KR101447108B1 - 해상풍력 지지구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해저부의 기초에 구성되며 하단에서 상단으로 너비가 좁아지는 형상의 하부콘크리트부와, 상기 하부콘크리트부의 내부에 하나 이상 형성되는 하부중공부, 상기 하부중공부의 내주연에 부착되며 강 또는 FRP로 형성되는 하부내관부를 포함하는 하부지지부; 상기 하부지지부의 상부에 조립되며, 본체콘크리트부와, 상기 본체콘크리트부의 내부에 하나 이상 형성되되 상기 하부중공부와 연통하는 본체중공부, 상기 본체중공부의 내주연에 부착되며 강 또는 FRP로 형성되는 본체내관부를 포함하는 본체부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 해상풍력 지지구조에 관한 것이다.

Description

해상풍력 지지구조{Supporting structure for offshore wind power generator}

본 발명은 해상풍력 지지구조에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 하부지지부, 본체부, 상부지지부를 구성하되, 각각의 구성은 콘크리트부와 상기 콘크리트부 내부의 중공부 및 이를 구속하는 내관부를 구성하여 내관부에 의해 각각 강성 및 연성이 확보에 의한 해중에서의 횡방향 하중에 대한 저항성을 향상시킬 수 있고, 중공부에 의해 자중을 감소시키고 모듈화에 의한 조립시공이 가능하여 재료 및 시공면에서 우수한 해상풍력 지지구조를 제시한다.

현재 해상풍력 지지구조 개발을 위한 설계기준이 국내에는 전무하며, 선진 유럽의 경우 해상풍력 발전기 전용 설계기준은 확보된 상태이나, 핵심/원천기술은 공개되지 않아 기술수준의 격차가 발생되는 요인으로 작용하고 있다.

또한, 국내의 건축/토목 구조물 설계에 사용되는 설계기준의 경우 풍력발전기의 시스템적 하중을 바로 적용할 수 없어, 국제 인증 획득이 불가능하고, 다소 보수적인 설계방법으로 비경제적인 설계를 하고 있어 가격 경쟁력 약화로 해외시장 진출에 장벽 발생이 예상됨에 따라 이에 대한 기술개발이 시급한 실정이다.

이에 종래 특허등록 제1123257호에서는 해상풍력 지지구조의 예를 제시하고 있는 바, 해저면에 설치된 기초저판(100); 상기 기초저판(100)의 상부에 설치된 통형 구조의 본체(200); 하단이 상기 기초저판(100)의 상부에 힌지결합하고, 상단이 상기 본체(200)의 측부에 힌지결합하도록 경사지게 설치된 복수의 지지부재(300);를 포함하며, 상기 기초저판(100) 및 본체(200)는 콘크리트 재질에 의해 형성되도록 하는 기술이 제시되고 있다. 그러나 이러한 기술의 경우도 본체는 콘크리트 재질로 구성하는 바, 점차 해상풍력 타워 및 임펠러가 대형화 됨에 따라 이를 지지하는 해상풍력 지지구조도 대형화 되는 추세인데, 상기 기술과 같이 콘크리트 재질에 의해 본체를 형성하는 경우 그 볼륨을 크게 하여야만 하는 것이 필수적이다. 이렇게 지지구조의 볼륨을 크게 하는 경우 그 시공이 용이하지 않을뿐더러 시멘트의 과다사용으로 친환경적이지 못한 문제도 존재한다.

특허등록 제1123257호

이에 본 발명은 상기 종래 기술에 의한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 대형의 해상풍력 타워 등을 지지하기 위한 지지구조를 시공함에 있어 자중을 감소시켜 시공 및 비용 경제성을 도모하면서도 강성 및 연성이 우수하여 해중에서의 파랑하중, 해류 등 횡하중에 대한 강성이 보강될 수 있는 해상풍력 지지구조를 제공하고자 함이다.

본 발명의 해상풍력 지지구조는 해저부의 기초에 구성되며 하단에서 상단으로 너비가 좁아지는 형상의 하부콘크리트부와, 상기 하부콘크리트부의 내부에 하나 이상 형성되는 하부중공부, 상기 하부중공부의 내주연에 부착되며 강 또는 FRP로 형성되는 하부내관부를 포함하는 하부지지부; 상기 하부지지부의 상부에 조립되며, 본체콘크리트부와, 상기 본체콘크리트부의 내부에 하나 이상 형성되되 상기 하부중공부와 연통하는 본체중공부, 상기 본체중공부의 내주연에 부착되며 강 또는 FRP로 형성되는 본체내관부를 포함하는 본체부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이렇게 중공부가 구성되어 자중을 감소시킴과 동시에 콘크리트부를 내관부로 구속시켜 횡저항성이 크게 향상되므로 해중에서 파랑하중, 풍하중, 지진하중 등의 횡하중에 대한 저항성이 향상되도록 하는 것이다.

