• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.202-211
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• 2016

본 연구는 해상풍력지지구조물로 적용되는 석션기초의 지진하중에 대한 동적거동 분석을 목적으로 하였다. 이를 위하여 동적원심모형실험을 수행하였다. 석션기초의 스커트길이는 외력에 대한 지지거동에 중요한 역할을 한다. 스커트길이/석션기초외경 비가 0.5, 0.75, 1의 3가지 석션기초 모형이 조밀한 모래지반에 설치된 경우에 대하여 동적원심모형실험 결과를 제시하였다. 실험결과로 스커트길이에 따른 석션기초에서의 가속도증폭특성, 잔류침하량, 잔류회전각을 비교하였다.

• Geomechanics and Engineering
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• 제32권3호
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• pp.255-270
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• 2023

One of the main parameters that affect the design of suction caisson-supported offshore structures is uplift behavior. Pull-out of suction caissons is profoundly utilized as the offshore wind turbine foundations accompany by a tensile resistance that is a function of a complex interaction between the caisson dimensions, geometry, wall roughness, soil type, load history, pull-out rate, and many other parameters. In this paper, a parametric study using a 3-D finite element model (FEM) of a single offshore suction caisson (SOSC) surrounded by saturated soil is performed to examine the effect of some key factors on the tensile resistance of the suction bucket foundation. Among the aforementioned parameters, caisson geometry and uplift loading as well as the difference between the tensile resistance and suction pressure on the behavior of the soil-foundation system including tensile capacity are investigated. For this purpose, a full model including 3-D suction caisson, soil, and soil-structure interaction (SSI) is developed in Abaqus based on the u-p formulation accounting for soil displacement (u) and pore pressure, P.The dynamic responses of foundations are compared and validated with the known results from the literature. The paper has focused on the effect of geometry change of 3-D SOSC to present the soil-structure interaction and the tensile capacity. Different 3-D caisson models such as triangular, pentagonal, hexagonal, and octagonal are employed. It is observed that regardless of the caisson geometry, by increasing the uplift loading rate, the tensile resistance increases. More specifically, it is found that the resistance to pull-out of the cylinder is higher than the other geometries and this geometry is the optimum one for designing caissons.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.38.2-38.2
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• 2011

A large number of offshore wind turbines with fixed foundations have been installed in water depths up to 30 meters supporting 3-5MW wind turbines. Some floating platform concepts of offshore wind turbines were designed to be suitable for deployment in water depths greater than 60 meters. However the optimal design of this system in water depth 50 meters remains unknown. In this paper, a 5-MW wind turbine located on a TLP type platform was suggested for installation in this water depth. It is moored by a taut mooring line. For controlling the wind turbine always be operated at the upwind direction, one yaw controlling was attached at the tower. To study motion characteristics of this platform, a model was built with a 1/128 scale ratio. The model test was carried out in various conditions, including waves, winds and rotating rotor effect in the Ocean Engineering Wide Tank of the University Of Ulsan (UOU). The characteristic motions of the TLP platform were captured and the effective RAOs were obtained.

• 한국지반공학회논문집
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• 제32권7호
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• pp.35-45
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• 2016

해양구조물을 지지하기 위해 사용되는 버킷기초를 설계하는데 있어 수직지지력을 정확하게 예측하는 것은 중요하다. 사질토 또는 점성토 지반에 설치된 버킷기초의 수직지지력에 대한 실험적, 이론적 연구가 많이 수행되었지만, 실제와 같은 다층지반에서의 산정방법은 명확하게 제시되지 않았다. 본 연구에서는 2차원 축대칭 유한요소해석을 수행하여 점성토 지반 위의 사질토 층에 설치된 버킷기초의 수직지지력을 산정하였다. 사질토의 마찰각, 점성토의 비배수전단강도, 사질토 층 두께, 기초의 장경비가 다양한 조건에 대하여 매개변수 해석을 수행하였으며, 이들의 영향에 따른 지반의 파괴 메커니즘 차이를 분석하였다. 최종적으로 수치해석을 수행하여 얻어진 극한지지력의 결과를 바탕으로 버킷기초 설계에 사용할 수 있는 지지력 산정 차트를 제시하였다. 또한 설계차트에 직접 제시되어 있지 않은 조건에 대해서는 차트에 제시된 값에 선형보간법을 적용하여 버킷기초의 선단지지력을 예측할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.222-231
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• 2016

