maintained by 1.5 ⁇ 2 times higher than the onshore wind power generation under similar conditions, because the wind turbulence and the wind speed change according to the height and direction are small due to the reduction of obstacles. Since power generation is installed offshore, problems such as noise and visual pressure caused by the enlargement of wind turbines can be solved.
  • Offshore wind farms are largely divided into turbines and foundations.
  • turbines basically apply the same technology as onshore wind turbines. It has a lifespan of about 20 years and is applied to wind turbines larger than 3 ⁇ 5MW which are larger than onshore. Each element is designed and coated to prevent corrosion damage from salt.
  • Foundation can be explained by dividing into four representative types.
  • Concrete caisson type is used for early offshore wind farms because of its ease of manufacture and installation. It has been applied to Vindeby, Middelgrounden offshore wind farms, etc. It can be used at relatively shallow depths of 6 ⁇ 10m and maintains its position due to friction between its own weight and the sea floor. Foundation diameter is 12 ⁇ 15m.
  • the monopile type is the most basic offshore wind farm complex currently used and can be installed at a depth of 25 ⁇ 30m. It is applied to Horns Rev, North Hoyle offshore wind farm, etc. and it is economical when used in large-scale complexes by driving or drilling large diameter piles on the sea floor. This is good. Foundation diameter is 3 ⁇ 3.5m.
  • the jacket type is a type that is showing much interest in the offshore wind farm holding countries and is being demonstrated, and can be installed at a depth of 20 ⁇ 80m.
  • This type applied in the UK's "The Talisman Beatrice Wind Farm Demonstrator” project, is supported by a jacketed structure and secured to the seabed by piles or piles. It is a structure of aquatic deep ocean and it has high performance and high reliability, and economical when it is used for constructing a large complex like the monopile type.
  • Floating type is an essential task of future deep sea wind power generation. Floating type is being studied by many wind companies to be installed at a depth of 40 ⁇ 900m.
  • the present invention is to solve the above problems, when the offshore wind power facilities are inclined more than the allowable by a strong wave or wind caused by a typhoon, tsunami, etc., the wire connected to the anchor installed around the suction pile It is an object of the present invention to provide an offshore wind power plant that automatically corrects the slope of a common load that uses a winch and a submersible pump.
  • a marine foundation structure installed above the suction pile and having a plurality of winches installed outside;
  • a plurality of anchors installed on a sea bottom surface of the suction pile and radially installed around the suction pile;
  • a measurement sensor unit installed inside the marine foundation structure to measure an inclination of the marine foundation structure;
  • a controller configured to check the inclination direction of the marine foundation structure when the measured value of the measurement sensor unit exceeds a reference value, and to generate a pulling force in an inclined opposite direction to correct the inclination of the marine foundation structure.
  • the suction pile is formed of a double wall structure so that the second space portion is provided on the outside of the first space portion and the first space portion in the center, the first submersible pump which is installed on the upper surface in connection with the first space portion And, in conjunction with the second space portion is provided with a second submersible pump installed on its upper surface, respectively.
  • the anchor is a suction pile or a suction pile anchor
  • a wire loop is formed on a surface corresponding to the suction pile, and the maximum traction resistance ability is inserted after insertion into the sea bottom in a state where the wire is bound to the wire ring. Installation is fixed in a state inclined at an angle of 1 ⁇ 80 ° to the outside on the basis of the suction file.
  • the measurement sensor unit is installed to each measuring sensor to form a right angle with respect to the center point of the marine foundation structure.
  • the winch is provided with a torque meter or a load cell on one side.
  • the controller measures whether the allowable tensile force of the wire is exceeded through the value measured at the torque meter or load cell of the winch when drawing the wire and anchor, and generates an alarm when the allowable tensile force is exceeded. .
  • the controller operates the second submersible pump of the suction pile when the slope is corrected to supply seawater to the second space portion to relieve the negative pressure generated in the suction pile by introducing seawater into the first space portion.
