• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.19-26
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• 2024

본 연구에서는 풍력타워 지지구조 연결부 1/12.5 축소모형 실험체의 압축거동을 실험적으로 분석하였다. 압축강도 140MPa의 고성능 시멘트계 그라우트를 연결부에 충전하였으며, 전단키 간격, 형상과 연결부 길이를 변수로 하여 실험을 수행하였다. 연결부 내의 전단키의 개수가 동일한 경우 연결부 길이보단 전단키의 간격이 작을수록 부착전단강도가 높게 나타났으며, 동일한 간격과 연결부 길이에서는 전단키의 높이가 높을수록 강도가 높게 나타났다. 또한 연결부 슬립량 1.0mm 내외까지 선형거동을 한 후 하중이 증가함에 따라 비선형 거동을 한후 7.0mm 내외의 슬립에서 최대 강도에 도달하는 것으로 나타났다. 전단키의 형상과 간격 등에 따라 강도가 증가함에 따라 파괴형태는 계면전단파괴에서 그라우트 파괴로 변화하는 것으로 나타났으며, 강섬유에 의해 취성적인 파괴는 발생하지 않는 것으로 나타났다.

• 한국해양환경ㆍ에너지학회지
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• 제16권4호
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• pp.239-247
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• 2013

최근 화석연료의 고갈과 환경오염으로 인하여 해상풍력에너지와 같은 신재생 에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 범용 동역학해석 프로그램인 MSC.ADAMS를 이용하여 공력하중 및 전기 발전기 토오크를 결정하기 위한 테브난(Thevenin) 방정식이 고려된 해상풍력발전기의 다물체 동역학 해석 기법을 검토하였다. 해석대상으로 고려한 시스템은 5MW급 해상풍력발전기이며, 3개의 블레이드가 수평축 방향에서 역풍을 받아 전기를 생산하는 수평축 풍력발전 형태이다. 블레이드에 작용하는 공력하중은 블레이드 요소 모멘텀 이론을 기반으로 일반화된 동적 웨이크를 고려할 수 있도록 개발된 AeroDyn 프로그램으로부터 산출하였다. 해상풍력발전기의 주요 연결부에서의 동적하중과 토오크 특성이 실제 현상과 유사하게 산출될 수 있도록 하기 위하여, 다물체 동역학 모델 상에 블레이드와 타워는 실제 구조 특성치를 고려한 유연체 모델링을 적용하였다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제22권6호
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• pp.711-719
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• 2019

At present, wind power is the fastest growing technology in the world. The domestic market depends heavily on imports for wind tower lift. so it manage through the overseas maker. The lift manufacture, establishment and maintenance utility is increasing, localization development of one wind tower lift is necessary with domestic fundamental base technique. In this paper, we will study the components necessary for the development of onshore offshore wind tower elevators, which are currently dependent on total imports, in line with the high growth of the wind market and the enlargement of the wind power generators. First of all, endless winders and cabins, which are the core components of the offshore wind tower lift, were examined for the components that affect the structural safety. Structural analysis was performed on Sheave, which is responsible for most of the lift lifting loads, and Block Stop, a safety device that prevents the cabin from falling in an emergency. The structural suitability was evaluated by comparing with the safety factor. In addition, the on-board control panel combines the control panel of the elevator and the drive motor driving the endless winder for efficient control of the offshore wind tower lift. The addition of features improves ride comfort at departure.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제38권7호
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• pp.29-38
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• 2009