최근 해상풍력터빈에 대한 하부구조물로 재킷 또는 트라이포드 형태의 고정식 하부구조물이 기존의 모노파일을 대체하는 좋은 대안으로 제시되고 있다. 이러한 재킷 또는 트라이포트 하부구조물은 이미 기술성숙도가 높고 25-50 m 사이의 중수심에서 경제성 확보가 가능하다. 본 논문에서는 모노파일을 포함하여 트라이포드, 재킷 하부구조물을 채택한 고정식 해상풍력터빈에 대하여 지반물성치 및 하중의 불확실성, 그리고 세굴 깊이를 고려하여 신뢰성 해석을 수행하였다. NREL 5 MW 풍력터빈 제원을 이용한 수치해석을 통하여, 지반물성치의 불확실성을 고려한 신뢰도 지수 분석 결과 모노파일 기초를 채택한 해상풍력터빈의 신뢰도 지수가 세굴깊이가 증가함에 따라 크게 감소하는 것을 알 수 있었으며, 재킷 또는 트라이포드 기초를 채택한 경우 세굴깊이가 신뢰도 지수에 미치는 영향이 크지 않음을 알 수 있었다. 결론적으로 재킷 또는 트라이포드 기초를 채택한 해상풍력터빈의 경우 지반-말뚝 상호작용을 고려하지 않아도 구조 신뢰성 해석을 수행할 수 있으나, 모노파일을 채택한 경우, 신뢰성 해석 시 지반물성치 및 이에 포함되어 있는 불확실성의 정보가 상대적으로 중요함을 알 수 있다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권4호
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• pp.21-32
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• 2022

강재형 말뚝기초는 안정적인 지지력 확보와 높은 시공성으로 해양구조물 기초로 널리 활용되고 있다. 일반적으로 설계수명에 도달한 해양구조물은 해체수순을 밟게 되는데 말뚝기초는 높은 인발하중과 경제적인 이유로 예외적으로 현장에 존치되는 경우가 많다. 현장에 존치된 기초는 환경오염뿐만 아니라 신규구조물을 건설하는데 장애요인이 될 수 있으므로 말뚝기초 완전해체를 위한 연구가 필요한 실정이다. 본 연구에서는 인발하중을 획기적으로 저감시킬 수 있는 신형식 이중벽 말뚝기초를 제안하고 축소모형실험을 통해 인발하중 저감성능을 실험적으로 평가하였다. 이를 위해 축소된 이중벽 말뚝기초를 제작하고 건조된 모래지반에서 말뚝 설치 및 인발 거동을 모사하였으며, 측정된 인발하중을 동등한 단면의 일반말뚝과 비교하였다. 그 결과, 조밀한 모래지반에서 이중벽 말뚝의 최대 인발력이 일반말뚝에 비해 45% 감소되는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 이중벽 말뚝의 인발하중 저감 성능과 메커니즘을 검증하였으며, 설계수명에 도달한 기초를 완전히 회수할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• 제2권3호
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• pp.469-475
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• 2016

최근 석유 에너지 고갈의 문제에 봉착함에 따라 신재생 에너지, 즉 풍력 에너지 분야에 대한 연구가 자연스럽게 부각되고 있다. 그 중 해상풍력은 육상풍력에 비교해 바람 자원이 풍부하기 때문에 효율성 측면에서 주목 받고 있지만 전체 시스템의 설치비용에 따른 경제성이 중요한 문제가 되고 있다. 일반적으로 해상 풍력 사업의 구성비에서 지지구조물 설치비용의 비율이 통상 25% 이상을 차지하는 경향이 있으며, 설계된 지지구조에 대해 정확한 해석과 분석이 가능 하다면 설치 및 시공분야의 경제성을 확보하는데 중요한 역할을 할 수 있다. 본 연구에서는 해상 부유식 풍력발전시스템의 경제성 확보에 중요한 역할을 할 수 있는 석션버켓 기초의 지반연성 비선형 구조해석 기법을 구축하고 이에 대한 검증을 위해 실험결과와 비교검증을 수행하였다.

