• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2010년도 정기 학술대회
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• pp.110-113
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• 2010

해양플랜트 구조물은 대양에서 파력을 비롯한 바람 등과 같이 자연에 의해 발생하는 다양한 외력을 구조물 사용기간 동안 지속적으로 랜덤하게 받게 되므로 이로 인한 피로현상이 발생하게 된다. 특히 용접부로 이루어진 격점부는 복잡한 기하형상의 영향으로 피로에 대해 취약구조가 되므로 피로강도향상은 해양플랜트 구조의 안전성에 중요한 요인이 된다. 본 연구에서는 격점부에 대한 구조상세에 관련한 설계기준 및 평가방법을 조사하였으며, 고정식 Jacket 구조물을 대상으로 프레임요소를 사용하여 구조해석을 실시하여 공용하중에 대한 구조거동을 분석하였다. 또한 격점부의 강도평가방법 및 연결부 피로강도를 개선하기 위하여 프레임요소의 구조해석을 토대로 복잡한 기하형상을 가진 KT형 관이음부(Tubular Joints)에 대해 상세해석을 실시하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제30권4호
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• pp.260-267
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• 2016

Considering the effect of dynamic response amplification, a reliability analysis of an offshore wind turbine support structure under an earthquake is presented. A reliability analysis based on the dynamic response requires a large amount of time when using not only a level 3 approach but also level 2 such as a first order reliability method (FORM). Moreover, if a limit state is defined by using the maximum stress at a structural joint where stress concentration occurs, a three-dimensional element should be used in the finite element analysis. This makes the computational load much heavier. To deal with this kind of problem, two techniques are suggested in this paper. One is the application of a quasi-static structural analysis that takes the dynamic amplification effect into account. The other is the use of a stress concentration factor to estimate the maximum local stress. The proposed reliability analysis is performed using a level 2 FORM and verified using a level 3 simulation approach.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제36권5호
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• pp.599-624
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• 2010

Offshore wind turbines are relatively complex structural and mechanical systems located in a highly demanding environment. In the present paper the fundamental aspects and the major issues related to the design of these special structures are outlined. Particularly, a systemic approach is proposed for a global design of such structures, in order to handle coherently their different parts: the decomposition of these structural systems, the required performance and the acting loads are all considered under this philosophy. According to this strategy, a proper numerical modeling requires the adoption of a suitable technique in order to organize the qualitative and quantitative assessments in various sub-problems, which can be solved by means of sub-models at different levels of detail, for both structural behavior and loads simulation. Specifically, numerical models are developed to assess the safety performances under aerodynamic and hydrodynamic actions. In order to face the problems of the actual design of a wind farm in the Mediterranean Sea, in this paper, three schemes of turbines support structures have been considered and compared: the mono pile, the tripod and the jacket support structure typologies.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권3호
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• pp.309-314
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• 2014

기계나 토목 구조물의 형상은 일반적으로 전통적인 방법들을 이용하여 얻었다. 예를 들면 전력송전탑이나 해상풍력 하부구조물 이외의 다른 구조물들도 조직적으로 만든다. 한편 컴퓨터 그래픽의 급속한 성장으로 인해, 진화된 구조해석 및 최적설계기법들을 이용하고 있다. 본 논문에서는 해상 풍력 터빈을 위한 자켓 구조물의 구조형상을 위상최적화 기법을 통하여 연구하였다. 이번 연구는 실제작동하중상태로 시뮬레이션을 위하여 다 하중으로 종속시켰으며, 최적화 목적 함수는 주어진 경계조건아래 컴플라이언스로 정의하였다. 최적화는 고유진동수와 체적을 구속함수로 사용하였으며, 1 단계 모델의 결과는 2 단계 구조를 위한 외형을 빠르게 볼 수 있도록 한다. 그 결과로 사각뿔대의 3D 모델은 위상최적화를 통하여 개발하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제26권3호
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• pp.291-309
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• 2020

To study oceanic and meteorological problems related to climate change, Korea has been operating several ocean research stations (ORSs). In 2011, the Gageocho ORS was attacked by Typhoon Muifa, and its structural members and several observation devices were severely damaged. After this event, the Gageocho ORS was rehabilitated with 5 m height to account for 100-yr extreme wave height, and the vibration measurement system was equipped to monitor the structural vibrational characteristics including natural frequencies and modal damping ratios. In this study, a mass reallocation method is presented for structural model updating of the Gageocho ORS based on the experimentally identified natural frequencies. A preliminary finite element (FE) model was constructed based on design drawings, and several of the candidate baseline FE models were manually built, taking into account the different structural conditions such as corroded thickness. Among these candidate baseline FE models, the most reasonable baseline FE model was selected by comparing the differences between the identified and calculated natural frequencies; the most suitable baseline FE model was updated based on the identified modal properties, and by using the pattern search method, which is one of direct search optimization methods. The mass reallocation method is newly proposed as a means to determine the equivalent mass quantities along the height and in a floor. It was found that the natural frequencies calculated based on the updated FE model was very close to the identified natural frequencies. In conclusion, it is expected that these results, which were obtained by updating a baseline FE model, can be useful for establishing the reference database for jacket-type offshore structures, and assessing the structural integrity of the Gageocho ORS.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권5A호
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• pp.351-360
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• 2011