여기에 본 발명은 상기 본체부 상부에는 하단에서 상단으로 너비가 커지는 형상의 상부콘크리트부와, 상기 상부콘크리트부의 내부에 하나 이상 형성되되, 상기 본체중공부와 연통하는 상부중공부, 상기 상부중공부의 내주연에 부착되며 강 또는 FRP로 형성되는 상부내관부를 포함하는 상부지지부가 더 구성되도록 하여, 상기 상부지지부의 상부에 타워를 설치할 수 있도록 함이 타당하다.

이렇게 본 발명은 하부지지부, 본체부, 상부지지부를 구성함에 있어, 콘크리트부가 구성되되, 휨 등에 있어 기여도가 적은 내부에 중공부를 형성하도록 하여 재료 및 자중을 저감시키면서 중공부를 내관부에 의해 구속시켜 콘크리트부를 구속시킴으로써 강성 및 연성을 배가시킬 수 있게 되는 것이다. 더욱이 최근 풍력발전타워가 대형화 되면서 더 큰 휨모멘트와 횡변위를 수용할 수 있도록 해중에서 풍력타워의 지지구조가 요구되고 있는 바, 큰 휨모멘트에 견딜 수 있도록 하기 위해서 내부에 중공이 형성되어 자중이 감소되는 단면을 채택하고, 이러한 중공에 의한 연성능력의 저하를 콘크리트 내부의 철근과 함께 내관부에 의해 구속함으로써 취성파괴를 방지하도록 하는 것이다. 또한, 이러한 구조에 기해 국부적인 좌굴도 방지할 수 있는 것이며, 상기에서 언급한 바와 같이 파랑하중, 풍하중, 지진하중 등의 횡하중에 대한 저항성도 향상되는 것이다.

한편 본 발명에 있어서는 상기 본체부는 상,하로 복수의 유닛에 의해 조립되는 구조로 구성되되, 각각의 유닛에 있어 본체콘크리트부에는 상, 하부에 각각 전단키와 전단키홈이 형성되어 상,하 유닛 간에 조립되도록 하거나, 각각의 유닛에 있어 상,하 유닛의 접합부로서 외주연에 판형상의 받침대가 부착되어 상,하 유닛 간에 조립됨을 특징으로 하거나, 각각의 유닛에 있어 상,하 유닛의 접합부에는 H형상의 단면을 갖는 커넥터가 게재되어 상,하 유닛 간에 조립되도록 하여 유닛간 접합부의 구조적 강성을 확보하도록 하는 것이 타당하다. 즉 본 발명의 해상풍력 지지구조는 일체형으로 구성될 수 있으나, 상,하로 복수의 유닛에 의해 조립되는 구조로 구성되어 각각의 유닛간을 조립,체결하도록 함으로써 각각의 유닛을 프리캐스트화 하여 현장에서 용이하게 조립시공이 가능하도록 할 수 있는 것이다.

상기와 같은 구성에 의하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 콘크리트부를 내관부로 구속함에 의해 3축압축하중상태를 만드는 지지구조를 사용하여 휨모멘트에 대한 강성을 향상시키고, 횡하중에 대한 저항성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

둘째, 중공부의 형성에 기해 자중이 감소시키고, 이에 더하여 모듈화에 의한 조립시공이 가능하므로 재료비면에서 유리하고, 시공면에서 유리한 장점이 있다.

도 1은 본 발명이 해상에 설치된 상태를 나타내는 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 구성인 본체부를 나타내는 사시도이고,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 하부지지부에 따른 실시 예를 나타내는 측단면도이고,
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 구성인 본체부를 유닛으로 구성한 경우에 있어 전단키 및 전단홈의 실시 예에 따른 사시도이고,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 구성인 본체부를 유닛으로 구성한 경우에 있어 접합부의 조립수단에 따른 실시 예를 나타내는 측단면도이고,
도 6은 도 3a에 도시된 본 발명의 실시 예에 자중부가 더 구성된 경우를 나타내는 측단면도이다.

