• 한국해양공학회지
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• 제38권2호
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• pp.74-85
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• 2024

Offshore wind turbines are supported by various foundations, each with its considerations in design and construction. Gravity, monopile, and suction bucket foundations encounter geotechnical issues, while jacket and tripod foundations face fatigue problems. Considering this, a gravity foundation based on a steel skirt was developed, and a monopile foundation was analyzed for Pile-Soil Interaction using the p-y curve and 3D finite element method (3D FEM). In addition, for suction bucket foundations, the effects of lateral and vertical loads were analyzed using 3D FEM and centrifuge tests. Fatigue analysis for jacket and tripod foundations was conducted using a hotspot stress approach. Some hybrid foundations and shape optimization techniques that change the shape to complement the problems of each foundation described above were assessed. Hybrid foundations could increase lateral resistance compared to existing foundations because of the combined appendages, and optimization techniques could reduce costs by maximizing the efficiency of the structure or by reducing costs and weight. This paper presents the characteristics and research directions of the foundation through various studies on the foundation. In addition, the optimal design method is presented by explaining the problems of the foundation and suggesting ways to supplement them.

• 한국지반공학회논문집
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• 제34권3호
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• pp.43-56
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• 2018

해상처분장의 호안구조물 및 연직차수공으로 강관시트파일이 주로 사용되며, 강관시트파일은 이음부를 연결하여 주열식으로 설치가 되는 만큼 해상 고유의 횡방향 외력에 대한 구조적인 안정성이 확보되어야 한다. 본 연구의 목적은 새로 개발된 연직차수공 이음부의 구조적인 성능을 평가하는 것이다. 먼저 기존 연직차수공 이음부의 문제점을 고찰하고 시공 및 유지보수 측면에서 기존 이음부 형식과의 차별성을 갖도록 새로운 형태의 DHLT(Double H with L-T) 연직차수공 이음부를 개발하였다. 개발된 DHLT 이음부의 실규모 모형을 제작하고 이음부에 그라우트를 채워 양생시킨 후 압축 및 인장강도실험을 수행하고 그 결과를 기존 연구결과와 비교하였다. 실험결과, DHLT 이음부의 압축강도와 인장강도는 그라우트와 강재의 영향으로 인해 기존 이음부 연구결과에 비해 다소 과소평가되었다. 특히 압축강도 실험의 경우 DHLT 이음부의 비대칭 형상으로 인해 그라우트에 균열이 발생하기 전에 강재에서 먼저 항복이 발생하는 결과를 나타내었다. 본 연구를 통해 연직차수공 개발시 이음부 강도발현에 영향을 끼칠 수 있는 요인을 파악할 수 있었으며, 이를 근거로 더 향상된 연직차수공을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제11권2호
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• pp.29-36
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• 1995