일반적으로 해양개발을 위하여 사용되는 재킷식 해양 구조물은 염분, 조류, 파도, 바람 등 극심한 환경적 요인에 의해 육상 시설물에 비해 열악한 환경에 노출되어 있으나, 이러한 구조물의 구조적 안전성 및 성능 확보를 위한 모니터링 시스템의 적용사례는 그다지 많지 않다. 임피던스 기반의 구조물 건전성 모니터링은 구조물의 국부적인 손상을 모니터링하는 기술로서 최근 실 구조물에의 적용에 대한 연구가 국내외에서 활발하게 이루어지고 있으나, 온도, 하중 등의 환경적 요인에 의한 영향을 최소화하고 손상에 의한 특성만을 효과적으로 추출하는 기술은 미흡한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 재킷식 조류발전 지지구조물의 축소모형을 제작하여 온도와 정적 하중이 변하는 환경 하에서 임피던스 기반의 국부적 손상 모니터링에 관한 연구를 수행하였다. 환경에 의한 영향을 보상하기 위하여 기존의 손상지수에 대해 주성분 분석을 수행하였으며 환경 변화에 민감하게 반응하는 주성분을 선택하여 제거하였다. 이 후 손상지수를 모니터링한 결과, 제안된 주성분 분석 기반 접근법이 환경 영향 하에서의 장기 모니터링에 유효하게 사용될 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회:학술대회논문집
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• 한국전산구조공학회 2011년도 정기 학술대회
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• pp.195-198
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• 2011

석유 및 천연가스 생산에 사용되는 고정식 해양플랜트에는 자켓 구조물이 가장 많이 사용되고 있다. 생산에 사용되는 자켓 구조물은 풍하중이나 파랑하중에 의해 인명의 피해 없이 변위 및 응력에 대해 안전해야 한다. 그러나 1940년대 후반부터 사용되어 온 자켓 구조물은 피로하중, 노후화로 인해 내구성에 문제가 생기고 있다. 본 논문에서는 자켓 구조물의 안전성을 검토하기 위해 모드형상을 이용하여 자켓 구조물의 손상 위치를 탐색하는 방법을 제시한다. 제시한 손상탐지기법의 효용성을 입증하기 위해 자켓 구조물의 유한요소모델에 임의의 손상을 모사하였다. 유한요소모델의 손상 전 모드형상과 손상 후 모드형상의 모달 변형에너지의 변화를 이용하여 손상 지수를 유도하고 유도한 손상지수를 사용하여 손상이 있는 부재와 손상이 없는 부재를 분류하였다. 연구 결과 손상지수가 '0'인 부재를 제외한 나머지 부재 모두 본 연구에서 제시한 손상탐지기법으로 손상 부재를 판별할 수 있었다.

• 한국해양공학회지
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• 제29권5호
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• pp.351-358
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• 2015

This paper presents an effective damage detection method using a meta model. A meta model is an approximation model that uses the relations between the design and response variables. It eliminates the need for repetitive analyses of computationally expensive models during the optimization process. In this study, a response surface model was employed as the meta model. The surface model was estimated using the correlation of the stiffness and natural frequencies of the structures. The locations and values of the damages were identified using a meta model-based damage detection method. Two numerical examples (a cantilever beam and jacket structure) were considered to verify the performance of the proposed method. As a result, the damages to the structures were accurately detected.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권2호
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• pp.42-49
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• 2023

고정식 자켓구조물 설계 시 국내 설계법의 부재로 해외 설계기준을 적용하고 있다. 특히, 미국의 API기준을 주로 적용하고 있으나 API RP 2A는 허용응력설계법(WSD)과 하중저항계수법(LRFD)의 두 설계법을 제시하고 있고 설계자의 판단에 따라 적용하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내 연안에 실제 설치된 고정식 해양구조물에 대해 해양구조물 전용프로그램인 SACS를 이용하여 두 설계법에 대한 응력비를 검토비교 하였다. 검토결과, 환경하중의 영향이 큰 극한하중해석과 운송해석 시에는 LRFD설계법이, 자중의 영향이 큰 평상시 하중해석과 선적 및 인양 시에는 WSD설계법이 더 큰 응력비를 보여주고 있어 기본설계 시 두 설계법에 대한 적용성 검토를 수행한 후 안전성과 경제성 등을 고려하여 최종 설계법을 선택하는 것이 적정하다고 판단된다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제16권3호
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• pp.281-290
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• 2003

Co Evolutionary Structural Design(CESD) Framework is presented, which can deal with the load design and structural topology design simultaneously. The load design here is the exploration algorithm that finds the critical load patterns of the given structure. In general, the load pattern is a crucial factor in determining the structural topology and being selected from the experts어 intuition and experience. However, if any of the critical load patterns would be excluded during the process of problem formation, the solution structure might show inadequate performance under the load pattern. Otherwise if some reinforcement method such as safety factor method would be utilized, the solution structure could result in inefficient conservativeness. On the other hand, the CESD has the ability of automatically finding the most critical load patterns and can help the structural solution evolve into the robust design. The CESD is made up of a load design discipline and a structural topology design discipline both of which have the fully coupled relation each other. This coupling is resolved iteratively until the resultant solution can resist against all the possible load patterns and both disciplines evolve into the solution structure with the mutual help or competition. To verify the usefulness of this approach, the 10 bar truss and the jacket type offshore structure are presented. SORA(Sequential Optimization & Reliability Assessment) is adopted in CESD as a probabilistic optimization methodology, and its usefulness in decreasing the computational cost is verified also.