• 한국지반신소재학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.21-31
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• 2014

최근 전 세계적으로 화석연료 고갈에 대비하여 신재생에너지에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다. 특히, 해상풍력발전기는 경제성 측면에서 매우 뛰어난 기술로 알려져 있다. 그런데, 해상 풍력발전기는 바람과 풍력 하중 때문에 저면에 큰 모멘트가 발생하므로 대구경 모노파일을 적용하는 것이 필요하다. 이 때, 대구경 말뚝을 경제적으로 설계하려면 기초구조물의 강성이 타워의 최대 모멘트 값에 미치는 영향을 고려하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 기초구조물 강성을 산정할 때 모노파일의 대구경 효과를 정밀히 고려하기 위하여 3차원 유한요소해석을 수행하고, 기존의 p-y 해석법에 의한 강성산정 결과와 비교하였다. 본 연구에 적용한 예제의 해석결과, 기초구조물의 강성 산정방법에 따른 말뚝두부 최대 모멘트 값의 변화는 크지 않았지만 말뚝두부 최대 기울어짐 각의 경우 유한요소해석법이 p-y 해석법에 비하여 14% 증가하는 것으로 나타났다. 그러므로, 기울어짐 각이 성능수준에 영향을 미치는 경우 유한요소해석법을 적용하여 기초강성 효과를 정밀하게 고려하는 것이 필요한 것으로 판단된다.

• 에너지공학
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• 제23권1호
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• pp.46-57
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• 2014

본 논문은 한국 풍력산업의 부가가치 창출구조가 선순환을 나타내고 있는지를 풍력기업 내 가치사슬과 풍력산업 내 가치시스템을 통해 분석하고 있다. 연구 방법은 한국 풍력기업을 대상으로 한 설문조사 를 통해 연구개발-생산-이익률 등에 걸친 가치사슬 내 공정 간 인과관계에 대한 회귀분석을 활용하였다. 기업 내 가치사슬 분석 결과, 한국 풍력기업에서 정부의 연구개발 지원은 기업의 연구개발 투자 증가에, 기업의 연구개발 투자 증가는 기업의 연구개발 성과 증가에, 기업의 연구개발 성과 증가는 기업의 생산량 증가에 연쇄적으로 긍정적인 영향을 미치고 있는 것으로 분석되었다. 그러나 생산량 증가가 생산비용의 감소로 이어지지 못하고 경상이익률의 증가에는 기여하지 못한 것으로 분석되었다. 또한, 경상이익률의 증가가 생산량의 증가에는 기여하나, 기업의 연구개발투자 증가에는 기여하지 못하고 있어 가치사슬의 선순환구조가 취약한 것으로 분석되었다. 산업 내 가치시스템은 로터 블레이드, 기어박스, 발전기 등 시스템 그룹과 타워 등 구조물 그룹 상호 간에 정부의 연구개발 지원과 기업의 연구개발투자, 연구개발 성과, 매출액 대비 경상이익률 등에 있어서는 긍정적인 영향을 미치고 있는 것으로 분석되었다. 그러나 생산량과 생산비용 등에서는 상호 간에 긍정적인 효과를 미치지 못하고 있는 것으로 분석되어 산업생태계가 완성되어 있지 못한 것으로 나타났다. 이러한 실증분석의 결과로부터 국내 풍력기업의 공정 간 부가가치의 선순환 구조와 산업생태계를 구축하기 위해서는 규모의 경제효과를 달성하고 경상이익률 증가가 연구개발투자 증가를 유발할 수 있도록 연구개발지원정책을 강화할 필요가 있다. 또한, 한국 풍력산업 내 가치시스템의 원활한 작동을 위해 생태계 정립을 촉진하는 정책을 추진할 필요가 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권3호
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• pp.123-127
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• 2013

본 논문에서는 해상풍력발전터빈의 기초형식 중 하나인 버켓기초의 관입시 발생할 수 있는 좌굴거동에 대한 연구를 수행하였다. 유한요소를 사용하여 대상구조물을 모델링하고 현재 설계기준의 기본인 원통형 쉘의 좌굴거동을 해석하여, Batdorf의 계수에 따라 설계기준에 제시된 식과 비교하여 모델의 검증을 수행하였다. 검증된 해석 모델을 바탕으로 인접한 지반의 영향 및 하중조건을 적용하고 종방향보강재와 관입깊이가 좌굴성능에 미치는 영향을 평가하였다. 평가결과 종방향보강재의 적용은 특정영역에서 좌굴강도를 크게 증가시키고 인접한 지반의 영향은 관입에 따라 선형적으로 증가하는 것으로 나타났다.

• Journal of Welding and Joining
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• 제32권1호
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• pp.15-21
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• 2014

FCAW(Flux Cored Arc Welding), SAW(Submerged Arc Welding), EGW(Electro Gas Welding), and three-pole SAW are applicable in manufacturing the offshore wind tower. In this paper, mechanical properties of these welded-joints for TMCP steels were evaluated in all above welding processes. The tensile strength of welded-joints for all the welding methods satisfied the standard guideline (KS D 3515). No cracking on weldment was found after the bending test. Changes of weldedments hardness with welding processes were observed. In a weld HAZ (heat-affected zone), a softened HAZ-zone was formed with high heat input welding processes (SAW and EGW). However, the welded-joint fractures were found in the base metal for all cases and small decrease in welded-joint strength was caused by a softened zone. The multi-pole SAW welds exhibited similar mechanical properties comparing to the one with one-pole SAW process.

