KR101434627B1

KR101434627B1 - 중력식 해양구조물 설치 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101434627B1
Application number: KR1020120036971A
Authority: KR
Inventors: 우찬조; 심재설; 김헌일; 박상우
Original assignee: (주) 매피스엔지니어링
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2032-04-09
Also published as: KR20130114531A

Abstract

본 발명은 중력식 해양구조물 설치 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치는, 중력식 해양구조물이 설치되는 해저면 전체의 구간 중 일부 구간을 제1 구간이라고 할 때, 상기 제1 구간 내에서 상기 중력식 해양구조물의 일부를 구성하는 결합구조체를 설치할 수 있도록, 상기 결합구조체의 일부를 구성하는 단위구조체를 적재하는 장치로서, 상기 제1 구간 내의 해저면에서 해수면 상측으로 기설정된 높이까지 설치되는 지그 프레임; 상기 지그 프레임의 해수면 상측 부분에 장착되어, 상기 지그 프레임에 인접하는 바지(barge)로부터 상기 단위구조체를 들어올린 이후에 상기 지그 프레임 상에서 상기 해수면에 수평되게 이동함으로써, 상기 단위구조체를 상기 바지로부터 상기 제1 구간 내로 이송시키는 오버헤드 크레인; 및 상기 오버헤드 크레인이 상기 단위구조체를 이송시킬 때 상기 지그 프레임에 발생되는 모멘트를 보상할 수 있도록, 상기 바지가 인접하는 상기 지그프레임의 일 부분에 반대되는 부분에 마련되는 균형조절유닛을 포함하여 구성된다.

Description

중력식 해양구조물 설치 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR SETTING MARINE STRUCTURE OF GRAVITY TYPE}

본 발명은 중력식 해양구조물 설치 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 중력식 해양구조물을 안정적이고 효율적으로 설치할 수 있는 중력식 해양구조물 설치 장치 및 방법에 관한 것이다.

오늘날 내륙 지역의 자원 고갈이 가속화됨에 따라 해양 지역의 자원에 대하여 많은 관심을 갖기 시작하였으며, 이에 따라 해양 지역의 자원을 채취하기 위한 다양한 해양구조물들이 해양 지역에 설치되고 있다.

그 중, 컨테이너 터미널, 원유/가스 입·출하 시설 등과 같이 콘크리트 블록과 같은 중력식 구조체를 적재하여 설치하는 중력식 해양구조물이 안정성 있는 구조적 특징 때문에 각광받고 있다.

이러한 중력식 해양구조물을 설치하기 위한 장치 및 방법은, 대부분은 내륙 지역의 구조물을 설치하는 장치 및 방법을 응용한 정도에 그치고 있다. 즉, 종래기술로서, 대한민국등록특허 10-897369호(공고일 : 2009.05.15)호에 개시된 바와 같이 해양 구조물 축조를 위해서 케이슨과 같은 구조물을 바지선과 크레인을 이용하여 해저에 설치하고 있었던 것이다.
그리고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 중력식 해양구조물을 구성하는 단위구조체(a)로부터 들어올려 원하는 위치에 내려놓을 수 있도록, 단위구조체(a)를 해수면 상에 일시적으로 올려놓는 바지(barge, B)와, 바지(B)의 일 구역(10)에 배치되어 단위구조체(a)를 이송하는 크레인(20)을 포함하는 종래의 중력식 해양구조물 설치 장치의 일례를 이용하여야 중력식 해양구조물을 설치하였다.

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그런데, 이와 같은 종래의 중력식 해양구조물 설치 장치의 일례를 이용하여 중력식 해양구조물을 설치하는 경우, 구조적 특징상 중력식 해양구조물을 안정적이고 효율적으로 설치할 수 없는 문제점이 있다.

더욱 구체적으로 설명하면, 종래의 중력식 해양구조물 설치 장치의 일례는 해상에 떠 있는 플로팅(floating) 장비이므로, 장비 자체의 시공 속도가 매우 느리다는 문제점 및 중량이 큰 단위구조체(a)를 이용하여 중력식 해양구조물을 설치할 경우 대형 장비가 소모된다는 점에서 파랑에 의한 영향이 크며 설치 비용 또한 많이 소모된다는 문제점이 있다.

또한, 종래의 중력식 해양구조물 설치 장치의 일례를 이용하여 중력식 해양구조물을 설치하는 경우, 크레인(20)이 작동하는 방향과 단위구조체(a)가 이송되는 방향이 상이하므로, 적은 용량으로는 큰 하중의 물건을 이송시킬 수 없다는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 종래의 중력식 해양구조물 설치 장치의 일례를 이용하여 중력식 해양구조물을 설치하는 경우, 중력식 해양구조물이 설치되는 전체 구간 중 특정 구간에 설치 작업이 완료된 이후에 바지(B)를 이동시켜 다른 특정 구간에 설치 작업을 하여야 하는데, 대형 장비로 구성되는 바지(B)를 이동시키는 것 자체가 쉽지 않으며, 설사 이동시키더라도 다른 특정 구간에 설치 작업을 하기 위한 정확한 위치에 바지(B)를 배치하는 것은 상당히 어렵다는 문제점이 있다.

대한민국등록특허 10-897369호(공고일 : 2009.05.15)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 크레인을 이용하지 않고도 중력식 해양구조물을 안정적이고 효율적으로 설치할 수 있는 중력식 해양구조물 설치 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

해결하고자 하는 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치는, 중력식 해양구조물이 설치되는 해저면 전체의 구간 중 일부 구간을 제1 구간이라고 할 때, 상기 제1 구간 내에서 상기 중력식 해양구조물의 일부를 구성하는 결합구조체를 설치할 수 있도록, 상기 결합구조체의 일부를 구성하는 단위구조체를 적재하는 장치로서, 상기 제1 구간 내의 해저면에서 해수면 상측으로 기설정된 높이까지 설치되는 지그 프레임; 상기 지그 프레임의 해수면 상측 부분에 장착되어, 상기 지그 프레임에 인접하는 바지(barge)로부터 상기 단위구조체를 들어올린 이후에 상기 지그 프레임 상에서 상기 해수면에 수평되게 이동함으로써, 상기 단위구조체를 상기 바지로부터 상기 제1 구간 내로 이송시키는 오버헤드 크레인; 및 상기 오버헤드 크레인이 상기 단위구조체를 이송시킬 때 상기 지그 프레임에 발생되는 모멘트를 보상할 수 있도록, 상기 바지가 인접하는 상기 지그프레임의 일 부분에 반대되는 부분에 마련되는 균형조절유닛을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 지그 프레임은, 상기 해저면에서 상기 해수면 상측 방향으로 상기 제1 구간을 따라 세워지는 한 쌍의 프레임으로서, 각각의 프레임이 소정거리 이격되어 평행하게 세워지는 레그 프레임; 상기 레그 프레임을 구성하는 상기 한 쌍의 프레임의 상단부를 상호 연결시키는 연결 프레임; 및 상기 오버헤드 크레인이 상기 해수면에 수평되게 이동할 수 있도록 상기 제1 구간을 따라 상기 레그 프레임에 마련되는 런어웨이 프레임을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 지그 프레임은, 상기 레그 프레임에 인접하는 상기 바지에 수용되어 있는 상기 단위구조체를 상기 오버헤드 크레인이 들어올릴 수 있도록, 상기 런어웨이 프레임으로부터 연장되어 형성되는 유도 프레임을 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 지그 프레임은, 상기 유도 프레임의 하중으로 인해 상기 지그 프레임에 모멘트가 발생되지 않도록, 상기 유도 프레임을 상기 레그 프레임 또는 상기 연결프레임과 연결시켜 상기 유도 프레임의 하중을 상대적으로 감소시키는 지지 프레임을 더 포함하여 구성될 수도 있다.

