• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.202-211
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• 2016

본 연구는 해상풍력지지구조물로 적용되는 석션기초의 지진하중에 대한 동적거동 분석을 목적으로 하였다. 이를 위하여 동적원심모형실험을 수행하였다. 석션기초의 스커트길이는 외력에 대한 지지거동에 중요한 역할을 한다. 스커트길이/석션기초외경 비가 0.5, 0.75, 1의 3가지 석션기초 모형이 조밀한 모래지반에 설치된 경우에 대하여 동적원심모형실험 결과를 제시하였다. 실험결과로 스커트길이에 따른 석션기초에서의 가속도증폭특성, 잔류침하량, 잔류회전각을 비교하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제39권12호
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• pp.61-73
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• 2023

석션 버켓(suction bucket)은 해양 구조물 지지를 위해 사용되는 기초구조물 중 하나로 펌프를 이용해 빠르게 기초 시공이 가능한 장점이 있다. 최근 기초 지지력을 효과적으로 증가시키고 건설 비용을 절감하기 위해 단일 석션 버켓이나 다수의 석션 버켓이 매트기초와 결합된 하이브리드 석션 버켓기초(hybrid suction bucket foundation)가 제안되었다. 하지만 현재까지 수중구조물과 같이 작은 수직하중(자중)과 모멘트 하중 조건에서 수평하중에 대한 하이브리드 석션 버켓기초의 저항 메커니즘과 지지력에 관한 실험적 연구가 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 점토지반에 설치된 하이브리드 석션 버켓기초의 수평방향 저항 메커니즘과 지지력을 평가하기 위해 하중재하시스템을 구축하고 원심모형실험을 수행하였다. 본 연구에서는 원형매트와 단일 버켓이 결합된 하이브리드 석션 버켓기초와 사각형 매트와 4개의 버켓기초가 결합된 하이브리드 그룹 석션 버켓기초를 대상으로 하였다. 본 연구를 통해 매트기초와 석션 버켓기초의 스커트(skirt) 길이가 수평방향 지지력 증진에 미치는 영향을 실험적으로 평가하였다. 그 결과, 작은 수직하중과 모멘트 하중조건에서 하이브리드 석션 버켓기초의 매트와 버켓기초 스커트가 기초의 수평방향 지지력 증진에 효과가 있음을 확인하였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.195-202
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• 2021

해상풍력발전기는 바람 및 파도, 구조물 자중에 의해 수직-수평-모멘트의 복합하중을 받는다. 본 연구에서는 유한요소해석으로 사질토 지반에 설치된 해상풍력발전기 석션기초의 복합하중에 대한 지지력을 산정하였다. 또한 복합하중이 작용하는 중의 석션기초 주변 지반의 응력상태를 상세하게 분석하였다. 최종적으로 유한요소해석 결과를 토대로 수평 및 모멘트 지지력 산정식과 복합하중에 대한 안전성을 평가하는 지지력 포락선 식을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권12호
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• pp.69-78
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• 2016

최근에 해상 풍력발전기의 기초구조물로 석션 버켓기초가 적용되고 있다. 그런데, 석션기초는 보통 해양 연약지반에 설치되므로 장기 반복하중에 의해 누적변위가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 1-g 모형실험을 수행하여 장기 수평 반복하중을 받는 석션 버켓기초의 누적 회전각을 분석하였다. 지반조건은 2가지 밀도의 건조 사질토 지반에 대하여 실험하였다. 모형석션 버켓기초의 근입깊이, 모형지반의 밀도, 반복하중의 크기를 변화시키며 실험을 수행하였다. 수평 반복하중은 일방향 재하로 최대 $10^4$번까지 재하하였다. 실험결과, 석션 버켓기초의 누적회전각은 재하횟수와 재하진폭이 증가에 비례하여 증가하였다. 실험결과를 이용하여 건조 사질토 지반에 근입된 석션 버켓기초의 장기 누적회전각을 산정할 수 있는 경험식을 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제27권4호
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• pp.67-76
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• 2011

본 연구에서는 수치해석 방법을 통하여 점성토, 사질토, 그리고 점성토와 사질토의 혼합지반에 대하여 상부, 중간, 하부의 하중 작용위치에 따른 석션기초의 극한 수평저항력 및 거동을 분석하였다. 해석결과 지반조건에 관계없이 중간 위치에 재하시 가장 큰 수평저항력을 발휘하는 것으로 나타났으며, 사질토층의 극한저항력이 점성토층이나 점성토-사질토층에 비해 상대적으로 큰 값을 나타내었다. 그리고 석션기초의 이동량과 회전량 분석결과 석션기초의 이동량은 재하위치와 지반조건 모두에 대해 영향을 받지만, 회전량은 지반조건에 관계없이 재하위치에 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제27권5호
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• pp.339-344
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• 2015

