극지환경에서 해양구조물이 안전한 작업을 수행하기 위해서는 독특한 설계방법이 필요합니다. 빙하중과 수심 그리고 해저토질특성이 극지용 해양구조물의 형식을 결정하는 기준이 됩니다.

  극지용 해양구조물은 인공섬 형식, 고정식 구조물 그리고 부유식 구조물로 크게 분류할 수 있습니다. 그리고 고정식 구조물에는 자켓(jacket)과 같은 파일기초구조물과 콘크리트 플랫폼과 같은 중력기초구조물 그리고 두 가지가 섞인 형태의 혼합형 구조물로 세분할 수 있습니다

   영구극빙 해역은 짧은 여름기간과 엄청난 빙하중으로 인하여 부유식 구조물의 활동은 불가능하고 대부분의 시추 및 채굴작업은 이동가능한 중력식 구조물을 사용해야 합니다.

  이보다 조금 남쪽의 해역은 겨울철 한정된 기간 동안만 얼음이 덮이는 해역으로 석유와 천연가스의 개발이 실제 이루어지고 있습니다. 이 해역에서 작업할 수 있는 해양구조물로는 고정식 혹은 부유식 구조물이 있으며 해상조건이 나쁜 유럽의 북해에서 주로 사용되고 있는 콘크리트 중력식 구조물이 여기서도 사용됩니다. 재래식의 석유채굴장치 (반잠수식, 갑판승강식 혹은 시추선박 등) 도 작업기간을 연장하기 위하여 특별히 설계되어 사용될 수 있습니다.

  거대한 빙산과의 충돌시 발생하는 빙하중을 견딜 수 있는 구조물은 그다지 경제성이 없습니다. 그러나 빙산이 출현하는 해역에서도 무게가 1-3백만 톤 정도의 중소형 빙산들을 밀어낼 수 있는 기술은 가능합니다.

  이 해역에서는 충돌이 예상되는 큰 빙산이 출현하면 부유식 생산플랫폼 뿐만 아니라 고정식 구조물들도 작업을 포기하고 철수해야 하므로 이런 요구들을 만족할 수 있도록 기초부는 중력식이고 상부구조는 움직일 수 있는 고정식 구조물인 혼합형 설계개념이 사용되기도 합니다.

 철제 케이슨을 사용한 극지용 인공섬 구조물

역원추형 단일 기둥의 콘크리트 플랫폼

북극해에 설치될 케이슨식 구조물

 하이버니아 유전에 설치된 콘크리트 구조물

톱니 모양의 하이버니아 콘크리트 구조물

하이버니아 유전으로 옮겨지는 콘크리트 구조물

현재까지 극지에서 석유 및 천연가스 탐사를 위해 설치된 해양구조물 중 가장 많은 것은 인공섬 형식입니다. 주로 수심이 낮은 해역에 토사나 모래주머니를 쌓아서 완만한 경사로 만들어집니다. 수심이 깊은 해역에서는 경사도를 일정하게 하기 위해서는 성토재의 용적이 수심의 세 제곱에 비례하여 증가하기 때문에 비경제적입니다.

  성토재의 분량을 줄일 수 있는 방법으로 콘크리트 블록이나 대형암석을 층층이 쌓아 올리고 내부를 토사로 채우는 방식 등이 고안되었고 콘크리트제 혹은 철제 케이슨을 설치하는 케이슨식 인공섬과 같은 형식도 사용됩니다.

  파일기초구조물 은 주로 해저면에 박은 파일의 작용에 의해 빙하중을 지탱하며 보통 단일기둥 혹은 다기둥(multi-leg)의 자켓 구조를 사용합니다.

  중력기초구조물은  자체의 무거운 무게를 이용하여 빙하중을 지탱합니다. 이 구조물의 형태는 오늘날까지 고안된 설계 중 가장 큰 것으로서 수면에 부상한 상태로 이동이 가능하도록 설계됩니다. 빙판과의 접촉면적을 작게하여 빙하중을 최소화할 수 있도록 수면부의 단면적을 감소시켰고 반면 구조전체의 안정성을 위해 바닥부분 면적은 넓게 만드는 것이 보통입니다.

  캐나다 동쪽의 Hibernia 해역에 설치된 높이 85 m 직경 105 m 인 콘크리트 구조물은 빙산의 충돌을 감안하여 톱니형태로 독특하게 만들어졌습니다.

  부유식 구조물은 빠른 기동력과 낮은 건조비를 장점으로 주로 깊은 바다에서 탐사나 시추용으로 활용되고 있는데 빙하중에 대한 저항은 인공섬이나 고정식 구조물에 비하여 그다지 좋은 편이 못되기 때문에 극지용 구조물로는 많이 사용되고 있지 않으며 그 활동시기도 제한적입니다.

  빙상플랫폼은 석유와 천연가스 탐사를 위한 일시적인 시추플랫폼으로서 겨울 동안만 얼음 위에서 직접 구멍을 뚫고 작업을 합니다. 이러한 플랫폼은 정착빙 해역의 수심 370 m 이내인 곳에 적합한 형식인데 전형적인 빙상플랫폼의 두께는 6 m 정도입니다.