지난 20년간 급속한 발전을 통하여 회전 블레이드의 직경이 126 m, 나셀까지의 높이가 약 130 m에 이르는 6,000 kW의 용량을 가지는 풍력발전기가 개발되었다. 세계적으로 풍력발전의 필요성과 중요성이 인식되어 2008년 현재 약 120,000 MW의 설치 용량을 기록하고 있다. 풍력터빈(wind turbine)과 그 부품의 기계적인 성능평가의 종류와 방법은 많은 사람들의 관심인 것으로 판단한다. 우선 풍력터빈을 구성하는 주요 핵심부품은 블레이드, 증속장치, 발전기 등이며, 세부 구성 부품으로 허브, 핏치와 요베어링, 주축베어링, 타워 등이 있다. 주요핵심 부품인 블레이드, 증속기, 발전기 등의 성능평가가 중요한 이슈이다. 또한 모든 구성품을 조립하여 초기의 설계사양에 따라서 제조되고 최종성능이 발휘되는지 여부를 현장시험을 통하여 성능평가과정을 거치게 되는데 이 과정은 풍력터빈의 성능평가라고 하며 주요 평가대상은 출력성능(power performance), 소음(noise), 하중(load), 전력품질(power quality) 등 4가지 항목을 집중적으로 측정하여 개발된 풍력터빈의 전반적인 성능을 평가하게 된다. 본 투고에서는 핵심부품인 블레이드, 증속기, 발전기에 대한 시험기술과 풍력터빈의 성능평가 항목인 4개 측정 항목에 대하여 기술하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.734-742
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• 2016

최근 21세기에 접어들어 무분별한 발전의 결과로 석탄, 석유 등의 화석연료가 고갈되고 있으며, 지구 온난화가 진행중이다. 이미 유럽과 미국 등의 선진국에서는 신재생 에너지 분야에 관심을 갖고 있으며, 그 중에서도 풍력에너지가 많은 관심을 받고 있다. 풍력발전타워는 운용 중 주기적인 하중의 발생으로 만들어지는 주파수를 회피하여 설계를 해야 한다. 일반적으로 구조해석 과정 시 지반을 고정단 경계조건으로 해석한다. 하지만, 고정단 경계조건의 경우 지반 조건 상호작용을 고려하지 못하여 목표 진동수를 벗어나게 된다. 본 연구에서는 용량 별 지반경계 조건 및 기초의 근입깊이를 고려한 고유진동수 효과를 연구하였으며, 변수에 따른 차이를 확인하였다. 결과적으로 고정단 경계조건 모델은 지반조건과 근입깊이의 영향을 받지 않으며, Coupled Spring 경계조건 모델은 지반조건에는 영향을 받지만, 근입깊이에는 영향을 받지 않는다. Winkler Spring 경계조건의 경우에는 지반조건과 근입깊이에 모두 영향을 받는다. 하지만, 얕은 깊이의 지반에서는 지반조건의 영향을 받지 않으므로 Coupled Spring 경계조건 모델을 활용한 지반조건 별 해석을 수행하는 것이 효과적이다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제1권1호
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• pp.93-101
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• 1989

본 논문에서는 가이드 타워, 텐션 레그 프랫폼, 무어링 부이, 해저 케이블, 사장교, 현수교, 케이블 루프 등과 같은 해상 및 육상 구조물의 유한요소 모델에 사용하기 위한 기하학적 비선형 케이블 요소를 연구 제시하였으며, 케이블 요소는 평면내에서 임의의 하중과 기하형상을 갖는 케이블에 대한 탄성현수 케이블 이론으로부터의 적합방정식과 연성행렬을 직접 이용하여 유도하였다. 또한, 유도된 케이블 유한요소에 근거하여, 케이블 부재를 사용하는 구조물들의 유한요소 해석을 위해 전산 프로그램을 개발하였으며, 시간영역 동적 해석을 위해 뉴마크-베타의 직접적분법을 사용하였고, 각 시간간격에서의 비선형 평형방정식 및 적합방정식을 풀기 위한 방법으로서 뉴톤-랩슨의 반복법을 사용하였다. 이상과 같이 개발된 전산 프로그램을 이용하여 케이블 부재에 대한 정적 및 동적 해석을 수행한 후 그 결과를 분석ㆍ고찰하여 보았다.

• 한국해양공학회지
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• 제33권3호
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• pp.214-221
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• 2019

A series of model tests was performed to evaluate the survivability of an articulated tower-type buoy structure under harsh environmental conditions. The buoy structure consisted of three long pipes, a buoyancy module, and top equipment. The scale model was made of acrylic pipe and plastic with a scale ratio of 1/22. The experiments were carried out at the ocean engineering basin of KRISO. The performance of the buoy structure was investigated under waves only and under combined environmental conditions from sea state (SS) 5 to 7. A nonlinear time-domain numerical simulation was conducted using the mooring analysis program OrcaFlex. The survivability of the buoy was analyzed based on three factors: the pitch motion, submergence of the top structure, and anchor reaction force. The model test results were directly compared to the results of numerical simulations. The effects of the sea state and combined environment on the performance of the buoy structure were investigated.

