2024년 1월 1일 발생한 규모 7.5의 일본 노토지진은 강력한 지반 운동, 지진 해일과 함께 대기 압력 변동에 의 한 인프라사운드 신호를 동반하였다. 노토지진 인프라사운드 신호는 진앙에서 약 830 km 떨어진 국내 인프라사운드 관측소 뿐만 아니라 약 3,500 km 떨어진 국제관측망에서도 탐지되었다. 지진 발생 당시 성층권과 중간권 고도에 형성된 동-서 반대 방향의 강한 바람은 동북아시아 지역에 위치한 관측소와 반대 방향인 태평양에 위치한 관측소에서 지진 인 프라사운드 신호 관측을 가능하게 하였다. 역-투사 방법으로 음원의 발생지역을 계산한 결과, 고주파수 대역(1-2 Hz)의 인프라사운드 신호는 주로 진앙을 포함한 일본 내륙의 지반 운동으로 발생했으며, 저주파수 인프라사운드(0.3 Hz 이하) 는 지진과 동시에 발생한 일본 서쪽 해안의 지진 해일(해수면 운동)에 의해 발생한 것으로 해석된다. 지표면-대기 상호 작용 관계식과 지진 해일 경보 높이(3 m)로 추정한 지진 해일 기원의 인프라사운드 음원 크기는 약 120 Pa로 육지 지 반 운동에 의한 음원의 크기(약 280 Pa)와 비교될 만한 것으로 확인되었다. 2024년 노토지진은 지구 표면의 지반 운동 과 해수면 운동에 의한 인프라사운드 신호가 다중 관측소에서 동시에 관측된 사례로 평가된다.

Composite-based piezoelectric devices are extensively studied to develop sustainable power supply and selfpowered devices owing to their excellent mechanical durability and output performance. In this study, we design a leadfree piezoelectric nanocomposite utilizing (Ba0.85Ca0.15)(Ti0.9Zr0.1)O3 (BCTZ) nanomaterials for realizing highly flexible energy harvesters. To improve the output performance of the devices, we incorporate porous BCTZ nanowires (NWs) into the nanoparticle (NP)-based piezoelectric nanocomposite. BCTZ NPs and NWs are synthesized through the solidstate reaction and sol-gel-based electrospinning, respectively; subsequently, they are dispersed inside a polyimide matrix. The output performance of the energy harvesters is measured using an optimized measurement system during repetitive mechanical deformation by varying the composition of the NPs and NWs. A nanocomposite-based energy harvester with 4:1 weight ratio generates the maximum open-circuit voltage and short-circuit current of 0.83 V and 0.28 A, respectively. In this study, self-powered devices are constructed with enhanced output performance by using piezoelectric energy harvesting for application in flexible and wearable devices.

친환경 에너지원 개발에 관한 관심이 증가하면서, 해상풍력발전기 시장은 매년 높은 증가율을 보이면서 성장하고 있다. 이와 맞물려 대용량 해상풍력발전기를 설치할 수 있는 설치선의 수요 또한 급증하고 있다. 풍력발전기 설치 선박(Wind Turbine Installation Vessel)은 설치 및 해체를 위하여 레그(Leg)와 스퍼드캔(Spudcan)을 해저면에 관입시켜서 고정하며, 이때 스퍼드캔 구조 강도 안전성에 대 한 검토는 전체 시스템과 연관된 중요한 문제이다. 본 연구에서는 현재 선급에서 제시하고 있는 절차서를 분석하고, 실제 발생할 수 있는 하중 시나리오를 반영한 새로운 절차서를 제안하였으며, 유한요소해석을 통한 검증을 하였다. 기존 방식은 해저면의 기울기와 레그에 발 생하는 휨모멘트 그리고 형상에 따른 영향을 검토하지 않기 때문에, 허용응력보다 작은 최대 응력 값을 보이지만, 신규 절차에 따른 결과 는 대부분 구조보강이 발생하였다. 이러한 현상은 해상풍력발전기의 크기가 커지면 커질수록 차이가 크게 나타나며, 실제 관입(Pre-load) 조건을 고려하면 상당수의 부재에서 구조적 문제가 발생할 가능성이 있다. 따라서 본 연구에서는 더욱 실제적인 작업조건을 고려한 절차 서를 제안하였고, 적용 시 문제점들에 대해서 구조해석을 통한 검증을 수행하였다.

최근 친환경, 신재생 에너지 수요에 따라서 해상풍력발전 분야는 빠른 성장세와 설비의 대형화에 따른 전용설치선박의 관련 기술개발이 요구되고 있다. 해상풍력설치선박(WTIV: Wind Turbine Installation Vessel)은 설치 작업 시 선체를 파도의 영향을 받지 않는 높이로 이동시키고 모든 환경하중은 레그가 담당한다. 특히 파랑하중은 불규칙파로 구성되어 있기 때문에, 정확한 동적응답특성을 파악하는 것은 아주 중요한 문제이다. 이러한 동적응답해석은 간이법의 하나인 단자유도법을 널리 활용하고 있으나, 불규칙 파를 고려 하지 못하는 제약조건이 있다. 따라서 현재 설계 시 불규칙 파에 대한 시간영역 계산이 가능한 다자유도 계산법을 사용하고 있다. 그 러나 다자유도 계산법에서 시간영역 해석은 정도 높은 계산 결과를 제공하지만, 데이터의 수렴도가 민감하고 복잡성에 있어 설계 시 어려움이 있다. 따라서 본 논문은 다양한 변수를 기준으로 한 시간영역 해석을 통하여 불규칙 파의 동적응답 특성을 표현 할 수 있는 동적증폭계수 추정식을 개발하였다. 기존 다자유도 모델 대비 계산시간 단축 및 정확도 확보를 확인하였다. 개발된 동적증폭계수 추정식은 WTIV 및 유사 구조물 설계에 활용이 가능할 것으로 판단된다.

이 연구는 탄소섬유시트의 보강겹수에 따른 I형 PFRP 휨부재의 휨보강 효과를 조사하기 위해 길이 600mm의 PFRP 휨부재와 상하부 플랜지에 1mm 두께의 탄소섬유시트로 보강하여 휨실험을 수행하였다. 또한, 탄소섬유시트의 보강겹수와 보강 위치에 따른 I형 PFRP 휨부재의 휨보강 효과와 단면 감소량에 대해 조사하였다. 그 결과 2겹으로 보강하였을 때 휨강도와 휨강성이 증가함을 확인하였다.

해상풍력발전기 설치선의 동적응답을 분석하기 위하여, 불규칙 파 정보를 고려한 시간영역 기반 비선형동적해석이 필요하다. 고전적인 단자유도 시스템은 가장 기본적으로 동적효과를 계산하는 방법이지만, 실제의 무게 중심 불일치, 비정규적인 파도 하중 그리고 항력의 비선형을 고려하지 못하는 제약조건들을 갖고 있다. 그리하여 불규칙 파를 고려한 다중 자유도 모델이 유사한 문제에 해답을 찾는데 폭넓게 사용되고 있다. 불규칙 시간영역 해석은 정확한 계산 결과를 제공하지만, 수렴 데이터의 수렴도가 민감하여 복잡하다. 이러한 제약점들을 극복하기 위하여 본 논문은 시간영역 해석 결과를 통하여 수정된 동적증폭계수를 개발하였으며, 기존보다 복잡성이 개선되면서 계산 시간을 획기적으로 단축하였다. 다양한 변수를 기준으로 한 시간영역 해석을 통하여 새롭게 개발된 동적증 폭계수는 단자유도 방법보다 더 높은 정도를 갖고 있으며, 예측이 가능하다.