이하, 본 발명의 구성을 첨부된 도 1 내지 6에 의해 실시 예를 들어 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명이 해상에 설치된 상태를 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명의 일 구성인 본체부를 나타내는 사시도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 하부지지부에 따른 실시 예를 나타내는 측단면도이고, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일 구성인 본체부를 유닛으로 구성한 경우에 있어 전단키 및 전단홈의 실시 예에 따른 사시도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 구성인 본체부를 유닛으로 구성한 경우에 있어 접합부의 조립수단에 따른 실시 예를 나타내는 측단면도이고, 도 6은 도 3a에 도시된 본 발명의 실시 예에 자중부가 더 구성된 경우를 나타내는 측단면도이다.

도 1에서 보는 바와 같이 본 발명은 하부지지부(20), 본체부(10) 및 상부지지부(30)에 의해 해상풍력 지지구조를 형성토록 하는 것으로, 상기 하부지지부(20)는 해저부(3)의 상부에 설치된 기초(4)의 상부에 구성되는 것이며, 상기 상부지지부(30)는 타워(1) 및 타워(1) 상부의 임펠러(2)를 지지하는 것으로, 이하에서 설명하는 바와 같이 하부지지부(20), 본체부(10) 및 상부지지부(30)를 중공부가 형성되도록 하여 자중을 감소시킴에 따라 조립 및 시공이 용이하도록 하는 것이며, 중공부를 내관부로 구속함으로써 휨강도 등을 강화 시키고 특히 횡하중에 대한 저항성을 강화시켜 해중에서 안정적으로 타워(1) 등을 지지하도록 하는 것이다.

즉 도 2에서 상기 본체부(10)를 일 예로 설명하고 있는 바, 상기 본체내관부(13)는 본체콘크리트부(11)의 본체중공부(12) 내면에 설치되어 상기 본체콘크리트부(11)를 구속하므로 상기 본체콘크리트부(11)가 3축 압축하중하에 있게 하는 것이다. 이렇게 함으로서 본체콘크리트부(11)의 본체중공부(12)를 형성함에 의해 자중을 감소시켜 시공을 용이하게 함에 따라 부수적으로 발생할 수 있는 본체콘크리트부(11)의 본체중공부(12) 단면의 취성파괴를 방지하고, 상기 본체내관부(13)의 삽입으로 휨모멘트에 대한 강성을 보강함은 물론 파랑하중 등 해중, 해상에서 작용할 수 있는 횡하중에 대한 저항성을 향상시키게 되는 것이다. 도 2에서는 본체콘크리트부(11)의 형상이 육면체 형상으로 제시되고 있으나 이에 한정하는 것은 아니다. 또한, 상기 본체콘크리트부(11)에는 종방향철근(14) 및 횡방향철근(15)이 배근되도록 하여 휨에 대한 강성을 보강하는 것이 타당하다. 도 2에서는 본체부(10)를 예로 도시하고 있으나, 하부지지부(20) 및 상부지지부(30)도 동일하게 중공부(22, 32)와 내관부(23, 33)가 형성되며 그 기능도 동일한 것이다.

우선 도 3a 및 도 3b에서 보는 바와 같이 상기 하부지지부(20)는 해저부(3)의 기초(4)에 구성되며 하단에서 상단으로 너비가 좁아지는 형상의 하부콘크리트부(21)와, 상기 하부콘크리트부(21)의 내부에 하나 이상 형성되는 하부중공부(22), 상기 하부중공부(22)의 내주연에 부착되며 강 또는 FRP로 형성되는 하부내관부(23)를 포함하여 구성됨에 특징이 있다. 상기 하부지지부(20)의 경우도 도면에 도시된 바는 없으나 종방향철근 및 횡방향철근이 배근됨이 타당하다.

상기 하부내관부(23)는 강으로 구성하여 휨모멘트에 대한 강성을 확보하는 것이 바람직할 수도 있으나, 경우에 따라서 부식성환경에 따른 저항성을 향상시키기 위해 내부식성 및 연성능력을 가진 FRP로 구성할 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 FRP는 보강재료를 첨부하여 CFRP(Carbon),AFRP(Aramid),GFRP(Glass) 등을 사용하여 현장 시공여건에 맞는 재료를 선택적으로 사용함이 타당하며 또한 부수적으로 상기 FRP 등을 사용함에 의해 자중을 감시시켜 시공을 용이하게 할 수 있는 기능을 발휘한다.