본 연구에서는 여러 가지의 타설경사각을 갖는 모형 그물식 뿌리말뚝을 제작하여 모형토조에 설치하고 레이닝(raining)방법으로 지반을 조성한 다음 재하시험을 하여 그물식 뿌리말뚝의 타설경사각과 극한지지력 사이의 관계를 비교분석 하였다. 모형말뚝은 0$^{\circ}$, $10^{\circ}$, 15$^{\circ}$, 20$^{\circ}$의 타설경 사각을 갖는 직경 5m의 강봉에 모래를 입힌 것으로 직경이 6.5mm, 길이가 300mm가 되도록 하였다. 그리고, 모형 원형 얕은기초를 제작하여 재하시험을 수행한 다음 극한지지력을 구해 부리말뚝의 극한지지력과 비교하였다. 실험결과 타설경사각이 15$^{\circ}$일때 극한지지력이 최대가 되었다. 타설경사각이 15$^{\circ}$인 뿌리말뚝의 극한지지력은 원형 얕은기초의 극한지지력과 비교하면 2.2배이고, 연직으로 타설된 뿌리말뚝의 경우와 비교하면 22%의 극한지지력 증가효과가 있었다. 반면에 타설경사각이 20$^{\circ}$인 경우의 극한지지력은 연직 뿌리말뚝의 극한지지력보다 5% 감소된 값을 가짐을 알 수 있었다. 하중-침하 량곡선은 타설경사각이 없는 경우에 전반전단파괴 형태를 나타내며, 타설경사각이 $10^{\circ}$인 경우, 하중은 극한지지력에 도달한 후 일정한 값을 유지하는 양상을 보인다. 타설경사각이 15$^{\circ}$, 20$^{\circ}$로 증가하면서 하중은 극한지지력에 도달한 후에도 계속 증가하는 경향이 있다. 따라서, 타설경사각이 있는 경우의 뿌리말뚝은, 극한지지력을 초과하여 하중을 받더라도 급격한 파괴에 이르지 않고 점차로 변위가 증가하는 연성 (ductile)거동을 보일 것으로 예상된다.라이스토세와 홀로세까지 큰 변화없이 식물상과 식생이 지속적으로 명맥이 유지되고 번성하였다, 이는 한 반도가 여러 차례가 기후 변화에 따라 식생대의 이동은 있었으나 식물상의 멸종을 가져올 정도의 환경적 격변을 겪지 않고 비교적 안정적인 환경이 장기간 지속되었음을 의미한다. 아울러 기후가 변화할 때마다 식물들리 서식, 생존할수 있는 다양한 피난처가 한반도의 도 처에 산재되어 있었음을 뜻한다,.sening trend)을 나타낸다. 이러한 퇴적상 변화는 저조선에 서 만조선으로의 조간대 지형과 주조수로의 지형.수력학적 특성이 다음과 같기 때문이다. a) a general decrease in width b) a general decrease in depth c) a general decrease in maximum and average current velocities d) a general increase in contents of suspended mud e) a general decrease in grain size of the bottom sand and an increasing abundance of muddy deposits. 우리나라 서해안 조간대 퇴적층(체)의 수직 층서(vertical stratigraphy)는 지난 3여년동안의 수십개의 vibracoring(주상시추)에 의하여 매우 흥미롭고 중요하게 밝혀지고 있는바 이것은 현세(Holocene)와 선현세(preHolocene: 11000 years BP)의 오랜시간 경과에 따른 조수환경 변화의 수직퇴적 과정과 기후 해수면 변화의 현상에 원인이 있다고 해석된다.(박용안 외, 1992-1995)결과적으로 서해안 조수퇴적체(층)의 분지주변(basim margin)진화과정이 밝혀지 고 있다.confusely in the middle of 19th century.rds of foreign origin

• 생물환경조절학회지
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• 제4권1호
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• pp.17-24
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• 1995

본 연구는 파이프하우스의 구조적 안전성을 검토하는데 필요한 기초자료를 구축하기 위하여 실시하였다. 지반에 매입된 파이프의 지점상태를 검토하여 적합한 구조해석 모델을 찾고, 파이프를 말뚝기초로 가정했을 때의 파이프의 지지력 및 인발 저항력을 구하기 위하여 모형 실험을 실시하였으며, 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 파이프하우스의 지점상태를 검토해본 결과 단동 하우스에서는 수평 및 연직하중 모두 고정으로, 연동하우스에서는 수평하중 재하시 힌지, 연직 하중 재하시 고정으로 해석하는 것이 실험치에 더 가까운 것으로 나타났다. 2. 지반에 매입된 파이프의 인발저항력은 파이프 직경 및 매입깊이에 따라 논의 연한지반에서는 35-54kg, 밭의 보통지반에서는 61-98kg, 단단한 지반에서는 108-120kg이상으로 나타났으며, 파이프와 흙사이의 주변마찰력은 1.51-4.76t/$m^2$정도의 범위를 보였다. 3. 파이프 직경 및 매입깊이에 따른 기초 지지력은 연한지반의 경우 35-76kg, 보통지반은 88-158kg, 단단한 지반은 131-305kg의 범위를 보였으며, 파이프의 선단지지력은 연한지반 0-22kg, 단단한 지반 22-140kg으로 나타났다. 4. 국내에서 많이 보급되어 있는 대표적인 파이프하우스의 경우, 적설심 30cm 까지는 파이프의 매입깊이가 30cm이면 지지력이 충분하지만 그 이상의 적설심에서는 지반의 종류에 따라 매입깊이를 증가시켜야 하고, 인발저항의 경우도 풍속 30㎧까지는 매입깊이 30cm이면 충분하지만 그 이상의 풍속에 대하여는 매입깊이를 증가시키거나 보강이 필요한 것으로 나타났다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.5-13
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• 2013