아울러, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치는, 상기 레그 프레임에 상기 바지가 인접할 때 발생되는 충돌 또는 간섭으로부터 상기 레그 프레임의 손상을 방지할 수 있도록, 상기 유도 프레임의 하측 방향으로 상기 레그 프레임에 장착되는 완충유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 상기 균형조절유닛은, 상기 오버헤드 크레인 및 상기 단위구조체가 갖는 하중 및 상기 지그 프레임의 무게중심으로부터의 거리를 고려하여 해수를 가변적으로 수용하는 탱크; 및 상기 탱크에 수용되는 상기 해수의 양에 따라 상기 해수를 상기 탱크로 유출입시키는 펌프를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치는, 상기 지그 프레임과 상기 해저면 사이에 불규칙하게 형성되는 간격을 조정할 수 있는 하측높이 조정유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 하측높이 조정유닛은, 상기 해저면에 접하는 지지 플레이트; 및 상기 지그 프레임과 상기 지지 플레이트 사이에 배치되는 유압 실린더를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치는, 상기 지그 프레임과 상기 오버헤드 크레인의 레일 사이에 불규칙하게 형성되는 간격을 조정할 수 있는 상측높이 조정유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 상측높이 조정유닛은, 상기 지그 프레임과 상기 오버헤드 크레인의 레일 사이에 배치되는 다수의 심(shim) 플레이트; 및 상기 심 플레이트를 고정시킬 수 있도록, 상기 심 플레이트와 상기 오버헤드 크레인의 레일 및 상기 지그프레임을 관통하는 고정핀을 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치는, 상기 제1 구간 내에 상기 결합구조체가 설치된 이후에 상기 제1 구간에 인접한 제2 구간에 상기 단위구조체를 적재하여 상기 결합구조체를 설치할 수 있도록, 상기 지그 프레임과 연결되어, 상기 중력식 해양구조물 설치 장치를 상기 제1 구간에서 상기 제2 구간으로 이동시키는 구간이동유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 구간이동유닛은, 상기 해저면에 인접한 상기 지그 프레임의 하측 부분에 장착되는 와이어; 상기 와이어를 상기 제1 구간에서 상기 제2 구간을 향하는 방향으로 당기는 와인더; 및 상기 와인더로 상기 와이어를 당길 때 상기 지그 프레임에 모멘트가 발생되는 것을 방지하도록, 상기 와이어가 당겨지는 방향을 조정하는 앵커를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치는, 상기 제1 구간에서 상기 제2 구간으로 상기 중력식 해양구조물 설치 장치를 이동시킬 때, 상기 제1 구간에 설치된 상기 결합구조체를 기준으로 하여 상기 중력식 해양구조물 설치 장치의 이동을 안내하는 이동안내유닛을 더 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 이동안내유닛은, 상기 제1 구간에 설치된 상기 결합구조체와 상기 지그 프레임 사이에 배치되어, 상기 중력식 해양구조물 설치 장치가 이동할 때 상기 제1 구간에 설치된 상기 결합구조체와 접하면서 회전하는 롤러; 및 상기 롤러를 상기 지그 플레임에 상대적으로 회전 가능하게 장착시키되, 상기 롤러가 상기 제1 구간에 설치된 상기 결합구조체에 접하면서 회전할 때 받는 힘을 완충시키는 연결구를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치는, 상기 제1 구간에서 상기 제2 구간으로 상기 중력식 해양구조물 설치 장치를 이동시킬 때 상기 해저면과의 마찰이 발생되지 않도록, 상기 지그 프레임을 구성하는 중공형 파이프 내부에 충진된 해수를 배수시킴으로써, 상기 지그 프레임의 부력을 높일 수 있게 상기 지그 프레임에 장착되는 해수유출입밸브를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치는, 상기 지그 프레임의 부력을 높이는 것을 보조할 수 있도록, 상기 해수면에 접하는 상기 지그 프레임의 일측에 장착되는 부력체를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 부력체는, 상기 중력식 해양구조물 설치 장치를 상기 제1 구간에 최초 배치할 때, 상기 지그 프레임 중 소정거리 이격되어 평행하게 배치되는 한 쌍의 프레임으로 구성된 레그 프레임이 상호 연결되어 균형을 잡기 이전에, 상기 레그 프레임을 구성하는 각각의 프레임이 상기 해저면에서 상기 해수면 상측 방향으로 세워진 상태를 유지시키도록, 상기 레그 프레임을 구성하는 각각의 프레임에 부력을 제공할 수 있게 구성될 수 있다.

한편, 해결하고자 하는 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 방법은, 중력식 해양구조물이 설치되는 해저면 전체의 구간 중 일부 구간을 제1 구간이라고 할 때, 상기 제1 구간 내에서 상기 중력식 해양구조물의 일부를 구성하는 제1 결합구조체를 설치한 이후에 상기 제1 구간에 인접한 제2 구간에 상기 제1 결합구조체에 이어서 제2 결합구조체를 설치함으로써, 상기 중력식 해양구조물을 설치하는 방법으로서, 상기 제1 구간 내에 해저면에서 해수면 상측으로 기설정된 높이까지 지그 프레임을 설치하는 제1 단계; 상기 제1 단계를 통해 설치된 상기 지그 프레임에 장착되는 오버헤드 크레인을 이용하여, 상기 지그 프레임에 인접하는 바지(barge)로부터 상기 제1 결합구조체의 일부를 구성하는 단위구조체를 들어올린 이후에 상기 해수면에 수평되게 이송시키는 제2 단계; 상기 제2 단계를 통해 이송된 상기 단위구조체를 적재하는 제3 단계; 상기 제2 단계 및 상기 제3 단계를 반복하여 상기 제1 결합구조체를 설치하는 제4 단계; 및 상기 제4 단계를 통해 상기 제2 단계 및 상기 제3 단계가 반복될 때, 상기 지그 프레임에 발생되는 모멘트를 보상함으로써, 상기 지그 프레임이 파손되는 것을 방지하는 제5 단계를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 제1 단계는, 상기 해저면에서 상기 해수면 상측 방향으로 상기 제1 구간을 따라 중공형 파이프로 구성된 한 쌍의 프레임 각각을 소정거리 이격시켜 평행하게 세워 두되, 상기 중공형 파이프 내부의 일 부분만 해수로 채우고 별도의 부력체를 장착함으로써 상기 한 쌍의 프레임이 기울어지지 않도록 세워두는 제1 과정; 상기 제1 과정을 통해 세워진 상기 한 쌍의 프레임을 상기 해저면에 고정시킴으로써 상기 지그 프레임을 구성하는 레그 프레임을 설치하되, 상기 한 쌍의 프레임 각각의 하단부와 상기 해저면 사이의 간격을 조정함으로써 상기 레그 프레임의 상단부가 상기 해수면에 평행하게 설치되는 제2 과정; 상기 제2 과정을 통해 설치된 레그 프레임의 상단부를 연결 프레임을 통해 연결시키고 상기 오버헤드 크레인의 레일이 장착되는 런어웨이 프레임을 장착하는 제3 과정; 및 상기 오버헤드 크레인의 레일을 상기 런어웨이 프레임에 장착하되 상기 오버헤드 크레인의 레일이 상기 해수면에 평행한지 확인하고, 평행하지 않으면 상기 지그 프레임과 상기 오버헤드 크레인의 레일 사이의 간격을 조정하는 제4 과정을 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 방법은, 상기 제1 구간에서 상기 제1 결합구조체의 설치가 완료된 이후에 상기 제2 구간에 상기 제2 결합구조체를 설치하기 위하여 상기 지그 프레임을 상기 제2 구간으로 이동시키는 제6 단계를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 여기서 상기 제6 단계는, 상기 중공형 파이프 내부의 일 부분에 채워진 해수를 배수시키는 제5 과정; 상기 제1 결합구조체와 상기 레그 프레임 사이에 마련된 이동안내유닛을 통해 상기 제1 결합구조체를 기준으로 상기 지그 프레임을 상기 제1 구간에서 상기 제2 구간으로 이동시키는 제6 과정; 및 상기 제6 과정을 통해 이동한 상기 지그 프레임의 하단부와 상기 해저면 사이의 간격 및 상기 지그 프레임의 상단부와 상기 오버헤드 크레인의 레일 사이의 간격을 조정하여, 상기 오버헤드 크레인의 레일이 상기 해수면에 평행하게 되도록 하는 제7 과정을 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치 및 방법에 따르면, 크레인보다 구조적으로 안정적이고 적은 용량으로도 큰 하중의 물건을 이송시킬 수 있는 오버헤드 크레인을 사용하므로, 중력식 해양구조물을 안정적이고 효율적으로 설치할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치 및 방법에 따르면, 특정 구간에 대한 설치 작업이 완료된 이후에 중력식 해양구조물 설치 장치 자체를 원하는 다른 구간으로 쉽고 정확하게 이동시킬 수 있으므로, 중력식 해양구조물을 안정적이고 효율적으로 설치할 수 있다는 이점이 있다.