한편 상기 하부중공부(22)는 상기 하부콘크리트부(21)를 관통하는 구조로서 도 3a에서 제시하는 하부중공부(22a)는 원형관 형상으로 이에 따라 하부내관부(23a)도 원형관 형상으로 구성될 수 있다.

또한, 도 3b에서 제시하는 하부중공부(22b)는 하단에서 상단으로 직경이 작아지는 형상으로 구성될 수 있는 바, 이에 따라 하부내관부(23b)도 하단에서 상단으로 직경이 작아지는 형상으로 구성될 수 있다. 이렇게 하부중공부(22b) 및 하부내관부(23b)를 구성함에 따라 강성 및 연성에 영향없이 하부콘크리트부(22)의 재료 및 자중을 감소시킬 수 있어 시공 및 경제성면에서 우수하나, 하부내관부(23b)의 형상을 성형함에 있어서는 다소 도 3a에 도시된 하부내관부(23a)가 유리할 것이다. 따라서 이러한 형상은 필요에 따라 선택적으로 구성할 수 있음은 당연하다.

상기 하부지지부(20) 상부에는 본체부(10)가 조립되는 바, 본체부(10)는 본체콘크리트부(11)와, 본체콘크리트부(11) 내부에 형성되는 하나 이상의 본체중공부(12) 및 상기 본체중공부(12) 내면에 형성되며 상기 본체중공부(12)를 구속하는 강 또는 FRP로 형성되는 본체내관부(13)로 구성되는 바, 상기 타워(1) 및 상기 임펠러(2)의 하중 등을 상기 하부지지부(20)로 전달하는 기능을 하는 것이다.

상기 본체부(10) 상부에는 하단에서 상단으로 너비가 커지는 형상의 상부콘크리트부(31)와, 상기 상부콘크리트부(31)의 내부에 하나 이상 형성되는 상부중공부(32), 상기 상부중공부(32)의 내주연에 부착되며 강 또는 FRP로 형성되는 상부내관부(33)를 포함하는 상부지지부(30)가 구성되는 바, 상기 상부지지부(30)는 도 1에서 보는 바와 같이 그 상부에 타워(1) 및 임펠러(2)가 구성되도록 하는 것이며, 이들의 하중을 상기 본체부(10)로 전달하는 기능을 하는 것이다.

특히 상기 하부내관부(23), 상기 본체내관부(13) 및 상기 상부내관부(33)는 각각 접합부가 연하도록 구성됨이 바람직한 바, 이는 상재하중 등을 전달하기는 기능을 충실히 하도록 함과 동시에 조립이 용이하게 되는 것이며, 상기 하부내관부(23), 상기 본체내관부(13) 및 상기 상부내관부(33)의 조립에 의해 형성되는 지지구조가 일체로 연동하도록 하기 위함이다. 이를 위해서는 물론 하부중공부(22), 본체중공부(12) 및 상부중공부(32)의 직경도 동일하게 형성토록 하는 것이 바람직하다.

한편 본 발명의 해상풍력 지지구조는 도 4a 내지 도 5b에서 보는 바와 같이 상기 본체부(10)를 상,하로 유닛(a)화 하여 조립,체결에 의해 완성될 수 있도록 하는 예가 제시된다. 본 발명에서는 각각의 유닛(a)을 체결하는 구조에 있어 5가지 실시 예를 제시한다. 여기서 각각의 유닛(a)도 본체콘크리트부(11), 본체내관부(12) 및 본체중공부(13)로 구성됨은 당연하다. 단, 본체부(10) 전체의 구조에 따라 각각의 유닛(a)의 크기를 달리할 수 있음은 당연하다. 예로 본체부(10)가 하단에서 상단으로 좁아지는 형상으로 구성되는 경우 하단의 유닛(a) 상면 보다 상단의 유닛(a) 상면이 그 폭에 있어 작게 구성되어야 한다.

첫번째 실시 예 내지 세 번째 실시 예는 도 4a 내지 도 4c에 도시되고 있는 바, 유닛(a)에 전단키(40) 및 전단키홈(50)에 따른 실시 예이다.