• 한국안전학회지
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• 제36권1호
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• pp.9-17
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• 2021

This study analyses the load imbalance of the tower crane used in telescoping work for structural safety, owing to the difference in wind speed and balance weight position. This is because wind speed and position of the balance weight have a significant impact on the structural stresses of a tower crane during telescoping work. Therefore, structural analysis was performed on the 290HC model, which is often used at construction sites and has only one cylinder installed. Moreover, two models were classified to determine the load acting on the connecting part of the telescopic cage to slewing platform and the cylinder. Five types of balance weight positions were applied at regular intervals from jibs; moreover, four types of wind load criteria were differently applied. Hence, the telescopic cage columns were destroyed at all balance weight positions at a wind speed of 30 m/s and only at certain locations at a wind speed of 20 m/s. Furthermore, failures occurred for cylinders, torsional, and bending at wind speeds of 30 m/s and 20 m/s, load imbalances above the allowable thresholds considering the safety factor. In addition, the load imbalance in the telescoping work also varied depending on the position of the balance weights. The results of these studies have validated that the current standards of adjusting the appropriate position of the balance weights on the jib are completely valid, with the telescoping work to be executed only at wind speeds of less than equal to 10 m/s.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권4호
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• pp.23-32
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• 2013

해상풍력 기초로 사용되는 모노포드 석션 버켓기초의 지지력 거동에 대하여 원심모형실험과 수치해석을 통하여 연구하였다. 대상 구조물은 서해안 지역을 대상으로 검토된 해상풍력타워 기초로, 실트질 모래층에 설치하는 것으로 설계되었다. 원심모형실험에 사용된 모형지반은 대상 지반과 유사한 물성을 갖도록 조성하였다. 실험 가속 상태에서 소형 콘 관입시험과 벤더 엘리먼트를 사용한 전단파속도 측정을 통하여 물성을 평가하고 모사 대상 지반과의 유사성을 검증하였다. 원심모형실험으로 해상풍력 기초에 작용하는 하중을 재하하고 거동을 계측할 수 있도록 실험 시스템을 구축하였고, 모노포드 석션 버켓기초의 하중-회전각 관계를 통해서 지지력 거동을 평가하였다. 최적의 실험 조건을 선정 및 검증하기 위하여 수치해석을 수행하였으며, 모델의 자중, 모델과 경계면의 거리 및 지반 탄성계수의 변화에 따른 지지력 거동의 차이를 검토하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권1호
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• pp.51-61
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• 2018

풍력발전기, 송전탑, 굴뚝 등과 같은 타워 구조물의 기초는 기초에서부터 하중 작용점까지의 거리가 멀고 큰 수평하중이 작용하여 매우 큰 전도모멘트에 저항해야 한다. 이러한 구조물을 경제적으로 지지하기 위해서는 암반층이라도 인발력을 받는 말뚝기초를 시공해야 한다. 따라서, 본 연구에서는 암반매입 강관말뚝에 사용되는 주면고정액의 배합비가 주면지지력에 미치는 영향을 평가하기 위하여 물/시멘트비와 잔골재의 배합비를 실험변수로 삼아 모형실험을 수행하였다. 잔골재를 배합하지 않은 시멘트풀의 경우 물/시멘트비의 변화에 관계없이 최대 주면지지력과 잔류 주면지지력은 일정한 범위에 분포하였고, 잔골재가 배합된 경우는 물/시멘트비의 증가에 따라서는 감소하였고 잔골재 배합비의 증가에 따라서는 증가하다 감소하는 경향을 나타내었다. 잔골재가 없는 경우 최대주면지지력은 물/시멘트비에 상관없이 약 540~560kPa을 나타내었고, 잔골재비가 40%인 경우 물/시멘트비에 따라 약 770~870kPa을 보여 잔골재가 없는 경우에 비하여 약 40~55% 증가되었다. 본 실험에서 찾은 최적배합은 잔골재비가 40% 정도, 물/시멘트비가 80~100% 이었다.