풍력 발전 분야는 앞으로 에너지 대란에 있어서 이를 해결해 줄 중요한 돌파구 중의 하나이다. 지금까지 연구되어 온 풍력발전기의 Tower에 대한 분야는 정적인 해석에 그치고 있다. 본 연구에서는 타워의 형태를 크게 두 가지 Tubular Type와 Jacket Type으로 정하고 이것에 대한 각각의 특성을 파악하며, 그 경향을 찾아내 이를 실제 설계 및 제작에 적용하고자 하였다. 본 논문에서는 타워의 모드별 고유진동수를 파악하고 이것에 대한 특성을 연구하였으며, 작동 중 발생하는 하중과 해상 설치 시 작용하는 부가질량의 영향에 대하여 고려하여 그 특성을 파악하였고 두가지 유형의 타워의 특성을 비교하여 그 경향을 예측 할 수 있었다.

해상풍력 지지구조물은 설치과정에서 수직도 오차가 발생하여 풍력발전기 전체 구조의 안전성이 저하될 수 있다. 따라서, 본 논문에서는 콘크리트 중력식 해상풍력 연결부에서 PS 앵커와 앵커체결구 그라우트를 사용하여 수직도를 조정할 수 있는 방안에 대한 연구를 수행 하였다. 연결부는 5MW급 해상풍력 지지구조물에서 발생한 수직도 오차를 최대 0.5°까지 보정하는 것을 목표로 하였다. 우선, 수직도 조정이 가능한 해상풍력 연결부에 대해 주요 부재별 설계안과 설계절차를 제안하고, 제주도 해상지역을 대상으로 설계 제원을 산출하였다. 그 후, 설계 제원에 대해 비선형 3차원 유한요소해석을 수행하여 설계안의 적정성을 검토하였다. 검토 결과, 하중 전달 메커니즘과 연결부 발생 응력 확인을 통해 제안 설계안은 0.5°의 수직도 오차를 보정하여도 안전하다고 판단하였다.

In this study, Integrity evaluation of offshore wind turbine substructure was carried out. The strain values obtained by strain gauges circularly installed on upper part of the substructure was converted into vertical and moment load. Considering directions of the moment load through FEM, the most conservative P-M interaction diagram of the model was graphed. Obtained load values were evaluated by utilizing P-M interaction diagram.

Recently, wind turbine industry have received more attention than before. Many countries including South Korea focus on the offshore wind turbine because of its geographical advantage. However, domestic technique level is much lower than that of advanced countries such as Europe. In this study, analysis on development trend of offshore wind turbine and design standard in Europe is carried out to develop the original design standard.

본 연구는 해상풍력발전기에 추가적인 통신전용선로를 확보하지 않고도 자체 전력선을 이용하여 나셀의 상태를 감시할 수 있는 시스템을 구현하는 것을 목표로 한다. MW 급 해상풍력발전기의 내부 전력선을 훼손하지 않고도 통신선로를 확보하기 위하여 유도성 결합기 기반 비접촉식 무배선 통신시스템을 제안하고 성능시험 결과를 보고한다. 페라이트 복합물질을 이용하여 최대 500 A의 고 전류에도 동작할 수 있는 전력선 통신용 유도성 결합기를 개발하였으며 제주도 풍력단지에서 실증시험을 진행하였다. iperf를 이용한 통신성능시험에서 풍력발 전기 나셀부와 하단 기저부의 전력변환기간 100 m 길이의 전력선으로 최소 15 Mbps 이상의 통신 속도를 안정적으로 확보할 수 있음을 보였 다. 이를 바탕으로 1 주일간의 연속적인 통신상태 시험을 수행하였으며 평균 20 Mbps의 데이터 전송률을 확인하였다. 시험기간 동안 단한번 의 통신 불량도 발생하지 않았다. 다음으로 나셀 내부 온도 분포와 변화를 측정하기 위하여 적외선 카메라를 설치하였다. 카메라에서 획득한 실시간 열화상 이미지가 오류 없이 성공적으로 전송됨을 확인하였다.