사질토 지반에 근입된 말뚝의 주변부에서는 말뚝의 수직하중에 의한 전단변형 시, 반경방향으로의 변위가 구속된다. 이러한 연직변위 구속상태에서의 전단강도는 기존의 직접전단실험으로는 모사하는데 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 직접전단동안 연직변위를 허용하는 연직변위 허용조건(Free Normal Displacement: FND)의 직접전단실험과 연직변위를 허용하지 않는 연직변위 구속조건(Constrained Normal Displacement: CND)의 직접전단실험을 통하여 연직변위 구속여부가 전단강도에 미치는 영향을 평가 하는 것이다. 직접전단실험은 균등한 입도분포를 갖는 주문진 표준사를 사용하여, 연직변위의 구속여부에 따라 다양한 상대밀도와 초기응력조건 상태에서 수행되었다. 실험결과, CND 직접전단실험에서 얻은 전단강도는 FND 직접전단실험에서 얻은 전단강도보다 크게 나타났다. 또한, 상대밀도가 클수록 연직변위의 구속효과로 인한 전단강도의 증분이 더욱 늘어남을 보여주었다. 반면, 초기 연직응력의 증가는 구속효과로 인한 전단강도 증분의 감소로 나타나는 것을 관찰하였다. 본 연구에서는 경계부가 구속된 사질토지반의 안정성 평가 시, 전단강도에 대한 연직변위의 구속효과를 고려해야 함을 보여준다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제23권4호
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• pp.161-167
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• 2007

본 연구에서는 수평하중을 받는 말뚝을 대상으로 응력상태에 따른 극한수평지지력의 변화추이를 분석하였으며, 이를 토대로 다양한 응력상태를 고려할 수 있는 극한수평지지력의 평가방법을 제안하였다. 이를 통해 기존의 수평지지력 평가방법에 있어 제한되었던 응력효과의 고려가 가능하게 되었으며, 지반조건 및 시공조건 등에 따른 지반응력 변화를 보다 효과적으로 반영할 수 있을 것으로 판단된다. 이를 위해 모래질 지반을 대상으로 모형토조에서 수행된 말뚝의 수평재하시험결과가 사용되었으며, 토조실험에는 다양한 범위의 응력상태가 고려되었다. 분석결과, 말뚝의 극한수평지지력은 수직응력 및 수평응력 모두에 영향을 받는 것으로 나타났으나, 수평응력에 따라 더욱 민감하게 변화하고 있음을 알 수 있었다. 극한수평지지지력이 발휘되는 변위량의 수준은 지반조건에 따라 달랐으며, 상대밀도가 50%범위에서는 상대변위량 14%내외, 86%내외에서는 18-25%정도의 상대변위량을 나타내었다. 본 연구결과에 근거하여 극한수평지지력 평가를 위한 수평토압보정계수가 제안되었으며, 제안된 평가법에 의한 예측치는 다양한 응력조건에 대해 실측치와 유사한 결과를 나타내었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2C호
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• pp.69-77
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• 2012

일반적으로 지열 에너지파일 및 수평형 지열교환기는 기존의 연직형 지열히트펌프에 비하여 지표면에서 가까운 깊이에 설치되며, 이 경우 지열교환기의 열 교환 거동은 토사층에서의 열전도도에 많은 영향을 받게 된다. 기존의 연구에 따르면 지하수위 상부에 놓인 흙의 열전도도는 에너지파일의 열 교환 성능에 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며, 이는 부분적으로 포화된 흙의 열전도도는 함수비에 큰 영향을 받기 때문이다. 본 연구에서는 국내에 널리 분포하고 있는 화강풍화토의 열전도도 예측에 대한 연구를 수행하였다. 5개 지역에서 채취한 화강풍화토 시료의 간극율과 포화도를 바꾸어가며 탐침법 기반 열전도도 측정시험을 수행하였고, 기존의 열전도도 추정 모델들의 적합성을 평가하였다. 마지막으로 국내 화강풍화토에 적합한 경험적 예측식을 제안하고 이를 토대로 실험자료를 분석해 보았으며 기존 문헌에 실린 실험결과에 적용하여 그 적절성을 살펴보았다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권2C호
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• pp.61-68
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• 2012