  • the first submersible pump is operated to remove the seawater introduced into the first space part.
  • the suction file when the offshore wind power plant is inclined beyond the allowable value by the influence of strong waves or wind due to typhoons, tsunamis, etc.
  • the slope can be corrected by using the winch and the water pump connected to the anchor installed around the.
  • Figure 1 is a side cross-sectional view showing the configuration of the offshore wind power plant for automatically correcting the slope in common use according to the present invention.
  • FIGS. 2A and 2B are partial cross-sectional views illustrating a configuration of an offshore wind power plant that automatically corrects a slope during common use according to the present invention.
  • 3 and 4 are explanatory diagrams for explaining the operation of the offshore wind power plant for automatically correcting the slope in common use according to the present invention.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view showing a configuration of an offshore wind power plant for automatically correcting the in-use slope according to the present invention
  • Figures 2a and 2b is an offshore wind power plant for automatically correcting the inclination of the common load in accordance with the present invention Partial cross-sectional view showing the configuration.
  • the offshore wind power plant 1 that automatically corrects the in-use slope according to the present invention includes a suction pile 10, an offshore foundation structure 20, an anchor 30 and , The wire 40, the measurement sensor unit 50, and the controller 60.
  • the suction pile 10 is formed in a hollow tube structure in which the lower portion is opened, and is installed on the sea bottom.
  • the suction pile 10 is formed in a double wall structure such that the second space portion 13 is provided outside the first space portion 11 and the first space portion 11 in the center, and the first space portion ( 11 is provided with a first submersible pump 15 installed on an upper surface thereof and a second submersible pump 17 installed on an upper surface thereof in association with a second space 13.
  • the solenoid valves V1 and V2 are preferably provided on the connection line between the first submersible pump 15 and the second submersible pump 17.
  • the marine foundation structure 20 is a normal structure including the turbine 21 is installed perpendicular to the upper surface of the suction pile (10).
  • the marine foundation structure 20 is installed at the position corresponding to the anchor 30 to be described later, the winch 23 at the water level and the height without interference, each winch 23 is a torque meter or load cell ( 23a).
  • the through hole 25 is formed on one side of the marine foundation structure 20 so that seawater flows in.
  • the anchor 30 is installed on the sea bottom that is the periphery of the suction pile 10, it is installed radially around the suction pile (10).
  • the anchor 30 is preferably a suction pile or a suction pile anchor, and the suction pile anchor has a known configuration in which the suction pile and the anchor are connected to each other by the suction pressure of the suction pile while the anchor is interconnected through the hydraulic jack. After inserting in, the anchor is separated by the hydraulic jack and the suction pile is discharged to the outside to install only the anchor on the sea floor.
  • the anchor 30 is formed on the surface corresponding to the suction pile 10, the wire hook 31 is formed, the wire hook 31 is connected to the sea bottom in the state in which the wire 40 to be described below After insertion, it is preferable to be installed and fixed in an inclined state at an angle ⁇ 1 of 1 to 80 ° to the outside with respect to the suction pile 10 based on the maximum traction resistance ability.
  • at least two anchors 30 may be installed around the suction pile 10, and three or more anchors 30 may be installed as illustrated in FIGS. 2A and 2B.
  • wire 40 interconnects the wire ring 31 of each anchor 30 and the winch 23 of the marine foundation structure 20 so as to correspond 1: 1.
  • the measurement sensor unit 50 is installed inside the marine foundation structure 20 to measure the inclination of the marine foundation structure 20.
  • the measurement sensor unit 50 is installed to each of the measurement sensor 51 to form a right angle with respect to the center point (C) of the marine foundation structure 20, as shown in Figure 2, the measurement sensor 51 It is preferable that it is an inclinometer and each measuring sensor 51 maintains a right angle.
