• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제9권1호
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• pp.45-54
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• 2017

The purpose of this study is to evaluate various means of wind power turbines installation in the Korean west-south wind farm (Test bed 100 MW, Demonstrate site 400 MW). We presented the marine environment of the southwest offshore wind farm in order to decide the appropriate installation vessel to be used in this site. The various vessels would be WTIV (Wind turbine installation vessel), jack-up barge, or floating crane ${\cdots}$ etc. We analyzed the installation cost of offshore wind turbine and the transportation duration for each vessel. The analysis results showed the most suitable installation means for offshore wind turbine in the Korean west-south wind farm.

• International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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• 제7권3호
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• pp.466-477
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• 2015

In this study, a numerical prediction method on manoeuvrability of Wind Turbine Installation Vessel (WTIV) is presented. Planar Motion Mechanism (PMM) captive test for the bare hull of WTIV is carried out in the model basin and compared with the numerical results using RANS simulation based on Open-source Field Operation And Manipulation (OpenFOAM) calculation to validate the developed method. The manoeuvrability of WTIV with skeg and/or without skeg is investigated using the numerical approach along with the captive model test. In the numerical calculations, the dynamic stability index which indicates the course keeping ability is evaluated and compared for three different hull configurations i.e. bare hull and other two hulls with center skeg and twin skeg. This paper proves that the numerical approach using RANS simulation can be readily applied to estimate the manoeuvrability of WTIV at the initial design stage.

• 전산구조공학
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• 제26권2호
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• pp.25-30
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• 2013

• 해양환경안전학회지
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• 제27권6호
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• pp.846-855
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• 2021

최근 친환경, 신재생 에너지 수요에 따라서 해상풍력발전 분야는 빠른 성장세와 설비의 대형화에 따른 전용설치선박의 관련 기술개발이 요구되고 있다. 해상풍력설치선박(WTIV: Wind Turbine Installation Vessel)은 설치 작업 시 선체를 파도의 영향을 받지 않는 높이로 이동시키고 모든 환경하중은 레그가 담당한다. 특히 파랑하중은 불규칙파로 구성되어 있기 때문에, 정확한 동적응답특성을 파악하는 것은 아주 중요한 문제이다. 이러한 동적응답해석은 간이법의 하나인 단자유도법을 널리 활용하고 있으나, 불규칙 파를 고려하지 못하는 제약조건이 있다. 따라서 현재 설계 시 불규칙 파에 대한 시간영역 계산이 가능한 다자유도 계산법을 사용하고 있다. 그러나 다자유도 계산법에서 시간영역 해석은 정도 높은 계산 결과를 제공하지만, 데이터의 수렴도가 민감하고 복잡성에 있어 설계 시 어려움이 있다. 따라서 본 논문은 다양한 변수를 기준으로 한 시간영역 해석을 통하여 불규칙 파의 동적응답 특성을 표현 할 수 있는 동적증폭계수 추정식을 개발하였다. 기존 다자유도 모델 대비 계산시간 단축 및 정확도 확보를 확인하였다. 개발된 동적증폭계수 추정식은 WTIV 및 유사 구조물 설계에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권5호
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• pp.551-560
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• 2020

최근 해상풍력발전기 시장은 에너지 수요 증가, 화석 연료 기반 발전에 대한 의존도 감소와 환경 규제로 인해 향후 5년 내에 빠른 성장이 예상된다. 이러한 상황에 따라서 전 세계적으로 풍력 발전을 가속화하고 있으며, 해상풍력으로 진입하려는 시도가 많아지고 있다. 노르웨이 해상 안전 관리처(PSA: Petroleum Safety Authority)는 운영하는 동안 충돌사고에 대한 충돌에너지가 35 MJ을 견딜 수 있는 안전설계 기준을 요구하고 있다. 따라서 본 연구에서는 북해 해상풍력발전기 설치 단지에 투입되는 해상풍력발전기 설치 선박(WTIV)의 레그 (Leg)와 선박충돌 사고에 대하여 발생 가능한 충돌시나리오에 대해서 비선형 소성붕괴 거동 결과를 바탕으로 레그의 충돌강도평가법을 분석하였다. 분석된 결과로 현재 설계된 기존 선박을 기준으로 요구치인 35 MJ을 만족을 위해서는 200 % 이상의 단면계수 증가가 필요하고, 이는 현실적인 레그 설계에서는 불가능한 조건으로 판단됐다. 또한, 합리적인 충돌시나리오를 기반으로 한 충돌에너지 기준의 제정이 필요하다.

