• 한국소음진동공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.347-355
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• 2013

A damage estimation method for monopile support structure of offshore wind turbine using modal properties and committee of neural networks is presented for effective structural health monitoring. An analytical model for a monopile support structure is established, and the natural frequencies, mode shapes, and mode shape slopes for the support structure are calculated considering soil condition and added mass. The input to the neural networks consists of the modal properties and the output is composed of the stiffness indices of the support structure. Multiple neural networks are constructed and each individual network is trained independently with different initial synaptic weights. Then, the estimated stiffness indices from different neural networks are averaged. Ten damage cases are estimated using the proposed method, and the identified damage locations and severities agree reasonably well with the exact values. The accuracy of the estimation can be improved by applying the committee of neural networks which is a statistical approach averaging the damage indices in the functional space.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2008년도 추계학술대회A
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• pp.560-564
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• 2008

풍력발전에 사용하는 풍력터빈의 블레이드의 적어도 20년 이상의 설계수명이 요구된단. 블레이드는 바람에 의한 압력, 지지대 구조에 의해서 가해지는 힘과 모멘트에 의해 블레이드에 변형이 가해진다. 특히 바람에 의해 블레이드는 연속적인 하중을 받아서 재료를 손상시킨다. 본 연구에서는 블레이드와 허브로 구성된 모델을 이용하여, 전산유체해석을 일차적으로 수행하여 블레이드 주변의 압력분포를 구하였다. 계산된 압력을 이용하여 다음 단계로 유한요소해석을 수행하여 블레이드 재료에 발생하는 응력을 계산하여 피로해석을 수행하였다. 피로해석을 통해 재료에 미치는 손상률을 구하였다. 다양한 블레이드 피치 각도과 바람의 속도에 따라 해석결과를 비료 분석하였다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제10권2호
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• pp.244-252
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• 2014

본 연구에서는 버켓기초로 지지된 해상풍력타워의 지진응답을 지반-구조물 상호작용을 고려하여 해석하였다. 해석프로그램으로는 SASSI를 사용하였으며 연약지반에 대해 생성된 인공지진파를 입력으로 사용하였다. 버켓기초의 형상과 강도를 매개변수로 하여 각 매개변수들의 영향을 파악하였다. 구조물의 응답은 타워의 하부와 나셀위치에서 얻어졌으며 응답스펙트럼으로 비교하였다. 해석결과 형상비, 버켓의 강도, 지반의 강도에 따라서 기초부와 나셀부에서 다른 경향의 응답을 보였다. 그러나 이러한 모든 지반-구조물상호작용의 고려는 암반으로 가정한 거동에 비하여 월등히 큰 응답 값을 보여 이의 고려가 버켓기초를 가진 해상풍력타워의 지진거동에 큰 영향을 미치는 것을 파악할 수 있었다.

• 산업기술연구
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• 제27권A호
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• pp.47-53
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• 2007

A theoretical model based on Rayleigh-Ritz method is proposed to predict the resonance frequency of a W/T(Wind Turbine) tower structure supported by guy cables. In order to verify the validity of the theoretical model, a reduced W/T tower system is manufactured and tested. Frequency response and mode data are determined by modal testing and finite element analysis is performed to calculate the natural frequency of the tower model. Numerical and experimental results are compared with those by the theoretical analysis. Parametric study by the theoretical model shows how the cable tension and cable elasticity influence the resonance frequency of the W/T tower structure. Finally, vibration response under various rotating speed is investigated to examine the possibility of severe resonance.

• 풍력에너지저널
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• 제15권2호
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• pp.23-36
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• 2024

In this study, a health monitoring system was developed for the two most vulnerable parts of a wind tower support structure: the connection between steel towers (L-Flange) and the concrete foundation-steel tower connection. To select assessment parameters for health monitoring, detailed FEM analysis was conducted using the ABAQUS program. Additionally, a testbed was established near the Jeju Woljeongri wind turbine farm to evaluate the applicability of measurement data by installing sensors. Through computational analysis and relevant criteria review, we defined limits for measurement parameters by vulnerable section. We categorized the structural safety evaluation into four stages: normal, caution, warning, and danger, and selected management criteria for each stage. From this, an algorithm to evaluate safety was developed, and a visualized monitoring platform based on the established critical parts monitoring system was developed.

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

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

• 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.

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

• 한국해양공학회지
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• 제29권5호
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• pp.342-350
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• 2015

A seismic reliability analysis of the jacket-type support structure for an offshore wind turbine was performed. When defining the limit state function using the dynamic response of the support structure, numerous dynamic calculations should be performedin an approach like the FORM (first-order reliability method). This causes a substantial increase in the analysis cost. Therefore, in this paper, a new reliability analysis approach using the static response is used. The dynamic effect of the response is considered by introducing a new parameter called the peak response factor (PRF). The probability distribution of the PRF could be estimated using the peak value of the dynamic response. The probability distribution of the PRF was obtained for a set of ground motions. A numerical example is considered to compare the proposed approach with the conventional static-response-based approach.