• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제17권9호
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• pp.5-12
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• 2016

본 연구에서는 점성토와 사질토 지반에 관입된 해상풍력 석션파일의 수직도 제어를 모사하기 위해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 수치해석을 수행하였다. 석션파일은 연직방향으로부터 $1^{\circ}$ 기울어져 지반에 관입된 상태로 3차원으로 모델링 했다. 수직도 제어를 위해 석션파일 내부를 3개의 격실로 분리하고 그 중 한 격실의 상부슬래브 무게중심에 하중을 재하시켜 석션파일을 원위치 시키도록 모사했다. 수치해석 결과로부터 석션파일을 원위치 시키는데 필요한 소요 석션압을 경사도에 따라 구했으며, 원위치 시켰을 때 발생하는 석션파일 콘크리트 스커트의 최대/최소 주응력과 강재 내부격벽의 Mises 응력을 검토했다. 경사진 석션파일을 원위치 시키기 위해 필요한 소요 석션압은 점성토에서 약 410kPa, 사질토에서 약 1,800kPa로 나타났으며, 석션파일 스커트와 내부격벽에 발생하는 응력도 사질토에서 더 큰 것으로 나타났다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.375-384
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• 2015

해상풍력발전의 건설이 여러 가지 환경 및 가설공법 등의 설치환경 등의 원인에 의하여 건설지점이 천해에서 심해로 이동하는 경향을 나타내고 있다. 이러한 경향 속에 해상풍력발전 지지구조물의 심해화에 따른 지지구조물에 대한 연구는 중요성이 더욱 증대될 것으로 판단된다. 본 연구에서는 기존의 Jacket 구조물에 대하여 Precast Concrete Block 및 Suction pile을 적용한 Jacket 구조물을 제안하고 이에 대하여 구조해석 및 안전성 평가를 실시하였다. 또한 제안된 구조물에 동조액체감쇠기를 적용하여 구조물 진동성능 향상을 도모하고자 하였다. 연구결과, 제안된 신형식 Jacket 구조물은 충분한 안전성을 가지고 있는 것으로 평가되었으며, 동조액체감쇠기를 적용하였을 경우, 약 5%의 진동저감 효과가 있는 것으로 검토되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권12호
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• pp.35-43
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• 2020

현재 국내에서 하천/해상 교량 공사시 교량기초 설치를 위한 가시설로서 원형 단면의 가물막이(cofferdam)를 많이 적용하고 있다. 기존 케이슨(caisson), 시트파일(sheet pile), 셀(cell) 식 등의 가물막이 공법이 많이 활용되고 있으나 이러한 공법은 설치 및 해체시 많은 시간과 비용이 소요된다. 해상공사에서 가장 보편적으로 사용되고 있는 시트파일 공법의 경우 지반 관입에 의한 시트파일 손상과 요소 부재 연결 작업의 어려움으로 내적 및 외적 안정성 확보를 위해 주의가 필요하다. 본 연구에서는 서해안 연약지반을 대상으로 원형강관의 석션관입성 설계를 수행하였고, 현장실험을 통하여 원형강관 석션관입 시공이 가능한 것을 확인하였다. 그리고 표준관입시험(N치) 결과보다 콘관입시험(CPTu)을 이용한 지반 분석 결과를 설계에 적용하는 것이 현장 실험 결과와 보다 유사한 결과를 나타내는 것을 확인하였다. 또한 실트질 사질토 지반에서 상한석션압 이상의 석션압을 적용시 가물막이 내부의 국부적인 파괴(piping 현상)를 유발하는 것을 확인하였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제8권1호
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• pp.31-36
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• 2022

This paper presents the measuring process of dynamic properties of offshore wind power foundation and provides consideration of each step. This Guideline enables to maintain consistent measuring procedure and therefore increase the reliability of test results. Small scaled suction bucket foundation was fabricated to represent the commercial support structure installation mechanism and two cases(free-free, free-fixed) of dynamic tests were performed at workshop. From the tests, the importance of dynamic properties of connection part between suction bucket and tower was figured out. More over, types and configuration of measuring devices are recommended which can help find the natural frequency of wind turbine foundation correctly. In field test, it was found that the natural frequency of suction bucket foundation was increased linearly with the penetration depth due to the confining effect of ambient soil. Meanwhile, it was not easy to get an enough excitation force with normal impact hammer because the N.F of suction bucket model was in the lower range of 0 Hz ~ 5 Hz. Therefore, new excitation method which has enough force and can excite lower frequency range was devised. This study will help develop safety check procedure of suction bucket foundation in field at each installation stage using the N.F measurement.

• Geomechanics and Engineering
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• 제17권4호
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• pp.317-322
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• 2019

This paper presents the results of parametric analyses to compute the axial capacity of a suction pile using 2D and 3D finite element approaches. The study is intended to simplify the process of analyzing suction piles from 3D to 2D model. The research focuses on obtaining the coefficient to be applied into the 2D model in order to obtain results that are as close as possible to the 3D model. Two 2D models were used in the analysis, namely the plane strain and axisymmetric models. The analyses were performed using two actual offshore soil data of the North and West Java Indonesia. The study reveals that the simplification of model through 2D Finite Element is achievable by applying the appropriate coefficient to the stiffness parameters. The results show that the simplified model of the 2D FEA provides more conservative results (with the difference between 2% to 7%) than the 3D FEA.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권11호
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• pp.119-127
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• 2013

