• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제3권4호
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• pp.184-192
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• 2017

The Korea Offshore Wind Power (KWOP) cooperation is planning to construct offshore wind energy farms with an overall rated power of 2.5 GW along the southwestern coast by 2019. Hitherto, various structural types of support structures for offshore wind turbines have been being proposed, but these structures have lacked economic analysis studies. Therefore, their economical superiority to existing types has been difficult to guarantee. An offshore structure with economic efficiency will have a minimum amount of mobilizing equipment and short offshore construction period because of the application of rapid installation methods. Thus, the development of a new support structure with economic efficiency is generally considered to be necessary. Accordingly, this paper proposes a newly developed and more economical jacket type for the offshore support structure. This study confirmed its structural safety and performance by conducting a structural analysis and eigenvalue analysis. The manufacturing and installation costs were then estimated. As a result, the new jacket type of offshore support structure proposed in this study significantly reduced the manufacturing and installation costs. Therefore, it is expected that the proposed jacket will contribute to reducing construction expenses for new wind power farms and invigorating wind power farm businesses.

• Journal of Advanced Research in Ocean Engineering
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• 제4권2호
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• pp.47-52
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• 2018

The Korea Offshore Wind Power (KOWP) is planning to construct offshore wind energy farms with an overall rated power of 2.5 GW in the south-western coast of the country until 2019. Various types of support structures for offshore wind turbines have been proposed in the past. Nevertheless, in South Korea, jacket structures have in general, been applied as support structures for offshore wind turbines owing to the many accumulated experiences and know-how regarding this kind of support structure. The choice of offshore structure is mainly influenced by site conditions such as seabed soil type and sea environment during installation. In installing jacket sets on the seabed, the mudmat is necessary to maintain the equilibrium of the jacket without the aid of additional devices. Hence, this study proposes the installation of skirt plates underneath the bottom frame of jackets in order to improve the installation stability of jacket structures under rougher sea conditions. To confirm the effect of skirt plates, installation stability analyses considering overturning, sliding and bearing capacity have been performed. From the results, it is shown that jacket structures with skirt plates can contribute to improving the sliding stability of the structures of new wind power farms, while providing economic benefits.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.64-71
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• 2017

본 연구에서는 재킷식 해상풍력터빈 지지구조물의 효과적인 건전성 모니터링을 위하여, 손상에 의한 구조물의 모드 특성 변화 및 군집신경망기법을 이용한 손상추정기법을 제안한다. 실용적 적용을 위하여 제한된 계측자료를 활용하고, 구조적으로 중요하며 손상이 발생될 확률이 큰 것으로 판단되는 중요부재를 대상으로 손상을 추정한다. 즉, 재킷식 지지구조물은 부재 개수가 많기 때문에, 모든 부재를 적절히 식별하기 위해서는 이에 상당하는 많은 수의 계측 데이터 채널 및 센서를 설치해야 한다. 이는 건전성 모니터링의 경제적 및 실용적인 측면에서 적절치 않다고 판단되며, 본 연구에서는 중요 구조부재에 대하여 제한된 계측자료를 활용하여 집중적으로 손상추정을 수행하기 위한 연구를 수행한다. 5 MW 해상풍력터빈에 적용될 수 있는 재킷식 해상풍력터빈 지지구조물을 모델링한 후, 수치 시뮬레이션을 수행하여 신경망의 훈련패턴을 생성한다. 이후, 군집신경망기법을 이용하여 중요부재에 대한 손상위치 및 손상정도를 20가지 손상경우에 대하여 추정한 결과, 모든 손상 경우에 대하여 성공적으로 손상을 판정할 수 있었으며, 군집신경망기법을 적용함으로써 추청결과의 정확성이 향상됨을 알 수 있었다. 또한 실험연구를 통하여 기법을 검증하였는데, 3가지 손상경우에 대하여 손상을 추정한 결과 합리적으로 손상을 추정할 수 있었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권1호
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• pp.33-40
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• 2014

극한 해양 환경하중을 고려한 해상풍력터빈 지지구조물에 대한 신뢰성 해석을 수행하였다. 신뢰성 해석을 위한 한계상태함수는 mud-line에서 지지구조물의 동적응답으로 정의되며, 동적응답은 정적응답과 동적응답계수의 곱으로 정의된다. 동적응답계수는 설계조건에서의 동적 시간이력응답을 분석하여 구할 수 있다. 허브(Hub) 위치에 작용하는 추력은 GH_Bladed를 사용하여 계산하였으며, 정적하중으로 적용하였다. 동적응답계수는 대수정규분포, 지반물성 중 내부마찰각은 상한과 하한이 결정된 베타분포이며, 그 외 설계변수는 정규분포 확률변수로 취급되었다. mud-line 에서의 동적응답을 통해 정의된 한계상태함수에 따라 일계신뢰도법(First order reliability method, FORM)을 사용하여 해상풍력터빈 지지구조물의 신뢰도지수를 산정하였다.

