• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제33권4호
• /
• pp.245-253
• /
• 2020

본 논문은 모노파일 풍력 지지구조물에 대한 공진 안전성 평가에서 여러 말뚝-구조물 상호작용(PSI) 모델을 사용하여 고유진동수를 비교하였다. PSI 재현을 위한 유한요소모델은 기저 스프링 모델, 분산 스프링 모델, 3차원 고체-쉘 모델을 사용하였다. PSI 모델이 고유주파수에 미치는 영향을 분석하기 위해 기저 스프링과 분산 스프링 모델 적용을 위한 강성행렬 산정법과 Winkler 보 모델을 각각 논문에 나타내고 이들 모델로부터 도출된 서로 다른 기하 및 지반조건을 갖는 모노파일의 고유진동수를 조사하였다. 해석결과는 또한 3차원 고체-쉘 모델의 고유진동수와도 비교되었다. 해석결과는 소구경 모노파일이 견고한 지반 및 암반에 관입된 경우 각 해석모델로부터 얻어진 고유진동수의 차이가 거의 없음을 보여준다. 반면 연약 지반에 설치된 대구경 모노파일에 대해 분산스프링 모델은 고유진동수를 과대평가할 수 있다. 따라서 고유진동수 평가 시 구조물 규모와 지반 조건을 고려해 적합한 PSI모델이 적용되어야 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
• /
• 제28권4호
• /
• pp.343-350
• /
• 2015

천해역에서의 해상풍력터빈의 기초 형식으로 모노파일, 트라이포드, 재킷 등의 고정식 기초 사이의 최적의 지지구조물 선별에 대한 논의가 세계적으로 활발하게 되어왔다. 다양한 기초 형식 가운데 어떤 기초를 최종 선택하기 위해서는 경제성과 함께 동적설계 측면에서의 검토도 필요하다. 이 연구에서는 고정식 기초를 해상풍력터빈의 기초로 적용하는 경우 전체 구조물의 고유주파수에 미치는 하중 및 지반 물성치의 불확실성의 영향을 정량적으로 검토하였다. 연구결과, 모노파일의 고유주파수의 변동이 가장 심한 것을 알 수 있었고, 따라서 모노파일 기초를 설계에 반영하는 경우에는 지반 물성치의 불확실성을 최소화시키는 것이 중요하다는 것을 알 수 있었다.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제22권7호
• /
• pp.667-675
• /
• 2012

A damage estimation method for support structure of offshore wind turbine using modal parameters is presented for effective structural health monitoring. Natural frequencies and mode shapes for a support structure with monopile of an offshore wind turbine were calculated considering soil condition and added mass. A neural network was learned based on training patterns generated by the changes of natural frequency and mode shape due to various damages. Natural frequencies and mode shapes for 10 prospective damage cases were input to the trained neural network for damage estimation. The identified damage locations and severities agreed reasonably well with the accurate damages. Multi-damage cases could also be successfully estimated. Enhancement of estimation result using another parameters as input to neural network will be carried out by further study. Proposed method could be applied to other type of support structure of offshore wind turbine for structural health monitoring.

• 대한조선학회논문집
• /
• 제51권1호
• /
• pp.78-87
• /
• 2014

Recently the offshore wind turbine development is requested to be installed off south-west coast and Jeju island in Korea. Reliable and robust support structures are required to meet the demand on the offshore wind turbine in harsh and rapidly varying environmental conditions. Monopile is the most preferred substructure in shallow water with long term experiences from the offshore gas and oil industries. This paper presents an optimum design of a monopile connection with grouted transition piece (TP) for the reliable and cost-effective design purposes. First, design loads are simulated for a 5 MW offshore wind turbine in site conditions off the southwest coast of Korea. Second, sensitivity analysis is performed to investigate the design sensitivity of geometry and material parameters of monopile connection based on the ultimate and fatigue capacities according to DNV standards. Next, optimization is conducted to minimize the total mass and resulted in 30% weight reduction and the optimum geometry and material properties of the monopile substructure of the fixed offshore wind turbine.

• 한국지반환경공학회 논문집
• /
• 제15권9호
• /
• pp.59-67
• /
• 2014

수중 구조물의 건설공사 수요 증가에 따라 구조물을 지반에 고정시키고 지지하기 위한 해양 기초 및 수중 그라우트재에 대한 관심이 높아지고 있고, 이에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다. 수중에 시공되는 그라우트재는 물의 흐름에 의해 유실 교란되기 쉽고 양생 중에 재료분리 현상 등으로 인해 시공품질을 확보하기 어려워 설계 강도에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 해상 모노파일 속채움과 같이 골재를 채운 후 그라우트재를 주입하는 프리플레이스트 공법에 대한 수중 불분리성 혼화제의 적용 효과를 파악하기 위해 골재 크기, 그라우트재의 종류, 물 시멘트비 및 혼화재 등 다양한 시험조건을 상정하여 블리딩 및 압축강도 등의 실내시험을 수행하였으며, 이에 따른 특성을 비교 평가하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
• /
• 제25권4호
• /
• pp.236-243
• /
• 2013

해상풍력발전기는 주위를 항행하는 선박 및 바지선등과 같은 선박에 의한 충돌피해가 발생할 수 있기 때문에 이에 대한 안정성을 고려해야 한다. 본 연구에서는 선박충돌에 대해 안정성을 고려하기 위해 해상풍력발전기의 선박충돌해석을 수행하고 충돌하중의 불확실성을 고려하기 위해 충돌취약도를 분석하였다. 충돌해석은 해저지반-기초구조물의 상호작용 및 유체를 p-y곡선과 부가질량법으로 고려하였다. 충돌취약도는 선박의 중량과 충돌각, 선박흘수를 변동성으로 고려하여 항복응력에 대한 손상수준을 추정하였으며 취약도를 분석한 결과, 850ton 바지선과 30,000DWT 화물선의 충돌속도에 취약함을 확인하였다.