최근 해양구조물의 건설이 활발해짐에 따라 해상 부유식 구조체를 경제적으로 지지할 수 있는 새로운 기초형식을 개발하려는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 대구경 단일형 석션파일 대신에 다수의 중구경 석션파일을 콘크리트 파일캡으로 결합한 그룹형 석션파일 형식에 대하여 연구하였다. 해상 부유식 구조체에 사용되는 기초의 경우 수평방향 하중이 지배적이므로 그룹형 석션파일의 수평방향 지지거동을 3차원 유한요소 해석을 통해 분석하였다. 그룹형 석션파일은 근입깊이가 얕아서 강체기초 거동을 하게 되므로 수평방향 거동을 분석할 때 지표면 부근의 낮은 구속압을 받는 지반의 정밀한 거동 모사가 필요하다. 이를 위하여, 탄성계수, 지반강도 등을 지반 구속압에 따라 증가되도록 모델링하였다. 해석조건은 석션파일 중심간 거리, 그리고 사질토와 점성토의 지반조건 등을 변화시키며 변수연구를 수행하였다. 그 결과, 석션파일 사이의 간격이 증가함에 따라 점차 항복하중이 증가하였으며, 그룹형 석션파일의 항복하중은 S/D=5인 경우 회전을 허용한 단일형 석션파일 항복하중의 약 3배인 것으로 나타났다.

• 한국지반신소재학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.1-10
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• 2015

최근 해양구조물의 건설이 활발해짐에 따라 해상 부유식 구조체를 경제적으로 지지할 수 있는 새로운 앵커형식을 개발하려는 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기존의 대구경 단일형 석션파일 대신에 다수의 중구경 석션파일을 콘크리트 파일캡으로 결합한 그룹 석션파일에 대하여 연구하였다. 그룹 석션파일은 이동과 회전이 함께 발생하는 복잡한 지지거동을 보이기 때문에 일반적인 설계법을 적용하기 어렵다. 그러므로, 본 연구에서는 점성토 지반에 근입된 그룹 석션파일의 수평방향 지지력을 산정하는 수치 모델링 기법을 개발하였다. 본 기법은 파일을 보요소, 주변지반의 저항력을 비선형 스프링으로 모사한다. 본 기법의 적용성을 분석하기 위하여 동일한 조건에 대하여 3차원 유한요소해석을 수행하여 수평방향 하중-변위 곡선을 서로 비교하였다. 비교결과, 제안된 기법이 지지력을 과소평가하고 최대 지지력이 발생하는 변위는 크게 산정하는 것으로 나타났다. 그러므로, 유한요소해석 결과를 실제거동을 모사할 수 있는 정밀해로 가정한 후 개발된 설계 모델링 기법의 결과를 보정할 수 있는 지반저항력 보정계수를 제안하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제30권10호
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• pp.33-44
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• 2014

본 연구에서는 국내 서남해 해상지역 시범사업의 부유식 콘크리트 해상구조물 계류를 위한 기초시스템으로서 석션파일을 적용하기 위한 예비설계를 수행하였다. 설계에 앞서 시범사업 대상지역인 서남해안에 대한 지반 및 수리 조건, 재현주기 100년의 환경외력 등 현장 조건을 면밀히 검토하였다. 석션파일은 설계하중에 대한 수평방향 지지력을 만족해야하고, 뿐만 아니라 지반종류 및 강도정수, 유효응력, 침투압 등의 조건에 따른 관입성 검토가 수행되어야 한다. 본 설계에서는 석션파일 직경에 따라 설계외력에 대해 수평방향 안정성을 확보할 수 있는 목표 침설깊이를 설정하고, 침설단계별로 상한석션압 이내에서 관입력과 관입저항력 비교를 통해 설계석션압을 산정하였다. 검토결과 직경 3.0~5.0m 석션파일의 경우 목표 깊이까지 침설이 불가능하였고, 직경 6.0m와 7.0m 석션파일은 각각 침설깊이 8.5m와 8.0m에서 수평방향 안정성 및 설계석션압에 의한 침설을 모두 만족함을 확인하였다.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 2006년도 추계학술대회 발표논문집 Proceedings of Coastal and Ocean Engineering in Korea
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• pp.89-92
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• 2006

• 대한토목학회논문집
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• 제34권1호
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• pp.167-173
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• 2014

석션 매입 앵커(Embedded Suction Anchor; ESA)는 석션 기초(Suction Pile or Caisson)을 이용하여 앵커를 지중에 매설한 후 인발에 저항하는 계류앵커형식이다. 본 연구에서는 ALE (Arbitrary Larangan Eulerian) Adpative Meshing 기법을 이용한 수치해석을 통해 석션 매입 앵커의 인발 거동을 모사하고, 그 결과를 기존 연구에서 수행된 원심모형 실험 및 한계 평형법을 이용한 해석적 방법의 결과와 비교 분석 하였다. 이를 통해 앵커의 수평 연직 경사 방향의 인발 거동을 평가하였으며, 수치 해석 결과, 수평 재하 시 중간 위치에서 가장 큰 저항력을 발휘하는 것으로 나타났다. 연직 재하의 경우 재하 위치와 무관하게 유사한 저항력이 발휘 되었으며, 수평 저항력이 가장 큰 중간 위치에서 경사 하중을 가한 결과 경사각이 증가할수록 인발 저항력이 감소하는 것으로 나타났다.