  • the measurement sensor unit 50 is preferably installed at a position higher than the inner sea surface of the marine foundation structure 20.
  • the controller 60 is inclined direction of the offshore foundation structure 20 when the measured value measured by each measuring sensor 51 of the measuring sensor unit 50 during the operation of the offshore wind power plant 1 exceeds the reference value Check and generate the pulling force in the opposite direction inclined, that is, to control the winch 23 of the corresponding position to draw the wire 40 to generate the pulling force to the anchor 30 to correct the inclination of the offshore foundation structure 20 .
  • the controller 60 pulls the wire 40 and pulls the anchor 30 to determine whether it exceeds the allowable tensile force of the wire 40 through the torque meter of the winch 23 or the value measured in the load cell 23a. It measures whether or not and raises an alarm when the allowable tensile force is exceeded and informs the administrator.
  • the controller 60 supplies the seawater to the second space portion 13 by operating the second submersible pump 17 of the suction pile 10 at the time of the slope correction to supply the seawater into the first space portion 11.
  • the negative pressure generated in the suction pile 10 is reduced by the inflow, and the first submersible pump 15 is operated after the slope correction to remove the seawater introduced into the first space 11.
  • the winch 23, the torque meter or the load cell 23a, the measurement sensor unit 50, and the controller 60 of the offshore wind power plant 1 automatically correcting the in-use slope according to the present invention.
  • Each component that requires a power source preferably uses electric energy generated by the turbine 21.
  • 3 and 4 are explanatory diagrams for explaining the operation of the offshore wind power plant for automatically correcting the slope in common use according to the present invention.
  • the controller 60 measures the inclined direction of the offshore foundation structure 20 through each of the measuring sensors 51 of the measuring sensor unit 50. At this time, the controller 60 compares the inclination values measured by the measurement sensor 51 installed to form a right angle with respect to the center point C of the marine foundation structure 20, and compares the inclination direction and the inclination angle with the reference inclination value. Measure
  • the controller 60 When the inclined direction and the inclined angle of the marine foundation structure 20 are measured, the controller 60 generates a drawing force in the opposite direction inclined based on this, that is, controls the winch 23 at the corresponding position to control the wire ( 40 to draw the force to the anchor 30 to correct the inclination of the marine foundation structure 20, the second submersible pump 17 of the suction pile 10 is operated before the general force is generated Seawater is supplied to 13 to introduce seawater into the first space 11 to relieve the negative pressure generated in the suction pile 10.
  • FIG. 3 illustrates a state in which the anchor 30 and the winch 23 are installed every 90 degrees based on the suction file 10.
  • the controller 60 operates each component as shown in Table 1 below.
  • controller 60 operates each component as shown in Table 2 below.
  • the controller 60 ends the corresponding operation to end the correction of the tilt.
  • the controller 60 operates the first submersible pump 15 to remove the seawater introduced into the first space 11 to apply vertical pressure to the suction pile 10.
  • suction pile 20 marine foundation structure
  • the present invention can be applied not only to offshore wind power facilities, but also to civil structures, building structures, and industrial structures installed at sea.

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Abstract

본 발명은 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물에 관한 것으로서, 특히 해저면에 설치되는 석션 파일과; 상기 석션 파일의 상부에 설치되고, 외측에 복수의 윈치가 설치되는 해상 기초 구조물과; 상기 석션 파일의 주변인 해저면에 설치되되, 상기 석션 파일을 중심으로 방사상으로 설치되는 복수의 앵커와; 상기 앵커와 해상 기초 구조물의 윈치를 상호 연결하는 복수의 와이어와; 상기 해상 기초 구조물의 내측에 설치되어 상기 해상 기초 구조물의 기울기를 측정하는 측정 센서부; 및 상기 측정 센서부의 측정값이 기준값을 초과하면 상기 해상 기초 구조물의 기울어진 방향을 확인하고, 기울어진 반대 방향으로 인발력을 발생시켜 상기 해상 기초 구조물의 기울기를 보정하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물
본 발명은 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물에 관한 것으로서, 상세하게는 사용중에 해상 풍력 발전 시설물의 기울기가 기준값을 벗어나는 경우 석션 파일의 주변에 설치된 앵커와 연결된 와이어를 윈치와 수중펌프를 이용하여 해상 풍력 발전 시설물의 기울기를 보정하도록 하는 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물에 관한 것이다.