첫 번째 실시 예는 도 4a에 도시된 바와 같이 유닛(a)에 형성되는 본체콘크리트부(11)의 양단에 전단키(40a) 및 전단키홈(50a)이 구성되되, 전단키(40a)는 돌출형 돌기형상으로 복수로 구성되도록 하며, 전단키홈(50a)은 상기 전단키(40a)에 각각 대향하도록 복수의 요홈형상으로 구성되는 것이다. 각각의 유닛(a)에 있어 본체콘크리트부(11)에는 상, 하부의 유닛(a)에 상호 대향하는 전단키(40a) 및 전단키홈(50a)이 형성되어 상, 하부의 유닛(a)을 끼워맞춤식으로 조립하게 되는 것이다. 이 경우 전단키(40a) 및 전단키홈(50a)의 부착은 다양한 방법이 사용될 수 있으나, 모르타르를 이용하여 부착할 수 있다.

상기 전단키(40a) 및 전단키홈(50a)의 수는 각각의 유닛(a)의 접합부(J)에 발생하는 휨모멘트에 따라 그 수를 조절하여 구성함이 타당하다.

한편 본 발명의 두번째 실시 예가 도 4b에 도시되고 있다. 본 실시 예에서는 도 4a에 도시된 실시 예와 같이 유닛(a)에 형성되는 본체콘크리트부(11)의 양단에 전단키(40b) 및 전단키홈(50b)이 구성되되, 전단키(40b)는 돌출형 원형 테두리형상으로 구성되도록 하며, 전단키홈(50b)은 상기 전단키(40b)에 각각 대향하도록 원형의 요홈형상으로 구성되는 것이다. 이 경우도 각각의 유닛(a)에 있어 본체콘크리트부(11)에는 상, 하부의 유닛(a)에 상호 대향하는 전단키(40b) 및 전단키홈(50b)이 형성되어 상, 하부의 유닛(a)을 끼워맞춤식으로 조립하게 되는 것이다. 이 경우도 전단키(40b) 및 전단키홈(50b)의 부착은 다양한 방법이 사용될 수 있으나, 모르타르를 이용하여 부착할 수 있다.

한편 본 발명의 세번째 실시 예가 도 4c에 도시되고 있다. 본 실시 예에서는 유닛(a)에 형성되는 본체콘크리트부(11)의 양단에 전단키(40c) 및 전단키홈(50c)이 구성되되, 전단키(40c)는 상기 본체콘크리트부(11)에서 돌출되도록 바형상으로 구성되는 것이며, 전단키홈(50b)은 상기 전단키(40c)에 각각 대향하여 바형상의 전단키(40c)가 삽입되는 요홈형상으로 구성되는 것이다. 즉 전단키(40c)는 강봉 등의 재질로 본체콘크리트부(11)의 일단에 삽입 또는 부착되는 바이며, 도면번호가 도시되지 않았으나 강 재질 등의 부착단이 구성되도록 하는 것이고, 상기 전단키홈(50b)은 상기 전단키(40c)가 삽입되도록 본체콘크리트부(11)의 타단에 요홈이 형성되되 본체콘크리트부(11)와 별도로 철 등의 재질로 구성되며 관통공이 형성된 부착단(도면번호 도시되지 않음)이 구성되도록 하는 것이다. 이 경우도 각각의 유닛(a)에 있어 본체콘크리트부(11)에는 상, 하부의 유닛(a)에 상호 대향하는 전단키(40c) 및 전단키홈(50c)이 형성되어 상, 하부의 유닛(a)을 끼워맞춤식으로 조립하게 되는 것이며, 전단키(40c) 및 전단키홈(50c)의 부착은 다양한 방법이 사용될 수 있으나, 모르타르를 이용하여 부착할 수 있다. 단, 본 실시 예의 경우는 상기에서 언급한 부착단이 상호 부착되도록 용접을 더 부가하여 부착되도록 하는 것이다.

한편 네 번째 실시 예가 도 5a에 도시되고 있다. 본 실시예에서는 각각의 유닛(a)에 있어 상,하 유닛(a)의 접합부(J)로서 외주연에 판형상의 받침대(60)가 부착되어 상,하 유닛(a) 간에 조립되도록 하는 것이다. 이를 상세히 설명하면 각각의 유닛(a) 상호간에 있어 그 접합부(J)로서 외측둘레에 판모양으로 부착된 받침대(60)를 구성하여 유닛(a) 상호간의 접합부(J)의 취성거동을 방지함이 타당하다.