석션기초는 해양분야의 기초 및 앵커로 널리 사용되고 있으며, 최근 들어 해상풍력발전기의 기초로도 그 활용 범위가 확대되고 있다. 많은 선행 연구로부터 기초구조물의 강성이 해상풍력발전기의 동적응답에 영향을 줄 수 있기 때문에 기초구조물에 대한 적절한 모델링이 필요한 것으로 입증된 바 있다. 본 논문에서는 3차원 유한요소 해석을 수행하여 석션기초의 강성행렬을 산정하였다. 이를 기존의 중력식 기초 강성 산정식에 의한 결과와 비교하였으며, 산정한 강성행렬을 적용하여 구조물의 동적응답과 고유진동수 검토를 위한 통합하중해석을 수행하였다. 해석결과 mudline에서 발생하는 하중에 대한 영향은 크지 않은 것으로 나타났지만, 기초를 고정단으로 모델링한 경우 고유진동수가 최대 약 10% 과대 예측하는 것으로 나타났다. 풍력발전기 공진 회피에 대한 검토 시 기초강성을 고려해야할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권11호
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• pp.119-127
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• 2013

최근 해양구조물의 건설이 활발해짐에 따라 해상 부유식 구조체를 경제적으로 지지할 수 있는 새로운 기초형식을 개발하려는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 대구경 단일형 석션파일 대신에 다수의 중구경 석션파일을 콘크리트 파일캡으로 결합한 그룹형 석션파일 형식에 대하여 연구하였다. 해상 부유식 구조체에 사용되는 기초의 경우 수평방향 하중이 지배적이므로 그룹형 석션파일의 수평방향 지지거동을 3차원 유한요소 해석을 통해 분석하였다. 그룹형 석션파일은 근입깊이가 얕아서 강체기초 거동을 하게 되므로 수평방향 거동을 분석할 때 지표면 부근의 낮은 구속압을 받는 지반의 정밀한 거동 모사가 필요하다. 이를 위하여, 탄성계수, 지반강도 등을 지반 구속압에 따라 증가되도록 모델링하였다. 해석조건은 석션파일 중심간 거리, 그리고 사질토와 점성토의 지반조건 등을 변화시키며 변수연구를 수행하였다. 그 결과, 석션파일 사이의 간격이 증가함에 따라 점차 항복하중이 증가하였으며, 그룹형 석션파일의 항복하중은 S/D=5인 경우 회전을 허용한 단일형 석션파일 항복하중의 약 3배인 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제32권6호
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• pp.42-48
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• 2016

• 한국지반공학회논문집
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• 제40권2호
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• pp.95-103
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• 2024

세계 인구의 지속적인 증가와 주거 공간 부족에 대한 대응으로, 인류 거주 영역의 새로운 대안과 해양 환경의 활용 방향을 제시하기 위해, 해저 공간 개발에 대한 연구가 수행되고 있다. 석션 케이슨 기초는 해저 공간 개발을 위해 연구되고 있는 기초 유형 중 하나이다. 본 연구에서는 유한요소해석을 통해 해양 환경하에 조합하중이 가해진 석션 케이슨 기초의 파괴포락선을 산정하였다. 유한요소해석의 지반은 깊이에 따라 강도가 선형적으로 증가하는 점토 지반으로 가정하였으며, 점토의 구성모델로 von Mises 모델을 적용하였다. 전반적으로 파괴포락선의 형태는 기울어진 타원의 형태를 나타냈다. 깊이에 따른 비배수전단강도의 증가 추세가 커지는 경우, 파괴포락선은 장축과 단축의 비율은 유지되며 크기가 증가하였다. 길이 대 직경비가 다른 두 석션 케이슨 기초의 파괴포락선을 비교했을 때, 길이대 직경비가 증가함에 따라 석션 케이슨 기초의 파괴포락선의 장축과 단축의 비율이 증가하는 경향을 보였다. 본 해석 결과는 해양 환경에서 석션 케이슨 기초의 설계에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 풍력에너지저널
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• 제13권4호
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• pp.70-79
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• 2022

It is difficult to control differential settlement and long-term settlement on soft ground with the template used in the pre-filing method of offshore wind power. In this study, the template adopted a suction foundation with high utility on soft ground. To analyze the penetration performance of the doughnut-type suction foundation, step-by-step numerical analysis was applied by calculating the minimum suction pressure needed for ground penetration at that depth. Scale model tests were performed and compared with the numerical analysis results. The ratio of the inside diameter compared to the outside diameter is higher, and penetration by suction was more advantageous than push-in load penetration. The step-by-step numerical analysis method showed an error within 2 % compared to the model tests, so the numerical analysis method confirmed results that the penetration performance of the doughnut-type suction foundation is valid.