해상풍력발전은 풍력터빈을 호수, 피오르드(fjord) 지형, 연안과 같은 수역에 설치하여 그 곳에서 부는 바람의 운동에너지를 회전날개에 의한 기계에너지로 변환하여 전기를 얻는 발전방식을 말한다.
2008년 말까지 해상풍력발전 총 누적용량은 총 풍력발전 누적용량의 1%가 약간 넘는 수치인 1,473MW이며 2008년에는 30% 증가율과 같은 수치인 350MW가 추가되었다.
해상풍력발전의 장점으로는 국토가 비좁은 국가에서 풍력터빈을 설치할 수 있는 지역을 구하기란 쉽지 않다. 즉 육상풍력발전의 경우 설치 부지의 한계가 있다는 말이다. 이에 비해 해상은 부지확보가 양호해 대규모 풍력발전단지 조성이 가능하다.
또한, 해상은 장애물의 감소로 바람의 난류와 높이나 방향에 따른 풍속변화가 적기 때문에 유사 조건의 육상풍력발전에 비해 상대적으로 낮은 피로하중으로 약 1.5~2배의 높은 발전량을 유지할 수 있고, 해상풍력발전의 경우 해안과 떨어져 설치되기 때문에 풍력터빈의 대형화로 인하여 발생되는 소음과 시각적인 위압감 같은 문제를 해소할 수 있다.
그리고, 해상에 설치된 풍력발전단지는 뛰어난 경관을 연출한다. 실례로 덴마크 미델그룬덴은 세계적인 해상풍력발전단지 조성의 성공사례로 알려지면서 전력생산뿐만 아니라 관광 투어 코스로도 인기를 끌고 있고, 바닷물 속에 잠겨 있는 풍력터빈 지지대가 어류와 해저 생물의 좋은 산란처 역할을 하여 어획량이 늘고 바닷물 위의 풍력터빈 지지대는 철새들의 쉼터 역할을 하고 있다.
해상 풍력 발전 시설물은 크게 터빈과, 기초로 나뉜다.
먼저, 터빈은 기본적으로 육상용 풍력발전터빈과 동일한 기술을 적용한다. 수명은 20년 정도이며 육상보다 대용량인 3~5MW 이상의 풍력터빈을 적용한다. 각 요소는 염분으로 인한 부식 피해를 막기 위하여 설계 및 코팅된다.
그리고, 기초(Foundation)는 대표적인 4가지 타입으로 나누어 설명할 수 있다.
콘크리트 케이슨 타입(Concrete caisson type)은 제작 및 설치가 용이하여 초기 해상풍력발전단지에 사용된 타입으로 빈데비(Vindeby), 미델그룬덴(Middelgrunden) 해상풍력발전단지 등에 적용되었다. 비교적 얕은 6~10m의 수심에서 사용가능하며 자중과 해저면의 마찰력으로 위치를 유지한다. 기초 직경은 12~15m다.
모노파일 타입(Monopile type)은 현재 가장 많이 쓰이고 있는 해상풍력발전단지 기초 방식이며, 25~30m의 수심에 설치가 가능하다. 홀스레브(Horns Rev), 노스 호일(North Hoyle) 해상풍력발전단지 등에 적용되었으며 해저면에 대구경의 파일(pile)을 항타(Driving) 또는 드릴링(Drilling)하여 고정하는 방식으로 대단위 단지에 이용하는 경우 경제성이 좋다. 기초 직경은 3~3.5m이다.