일반적으로 해양 말뚝기초의 경우 해양 환경적 영향 및 시공상의 오차로 인해 수직도 오차가 필연적으로 발생한다. 해양구조물의 경우 수평하중이 아닌 수직하중에 의해 설계가 지배적이나, 해상풍력발전기 기초의 경우 수평하중이 지배적이며, 블레이드 회전에 의한 동적인 운동을 하는 구조형식으로 수직도 오차가 구조적으로 중요한 영향을 끼칠 수 있다. 이에 본 연구에서는 5MW급 해상풍력발전기 모노파일 기초의 수직도 오차에 따른 기초와 지반의 구조응답 특성을 분석하였다. 해양환경하중은 ISO 기준에 의해 산정하였으며, 수직도 오차 범위는 $L/{\infty}$(=0), L/300, L/200 및 L/100로 선정하였다. 해석결과 수직도 오차가 없는 모노파일에 비해 L/100 오차를 갖는 지반의 부재력 최대 값이 약 7.2%정도 더 증가되는 것으로 분석되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.159.2-159.2
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• 2011

Hyundai Heavy Industries has developed a tidal current energy converter utilizing the accumulated technology as the world largest constructor for ship and offshore structures. The model has two sets of turbines in both ends in order to utilize the bi-directional current flows in flood and ebb tide. The torque produced by turbine in tidal current is directly delivered to generator along the horizontal axis, in which the turbine, gear, generator, gear and turbine are connected successively. The manufactured model for field test has the turbine diameter of 5 meters to produce the maximum power of 500kW at maximum current speed of 5m/s. The technical verification of tidal power converter was performed by means of small scale model test in towing tank as well as field test at the Strait of Uldolmok located in Jindo of Jeollanamdo province. Field test was performed by mounting the tidal current converter on the SEP(Self Elevating Platform) which could lower the 4 vertical legs on the seabed and could elevate platform over the water surface using the hydraulic power for itself. The field test performed for a month shows that power output is similar or larger compared with the expected one in design stage. This paper presents the development of tidal current energy converter and real sea field test by Hyundai Heavy Industries. This project has finished successfully and provided the technical advance toward commercial services for tidal current power generation in the south-west region in Korea.

• 한국지반공학회지:지반
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• 제13권4호
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• pp.55-66
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• 1997

본 연구에서는 그물식 뿌리말뚝의 타설경사각과 횡방향저항력 사이의 관계를 비교분석하고자 여러가지의 타설경사각을 갖는 모형 그물식 뿌리말뚝을 제작하여 모형지반에 설치한 다음 횡방 향재하시험을 하였다. 모형 뿌리말뚝의 배치는 12개의 말뚝을 6개씩 2개의 크고 작은 동심원에 접하도록 하였는데 각각의 시험에 사용한 모형말뚝은 $0^{\circ}\;, 5^{\circ}\;, 10^{\circ}\;, 15^{\circ}\;, 20^{\circ}\;, 25^{\circ}$의 타설경사각을 갖 는 직경 5m의 강봉에 모래를 입힌 것이다. 횡방향하중을 받는 뿌리말뚝에 있어서 실험을 통해 얻은 하중변위곡선으로 판단해 볼 때 1mm정도의 횡방향변위에서는 타설경사각이 커질수록 횡방향저항력도 커지지만 최적 타설경사 각은 횡방향변위가 증가할수록 감소하며 6mm의 횡방향변위에서는 $17.5^{\circ}$. 타설경 사각 $0^{\circ}$횡방향저항력에 대한 최적 타설경사각에서의 횡방향저항력의 비는 횡방향변위가 증가할수록 감소하므로 횡방향변위가 커질수록 말뚝을 경사지게 배치함으로써 얻는 저항력 증대효과는 줄어들 것으로 예상된다.