• 해양환경안전학회지
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• 제28권1호
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• pp.141-152
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• 2022

친환경 에너지원 개발에 관한 관심이 증가하면서, 해상풍력발전기 시장은 매년 높은 증가율을 보이면서 성장하고 있다. 이와 맞물려 대용량 해상풍력발전기를 설치할 수 있는 설치선의 수요 또한 급증하고 있다. 풍력발전기 설치 선박(Wind Turbine Installation Vessel)은 설치 및 해체를 위하여 레그(Leg)와 스퍼드캔(Spudcan)을 해저면에 관입시켜서 고정하며, 이때 스퍼드캔 구조 강도 안전성에 대한 검토는 전체 시스템과 연관된 중요한 문제이다. 본 연구에서는 현재 선급에서 제시하고 있는 절차서를 분석하고, 실제 발생할 수 있는 하중 시나리오를 반영한 새로운 절차서를 제안하였으며, 유한요소해석을 통한 검증을 하였다. 기존 방식은 해저면의 기울기와 레그에 발생하는 휨모멘트 그리고 형상에 따른 영향을 검토하지 않기 때문에, 허용응력보다 작은 최대 응력 값을 보이지만, 신규 절차에 따른 결과는 대부분 구조보강이 발생하였다. 이러한 현상은 해상풍력발전기의 크기가 커지면 커질수록 차이가 크게 나타나며, 실제 관입(Pre-load) 조건을 고려하면 상당수의 부재에서 구조적 문제가 발생할 가능성이 있다. 따라서 본 연구에서는 더욱 실제적인 작업조건을 고려한 절차서를 제안하였고, 적용 시 문제점들에 대해서 구조해석을 통한 검증을 수행하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권8호
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• pp.1136-1142
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• 2012

신재생에너지의 관심이 증가함에 따라 해상풍력발전시장이 확대되고 있다. 열악한 환경에서 해상풍력발전을 안전하게 설치하기 위해서는 jack-up rig를 이용한 작업이 이루어져야하며, 최근에는 기존 jack-up rig의 단점을 보완한 자체추진력을 가진 WTIV가 개발되었다. 이는 60 m이하의 연안에서 주로 작업이 이루어지며, 이러한 지역은 연약 점성토 및 사질토로 jack-up rig 작업 시 지반침하에 대한 안정성 검토가 선행되어야 한다. 본 연구에서는 압밀이론을 고려하여 jack-up rig 작업이 연약지반에 미치는 영향을 FLAC3D를 이용하여 수치해석적인 연구를 진행하였다. 침하정도를 분석하고, 안정적인 jack-up rig 작업을 위해 재하방법을 달리하였다. 본 연구에서 적용한 차등재하방법 중 mid-loading 방법은 clay층에 유리하며, pre-loading 방법은 sand층에 유리한 결과가 나타났다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제34권6호
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• pp.11-15
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• 2016

YP 690MPa grade steels are used as the main structural steel for offshore structure such as Jack-up Rig and WTIV(Wind Turbine Installation Vessel). Most of welding consumables applied to YP 690MPa grade steels are basic type flux cored wires that shows the poor weldability and not suitable for all position welding. For this reason, welding consumables with rutile type flux system is required. Rutile type flux cored wires show excellent weldability and apply to all position welding. This paper presents the mechanical properties of weld metal with rutile type flux cored wire developed and finally assessed the possibility for application.

• 한국해양공학회지
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• 제36권6호
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• pp.353-363
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• 2022

The azimuth thruster is mainly installed on a vessel that requires a dynamic positioning (DP) function for special purposes. When the azimuth thruster on a vessel operates for DP, the thrust loss is induced by the thruster-hull interaction. This study examined the influence of boundary conditions in numerical simulations for predicting thrust loss. Wind turbine installation vessels (WTIV) and floating production storage and offloading (FPSO) were chosen as a target vessels. In this study, two types of boundaries were defined. The first consideration is that the boundary condition was assigned with consideration of the azimuth angle of the thruster, whereas it is fixed regardless azimuth angle of the thruster. The predicted thrust loss according to these boundary conditions showed a difference. This observation originated from the current load of the vessel. Therefore, the boundary conditions for which the current load is not induced need to be designated to obtain a realistic thrust loss in a numerical simulation.

• 한국해양공학회지
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• 제29권2호
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• pp.175-185
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• 2015

Jack-up type WTIV(Wind Turbine Installation Vessel) is used to avoid the effects of waves when installing wind turbines in the Southwest Sea of South Korea. During the preloading procedure, unexpected penetration may cause some risks such as excessive penetration or punch-through failure. To ensure the safety of the WTIV during preloading, the bearing capacities should be evaluated based on the soil data at each borehole. Eight boreholes (OW-1 to -8) have been drilled in the Southwest Sea of South Korea. The bearing capacities of a spudcan designed to be used in this district are calculated using both a conventional analysis and finite element analysis with the soil properties of OW-1 to -8. A finite element analysis is carried out for OW-1, -3, and -4 to gain an in-depth understanding of the soil behavior during the penetration. OW-1, -3, and -4 are representative boreholes for a strong layer overlying a soft layer, a general soft layer, and a soft layer overlying a strong layer, respectively. The resultant bearing capacity curves versus the depth of the numerical analysis are compared with the conventional method. The results show that the conventional analysis is conservative. Case studies for different spudcan areas and shapes are also conducted to seek an appropriate spudcan type for the Southwest Sea of South Korea. Finally, a spudcan with a rectangular shape and a bearing area of $112.8m^2$ is selected.