• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제18권1호
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• pp.29-35
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• 2015

본 연구에서는 10 MW 용 라이저의 개념설계를 수행하며, 수치해석을 통하여 개념설계안에 대한 동적거동 특성을 분석한다. 전체 시스템은 크게 두 가지 개념으로 제안하며, 라이저가 자유롭게 매달린 형상을 가지는 경우에 대하여 라이저의 단면 설계를 수행한다. 라이저의 단면계수를 증가시키고, 비중을 조절하기 위하여 라이저 두께에 따라 중공을 형성하는 설계안에서는 라이저 아래 끝단에 중량체를 설치한다. 중공 없이 균일한 FRP 재질로 이루어진 라이저는 끝단 중량체 없이 자유롭게 매달린 형상으로 설계된다. 두 가지 설계 개념에 대하여 거동 특성 분석과 안전성 평가를 위하여 동적 거동해석을 수행한다. 끝단 중량체가 설치된 중공을 가지는 라이저의 응력은 중량체의 중량에 지배되는 것을 알 수 있다. 중량체 없이 자유롭게 매달린 라이저는 강한 조류가 작용하는 환경에서 파랑 및 부유체 가진이 작용하는 경우에, 해수면 부근에 응력이 집중되는 것을 알 수 있다. 자유롭게 매달린 대구경 라이저의 설계에서 조류는 매우 중요한 설계 요소라는 것을 알 수 있으며, 라이저 하부 끝단에 중량체를 설치함으로써 응력을 일부 줄일 수 있다는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제37권2호
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• pp.257-263
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• 2013

본 논문에서는 파력에너지를 전기에너지로 변환시키는 파력발전기를 다물체 동역학을 이용하여 모델링 하였으며, 계류시스템이 부유식 파력발전기에 미치는 영향에 대해서 분석하였다. 계류시스템이 파력발전기에 미치는 영향을 줄이기 위한 연구가 많이 이루어지고 있다. 구속방정식과 힘 요소를 이용하여 다물체 시스템을 모델링 하였으며, 3 차원 파랑하중을 적용하여 부유체에 작용하는 파력을 모델링 하였다. 파력발전기의 거동과 발전량을 분석하기 의해 상용 다물체 동역학 해석프로그램인 MSC/ADAMS 를 이용하였다. 계류시스템이 있을 때와 없을 때의 결과를 비교하였고, 특히 극한 파랑하중이 작용했을 때의 시뮬레이션을 통해 파력발전기의 안정성을 평가하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권12호
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• pp.1489-1495
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• 2012

본 논문에서는 부유식 플랫폼의 동적 거동을 고려하여 해상 풍력 발전기 타워의 구조 해석을 수행하였다. 풍력 발전기는 플랫폼, 타워, 낫셀, 허브 그리고 3 개의 블레이드로 구성된다. 타워는 3 차원 빔 요소를 사용하여 탄성체로 모델링하여 탄성 다물체계 동역학을 기반으로 한 운동 방정식을 구성하였다. 회전하는 블레이드에는 블레이드 요소 운동량 이론에 따라 계산된 공기역학적 힘이 적용되었고, 부유식 플랫폼에는 유체정역학적 힘, 유체동역학적 힘 그리고 계류력이 적용되었다. 타워의 구조 동역학적 거동을 수치적으로 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션 결과를 이용하여 굽힘 모멘트와 응력을 산출하고 허용치와 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1353-1362
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• 2014

