• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.1-10
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• 2021

본 연구에서는 해상(수상) 교량기초 시공 시 석션압으로 간편하게 설치될 수 있는 원형관 공법을 개발하고자, 실내 모형실험을 통하여 저수심 모래지반에 원형관 관입 시 설치 석션압을 평가하였다. 포화된 사질토의 반복실험을 위해 3개의 진동발생기를 활용한 진동다짐 토조 시스템을 구축하였고, 지반강도 확인을 위하여 소형 콘관입 장비를 활용하였다. 진동다짐 토조 시스템은 내부의 모래지반에 반복적으로 진동을 가하여 효율적으로 균질한 모래지반을 확보할 수 있었다. 다양한 지름과 두께를 가지는 원형관 모형체를 제작하고, 다양한 수심조건에 대하여 석션관입 실험을 수행하였다. 실험을 통한 석션압 분석결과 원형관의 관입깊이가 커짐에 따라 석션압은 커지고 지름이 클수록 원형관을 관입시키는데 필요한 석션압은 작아지는 것을 확인하였다. 특히, 수위가 낮을수록 석션관입을 위해 원형관 내부에서 끌어 올려야 하는 수두가 커지는 반면, 높아진 수두에 의한 물의 무게는 원형관의 전체 자중을 증가시켜 관입에 필요한 석션압은 작아짐을 알 수 있었다. 따라서, 저수심 조건에서 석션압을 이용하여 원형관을 설치할 경우 수심의 영향을 고려하여 설계 석션압을 결정해야 할 것으로 판단된다.

• 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.

• 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.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권6호
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• pp.75-83
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• 2014

석션버켓기초는 펌프로 버켓 내부의 물을 외부로 배출할 때 발생한 압력차로 지반에 설치되는 기초이다. 버켓기초는 외해의 플랫폼이나 석유 가스 시추시설을 계류시키기 위한 앵커로 주로 사용되었으나, 최근 유럽을 중심으로 해상풍력발전의 기초로 적용되기 시작하면서 국내에서도 큰 관심을 받고 있다. 석션버켓기초의 관입저항력 산정은 석션버켓기초를 성공적으로 시공하기위해 고려해야 할 주요 사항 중의 하나이다. 본 연구는 석션버켓기초를 관입시킬 때 필요한 관입력을 평가하기 위해 실내모형실험을 수행하였다. 실내모형실험은 압입설치 및 석션설치에서 측정한 관입저항력을 관입성능평가에서 많이 사용되는 기존의 이론식과 비교하여 강도감소계수의 적절한 범위를 검토하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.495-496
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• 2014

The suction method is the substructure installation using the water pressure difference generated by discharging water inside the pile by the pumping operation, after the intrusion by the self-weights of a large hollow steel pipe or a concrete structure. It is known as the low-noise and low-vibration method against the general pile driven method and eco-friendly, also. Most current design and safety assessment of the support structure and considering only the static load, however, the importance of dynamic behavior becomes magnified as the size of wind power generator increases. This study measures the natural frequency of the suction pile prototype about the penetration depth as a part of basic research and analyzed the interaction between the soil and the structure.

• 풍력에너지저널
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• 제13권4호
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• pp.70-79
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• 2022

It is difficult to control differential settlement and long-term settlement on soft ground with the template used in the pre-filing method of offshore wind power. In this study, the template adopted a suction foundation with high utility on soft ground. To analyze the penetration performance of the doughnut-type suction foundation, step-by-step numerical analysis was applied by calculating the minimum suction pressure needed for ground penetration at that depth. Scale model tests were performed and compared with the numerical analysis results. The ratio of the inside diameter compared to the outside diameter is higher, and penetration by suction was more advantageous than push-in load penetration. The step-by-step numerical analysis method showed an error within 2 % compared to the model tests, so the numerical analysis method confirmed results that the penetration performance of the doughnut-type suction foundation is valid.

• 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.

• 한국지반공학회논문집
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• 제36권11호
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• pp.71-81
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• 2020

해상 교량기초용 대형 원형강관 가설공법은 가물막이와 작업대의 역할을 함께 수행할 수 있는 공법으로 개발되었다. 본 연구의 목적은 현장실험을 통해 시공과 운용 중 대형 원형강관의 안정성을 모니터링하기 위한 무선 원격계측시스템을 검증하는 것이다. 현장실험을 위해 수심 4m의 인공 해상 지반을 조성하였으며, 직경 5m, 높이 9.5m인 대형 원형강관을 석션 관입하였다. 대형 원형강관의 근입 깊이는 5m이다. 경사계와 변형률계는 상부 모듈의 서로 다른 네 면에 설치되었으며, 강관의 운반, 시공, 해체 전 과정에 걸쳐 경사각과 응력을 모니터링하였다. 실험결과, 경사계로 측정된 경사각은 석션 관입 중 일정하게 유지되었으나 x축 방향으로 더 크게 기울어진 것으로 나타났다. 또한, 서로 다른 면에 설치되어 있어도 같은 축 방향의 경사각은 거의 같게 측정되었다. 변형률계로 측정된 응력은 석션 관입 시 증가하였고, 인발 시 감소하였다. 또한, 측정된 응력으로부터 강관에 편심이 작용하고 있음을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 경사계와 변형률계로 구축된 무선 원격계측 시스템이 대형 원형강관의 안정성 모니터링에 유용하게 활용될 수 있음을 보여준다.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권2호
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• pp.317-325
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• 2019

석션 케이슨은 설치 수심제한이 적고, 비교적 단순한 설치공정과 빠른 시공이 가능하기 때문에 해양 구조물용 앵커 및 기초형식으로 활용되고 있으며 그 적용이 점차 확대되고 있다. 석션 케이슨 기초의 설계는 지반의 지지력 및 안정성 검토가 중심이 되며, 관련 설계기준에서 해석 방법을 제시하고 있다. 반면, 케이슨의 구조적 안전성 분석은 방법이 정형화되지 않았으며 특히 케이슨에 작용하는 하중 모델링에 대한 명확한 산정 방법이 정립되지 않아 석션 케이슨 단면 설계에 어려움이 있다. 이러한 이유로 본 연구에서는 이론 및 수치적 침투해석을 통해 석션압에 의해 발생되는 케이슨 내외부의 간극수압 크기 및 분포를 분석하고, 이를 바탕으로 구조해석에 적용할 수 있는 합리적인 하중 평가 방법을 제시하였다. 추가적으로 관입깊이, 투수계수의 이방성, 석션압 변화가 내외벽에 작용하는 간극수압에 미치는 영향을 분석하였다.

• 풍력에너지저널
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• 제13권4호
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• pp.5-16
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• 2022

In general, a tripod-shaped foundation secures its verticality by repeating penetration and drawing when suction penetration is performed. These repetitive tasks not only require a skilled operator, but are also less efficient. In this study, an automatic slope control system was developed to verify the slope control performance based on tripod suction in a sandy soil environment. The slope of the tripod suction base was measured, and the relative height of each suction bucket was calculated from the center of the tripod with a formula. The control program reduces the pump output of the suction bucket that penetrates too quickly by controlling the suction pressure of each suction bucket by sending an on/off signal to the suction pump according to the relative height. With such repetitive work, the relative height converges to 0 and the verticality of the structure can be secured while suction penetration is performed. As a result of the experiment, the effect of controlling the slope depending on the optimal limit setting height and penetration depth was confirmed, and a vertical degree within 0.5° was ensured. When installing a tripod suction bucket, the automatic tilt control method using the relative height is efficient without relying on the experience of the operator.