도 1 및 도 2는 종래의 중력식 해양구조물 설치 장치의 일례를 이용하여 중력식 해양구조물을 설치하는 방법을 설명하기 위해 도시한 모식도이다.
도 3은 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예를 도시한 사시도이다.
도 4는 도 3의 A부분을 확대 도시한 사시도이다.
도 5는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선으로 절개하여 바라본 단면도이다.
도 6은 도 5의 B부분을 확대 도시한 단면도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예를 이용하여 중력식 해양구조물을 설치하는 방법을 설명하기 위해 도시한 모식도이다.
도 9는 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예에 대한 변형례를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

아울러, 본 발명을 설명하는데 있어서의 전방·후방 또는 상측·하측과 같이 방향을 지시하는 용어들은 당업자가 본 발명을 명확하게 이해하기 위하여 기재된 것들로서 상대적인 방향을 지시하는 것으로, 이로 인해 권리범위가 제한되지는 않는다고 할 것이다.

먼저, 도 3 내지 도 6 및 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

여기서, 도 3은 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 A부분을 확대 도시한 사시도이며, 도 5는 도 3의 Ⅰ-Ⅰ선으로 절개하여 바라본 단면도이고, 도 6은 도 5의 B부분을 확대 도시한 단면도이며, 도 9는 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예에 대한 변형례를 도시한 사시도이다.

도 3 내지 도 6 및 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예는 지그 프레임(zig frame; 100)과, 오버헤드 크레인(overhead crane; 200) 및 균형조절유닛(300)을 포함하여 구성된다.

여기서, 각 구성요소에 대하여 상세하게 설명하기 이전에, 이하 계속하여 언급될 단위구조체(a), 결합구조체(A), 제1 구간, 제2 구간 등에 대한 용어를 설명하기로 한다.

단위구조체(a) 및 결합구조체(A)는 중력식 해양구조물의 일부를 구성하는 것으로, 다수의 단위구조체(a)를 적재하여 결합구조체(A)를 형성하고, 이렇게 형성된 결합구조체(A) 다수를 연결되면 중력식 해양구조물이 형성된다. 즉, 단위구조체(a) 및 결합구조체(A)는 중력식 해양구조물을 중력식 해양구조물을 형성하는 과정에 따라 임의적으로 구분하여 둔 것을 의미한다.

한편, 제1 구간 및 제2 구간은 중력식 해양구조물이 설치되는 해저면 전체의 구간 중 일부 구간을 의미하는 것으로, 다수의 단위구조체(a)가 적재되어 결합구조체(A)가 만들어지는 구간으로서 하나의 구간에서 하나의 결합구조체(A)가 형성되는 것으로 이해될 수 있다. 즉, 제1 구간 및 제2 구간 역시 중력식 해양구조물이 설치되는 해저면 전체의 구간을 중력식 해양구조물을 설치하는 과정에 따라 임의적으로 구분하여 둔 것을 의미한다.

그 밖에도 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예를 구성하는 각각의 구성요소에 대하여 상세하게 설명하는데 있어서 특정되지 않은 용어들이 언급될 수 있으나, 이는 당업자라면 각 구성요소에 대한 설명으로부터 예측 가능한 의미를 갖는 용어라 할 것이다.

이상 설명한 바와 같은 용어를 전제로 하여, 이하에서는 지그 프레임(100)과, 오버헤드 크레인(200) 및 균형조절유닛(300)에 대하여 차례대로 상세히 설명한다.

지그 프레임(100)은 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예의 전반적인 외형을 형성하는 구성요소로서, 이후 자세히 설명될 오버헤드 크레인(200) 및 균형조절유닛(300)이 장착될 수 있도록 제1 구간 내에 해저면에서 해수면 상측으로 기설정된 높이까지 설치된다.

이때, 기설정된 높이는 중력식 해양구조물의 일부를 구성하는 결합구조체(A) 및 상기 결합구조체(A)의 일부를 구성하는 단위구조체(a)의 높이를 고려하여 결정되는 높이를 말한다.

이러한 지그 프레임(100)은 육상에서 조립하여 운반 및 배치할 수 있도록 구성될 수 있지만, 이를 위해 대형장비의 소요가 예상되며 이로 인한 문제점은 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제점과 크게 다르지 않는바, 지그 프레임(100)을 구성하는 각각의 프레임을 분할 제작하여 운반 및 배치한 후 해상에서 조립할 수 있도록 구성되는 것이 유리하다.

(이때, 지그 프레임(100)을 구성하는 각각의 프레임을 배치하고 해상에서 조립하는 과정에 대하여는 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 방법의 일 실시예를 설명할 때 함께 상세히 설명하기로 한다.)

즉, 지그 프레임(100)은 레그 프레임(leg frame; 110), 연결 프레임(120), 런어웨이 프레임(run away frame; 130), 유도 프레임(140), 지지 프레임(150), 보강 프레임(160), 상단 플레이트(170) 등이 분할 제작하여 해상에서 조립되는 구성요소이다.

여기서, 레그 프레임(110)은 해저면에서 해수면 상측 방향으로 제1 구간을 따라 세워지되, 각각의 프레임이 소정거리 이격되어 평행하게 세워지는 한 쌍의 프레임이다.

이때, 레그 프레임(110)을 구성하는 한 쌍의 프레임은 제1 구간 및 제2 구간의 길이를 고려하여 다수의 빔으로 구성되며, 각각의 빔에는 후술하는 바와 같이 해수유출입밸브(900), 부력체(1000) 등이 마련된다.

또한, 레그 프레임(110)을 구성하는 한 쌍의 프레임 사이에 이격되는 소정거리는 결합구조체(A) 및 오버헤드 크레인(200)의 폭을 고려하여 결정되며, 상기 소정거리는 한 쌍의 프레임이 평행하게 될 수 있도록 변화없이 일정하여야 할 것이다.

한편, 연결 프레임(120)은 레그 프레임(110)을 구성하는 한 쌍의 프레임을 상호 연결시키는 프레임이다.

이러한 연결 프레임(120)은 레그 프레임(110)을 구성하는 한 쌍의 프레임을 상호 연결하기만 하면 위치와 개수에 대하여는 제한이 없다. 다만, 오버헤드 크레인(200)이 단위구조체(a)를 이송하는데 방해를 하지 않도록 레그 프레임(110)의 상단부에 위치하는 것이 유리하다.

한편, 런어웨이 프레임(130)은 오버헤드 크레인(200)이 해수면에 수평되게 이동할 수 있도록 제1 구간을 따라 레그 프레임(110)에 마련되는 프레임이다.

더욱 구체적으로, 이러한 런어웨이 프레임(130)은 레그 프레임(110)을 구성하는 한 쌍의 프레임이 서로 대면하고 있는 면에 각각 제1 구간을 따라 형성될 수 있으며, 런어웨이 프레임(130) 상단부에는 오버헤드 크레인(200)을 구성하는 이송부(220)가 놓여지는 레일(210)이 설치될 수 있다.