• 소성∙가공
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• 제21권7호
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• pp.412-419
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• 2012

The ingot-breakdown scheme of a tower flange material (low-alloy steel) for offshore wind turbine was investigated using finite element (FE) simulations and experimental analyses. Based on compression test results of the low-alloy steel, a deformation processing map was generated using the superposition approach between the dynamic materials model (DMM) and Ziegler's instability criterion. The deformation processing map allowed determination of the optimum process conditions for the tower flange material. Within the FE simulations of the ingot breakdown process, the Cockcroft-Latham criterion, which considers ductile fracture, was used to predict the possibility of forming defects during the hot working process. In general, the critical value for the ductile fracture of steel is 0.74. During the ingot-breakdown under optimum process conditions, the actual tower flange forgings exhibited a relatively uniform shape without any forming defects.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권1호
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• pp.1-11
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• 2021

기존 육상풍력터빈의 리파워링 시 기존 기초를 재사용하기 위해서는 증가된 타워 직경 및 터빈 하중에 맞게 기존 기초를 재설계 및 보강하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 육상풍력터빈의 기초형식 중 가장 널리 사용되고 있는 확대기초의 재사용을 위해 기존 확대기초 위에 새로운 콘크리트 기초부를 증설하는 슬래브 확장 보강방법 및 앵커부 구조디테일에 대해 검토하였다. 그리고 앵커부 구조디테일에 따른 보강된 확대기초의 하중저항성능을 실험적으로 평가하였다. 실험결과, (1) 앵커부 철근 유무에 따라 내력이 30 % 이상 증가하였다. (2) 앵커링에 부착된 Pile-sleeve는 앵커링과 콘크리트 사이의 전단슬립거동을 방지하여 회전강성 증가에 기여하였다. (3) Slab connector는 신?구 콘크리트 분리 방지 및 일체화 거동을 향상시켜 내력 및 변형능력 증가에 기여하였다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권11호
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• pp.5-19
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• 2016

본 연구에서는 해상풍력타워를 지지하는 말뚝지지중력식기초에 대한 수평거동을 분석하기 위하여 3차원 수치해석을 수행하였다. 말뚝지지중력식기초는 연약한 점토지반에 취약한 중력식기초를 보완하기 위하여 개발되었으며, 다섯본의 말뚝이 십자배열로 설치되어 수직지지력을 확보한다. 수치해석은 다음 네 가지 케이스를 모델링하여 비교하였다. 이는 a) 단말뚝 b) $3{\times}3$무리말뚝 c) 십자배열무리말뚝 d) 말뚝지지중력식기초이다. 모든 케이스는 비배수전단강도 20kPa의 단일 점토층을 모사하였으며, 수치해석결과로부터 네 가지 케이스에 대한 p-y곡선과 P-승수를 산정하였다. 말뚝 수가 증가함에 따라 무리말뚝효과가 증가하였다. 말뚝지지중력식기초의 경우, P-승수가 무리말뚝과 상이한 경향을 보였다. 응력분포를 통해 거동의 차이를 비교하였고 말뚝지지중력식기초의 수평거동은 지표면과 매트 사이의 상호 작용이 상당한 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2010년도 추계 학술발표회
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• pp.825-839
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• 2010

The global and domestic market for offshore wind farm is expected to grow fast, and the design and installation of substructure and foundation is getting more important. As for the offshore wind farms located in the shallow(depth < 20m) water, the construction and installation of the substructure and foundation makes up about 1/4 ~1/3 of the offshore wind farm construction cost, and the portion is expected to increase because the turbine capacity is increasing from 2 ~ 3MW to 5MW or larger and the water depth of wind farms is also increasing over 30m. As a foundation for offshore wind turbine, the suction caisson foundation is being considered to be a highly competitive alternative to the conventional monopile or gravity based structure, because it has features suitable for the offshore construction such as quick installation, no heavy equipment for penetration and no hammering noise for driving. In order to study the installation behaviour of the suction caisson, laboratory tests were performed with sand. The pore water pressure and displacement were measured to analyze the suction pressure during penetration, the penetration speed and the amount of heaving.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권7호
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• pp.731-738
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• 2012

본 논문은 상용 유한요소코드인 ANSYS Workbench 12.1과 CFX 12.1을 이용하여 NREL Phase VI Rotor에 대한 공력특성을 입구풍속 7m/s 경우에 대해 연구하였다. 공탄성 효과를 고려하기 위해 약결합 양방향 유체구조 연성기법을 사용하여 타워구조를 제외한 로터파트에 대해서 해석이 수행되었다. 블레이드 끝단의 초기 피치각은 $3^{\circ}$로 설정하였고, 구조해석모델은 등가강성기법을 적용하였다. 신뢰성 있는 수렴판정 결과의 확보를 위해 블레이드 루터부의 굽힘모멘트를 실시간으로 모니터링 하였다. 해석의 신뢰성을 검증하기 위하여 해석결과를 NREL/NASA Ames 풍동 실험결과와 비교 분석하였다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제34권2호
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• pp.60-65
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• 2014

A meteorological(met) tower is the first structure installed during the planning stages of offshore wind farm. The purpose of this paper is to design the met tower with tripod bucket type support structure and to install the sensors. The support structure consist of a central steel shaft connected to three cylindrical steel suction buckets which is more cheaper than monopile or jacket type. And the remote wind condition sensors and marine monitoring equipment, including adcp, pressure type tide gauge, wave height sensors, and scour sensors, remote power supply are installed. The manufactured met tower constructed on sea area which is in front of Gasa island. All of functions of met tower showed normal operation conditions and the wind data got by remote data collection system successfully.