자켓 타입(Jacket type)은 현재 해상풍력발전단지 보유국에서 많은 관심을 보이고 실증 중에 있는 타입으로 수심 20~80m에 설치가 가능하다. 영국의 "The Talisman Beatrice Wind Farm Demonstrator" 프로젝트에서 적용된 이 타입은 자켓식 구조물로 지지하고 말뚝 또는 파일(pile)로 해저에 고정하는 방식이다. 대수심 해양의 구조물이고 실적이 많아 신뢰도가 높은 편이며 모노파일 타입과 마찬가지로 대단위 단지 조성에 이용하는 경우 경제성이 좋다.
부유식 타입(Floating type)은 미래 심해상 풍력발전의 필수 과제라고 할 수 있는 부유식 타입은 수심 40~900m에 설치가 가능하도록 많은 풍력회사에서 연구 중이다.
그러나, 이러한 해상 풍력 발전 시설물은 설치 후 태풍, 지진 해일 등에 의해 강력한 파도나, 바람의 영향을 받는 데, 파력이나 바람에 의해 기울게 되고, 기울기 정도가 심한 경우 전복되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 태풍, 지진 해일 등에 의해 강력한 파도나, 바람의 영향을 받아 해상 풍력 발전 시설물이 허용치 이상으로 기울어진 경우 석션 파일의 주변에 설치된 앵커와 연결된 와이어를 윈치와 수중펌프를 이용하여 기울기를 보정하도록 하는 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
해저면에 설치되는 석션 파일과; 상기 석션 파일의 상부에 설치되고, 외측에 복수의 윈치가 설치되는 해상 기초 구조물과; 상기 석션 파일의 주변인 해저면에 설치되되, 상기 석션 파일을 중심으로 방사상으로 설치되는 복수의 앵커와; 상기 앵커와 해상 기초 구조물의 윈치를 상호 연결하는 복수의 와이어와; 상기 해상 기초 구조물의 내측에 설치되어 상기 해상 기초 구조물의 기울기를 측정하는 측정 센서부; 및 상기 측정 센서부의 측정값이 기준값을 초과하면 상기 해상 기초 구조물의 기울어진 방향을 확인하고, 기울어진 반대 방향으로 인발력을 발생시켜 상기 해상 기초 구조물의 기울기를 보정하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 석션 파일은 중앙의 제 1공간부와 상기 제 1공간부의 외측에 제 2공간부가 구비되도록 이중벽 구조로 형성되고, 상기 제 1공간부와 연계되어 이의 상면에 설치되는 제 1수중 펌프와, 상기 제 2공간부와 연계되어 이의 상면에 설치되는 제 2수중 펌프가 각각 구비된다.
여기에서 또한, 상기 앵커는 석션 파일 또는 석션 파일 앵커이고, 상기 석션 파일과 대응되는 면에 와이어 고리가 형성되고, 상기 와이어 고리에 상기 와이어를 결속한 상태에서 해저면에 삽입후 최대의 견인 저항 능력을 발휘하도록 상기 석션 파일을 기준으로 외측으로 1~80˚의 각도로 기울인 상태로 설치 고정된다.
여기에서 또, 상기 측정 센서부는 상기 해상 기초 구조물의 중심점을 기준으로 직각을 이루도록 각각 측정 센서를 설치한다.
여기에서 또, 상기 윈치는 일측에 토크미터 또는 로드셀을 구비한다.
여기에서 또, 상기 컨트롤러는 상기 와이어와 앵커를 인발시 상기 윈치의 토크미터 또는 로드셀에서 측정된 값을 통해 상기 와이어의 허용 인장력을 초과하는지의 여부를 측정하고, 허용 인장력이 초과되면 알람을 발생시킨다.