이때, 레일(210)의 하중만을 고려한다면 다른 프레임들과 동일하게 모든 면이 동일한 다각 기둥 또는 원기둥 형상으로 형성되어도 무방할 것이지만, 레일(210) 위에 이송부(220)가 놓여지고 이송부(220)에는 단위구조체(a)가 매달려 있기 때문에 이들의 하중을 모두 고려한다면 다른 프레임들과 달리 레그 프레임(110)을 구성하는 한 쌍의 프레임에 부착되는 일면은 더 크게 구성될 수 있을 것이다.

한편, 유도 프레임(140)은 레그 프레임(110)에 인접하는 바지(B)에 수용되어 있는 단위구조체(a)를 오버헤드 크레인(200)이 들어올릴 수 있도록 런어웨이 프레임(130)으로부터 제1 구간의 길이 방향을 따라 연장되어 형성되는 프레임이다.

물론, 레그 프레임(110)을 구성하는 한 쌍의 프레임 사이의 소정 거리가 충분히 길다면 바지(B)가 런어웨이 프레임(130) 하측에 배치될 수 있지만, 그렇지 않은 경우에는 단위구조체(a)를 상/하의 수직방향으로 들어올릴 수는 있지만 대각선으로 들어올릴 수 없는 오버헤드 크레인(200)의 구조상 유도 프레임(140)이 필요할 것이다.

이러한 유도 프레임(140)은 전체 지그 프레임(100)의 하중 대비 차지하는 하중이 크지 않으므로, 도 3에 도시된 바와 같이 별도의 지지 프레임(150)을 구비하지 않아도 무방하다.

그러나, 경우에 따라서는 유도 프레임(140)의 하중으로 인해 지그 프레임(100)에 모멘트가 발생될 수 있으며, 이렇게 지그 프레임(100)에 발생될 수 있는 모멘트는 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예가 해저면에 안전하게 배치되지 못하도록 하는 요소이므로, 도 9에 도시된 바와 같은 지지 프레임(150)을 지그 프레임(100)에 포함시켜 구성할 수 있다.

즉, 유도 프레임(140)을 레그 프레임(110) 또는 연결 프레임(120)과 연결시키는 지지 프레임(150)을 포함하여 지그 프레임(100)을 구성함으로써, 유도 프레임(140)의 하중을 상대적으로 감소시키고, 이로 인해 유도 프레임(140)의 하중으로 인해 지그 프레임(100)에 모멘트가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 할 수 있다.

일례로, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예에서 지지 프레임(150)은 도면에 도시된 바와 같이 유도 프레임(140)의 상측에서 유도 프레임(140)을 구조적으로 당김으로써 유도 프레임(140)의 하중을 상대적으로 감소시켜 지그 프레임(100)에 모멘트가 발생되는 것을 방지한다.

한편, 보강 프레임(160)은 전술한 바와 같이 지그 프레임(100)을 구성하는 여러 프레임들 중간 중간에 설치되는 프레임이다.

이러한 보강 프레임(160)은 오버헤드 크레인(200)의 이동, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예의 하중 분포 등을 고려하여 설치되는 것이지만, 그 구조 및 형상에 대하여는 큰 제한이 없다고 할 것이다.

한편, 상단 플레이트(170)는 지그 프레임(100)의 상단부에 장착되는 플레이트로서, 오버헤드 크레인(200)을 이동시키기 위해 사용자가 올라가서 서 있을 수 있도록 하거나, 또는 도면에 도시된 바와 같이 균형조절유닛(300)을 배치할 수 있도록 하는 역할을 한다.

이러한 상단 플레이트(170)는 전술한 바와 같은 역할을 수행할 수 있다면, 그 형상이나 구조, 재질 등이 다양할 수 있음은 당연하다.

정리하면, 지그 프레임(100)은 제1 구간 내의 해저면에서 해수면 상측으로 기설정된 높이까지 레그 프레임(110), 연결 프레임(120), 런어웨이 프레임(130), 유도 프레임(140), 지지 프레임(150), 보강 프레임(160), 상단 플레이트(170)이 해상에서 조립되어져 설치되는 프레임이다.

한편, 오버헤드 크레인(200)은 지그 프레임(100)의 해수면 상측 부분에 장착되어, 지그 프레임(100)에 인접하는 바지(B)로부터 단위구조체(a)를 들어올린 이후에 지그 프레임(100) 상에서 해수면에 수평하게 이동함으로써, 단위구조체(a)를 바지(B)로부터 제1 구간 내로 이송시키는 구성요소이다.

이러한 오버헤드 크레인(200)은 런어웨이 프레임(130)에 놓여지는 레일(210)을 따라 직선 방향으로 이동하는 이송부(220)에 단위구조체(a)가 매달릴 수 있도록 구성된다.

이때, 단위구조체(a)가 이송부(220)에 매달리는 구조 및 방법은 다양할 수 있으나, 이송부(220)와 단위구조체(a) 사이의 거리가 너무 멀게 매달려지면 이송부(220)의 이동에 의한 관성 또는 바람에 의해 단위구조체(a)가 흔들릴 수 있다는 점은 고려되어야 할 것이다.

또한, 오버헤드 크레인(200)의 이송부(220)가 레일(210)에 장착되는 구조 및 방법 역시 다양할 수 있으나, 이송부(220)가 이동하는 방향 이외의 방향으로 이탈되지 않아야 한다는 점은 고려되어야 할 것이다. 일례로 도 6에 도시된 바와 같이 이송부(220)의 바퀴(222)는 레일(210)의 측부까지 감싸도록 구성될 수 있다.

한편, 균형조절유닛(300)은 오버헤드 크레인(200)이 단위구조체(a)를 이송시킬 때 지그 프레임(100)에 발생되는 모멘트를 보상할 수 있도록, 바지(B)가 인접하는 지그 프레임(100)의 일 부분에 반대되는 부분에 마련되는 구성요소이다.

즉, 지그 프레임(100)에는, 오버헤드 크레인(200) 및 단위구조체(a)가 갖는 하중으로 인해, 도 7 및 도 8에 도시된 일 실시예를 기준으로 할 때 시계 방향의 모멘트가 발생하게 되므로, 지그 프레임(100)은 매우 불안정한 상태에 놓여지게 된다.

그런데, 오버헤드 크레인(200) 및 단위구조체(a)가 위치하는 지그 프레임(100)의 반대측에 균형조절유닛(300)을 마련해두면, 균형조절유닛(300)의 하중으로 인해 도 7 및 도 8에 도시된 일 실시예를 기준으로 할 때 반시계 방향의 모멘트가 발생되어 앞서 설명한 모멘트를 보상하게 되므로, 지그 프레임(100)은 다시 안정한 상태에 놓여질 수 있다.

이와 같은 역할을 하는 균형조절유닛(300)은 오버헤드 크레인(200) 및 단위구조체(a)의 하중으로 인해 발생되는 모멘트를 보상할 수 있다면 제한을 받지 않고 다양한 구조 및 형상을 가질 수 있다.

일례로, 균형조절유닛(300)은 탱크(310)와 펌프(320)를 포함하여 구성될 수 있는데, 여기서 탱크(310)는 오버헤드 크레인(200) 및 단위구조체(a)가 갖는 하중 및 지그 프레임(100)의 무게중심으로부터의 거리를 고려하여 해수를 가변적으로 수용하는 구성요소이며, 펌프(320)는 이러한 탱크(310)에 수용되는 해수의 양에 대응하여 해수를 탱크(310)로 유출입시키는 구성요소이다.

이와 같이 구성되는 균형조절유닛(300)에 의하면, 오버헤드 크레인(200)이 바지(B)로부터 단위구조체(a)를 들어올린 상태에 있을 때 지그 프레임(100)에 가장 큰 모멘트가 발생될 수 있으므로, 이에 대응하여 펌프(320)를 가동시켜 탱크(310)에 해수를 가득 채워 상기 모멘트에 반대되는 모멘트가 발생되도록 하여 이를 보상시킨다.

