• 한국지반공학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.33-47
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• 2024

해상풍력 구조물은 파랑, 바람, 조류 등에 의한 반복수평하중에 장기적으로 노출되기 때문에 기초구조물 설계 시 이에 대한 고려가 필수적이다. 모노파일(monopile)은 일반적으로 육상에서 사용하는 말뚝에 비해 직경이 큰 중공형 강관으로 설계법이 잘 정립되어 있으며 시공이 비교적 단순하고, 안정적으로 풍력 구조물을 지지할 수 있는 장점이 있어 전 세계적으로 널리 활용되고 있다. 해상풍력 모노파일의 횡방향 정적하중에 대한 거동 평가는 American Petroleum Institute(API)에서 제안하는 p-y 곡선법을 활용하는데, 해상풍력과 같이 반복수평하중에 장기간 노출되는 경우 대구경 모노파일에 대한 p-y 곡선법의 적용성을 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 국내 서남해안 지역의 대표지반 중 하나인 느슨한 실트질 모래지반에서 양방향(two-way) 반복수평하중을 받는 모노파일의 거동을 원심모형실험을 통해 평가하였다. 그 결과, 모노파일의 거동은 반복하중 크기, 반복하중 횟수, 반복하중의 방향에 따라 달라지는 것을 확인하였다. 또한, API에서 제시하는 p-y 곡선법이 대구경 모노파일의 양방향 반복수평하중에 대한 거동을 과대평가하고 있음을 확인하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제28권4호
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• pp.261-267
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• 2014

Because a change in the natural frequencies of a structure indicates structural health problems, monitoring the natural frequencies crucial. Long-term measurement for the Uldolmok tidal current power plant structure has shown that its natural frequencies fluctuate with a constant cycle twice a day. In this study, lab-scale tests to investigate the causes of these natural frequency fluctuations were carried out in a circulating water channel. Three independent variables in the tests that could affect the fluctuation of the natural frequencies were the water level, current velocity, and boundary condition between the specimen and the bottom of the circulating water channel. The experimental results were verified with numerical ones using ABAQUS. It was found that the fluctuation of the natural frequencies was governed by a decrease in stiffness due to the boundary condition much more than the effect of added mass. In addition, it was found that the natural frequency would decrease with an increase in the tidal current velocity because of its nonlinearity when the boundary condition was severely deteriorated due to damage.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.21-31
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• 2014

최근 전 세계적으로 화석연료 고갈에 대비하여 신재생에너지에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 특히, 해상풍력발전기는 경제성 측면에서 매우 뛰어난 기술로 알려져 있다. 그런데, 해상 풍력발전기는 바람과 풍력 하중 때문에 저면에 큰 모멘트가 발생하므로 대구경 모노파일을 적용하는 것이 필요하다. 이 때, 대구경 말뚝을 경제적으로 설계하려면 기초구조물의 강성이 타워의 최대 모멘트 값에 미치는 영향을 고려하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 기초구조물 강성을 산정할 때 모노파일의 대구경 효과를 정밀히 고려하기 위하여 3차원 유한요소해석을 수행하고, 기존의 p-y 해석법에 의한 강성산정 결과와 비교하였다. 본 연구에 적용한 예제의 해석결과, 기초구조물의 강성 산정방법에 따른 말뚝두부 최대 모멘트 값의 변화는 크지 않았지만 말뚝두부 최대 기울어짐 각의 경우 유한요소해석법이 p-y 해석법에 비하여 14% 증가하는 것으로 나타났다. 그러므로, 기울어짐 각이 성능수준에 영향을 미치는 경우 유한요소해석법을 적용하여 기초강성 효과를 정밀하게 고려하는 것이 필요한 것으로 판단된다.