최근 화석연료의 과도한 소비로 인해 다양한 환경문제가 발생하고 있으며, 이에 대한 대안으로 신재생에너지의 중요성과 그에 대한 시설의 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 이러한 수요를 만족하기 위하여, 다수의 태양광발전 구조물들이 건설, 계획되고 있다. 그러나 대부분의 태양광발전 시설들은 육지에 시공되고 있기 때문에 토지 이용에 따른 건설비의 증가와 토지 개간에 의한 추가적인 환경문제 등이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근 국내에서는 FRP를 활용한 수상 부유식 태양광발전 구조물에 대한 연구를 지속적으로 수행하고 있다. FRP는 높은 강도와 내부식성 및 작은 단위중량 등의 장점을 가지고 있기 때문에 최근 토목분야에서 각광받고 있으며, 이러한 재료적 특성은 자중에 따라 부력체의 크기가 결정되는 수상 구조물에 특히 유용하다. 이 연구에서는 수상 부유식 태양광발전 구조물과 구조물을 구성하는 SMC FRP 수직재의 구조적 성능을 평가하기 위한 해석적, 실험적 연구를 수행하였다. 수상 부유식 태양광발전 구조물은 유한요소해석을 통해 정적거동을 평가하고, 실험을 통해 동적거동을 평가하였다. 또한 SMC FRP 수직재는 유한요소해석을 통해 구조안전성 및 좌굴안정성을 평가하였으며, 실험을 통해 압축 및 인발 하중에 대한 구조적 거동 특성을 검토하였다. 검토 결과 펄트루젼 FRP (pultruded FRP)와 SMC (Sheet Modoling Compound) FRP로 구성된 구조시스템은 외부하중에 대한 안전성을 확보하고 있음을 확인하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제29권5호
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• pp.389-394
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• 2005

초대형 부유식 구조물의 경우 지진하중보다 파랑하중에 의한 영향이 크게 작용하기 때문에 파랑하중에 의한 하부부체의 변형이 상부구조물에 부가모멘트를 발생시키는 요인이 된다. 이러한 부가모멘트를 저감시키기 위해 본 연구에서는 강접합과 핀접합 사이의 거동을 하는 반강접 접합부를 적용하였다. 초대형 부유식 구조물의 상부구조체에 반강접 접합부를 적용할 경우 보의 부가모멘트를 감소시킬 수 있으며, 더욱 경제적인 설계가 가능하다. 본 논문에서는 4경간 3층 예제구조물에 대하여 파랑하중에 의한 영향을 분석하고, 구조물의 반강접 접합부 적용에 따른 효율성을 검토하였다. 접합부는 각형강관 외-다이아프램 접합부를 적용하였으며 파랑하중에 의한 동적 특성을 분석하기 위하여 시간 이력해석을 수행하였다. 초대형 부유식 구조물의 상부구조물의 경우 파랑하중에 의해서 정하중의 최대모멘트 응답이 강접 구조물에서는 $33\%$ 증가하였으며, 스프링 모델을 이용한 반강접 구조물에서는 $26\%$ 증가하였다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제14권3호
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• pp.184-191
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• 2011

부유식 파력발전시스템의 필수요소인 계류시스템에 관한 초기 설계를 수행하였다. 국내 외에서 개발된 부유식 파력발전장치용 계류시스템 사례를 살펴보았으며, 계류시스템 구성 요소에 대하여 분석하였다. 계류시스템의 요소인 앵커와 계류선에 대하여 초기 설계를 수행하였는데, 계류선은 주로 해저면 위에 얹혀 있는 고중량 부분과 부체에 매달려 있는 저중량 부분으로 나누었다. 앵커와 연결되어서 주로 해저면 부근에 있는 일부분은 고중량 체인을 사용함으로써, 부체로부터 전달되는 강제가진에 의한 동적에너지를 감쇠시킬 수 있으며, 앵커의 중량과 부피를 줄일 수 있다. 또한 체인의 모든 부분이 해저면 위로부터로 들려 올려질 경우 앵커에는 수평력과 수직력이 작용하여 앵커의 지지력이 감소하게 되는데, 고중량 체인을 앵커 부근에 배치함으로써 이를 방지할 수 있을 것이다. 부체와 해저면 사이에 매달리는 부분은 저중량 체인을 사용함으로써, 체인의 자중과 거동이 부체의 에너지 생산 기능에 영향을 최소로 미치게 할 수 있을 것이다. 초기 설계된 계류시스템 모델의 안전성 평가를 위하여 정적 및 거동 해석을 수행하였다. 태풍 등의 열악한 해양환경 조건에서 앵커 부근의 체인 장력도 앵커의 지지력을 초과하여 설계된 앵커는 수평 이동되어 기능을 수행하지 못하게 될 것으로 예측되었다. 따라서, 앵커는 중량을 증가시키거나 지지력을 증대시킬 수 있는 방안이 강구되어야 할 것이다. 본 연구 결과는 향후 기능성과 안전성을 만족시키는 계류시스템의 상세 설계를 위한 자료로 이용될 수 있을 것으로 기대된다.