그러나, 이후 오버헤드 크레인(200)이 단위구조체(a)를 내려놓은 상태에 있을 때 탱크(310)에 해수가 가득 채워진 상태에 있다면 오히려 반대되는 모멘트로 인해 지그 프레임(100)이 불안정한 상태가 되는 문제가 발생될 수 있으므로, 이에 대응하여 펌프(320)를 가동시켜 탱크(310)에서 해수를 배수시켜 이러한 문제를 해소시킨다.

한편, 이상 설명한 바와 같은 지그 프레임(100), 오버헤드 크레인(200), 균형조절유닛(300) 이외에도 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예는 완충유닛(400), 하측높이 조정유닛(500), 상측높이 조정유닛(600), 구간이동유닛(700), 이동안내유닛(800), 해수유출입밸브(900), 부력체(1000)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 완충유닛(400)은 레그 프레임(110)에 바지(B)가 인접할 때 발생되는 충돌 또는 간섭으로부터 레그 프레임(110)의 손상을 방지할 수 있도록, 유도 프레임(140)의 하측방향으로 레그 프레임(110)에 장착되는 구성요소이다.

이러한 완충유닛(400)은 바지(B)로 인해 레그 프레임(110)이 손상되어 지그 프레임(100)의 균형을 무너트리게 되는 것을 방지할 수 있다면 어떠한 형태로 형성되어도 무방하다.

일례로, 완충유닛(400)은 도면에 도시된 바와 같이 바지(B)와 인접하는 레그 프레임(110)의 길이 방향을 따라 설치하여둔 매트리스(mattress) 형태로 구성될 수 있다.

한편, 하측높이 조정유닛(500)은 지그 프레임(100)과 해저면 사이에 불규칙하게 형성되는 간격을 조정하기 위한 구성요소이다.

즉, 하측높이 조정유닛(500)은, 높이가 고르지 않은 해저면에 지그 프레임(100)이 설치될 경우에 발생되는 지그 프레임(100)의 불균형을 방지하는 역할을 하며, 나아가 오버헤드 크레인(200)이 지그 프레임(100) 상에서 해수면에 수평되게 이동할 수 있도록 하는 역할도 한다.

이러한 하측높이 조정유닛(500)은 지그 프레임(100)과 해저면 사이에 불규칙하게 형성되는 간격을 조정할 수 있는 역할을 수행할 수 있다면, 그 구조 또는 형태에 있어 제한되지 않음은 당연하다.

일례로, 하측높이 조정유닛(500)은 지지 플레이트(510) 및 유압 실린더(520)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 지지 플레이트(510)는 레그 프레임(110)의 하단부에 배치되어 해저면에 접하는 구성요소이며, 유압 실린더(520)는 지그 프레임(100)과 지지 플레이트(510) 사이에 배치되어 지그 프레임(100)과 지지 플레이트(510) 사이의 간격을 유압으로 조정하는 구성요소이다.

이때, 지지 플레이트(510)는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 레그 프레임(110)의 하단부에서 연장되는 방향으로 하나만 마련되어도 무방하나, 더욱 안정적이고 유연하게 지그 프레임(100)과 해저면 상이에 불규칙하게 형성되는 간격을 조정할 수 있도록 도 9에 도시된 바와 같이 문어발 형태로 측부에서 돌출되어 해저면에 닿도록 마련될 수도 있다.

한편, 상측높이 조정유닛(600)는 지그 프레임(100)과 오버헤드 크레인(200) 레일(210) 사이에 불규칙하게 형성되는 간격을 조정하는 구성요소이다.

즉, 상측높이 조정유닛(600)은, 하측높이 조정유닛(500)만으로 지그 프레임(100)과 오버헤드 크레인(200) 레일(210) 사이에 불규칙하게 형성되는 간격을 조정하기 어려울 경우에 오버헤드 크레인(200)이 지그 프레임(100) 상에서 해수면에 수평되게 이동할 수 없게 되는 상황을 방지하기 위한 역할을 한다.

이러한 상측높이 조정유닛(600)은 오버헤드 크레인(200)이 지그 프레임(100) 상에서 해수면에 수평되게 이동할 수 있도록 하는 역할을 수행할 수 있다면 어떠한 형태로 구성되어도 무방하다.

일례로, 상측높이 조정유닛(600)은 다수의 심(shim) 플레이트(610) 및 고정핀(620)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 심 플레이트(610)는 지그 프레임(100)과 오버헤드 크레인(200)의 레일(210) 사이에 배치되는 얇은 판 형상의 구성요소이고, 고정핀(620)은 심 플레이트(610)와 오버헤드 크레인(200)의 레일(210) 및 지그 프레임(100)을 관통시켜 심 플레이트(610)를 고정시키는 구성요소이다.

한편, 구간이동유닛(700)은, 제1 구간 내에 결합구조체(A)가 설치된 이후에 제1 구간에 인접한 제2 구간에 단위구조체(a)를 적재하여 결합구조체(A)을 설치할 수 있도록, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예를 제1 구간에서 제2 구간으로 이동시키기 위해 마련되는 구성요소이다.

이러한 구간이동유닛(700)이 없다면, 제1 구간에 결합구조체(A)가 설치된 이후 다시 이동시켜 지그 프레임(100)을 제2 구간의 정확한 위치에 설치할 때 효율성이 저하될 수 있는 문제가 발생될 수 있다. 하지만 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예는 구간이동유닛(700)을 포함하기 때문에 이러한 문제 없이 더욱 효율적으로 중력식 해양구조물을 설치할 수 있다.

이와 같은 구간이동유닛(700)에 대하여 일례를 들어 더욱 구체적으로 설명하면, 구간이동유닛(700)은 와이어(710)와, 와인더(720) 및 앵커(730)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 와이어(710)는 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예를 이동시킬 수 있는 힘을 전달하는 구성요소로, 해저면에 인접한 지그 프레임(100)의 하측 부분에 장착된다. 이와 같이 지그 프레임(100)의 하측 부분에 장착되는 것은 상측 부분에 장착되는 것보다 더욱 안정적으로 힘을 전달할 수 있기 때문이다.

한편, 와인더(720)는 와이어(710)를 제1 구간에서 제2 구간을 향하는 방향으로 당기는 구성요소이다. 이러한 와인더(720)는 와이어(710)가 지그 프레임(100)의 하측 부분에 장착되어 있음을 고려하여 해저면에 배치될 수 있다.

그러나, 와인더(720)를 구동시키는 힘을 해저면까지 제공하는 것이 용이하지 않으므로, 와인더(720)는 해수면 밖에 배치시키는 것이 유리하다. 하지만 이와 같이 와이어(710)를 해수면 밖에 배치할 경우에 와이어(710)를 당길 때 지그 프레임(100)에 모멘트가 발생할 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 앵커(730)가 구간이동유닛(700)에 포함된다.

즉, 앵커(730)는 와이어(710)가 당겨지는 방향을 조정하여 와인더(720)가 와이어(710)를 당길 때 지그 프레임(100)에 모멘트가 발생되지 않도록 와이어(710)가 당겨지는 방향을 조정하는 구성요소이다.

한편, 이동안내유닛(800)은, 전술한 바와 같은 구간이동유닛(700)을 통해 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예를 제1 구간에서 제2 구간으로 이동시킬 때, 중력식 해양구조물 설치 장치의 이동을 안내하는 구성요소이다.

이때, 이동안내유닛(800)이 중력식 해양구조물 설치 장치의 이동을 안내하기 위해서는 기준이 필요할 것인데, 별도로 기준라인이 될 수 있는 부재를 해저면에 설치하여도 무방하지만, 상기 부재를 해저면에 설치하는 것은 효율성을 저하시키는 사항일 것이다.

따라서, 이동안내유닛(800)은 제1 구간에 설치된 결합구조체(A)를 기준으로 하여 중력식 해양구조물 설치 장치의 이동을 안내하도록 구성된다.