여기에서 또, 상기 컨트롤러는 기울기 보정시 상기 석션 파일의 제 2수중 펌프를 동작시켜 상기 제 2공간부로 해수를 공급하여 상기 제 1공간부 내로 해수를 유입시켜 상기 석션 파일에 발생되는 부압을 완화시키고, 기울기 보정 후 상기 제 1수중 펌프를 동작시켜 상기 제 1공간부에 유입된 해수를 제거한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물에 따르면, 태풍, 지진 해일 등에 의해 강력한 파도나, 바람의 영향을 받아 해상 풍력 발전 시설물이 허용치 이상으로 기울어진 경우 석션 파일의 주변에 설치된 앵커와 연결된 와이어를 윈치와 수중펌프를 이용하여 기울기를 보정할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물의 구성을 나타낸 측단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물의 구성을 나타낸 부분 평단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 본 발명에 따른 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물의 구성을 나타낸 측단면도이고, 도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물의 구성을 나타낸 부분 평단면도이다.
도 1 내지 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물(1)은, 석션 파일(10)과, 해상 기초 구조물(20)과, 앵커(30)와, 와이어(40)와, 측정 센서부(50)와, 컨트롤러(60)로 이루어진다.
먼저, 석션 파일(10)은 하부가 개방되는 중공관 구조로 형성되고, 해저면에 설치된다. 여기에서, 석션 파일(10)은 중앙의 제 1공간부(11)와 제 1공간부(11)의 외측에 제 2공간부(13)가 구비되도록 이중벽 구조로 형성되고, 제 1공간부(11)와 연계되어 이의 상면에 설치되는 제 1수중 펌프(15)와, 제 2공간부(13)와 연계되어 이의 상면에 설치되는 제 2수중 펌프(17)가 각각 구비된다. 이때, 제 1수중 펌프(15)와 제 2수중 펌프(17)의 연결 라인 상에는 전자 밸브(V1, V2)가 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 해상 기초 구조물(20)은 터빈(21)을 포함하는 통상의 구조물로 석션 파일(10)의 상면에 수직으로 설치된다. 여기에서, 해상 기초 구조물(20)에는 수위와 간섭없는 높이에서 윈치(23)가 하기에서 설명할 앵커(30)와 대응되는 위치에 각각 설치되며, 각각의 윈치(23)에는 토크미터 또는 로드셀(23a)을 구비한다. 여기에서 또한, 해상 기초 구조물(20)의 일측에는 해수가 유입되도록 통공(25)이 형성된다.
또한, 앵커(30)는 석션 파일(10)의 주변인 해저면에 설치되되, 석션 파일(10)을 중심으로 방사상으로 설치된다. 여기에서, 앵커(30)는 석션 파일 또는 석션 파일 앵커인 것이 바람직하며, 석션 파일 앵커는 공지된 구성으로 석션 파일과 앵커가 유압잭을 통해 상호 연결된 상태에서 석션 파일의 석션압에 의해 앵커를 해저면에 관입시킨 다음, 유압잭으로 앵커를 분리후 석션 파일을 외부로 배출하여 앵커만을 해저면에 설치하는 구성이다. 여기에서 또한, 앵커(30)는 석션 파일(10)과 대응되는 면에 와이어 고리(31)가 형성되고, 와이어 고리(31)에 하기에서 설명할 와이어(40)를 결속한 상태에서 해저면에 삽입후 최대의 견인 저항 능력을 발휘하도록 석션 파일(10)을 기준으로 외측으로 1~80˚의 각도(θ1)로 기울어진 상태로 설치 고정되는 것이 바람직하다. 여기에서 또, 앵커(30)는 석션 파일(10)을 중심으로 최소 2개 이상 설치되고, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 3개 이상으로 설치되는 것이 바람직하다.
또, 와이어(40)는 각각의 앵커(30)의 와이어 고리(31)와 해상 기초 구조물(20)의 윈치(23)를 1:1 대응되도록 상호 연결한다.