상기 각각의 받침대(50)는 각각의 유닛(a) 상호간의 접합부(J)에 부착되되, 그 재질은 내부식성 등을 갖추어야 하므로 FRP 등으로 구성됨이 바람직하다. 또한 상기 받침대(50)를 각각의 유닛(a) 상호간의 접합부(J)에 부착할 시에는 본드부착 등 공지기술이 이용될 것이므로 그 설명을 생략한다.

한편 다른 실시 예가 도 5b에 도시되고 있다. 본 실시 예에서는 각각의 유닛(a)에 있어 상,하 유닛(a)의 접합부(J)에는 H형상의 단면을 갖는 커넥터(70)가 게재되어 상,하 유닛(a) 간에 조립되도록 하는 것이다. 이를 더욱 상세히 설명하면 상기 커넥터(70)는 단면이 H형상으로 상면에 상끼움홈(71)이 구성되어 상부에 적층되는 유닛(a)의 하단이 삽입되도록 하는 것이며 그 하면에 하끼움홈(72)이 구성되어 하부에 적층되는 유닛(a)의 상단이 삽입되도록 하는 것이다. 이렇게 상,하부 유닛(a)이 상기 커넥터(70)에 삽입됨으로서 외측지지테두리(73)에 의해 각각의 유닛(a)에 있어 접합부(J)부분의 본체콘크리트부(11)가 지지되도록 하며 내측지지테두리(74)에 의해 본체내관부(13)가 지지되도록 하는 것이다.

상기 커넥터(70)는 각각의 유닛(a) 상호간의 접합부(J)에서 용접, 본드부착 등 공지기술에 의해 부착될 것이며, 이러한 부착으로 인해 유닛(a) 상호간의 접합부(J)의 취성거동을 방지하는 것이다.

한편 도 6에서 보는 바와 같이 상기 하부지지부(20)에 있어 상기 하부중공부(22)에는 자중부(80)가 구성되도록 할 수 있는 바, 상기 자중부(80)는 자갈 또는 쇄석을 상기 하부중공부(22)에 충진함으로써 상기 하부지지부(20)에 횡하중에 의해 발생할 수 있는 미끌림 등을 방지하도록 하는 것이다.

한편 해중에 위치하는 상기 하부지지부(20) 및 상기 본체부(10)에 있어 하부콘크리트부(21) 및 본체콘크리트부(22)는 그 재질을 콘크리트로 하되, 수중에서 재료분리가 제어될 수 있는 재질로 사용됨이 타당하다.

이를 위해 상기 하부콘크리트부(21) 및 본체콘크리트부(22)는 시멘트, 고로슬래그, 잔골재, 굵은 골재, 혼화제를 포함하는 조성물에 의해 프리캐스트화 또는 현장타설을 하되, 그 배합비는 시멘트 400 내지 450(㎏/㎥), 고로슬래그 100 내지 350(㎏/㎥), 배합수 180 내지 230(㎏/㎥), 잔골재 600 내지 700(㎏/㎥), 굵은 골재 800 내지 900(㎏/㎥), 혼화제 4 내지 8(㎏/㎥)을 배합하도록 함이 타당하다.

상기 배합에 있어 결합재로 고로슬래그를 사용하는 것은 고로슬래그의 분말도가 높고 구형의 형상에 기인하여 유동성을 확보할 수 있게 되는 것이며, 비표면적이 커서 점성을 유지하여 재료분리를 방지하는데 기여하기 때문이다. 또한, 고로슬래그의 배합비를 상기와 같이 한정하는 이유는 한정범위 미만인 경우 유동성 및 점성면에서 기여가 없으며, 초과하는 경우 오히려 점성이 저하되어 현탁액이 과도하게 발생하고 강도면에서도 불리하여 상기와 같이 한정하는 것이다.

특히 상기 배합에 있어 혼화제는 셀룰로오스계 증점제, 아크릴계 증점제, 폴리에틸렌 옥사이드계 증점제 및 프로필렌 카르보네이트의 혼합물인 것을 특징으로 한다. 이러한 혼화제에 의해 콘크리트에 점성을 확보케하여 수중에서 재료분리에 대한 저항성을 향상시킴과 동시에 유동성을 확보토록 하는 것이다.