더욱 구체적으로, 이동안내유닛(800)은 롤러(810) 및 연결구(820)를 포함하여 구성되어, 제1 구간에 설치된 결합구조체(A)를 기준으로 하여 중력식 해양구조물 설치 장치의 이동을 안내한다.

여기서, 롤러(810)는 제1 구간에 설치된 결합구조체(A)와 레그 프레임(110) 사이에 배치되어 중력식 해양구조물 설치 장치가 이동할 때 제1 구간에 설치된 결합구조체(A)와 접하면서 회전하는 구성요소이다.

한편, 연결구(820)는 롤러(810)가 레그 프레임(110)에 상대적으로 회전 가능하게 장착시키는 구성요소로, 단순히 롤러(810)를 장착하는데 그치지 않고, 롤러(810)가 제1 구간에 설치된 결합구조체(A)에 접하면서 받는 힘을 완충시키는 역할도 한다.

이와 같이 연결구(820)를 통해 롤러(810)가 제1 구간에 설치된 결합구조체(A)에 접하면서 받는 힘을 완충시킬 수 있으므로, 결합구조체(A)는 굴곡을 가져도 무방하고, 롤러(810)가 받는 힘이 그대로 레그 프레임(110)으로 전달되어 지그 프레임(100)의 균형을 무너뜨리는 것이 방지된다.

이상 설명한 바와 같이 구간이동유닛(700) 및 이동안내유닛(800)을 통해 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치를 제1 구간에서 제2 구간으로 이동시키게 되는데, 이때 지그 프레임(100)의 하중을 조금이라도 줄여주면 레그 프레임(110)과 해저면 사이의 마찰이 발생되지 않아 더욱 안정적으로 이동시킬 수 있을 것이다.

따라서 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예에서는 해수유출입밸브(900)를 더 포함하여 구성됨으로써, 레그 프레임(110)과 해저면 사이의 마찰이 발생되지 않도록 한다.

즉, 해수유출입밸브(900)는 지그 프레임(100)을 구성하는 중공형 파이프 내부에 충진된 해수를 배수시킴으로써 지그 프레임(100)의 부력을 높임으로써, 제1 구간에서 제2 구간으로 중력식 해양구조물 설치 장치를 이동시킬 때 해저면과의 마찰이 발생되지 않도록 하는 구성요소이다.

이러한 해수유출입밸브(900)는 지그 프레임(100)을 구성하는 중공형 파이프 내부에 충진된 해수를 배수시킬 수 있다면 어떠한 형태로 구성되어도 무방하며 어느 위치에 배치되어도 무방하다.

그러나 효율적인 측면을 고려한다면, 해수유출입밸브(900)는 전술한 균형조절유닛(300)을 구성하는 펌프(320)와 연동되도록 구성되며, 도면에 도시된 바와 같이 해수면에 인근하여 배치되는 것이 유리할 것이다.

또한, 해수유출입밸브(900)는 지그 프레임(100) 내부에 충진된 해수를 배수할 때 있어서 지그 프레임(100)의 균형이 무너지지 않도록, 지그 프레임(100)에 충진된 해수를 동시에 일정하게 배수하도록 하는 것이 유리할 것이다.

한편, 부력체(1000)는 전술한 바와 같이 해수유출입밸브(900)를 통해 내부에 충진된 해수를 배수시킴으로써 지그 프레임(100)의 부력을 높이는 것을 보조하는 구성요소이다.

물론, 부력체(1000)를 구비하지 않고 해수유출입밸브(900)만으로 지그 프레임(100)의 부력을 높일 수도 있으며, 해수유출입밸브(900)을 구비하지 않고 부력체(1000)만으로 지그 프레임(100)의 부력을 높일 수도 있다. 하지만, 이를 함께 구비하여 상호 보완하여 부력을 높인다면 그만큼 효율적으로 부력을 높일 수 있음은 당연하다.

특히, 부력체(1000)는 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예를 제1 구간에 최초 배치할 때에는 다음과 같은 이유로 포함되는 것이 유리하다.

즉, 부력체(1000)는, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예를 제1 구간에 최초 배치할 때, 지그 프레임(100) 중 소정거리 이격되어 평행하게 배치되는 한 쌍의 프레임으로 구성된 레그 프레임(110)이 상호 연결되어 균형을 잡기 이전에 레그 프레임(110)을 구성하는 한 쌍의 프레임 각각이 해수면 상측 방향으로 세워진 상태를 유지시키도록, 레그 프레임(110)을 구성하는 한 쌍의 프레임 각각에 부력을 제공할 수 있다.

이러한 부력체(1000)는 도 3에 도시된 바와 같이 레그 프레임(110) 전 구간에 걸쳐 마련될 수 있음은 물론, 도 9에 도시된 바와 같이 레그 프레임(110)의 일 구간에만 마련될 수도 있다.

또한, 부력체(1000)가 항상 지그 프레임(100)에 부력을 가하게 될 경우, 지그 프레임(100)의 안정성을 저하시키는 것이므로, 부력체(1000)의 부력은 조절 가능하게 구성될 수 있다.

이때, 부력을 조절하기 위한 구성요소는 다양할 수 있으나, 도면에 도시된 바와 같은 부력조절밸브(1010)를 구성요소로 할 수 있으며, 이러한 부력조절밸브(1010)는 전술한 해수유출입밸브(900)와 연동할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 부력조절밸브(1010)는 해수유출입밸브(900)와 함께 부력체(1000) 내부에 해수를 유출입시킴으로써, 부력체(1000)의 부력을 조절하게 된다.

이어서, 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 방법의 일 실시예를 설명하는 한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 작용 및 효과에 대하여도 함께 상세히 설명한다.

여기서, 도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예를 이용하여 중력식 해양구조물을 설치하는 방법을 설명하기 위해 도시한 모식도이다.

도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 방법의 일 실시예는 제1 단계 내지 제6 단계를 포함하여 구성된다. 이때, 제1 단계 내지 제6 단계는 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예에 대한 상세한 설명으로부터 당업자가 충분히 예측할 수 있을 것이지만, 더욱 상세한 설명을 위하여 각 단계에 대하여 이하 설명하기로 한다.

제1 단계는 제1 구간 내에 해저면에서 해수면 상측으로 기설정된 높이까지 지그 프레임(100)을 설치하는 단계로서, 다음과 같이 제1 과정 내지 제4과정을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 제1 과정은, 레그 프레임(110)을 설치하기 위하여 준비하는 과정으로서, 해저면에서 해수면 상측 방향으로 제1 구간을 따라 중공형 파이프로 구성된 한 쌍의 프레임 각각을 소정거리 이격시켜 평행하게 세워 두되, 중공형 파이프 내부의 일 부분만 해수로 채우고 별도의 부력체(1000)를 장착함으로써 한 쌍의 프레임이 기울어지지 않도록 세워두는 과정이다.

한편, 제2 과정은, 레그 프레임(110)을 설치하는 과정으로, 제1 과정을 통해 세워진 한 쌍의 프레임을 해저면에 고정시킴으로써 레그 프레임(110)을 설치하되, 하측높이 조정유닛(500)를 이용하여 한 쌍의 프레임 각각의 하단부와 해저면 사이의 간격을 조정함으로써 레그 프레임(110)의 상단부가 상기 해수면에 평행하게 설치되도록 하는 과정이다.

한편, 제3 과정은 연결 프레임(120) 및 런어웨이 프레임(130)을 설치하는 과정으로서, 제2 과정을 통해 설치된 레그 프레임(110)의 상단부를 연결 프레임(120)을 통해 연결시키고 오버헤드 크레인(200)의 레일(210)이 장착되는 런어웨이 프레임(130)을 장착하는 과정이다.

한편, 제4 과정은 오버헤드 크레인(200)의 레일(210)을 런어웨이 프레임(130)에 장착하되 오버헤드 크레인(200)의 레일(210)이 해수면에 평행한지 확인하고, 평행하지 않으면 상측높이 조정유닛(600)을 이용하여 지그 프레임(100)과 오버헤드 크레인(200) 레일(210) 사이의 간격을 조정하는 과정이다.

