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.

To clarify the characteristics of TKE (Turbulence Kinetic Energy) variation for offshore wind power development, several numerical experiments using WRF were carried out in three different coastal area of the Korean Peninsula. Buoyancy, mechanical and shear production term of the TKE budget are fundamental elements in the production or dissipation of turbulence. Turbulent kinetic energy of the south coast region was higher than in other sea areas due to the higher sea surface temperature and strong wind speed. In south coast region, strong wind passing through the Korea Strait is caused by channelling effect of the terrain of the Geoje Island. Although wind speed is weak in east coast, because of large difference in wind speed between the upper and lower layer, the development of mechanical turbulence tend to be predominant. Since lower sea surface temperature and smaller wind shear were detected in west coastal region, the possibility of turbulence production not so great in comparison with other regions. The understanding of the characteristics of turbulence in three different coastal region can be reduced the uncertainty of offshore wind construction.

In this paper, we evaluate the applicability of p-y curve on the lateral behavior of monopile foundations as compared with FEM 3D models and present safety factors in case p-y curve method is used to investigate the lateral behavior of monopile foundations for 5MW offshore wind turbines in Korea.

본 논문에서는 가장 일반적인 해상풍력구조물의 동적거동해석을 위해 실제 해양환경에 유사한 하중을 모형화 하고 지반의 종류에 따른 경계조건을 주어 다양한 지반에서의 동적거동을 파악하고 내진에 대한 안정성을 검토한다. 지지조건은 기초부 강성을 고려하기 위해 등가 스프링 모델을 사용한다. 지지구조물에 작용하는 해양환경은 파랑, 조력을 설계기준에 따라 모형화하여 구조물에 적용하였고 이 중 가장 큰 파랑하중의 경우, 에너지스펙트럼을 이용하여 불규칙 파랑하중을 시간이력으로 적용하였다. 타워에 작용하는 하중은 풍하중 및 블레이드의 추력으로 설계기준에 따라 모형화 하여 적용하였다. 연구를 통해 실제에 근사한 해상풍력구조물과 하중을 모형화하여 지반의 강성, 구조물의 종류 등 주요요인을 달리하여 해석한 결과 구조물의 거동이 이들의 변화에 큰 영향을 받음을 확인하였고, 이에 따른 안정성을 검토했다.