• 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.

• Wind and Structures
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• 제21권6호
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• pp.609-623
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• 2015

Seismic reliability analysis of a jacket-type support structure for an offshore wind turbine was performed. When defining the limit state function by using the dynamic response of the support structure, a number of dynamic calculations must be performed in a First-Order Reliability Method (FORM). That means analysis costs become too high. In this paper, a new reliability analysis approach using a 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 PRF can be estimated by using the peak value in the dynamic response. The probability distribution of the PRF was obtained by analyzing dynamic responses during a set of ground motions. A numerical example is presented to compare the proposed approach with the conventional static response-based approach.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제35권2호
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• pp.93-100
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• 2022

본 논문에서는 한국의 서남해상에 건설예정인 해상풍력발전타워의 지지구조물로 고려되고 있는 세발구조와 자켓구조의 선박충돌 거동을 비선형동적해석을 통하여 비교·분석하였다. 이 구조물은 3MW용량의 풍력타워를 지지하기 위하여 설계되었다. 두 지지구조는 쉘요소를 이용하여 비선형 거동을 고려할 수 있도록 모델링하였고, 발전기를 포함하는 상부의 타워구조물은 탄성재료를 이용하여 보요소와 집중질량으로 모델링하였다. 전체 질량은 세발구조가 자켓구조에 비하여 약 1.66배 정도였다. 바지선과 상선을 충돌선박으로 선정하여 모델링하였다. 조수차의 조건을 고려하여 충돌선박의 충돌위치를 평균해수면의 상하로 3.5m변동하는 것으로 고려하였다. 또한 각 선박의 최소충돌속도(=2.6m/s)에서의 충돌에너지를 각각 4배까지 증가시키면서 충돌거동을 산정하였다. 해석결과 지지구조 충돌부위의 강성이 클수록 선박의 소성에너지 소산량이 상대적으로 증가하였다. 충돌조건에 따라 풍력타워의 변형은 진동에서 붕괴까지 발생하였다. 세발구조가 자켓구조에 비하여 큰 충돌저항력을 보였다. 이는 중앙부에 강성이 집중된 구조적 특성과 상대적으로 많은 강재의 사용량에 기인한 것으로 판단된다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제34권2호
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• pp.60-65
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• 2014

A meteorological(met) tower is the first structure installed during the planning stages of offshore wind farm. The purpose of this paper is to design the met tower with tripod bucket type support structure and to install the sensors. The support structure consist of a central steel shaft connected to three cylindrical steel suction buckets which is more cheaper than monopile or jacket type. And the remote wind condition sensors and marine monitoring equipment, including adcp, pressure type tide gauge, wave height sensors, and scour sensors, remote power supply are installed. The manufactured met tower constructed on sea area which is in front of Gasa island. All of functions of met tower showed normal operation conditions and the wind data got by remote data collection system successfully.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.57-66
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• 2023

본 논문에서는 해상풍력발전단지의 경제성을 파악하고자 발전단가 측면에서 해상풍력 지지구조물 형식 및 시공 방법에 따른 균등화발전비용(levelized cost of energy, LCOE)의 차이를 분석하고 LCOE의 주요 구성 요소에 따른 민감도 분석을 실시하였다. 연구대상 현장으로 국내 서남해 해상풍력실증단지를 선정하였으며, 설치 기수에 따른 공사비를 분석하였다. LCOE 민감도 분석 결과 설비이용률, 터빈 관련 비용, 가중평균자본비용 그리고 BOS(balance of system) 관련 비용의 순서로 LCOE에 대한 민감도가 높은 것으로 나타났다. 아울러 국내 해상풍력 지지구조물로 주로 적용되었던 포스트파일링(post-piling) 재킷 공법을 기본안으로 선정하여 공사비를 산출한 후, 시공 방법을 프리파일링(pre-piling)으로 변경한 재킷 공법과 트라이포드(tripod) 공법의 초기투자비용을 비교하였다. 그에 따른 LCOE를 분석한 결과, 프리파일링 재킷 공법의 경우 고가의 템플릿이 필요하지만, 강재 소모량이 적고, 설치규모가 대형화할수록 시공 기간이 단축되어 전체 공사비 및 LCOE가 낮아지며 경제성이 향상되는 것을 확인하였다.