한편, 측정 센서부(50)는 해상 기초 구조물(20)의 내측에 설치되어 해상 기초 구조물(20)의 기울기를 측정한다. 여기에서, 측정 센서부(50)는 도 2에 도시된 바와 같이 해상 기초 구조물(20)의 중심점(C)을 기준으로 직각을 이루도록 각각 측정 센서(51)를 설치하고, 측정 센서(51)는 경사계이고, 각각 측정 센서(51)가 직각을 유지하는 것이 바람직하다. 여기에서 또한, 측정 센서부(50)는 해상 기초 구조물(20)의 내측 해수 수면보다 높은 위치에 설치되는 것이 바람직하다.
그리고, 컨트롤러(60)는 해상 풍력 발전 시설물(1)의 운영중 측정 센서부(50)의 각 측정 센서(51)에서 측정되는 측정값이 기준값을 초과하면 해상 기초 구조물(20)의 기울어진 방향을 확인하고, 기울어진 반대 방향으로 인발력을 발생 즉, 해당 위치의 윈치(23)를 제어하여 와이어(40)를 당겨 앵커(30)에 인발력을 발생시켜 해상 기초 구조물(20)의 기울기를 보정한다. 여기에서, 컨트롤러(60)는 와이어(40)를 당겨 앵커(30)를 인발시 윈치(23)의 토크미터 또는 로드셀(23a)에서 측정된 값을 통해 와이어(40)의 허용 인장력을 초과하는지의 여부를 측정하고, 허용 인장력이 초과되면 알람을 발생시켜 관리자에게 이를 알린다. 여기에서 또한, 컨트롤러(60)는 기울기 보정시 석션 파일(10)의 제 2수중 펌프(17)를 동작시켜 제 2공간부(13)로 해수를 공급하여 제 1공간부(11) 내로 해수를 유입시켜 석션 파일(10)에 발생되는 부압을 완화시키고, 기울기 보정 후 제 1수중 펌프(15)를 동작시켜 제 1공간부(11)에 유입된 해수를 제거한다.
한편, 본 발명에 따른 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물(1)중 윈치(23)와, 토크미터 또는 로드셀(23a)와, 측정 센서부(50) 및 컨트롤러(60)와 같이 전원이 필요한 각 구성부는 터빈(21)에서 발생된 전기 에너지를 이용하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물의 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
먼저, 해상 풍력 발전 시설물(1)이 설치되어 운영되는 상태에서 컨트롤러(60)는 측정 센서부(50)의 각 측정 센서(51)를 통해 해상 기초 구조물(20)의 기울어진 방향을 측정한다. 이때, 컨트롤러(60)는 해상 기초 구조물(20)의 중심점(C)을 기준으로 직각을 이루도록 설치된 측정 센서(51)에서 측정된 경사값들을 기준 경사값과 비교하여 기울어진 방향 및 기울어진 각도를 측정한다.
그리고, 컨트롤러(60)는 해상 기초 구조물(20)의 기울어진 방향 및 기울어진 각도가 측정되면, 이를 바탕으로 기울어진 반대 방향으로 인발력을 발생 즉, 해당 위치의 윈치(23)를 제어하여 와이어(40)를 당겨 앵커(30)에 인발력을 발생시켜 해상 기초 구조물(20)의 기울기를 보정하는 데, 일반력 발생 전에 석션 파일(10)의 제 2수중 펌프(17)를 동작시켜 제 2공간부(13)로 해수를 공급하여 제 1공간부(11) 내로 해수를 유입시켜 석션 파일(10)에 발생되는 부압을 완화시킨다.
한편, 도 3은 석션 파일(10)을 기준으로 90˚마다 앵커(30)와 윈치(23)가 설치된 상태를 나타낸 것이다.
이를 참조하여 앵커(30)가 4개인 경우 컨트롤러(60)는 아래의 표 1과 같이 각 구성부를 동작시킨다.