In this present study to investigate the seismic response of an offshore wind turbine, incorporating with bottom fixed Jacket support structure using semi-coupled analysis method. Fully coupled, aero-servo-hydro-elastic simulations and uncoupled seismic simulation have been done to carry out this investigation. The fully coupled simulation is accomplished and executed by FAST 8 (NREL, USA) to determine the global loads, which consists of six components of forces and moments at x-y-z directions of the tower base. In the uncoupled case, transient analysis has been done using the tower base loads as well as seismic loads by ANSYS. This paper presents a precise dynamic analysis, which can evaluate the dynamic response of three crucial points (tower top, tower base and mud line of substructure) under seismic load to make better decision in the case of structural design of wind turbine.

In this research, we used half model instead of full model in order to consider convergence and analysis running time. We carried out nonlinear analysis on the joints between steel tower to concrete supporting structure of the 5MW offshore wind turbine applying only half of the load on the joint.

Probabilistic risk of an offshore wind turbine tower-monopile foundation structure is investigated using in this paper. It can consider both soil-structure-fluid coupled effect in the system and a large amount of variability in both ocean environmental load and soil resistance.

고강도 그라우트재가 적용된 해상 풍력 발전 타워 자켓-파일 연결부의 설계를 위하여, 국외 해상풍력발전 타워 설계기준에서 제공하고 있는 그라우트 연결부 설계기준을 검토하였다. 해상 풍력 발전 타워 자켓-파일 기초의 연결은 sleeve의 내측과 파일의 외측에 링 모양의 전단키를 설치하고, 그 사이를 모르터로 채워 연결하는 방식으로 적용된다. 현재 DNV-OS-J101 및 NORSOK 등의 설계기준에서는 모노파일의 연결부 형식과 자켓-파일 연결을 모르터를 이용한 연결방법으로 설계기준이 정립되어 있으나, 설계기준별로 추천하고 있는 그라우트재의 강도는 상이하다. 본 연구에서는 콘크리트의 압축강도(fck), 전단키의 높이(h), 전단키의 간격(s) 및 그라우트 간격(tg)에 따른 연결부의 강도를 분석하기 위하여, 재료비선형 유한요소해석을 이용하여 구조적 거동분석을 수행하였다. 전단키의 간격에 따른 모르터와 전단키의 파괴양상을 확인하였으며, 이를 설계기준에서 제시하고 있는 강도와 비교하였다. 해석 결과를 이용하여 설계기준에서 제시하고 있는 전단키의 간격별 파괴모드와 유한요소해석결과의 파괴모드를 비교분석하여, 고강도 그라우트재의 적용성을 평가하였다.

최근 화석 연료의 사용에 따른 문제들로 인해 다양한 그린 에너지들이 주목 받고 있다. 그린 에너지의 한 종류로써 풍력 발전의 원동력인 바람은 육상에서 보다 해상에서 양질의 값이 관측된다. 또한, 부지확보, 소음, 전자파와 같은 육상 풍력 발전의 문제점을 해결할 대 안으로써, 또한 더 효율적인 풍력 발전을 위해 해상 풍력 발전의 개발이 주목받고 있다. 이에 따라 해상 풍력에 대한 많은 연구들이 수행되고 있다. 풍력 타워가 해상으로 진출함에 따라 해상 풍력 타워는 점차 거대해지고 있다. 따라서 풍력과 파력을 견뎌내기 위한 안정성이 요구되고 있다. 본 연구에서는 p-y 관계를 이용해 다층 지반의 기초에 작용하는 외력을 계산하였다.

In this paper, we analyze the lateral behavior of a jacket substructure for offshore wind turbine embedded in sandy soil, and identify the differences of results by soil modeling methods that are fixed end method, coefficient of subgrade reaction method, coupled matrix method, and p-y, t-z, q-z curve methods.