이와 같은 제1 과정 내지 제4 과정을 통해 제1 단계가 완료되면, 제2 단계 내지 제5 단계가 진행된다.

제2 단계는, 제1 단계를 통해 설치된 지그 프레임(100)에 장착되는 오버헤드 크레인(200)을 이용하여 지그 프레임(100)에 인접하는 바지(B)로부터 결합구조체(A)의 일부를 구성하는 단위구조체(a)를 들어올린 이후에 해수면에 수평되게 이송시키는 단계이고, 제3 단계는 제2 단계를 통해 이송된 단위구조체(a)를 적재하는 단계이며, 제4 단계는 제2 단계 및 제3 단계를 반복하여 결합구조체(A)를 설치하는 단계이고, 제5 단계는 제4 단계를 통해 제2 단계 및 제3 단계가 반복될 때, 지그 프레임(100)에 발생되는 모멘트를 균형조절유닛(300)을 이용하여 보상함으로써, 지그 프레임(100)이 파손되는 것을 방지하는 단계이다.

이와 같은 제2 단계 내지 제5 단계가 진행되고 나면 중력식 해양구조물을 구성하는 다수의 결합구조체(A) 중 하나인 제1 결합구조체가 설치 완성된다.

이후, 제1 결합구조체에 이어서 중력식 해양구조물을 구성하는 다수의 결합구조체(A) 중 다른 하나인 제2 결합구조체가 설치 시작되는데, 이를 위한 단계가 제6 단계이다.

즉, 제6 단계는, 제1 구간에서 제1 결합구조체의 설치가 완료된 이후에 제2 구간에 제2 결합구조체를 설치하기 위하여, 지그 프레임(100)을 제2 구간으로 이동시키는 단계로서, 다음과 같이 제5 과정 내지 제7 과정을 포함하여 구성된다.

여기서, 제5 과정은 지그 프레임(100)을 구성하는 중공형 파이프 내부의 일 부분에 채워진 해수를 해수유출입밸브(900)를 이용하여 배수시키는 과정이고, 제6 과정은 제1 결합구조체와 레그 프레임(110) 사이에 마련된 이동안내유닛(800)을 통해 제1 결합구조체를 기준으로 지그 프레임(100)을 제1 구간에서 제2 구간으로 이동시키는 과정이며, 제7 과정은 제6 과정을 통해 이동한 지그 프레임(100)의 하단부와 해저면 사이의 간격 및 지그 프레임(100)의 상단부와 오버헤드 크레인(200)의 레일(210) 사이의 간격을 조정하는 과정이다.

이와 같은 제6 단계가 완료되면, 전술한 바와 같은 제2 단계 내지 제5 단계가 반복되면서 제2 결합구조체가 완성되고, 이러한 일련의 단계가 반복되면서 중력식 해양구조물이 완성된다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치 및 방법의 일 실시예에 따르면, 구조적으로 안정적이고 적은 용량으로도 큰 하중의 물건을 이송시킬 수 있는 오버헤드 크레인(200)을 사용하므로, 중력식 해양구조물을 안정적이고 효율적으로 설치할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치 및 방법의 일 실시예에 따르면, 제1 구간에 대한 결합구조체(A) 설치 작업이 완료된 이후에 본 발명에 따른 중력식 해양구조물 설치 장치의 일 실시예를 별도로 분리시키지 않고 제2 구간으로 이동시킬 수 있으므로, 중력식 해양구조물을 안정적이고 효율적으로 설치할 수 있을 것이다.

앞에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

a : 단위구조체 A : 결합구조체
B : 바지 10 : 지지체
20 : 크레인 100 : 지그 프레임
110 : 레그 프레임 112 : 연결고리
120 : 연결 프레임 130 : 런어웨이 프레임
140 : 유도 프레임 150 : 지지 프레임
160 : 보강 프레임 170 : 상단 플레이트
200 : 오버헤드 크레인 210 : 레일
220 : 이송부 222 : 바퀴
300 : 균형조절유닛 310 : 탱크
320 : 펌프 400 : 완충유닛
500 : 하측높이 조정유닛 510 : 지지 플레이트
520 : 유압 실린더 600 : 상측높이 조정윤닛
610 : 심 플레이트 620 : 고정핀
700 : 구간이동유닛 710 : 와이어
720 : 와인더 730 : 앵커
800 : 이동안내유닛 810 : 롤러
820 : 연결구 900 : 해수유출입밸브
1000 : 부력체 1010 : 부력조절밸브