표 1
Figure PCTKR2012002527-appb-T000001
또한, 앵커(30)가 3개인 경우 컨트롤러(60)는 아래의 표 2와 같이 각 구성부를 동작시킨다.
표 2
Figure PCTKR2012002527-appb-T000002
상기와 같은 과정을 거치면서 컨트롤러(60)는 각 측정 센서(51)에서 측정되는 측정값이 기준값 범위 내로 유지되면 해당 동작을 종료하여 기울기의 보정을 종료한다.
그런 다음, 컨트롤러(60)는 제 1수중 펌프(15)를 동작시켜 제 1공간부(11)에 유입된 해수를 제거하여 석션 파일(10)에 수직 압력을 부여한다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
<부호의 설명>
10 : 석션 파일 20 : 해상 기초 구조물
30 : 앵커 40 : 와이어
50 : 측정 센서부 60 : 컨트롤러
본 발명은 해상 풍력 발전 시설물 뿐만 아니라 해상에 설치된 토목 구조물, 건축 구조물, 산업 구조물에도 적용이 가능하다.

Claims (7)

  1. 해저면에 설치되는 석션 파일과;
    상기 석션 파일의 상부에 설치되고, 외측에 복수의 윈치가 설치되는 해상 기초 구조물과;
    상기 석션 파일의 주변인 해저면에 설치되되, 상기 석션 파일을 중심으로 방사상으로 설치되는 복수의 앵커와;
    상기 앵커와 해상 기초 구조물의 윈치를 상호 연결하는 복수의 와이어와;
    상기 해상 기초 구조물의 내측에 설치되어 상기 해상 기초 구조물의 기울기를 측정하는 측정 센서부; 및
    상기 측정 센서부의 측정값이 기준값을 초과하면 상기 해상 기초 구조물의 기울어진 방향을 확인하고, 기울어진 반대 방향으로 인발력을 발생시켜 상기 해상 기초 구조물의 기울기를 보정하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 석션 파일은,
    중앙의 제 1공간부와 상기 제 1공간부의 외측에 제 2공간부가 구비되도록 이중벽 구조로 형성되고, 상기 제 1공간부와 연계되어 이의 상면에 설치되는 제 1수중 펌프와, 상기 제 2공간부와 연계되어 이의 상면에 설치되는 제 2수중 펌프가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 앵커는,
    석션 파일 또는 석션 파일 앵커이고, 상기 석션 파일과 대응되는 면에 와이어 고리가 형성되고, 상기 와이어 고리에 상기 와이어를 결속한 상태에서 해저면에 삽입후 최대의 견인 저항 능력을 발휘하도록 상기 석션 파일을 기준으로 외측으로 1~80˚의 각도로 기울인 상태로 설치 고정되는 것을 특징으로 하는 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 측정 센서부는,
    상기 해상 기초 구조물의 중심점을 기준으로 직각을 이루도록 각각 측정 센서를 설치하는 것을 특징으로 하는 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 윈치는,
    일측에 토크미터 또는 로드셀을 구비하는 것을 특징으로 하는 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 와이어와 앵커를 인발시 상기 윈치의 토크미터 또는 로드셀에서 측정된 값을 통해 상기 와이어의 허용 인장력을 초과하는지의 여부를 측정하고, 허용 인장력이 초과되면 알람을 발생시키는 것을 특징으로 하는 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는,
    기울기 보정시 상기 석션 파일의 제 2수중 펌프를 동작시켜 상기 제 2공간부로 해수를 공급하여 상기 제 1공간부 내로 해수를 유입시켜 상기 석션 파일에 발생되는 부압을 완화시키고, 기울기 보정 후 상기 제 1수중 펌프를 동작시켜 상기 제 1공간부에 유입된 해수를 제거하는 것을 특징으로 하는 공용중 기울기를 자동으로 보정하는 해상 풍력 발전 시설물.
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