• Wind and Structures
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• 제21권6호
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• pp.693-707
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• 2015

The efficiency of wind turbines (WT) is primarily reflected in their ability to generate electricity at any time. Downtimes of WTs due to "conventional" inspections are cost-intensive and undesirable for investors. For this reason, there is a need for structural health monitoring (SHM) systems, to enable service and maintenance on demand and to increase the inspection intervals. In general, monitoring increases the cost effectiveness of WTs. This publication concentrates on the application of two vibration-based SHM algorithms for stability and structural change monitoring of offshore WTs. Only data driven, output-only algorithms based on stochastic subspace identification (SSI) in time domain are considered. The centerpiece of this paper deals with the rough mathematical description of the dynamic behavior of offshore WTs and with the basic presentation of stochastic subspace-based algorithms and their application to these structures. Due to the early stage of the industrial application of SHM on offshore WT on the one side and the required confidentiality to the plant manufacturer and operator on the other side, up to now it is not possible to analyze different isolated structural damages resp. changes in a systematic manner, directly by means of in-situ measurement and to make these "acknowledgements" publicly available. For this reason, the sensitivity of the methods for monitoring purposes are demonstrated through their application on long time measurements from a 1:10 large scale test rig of an offshore WT under different conditions: undamaged, different levels of loosened bolt connections between tower parts, different levels of fouling, scouring and structure inclination. The limitation and further requirements for the approaches and their applicability on real foundations are discussed along the paper.

• 한국지반공학회:학술대회논문집
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• 한국지반공학회 2001년도 지반환경 및 준설매립에관한 학술세미나
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• pp.110-121
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• 2001

The interest in suction piles by the oil industry was risen in the middle of 1980's. Recently, suction piles have been applied increasingly in offshore engineering due to its low cost, simplicity, efficiency, and reliability. Suction piles have normally been used as anchors of floating structures and foundations of marine structures in deep-water locations. Suction piles have several technical advantages over conventional piles and anchors; fast and easy installation at any depth of water, extremely large resistance due to its huge size, and easy retrieval by applying a positive suction pressure inside the pile, etc. Daewoo E&C Co., Ltd. has conducted a series of field suction pile installation and loading tests inside the Okpo harbor located in Geojedo and the Onsan harbor in Ulsan, Korea, during the summer of 2001, which may provide additional validation of the analytical solutions previously developed by the US Naval Facilities Engineering Service Center. This is a brief description of the general mechanisms of suction pile installation and loading capacity based on the study conducted by the US Navy and Daewoo E&C Co., Ltd.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2022년도 봄 학술논문 발표대회
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• pp.148-149
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• 2022

The use of high-strength grout applied for facility foundations and bridges has recently been expanding in offshore wind farm. Wind farm in offshore require bearing capacity for horizontal loads such as wind, waves, and earthquakes. In order to improve the bearing force of the base part, sufficient fluidity and a certain strength should be ensured so that the high-strength grout is densely charged in the narrow space of the connection part. Therefore, in this study, changes in fluidity and strength according to the ratio of PC-based superplasticizer mixed in high-strength grout were measured. As a result, as the ratio of the superplasticizer increased, fluidity increased and strength decreased. However, the strength did not decrease when the ratio of superplasticizer was above a 0.005. Therefore, it was confirmed that the fluidity change was remarkable when a 0.005 ratio of PC-based superplasticizer were added.