상기 혼화제는 셀룰로오스계 증점제를 경제성을 고려하여 주제로 구성하고, 아크릴계 증점제를 보조제로 사용토록 하는 바, 이는 결합재로 고로슬래그를 사용하는 경우 셀룰로오스계 증점제가 시멘트 입자를 잡아주는 것과는 달리 고로슬래그를 잡지 못해 현탁물질의 증가하게 되는 것을 상기 아크릴계 증점제가 잡아주도록 하여 현탁물질의 발생을 제어하는 것이다. 이에 더하여 폴리에틸렌 옥사이드계 증점제를 더 혼합하는 것은 수중에서 현탁액의 발생을 제어하기 위한 구성으로 아크릴계 증점제를 배합함에 따라 콘크리트 조성물의 유동성이 저하하는 문제를 해결하기 위한 것이다.

이에 더하여 상기 혼화제에는 프로필렌 카르보네이트가 더 배합되는 바, 이는 혼화제가 콘크리트 조성물에서 균일한 분산이 되도록 하는 것으로, 이는 증점제의 편중에 의해 콘크리트의 물성이 비균일하게 되는 것을 방지하도록 하는 것이다.

바람직하게는 상기 혼화제는 셀룰로오스계 증점제 100중량부에 대해 아크릴계 증점제 3 내지 7중량부, 폴리에틸렌 옥사이드계 증점제 2 내지 5중량부, 프로필렌 카르보네이트 2 내지 4중량부가 배합되도록 하는 것이 점성 및 유동성면에서 유리하다.

이상 설명된 내용은 본 발명의 실시예에 의하여 일례로 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 당업자라면 본 발명의 기술사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 명세서에 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

10 : 본체부 11 : 본체콘크리트부
12 : 본체중공부 13 : 본체내관부
20 : 하부지지부 21 : 하부콘크리트부
22 : 하부중공부 23 : 하부내관부
30 : 상부지지부 31 : 상부콘크리트부
32 : 상부중공부 33 : 상부내관부

Claims (9)

1. 해저부의 기초에 구성되며 하단에서 상단으로 너비가 좁아지는 형상의 하부콘크리트부와, 상기 하부콘크리트부의 내부에 하나 이상 형성되며 하단에서 상단으로 직경이 작아지는 형상으로 구성되는 하부중공부, 상기 하부중공부의 내주연에 부착되며 강 또는 FRP로 형성되며 하단에서 상단으로 직경이 작아지는 형상으로 구성되는 하부내관부를 포함하는 하부지지부;
   상기 하부지지부의 상부에 조립되며, 종방향철근 및 횡방향철근이 배근되는 본체콘크리트부와, 상기 본체콘크리트부의 내부에 하나 이상 형성되되 상기 하부중공부와 연통하는 본체중공부, 상기 본체중공부의 내주연에 부착되며 강 또는 FRP로 형성되는 본체내관부를 포함하는 본체부;
   상기 본체부 상부에는 하단에서 상단으로 너비가 커지는 형상의 상부콘크리트부와, 상기 상부콘크리트부의 내부에 하나 이상 형성되되, 상기 본체중공부와 연통하는 상부중공부, 상기 상부중공부의 내주연에 부착되며 강 또는 FRP로 형성되는 상부내관부를 포함하는 상부지지부;를 포함하되,
   상기 본체부는 상,하로 복수의 유닛에 의해 조립되는 구조로 구성되고,
   각각의 유닛에 있어 본체콘크리트부에는 상, 하부에 각각 전단키와 전단키홈이 형성되어 상,하 유닛 간에 조립되되,
   상기 전단키 및 전단키홈이 형성되는 면에는 각각 철 재질의 부착단을 구성하여 상호 용접결합되고,
   상기 하부콘크리트부 및 본체콘크리트부는,
   시멘트, 고로슬래그, 잔골재, 굵은 골재, 혼화제를 포함하되, 시멘트 400 내지 450(㎏/㎥), 고로슬래그 100 내지 350(㎏/㎥), 배합수 180 내지 230(㎏/㎥), 잔골재 600 내지 700(㎏/㎥), 굵은 골재 800 내지 900(㎏/㎥), 혼화제 4 내지 8(㎏/㎥)을 배합하며, 상기 혼화제는 셀룰로오스계 증점제 100중량부에 대해 아크릴계 증점제 3 내지 7중량부, 폴리에틸렌 옥사이드계 증점제 2 내지 5중량부, 프로필렌 카르보네이트 2 내지 4중량부가 배합된 혼합물인 것을 특징으로 하는 해상풍력 지지구조.
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