Claims

중력식 해양구조물이 설치되는 해저면 전체의 구간 중 일부 구간을 제1 구간이라고 할 때, 상기 제1 구간 내에서 상기 중력식 해양구조물의 일부를 구성하는 결합구조체를 설치할 수 있도록, 상기 결합구조체의 일부를 구성하는 단위구조체를 적재하는 장치로서,
상기 제1 구간 내의 해저면에서 해수면 상측으로 기설정된 높이까지 설치되는 지그 프레임;
상기 지그 프레임의 해수면 상측 부분에 장착되어, 상기 지그 프레임에 인접하는 바지(barge)로부터 상기 단위구조체를 들어올린 이후에 상기 지그 프레임 상에서 상기 해수면에 수평되게 이동함으로써, 상기 단위구조체를 상기 바지로부터 상기 제1 구간 내로 이송시키는 오버헤드 크레인; 및
상기 오버헤드 크레인이 상기 단위구조체를 이송시킬 때 상기 지그 프레임에 발생되는 모멘트를 보상할 수 있도록, 상기 바지가 인접하는 상기 지그프레임의 일 부분에 반대되는 부분에 마련되는 균형조절유닛을 포함하고,
상기 지그 프레임은,
상기 해저면에서 상기 해수면 상측 방향으로 상기 제1 구간을 따라 세워지는 한 쌍의 프레임으로서, 각각의 프레임이 소정거리 이격되어 평행하게 세워지는 레그 프레임;
상기 레그 프레임을 구성하는 상기 한 쌍의 프레임의 상단부를 상호 연결시키는 연결 프레임; 및
상기 오버헤드 크레인이 상기 해수면에 수평되게 이동할 수 있도록 상기 제1 구간을 따라 상기 레그 프레임에 마련되는 런어웨이 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 지그 프레임은,
상기 레그 프레임에 인접하는 상기 바지에 수용되어 있는 상기 단위구조체를 상기 오버헤드 크레인이 들어올릴 수 있도록, 상기 런어웨이 프레임으로부터 연장되어 형성되는 유도 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제3항에 있어서,
상기 지그 프레임은,
상기 유도 프레임의 하중으로 인해 상기 지그 프레임에 모멘트가 발생되지 않도록, 상기 유도 프레임을 상기 레그 프레임 또는 상기 연결프레임과 연결시켜 상기 유도 프레임의 하중을 상대적으로 감소시키는 지지 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제3항에 있어서,
상기 레그 프레임에 상기 바지가 인접할 때 발생되는 충돌 또는 간섭으로부터 상기 레그 프레임의 손상을 방지할 수 있도록, 상기 유도 프레임의 하측 방향으로 상기 레그 프레임에 장착되는 완충유닛을 더 포함하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제1항에 있어서,
상기 균형조절유닛은,
상기 오버헤드 크레인 및 상기 단위구조체가 갖는 하중 및 상기 지그 프레임의 무게중심으로부터의 거리를 고려하여 해수를 가변적으로 수용하는 탱크; 및
상기 탱크에 수용되는 상기 해수의 양에 따라 상기 해수를 상기 탱크로 유출입시키는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제1항에 있어서,
상기 지그 프레임과 상기 해저면 사이에 불규칙하게 형성되는 간격을 조정할 수 있는 하측높이 조정유닛을 더 포함하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제7항에 있어서,
상기 하측높이 조정유닛은,
상기 해저면에 접하는 지지 플레이트; 및
상기 지그 프레임과 상기 지지 플레이트 사이에 배치되는 유압 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제1항에 있어서,
상기 지그 프레임과 상기 오버헤드 크레인의 레일 사이에 불규칙하게 형성되는 간격을 조정할 수 있는 상측높이 조정유닛을 더 포함하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제9항에 있어서,
상기 상측높이 조정유닛은,
상기 지그 프레임과 상기 오버헤드 크레인의 레일 사이에 배치되는 다수의 심(shim) 플레이트; 및
상기 심 플레이트를 고정시킬 수 있도록, 상기 심 플레이트와 상기 오버헤드 크레인의 레일 및 상기 지그 프레임을 관통하는 고정핀을 포함하는 것을 특징으로 하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 구간 내에 상기 결합구조체가 설치된 이후에 상기 제1 구간에 인접한 제2 구간에 상기 단위구조체를 적재하여 상기 결합구조체를 설치할 수 있도록, 상기 지그 프레임과 연결되어, 상기 중력식 해양구조물 설치 장치를 상기 제1 구간에서 상기 제2 구간으로 이동시키는 구간이동유닛을 더 포함하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제11항에 있어서,
상기 구간이동유닛은,
상기 해저면에 인접한 상기 지그 프레임의 하측 부분에 장착되는 와이어;
상기 와이어를 상기 제1 구간에서 상기 제2 구간을 향하는 방향으로 당기는 와인더; 및
상기 와인더로 상기 와이어를 당길 때 상기 지그 프레임에 모멘트가 발생되는 것을 방지하도록, 상기 와이어가 당겨지는 방향을 조정하는 앵커를 포함하는 것을 특징으로 하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 구간에서 상기 제2 구간으로 상기 중력식 해양구조물 설치 장치를 이동시킬 때, 상기 제1 구간에 설치된 상기 결합구조체를 기준으로 하여 상기 중력식 해양구조물 설치 장치의 이동을 안내하는 이동안내유닛을 더 포함하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제13항에 있어서,
상기 이동안내유닛은,
상기 제1 구간에 설치된 상기 결합구조체와 상기 지그 프레임 사이에 배치되어, 상기 중력식 해양구조물 설치 장치가 이동할 때 상기 제1 구간에 설치된 상기 결합구조체와 접하면서 회전하는 롤러; 및
상기 롤러를 상기 지그 플레임에 상대적으로 회전 가능하게 장착시키되, 상기 롤러가 상기 제1 구간에 설치된 상기 결합구조체에 접하면서 회전할 때 받는 힘을 완충시키는 연결구를 포함하는 것을 특징으로 하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제11항에 있어서,
상기 제1 구간에서 상기 제2 구간으로 상기 중력식 해양구조물 설치 장치를 이동시킬 때 상기 해저면과의 마찰이 발생되지 않도록, 상기 지그 프레임을 구성하는 중공형 파이프 내부에 충진된 해수를 배수시킴으로써, 상기 지그 프레임의 부력을 높일 수 있게 상기 지그 프레임에 장착되는 해수유출입밸브를 더 포함하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제15항에 있어서,
상기 지그 프레임의 부력을 높이는 것을 보조할 수 있도록, 상기 해수면에 접하는 상기 지그 프레임의 일측에 장착되는 부력체를 더 포함하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
제16항에 있어서,
상기 부력체는,
상기 중력식 해양구조물 설치 장치를 상기 제1 구간에 최초 배치할 때, 상기 지그 프레임 중 소정거리 이격되어 평행하게 배치되는 한 쌍의 프레임으로 구성된 레그 프레임이 상호 연결되어 균형을 잡기 이전에,
상기 레그 프레임을 구성하는 각각의 프레임이 상기 해저면에서 상기 해수면 상측 방향으로 세워진 상태를 유지시키도록, 상기 레그 프레임을 구성하는 각각의 프레임에 부력을 제공하는 것을 특징으로 하는,
중력식 해양구조물 설치 장치.
중력식 해양구조물이 설치되는 해저면 전체의 구간 중 일부 구간을 제1 구간이라고 할 때, 상기 제1 구간 내에서 상기 중력식 해양구조물의 일부를 구성하는 제1 결합구조체를 설치한 이후에 상기 제1 구간에 인접한 제2 구간에 상기 제1 결합구조체에 이어서 제2 결합구조체를 설치함으로써, 상기 중력식 해양구조물을 설치하는 방법으로서,
상기 제1 구간 내에 해저면에서 해수면 상측으로 기설정된 높이까지 지그 프레임을 설치하는 제1 단계;
상기 제1 단계를 통해 설치된 상기 지그 프레임에 장착되는 오버헤드 크레인을 이용하여, 상기 지그 프레임에 인접하는 바지(barge)로부터 상기 제1 결합구조체의 일부를 구성하는 단위구조체를 들어올린 이후에 상기 해수면에 수평되게 이송시키는 제2 단계;
상기 제2 단계를 통해 이송된 상기 단위구조체를 적재하는 제3 단계;
상기 제2 단계 및 상기 제3 단계를 반복하여 상기 제1 결합구조체를 설치하는 제4 단계; 및
상기 제4 단계를 통해 상기 제2 단계 및 상기 제3 단계가 반복될 때, 상기 지그 프레임에 발생되는 모멘트를 보상함으로써, 상기 지그 프레임이 파손되는 것을 방지하는 제5 단계를 포함하는,
중력식 해양구조물 설치 방법.
제18항에 있어서,
상기 제1 단계는,
상기 해저면에서 상기 해수면 상측 방향으로 상기 제1 구간을 따라 중공형 파이프로 구성된 한 쌍의 프레임 각각을 소정거리 이격시켜 평행하게 세워 두되, 상기 중공형 파이프 내부의 일 부분만 해수로 채우고 별도의 부력체를 장착함으로써 상기 한 쌍의 프레임이 기울어지지 않도록 세워두는 제1 과정;
상기 제1 과정을 통해 세워진 상기 한 쌍의 프레임을 상기 해저면에 고정시킴으로써 상기 지그 프레임을 구성하는 레그 프레임을 설치하되, 상기 한 쌍의 프레임 각각의 하단부와 상기 해저면 사이의 간격을 조정함으로써 상기 레그 프레임의 상단부가 상기 해수면에 평행하게 설치되는 제2 과정;
상기 제2 과정을 통해 설치된 레그 프레임의 상단부를 연결 프레임을 통해 연결시키고 상기 오버헤드 크레인의 레일이 장착되는 런어웨이 프레임을 장착하는 제3 과정; 및
상기 오버헤드 크레인의 레일을 상기 런어웨이 프레임에 장착하되 상기 오버헤드 크레인의 레일이 상기 해수면에 평행한지 확인하고, 평행하지 않으면 상기 지그 프레임과 상기 오버헤드 크레인의 레일 사이의 간격을 조정하는 제4 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
중력식 해양구조물 설치 방법.
제19항에 있어서,
상기 제1 구간에서 상기 제1 결합구조체의 설치가 완료된 이후에 상기 제2 구간에 상기 제2 결합구조체를 설치하기 위하여 상기 지그 프레임을 상기 제2 구간으로 이동시키는 제6 단계를 더 포함하되,
상기 제6 단계는,
상기 중공형 파이프 내부의 일 부분에 채워진 해수를 배수시키는 제5 과정;
상기 제1 결합구조체와 상기 레그 프레임 사이에 마련된 이동안내유닛을 통해 상기 제1 결합구조체를 기준으로 상기 지그 프레임을 상기 제1 구간에서 상기 제2 구간으로 이동시키는 제6 과정; 및
상기 제6 과정을 통해 이동한 상기 지그 프레임의 하단부와 상기 해저면 사이의 간격 및 상기 지그 프레임의 상단부와 상기 오버헤드 크레인의 레일 사이의 간격을 조정하여, 상기 오버헤드 크레인의 레일이 상기 해수면에 평행하게 되도록 하는 제7 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
중력식 해양구조물 설치 방법.