본 연구에서는 콘크리트 석션식 지지구조물을 사용한 해상풍력발전시스템의 지진응답 해석을 수행하여 그 거동 특성을 파악한다. 전체 시스템을 RNA, 타워, 지지구조물로 구성된 구조계와 이에 접하고 있는 유체 및 지반의 부분구조로 분리하여 운동방정식을 유도한다. 구조계에 작용하는 유체의 동수압과 지반의 상호작용력을 산정하고, 이를 구조계의 운동방정식과 결합하여 전체 시스템의 지배방정식을 도출한 후, 이 방정식의 해를 구하여 해상풍력발전시스템의 지진응답을 계산한다. 해 석 결과로부터 지반-구조물 상호작용은 콘크리트 석션식 지지구조물에 의해 지지된 해상풍력발전시스템의 지진응답을 크게 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있다. 특히, 지반의 유연성으로 인해 시스템의 고차 고유모드 응답이 증가할 수 있으므로, 해 상풍력발전시스템의 동적거동 산정 시에는 반드시 지반-구조물 상호작용의 효과를 고려하여야 할 것이다.

최근 신재생 에너지 중 하나인 풍력발전에 대한 관심이 증가하고 있다. 풍력발전은 토지구입비, 소음문제에 자유로운 해상풍력으로 추세가 옮겨가고 있으며 이를 위한 연구개발이 전 세계적으로 활발히 이루어지고 있다. 그러나 해상에 위치한 풍력발전을 위한 설계기준은 국내, 국외 모두 없는 실정이다. 이 점을 고려하여 국내, 국외의 구조설계기준인 도로교 설계기준, 항만 및 어항 설계기준, DNV OS를 참고하여 다중 파일기초 콘크리트 지지구조물(MCF)의 내진해석을 수행하여 결과를 비교하였다. 또한 시간에 의한 효과를 확인하기 위하여 시간이력 해석 또한 수행되었다. 부가질량법(Added-mass method)을 사용하여 물과 구조의 상호작용을 고려하였고 물의 유무에 따라 구조물의 반응을 비교하였다.

Grouted connections have been widely used for offshore structures such as connection method of jacket and mono-pile structures. It is recommended high strength concrete for grouting between pile and sleeve because it is so rapidly hardening that helpful to fatigue strength. This study investigates axial strength of pile to sleeve grouted connections made by 130MPa of high strength concrete. Push-out test were performed to evaluate the axial strength of the grouted connections with different shear-key spacing.

An FRP(fiber reinforced polymer)-concrete hybrid hollow offshore wind power tower was proposed. To design this new-type wind tower, a design program was developed. It can design optimized sections automatically with the consideration of material nonlinearities. When the outer diameter and requested capacities of the hybrid tower are given, the developed program performs axial force-bending moment interaction analyses for one thousand sections of the tower and suggests ten economically optimized designs. The analysis considers material nonlinearities of concrete and FRP, and the confining effect of concrete. By using the developed program, example design processes were performed for a 5.0MW turbine and a 3.6MW turbine. The designing process was performed for the loads of wind power turbine and wind load. The designed section and analysis results showed the developed program suggested rational and satisfactory section designs.

본 연구는 고성능콘크리트의 강도조절과 수화열 저감을 위하여 쇄석 쇄사 생산시 발생되는 쇄석미분말을 사용하여 고성능콘리트의 강도, 유동성 내구성능 및 건조수축 특성을 검토한 것이다. 실험결과 쇄석미분말은 치환율 10% 증가시마다 무치환시의 압축강도를 약 10~15%씩 감소시키며, 변형계수와 물구속비를 감소시켜 고성능콘크리트의 유동성 향상에 효과적이다. 또한, 고성능콘크리트에서 쇄식미분말 10% 치환시 마다 단위시멘트량 감소에 따른 최고 단열온도상승량을 약 4℃씩 감소시켰다. 반면 건조수축랑은 10% 치환시마다 약 5% 증가시키는 것으로 나타났다. 한편 고성능콘크리트의 내구성은 단위분체량과 유동성향상에 따른 조직의 치밀화로 쇄석미분말의 치환에 관계없이 상대동탄성계수 100%이상으로 우수하게 나타났다. 이와 같이 문제로서 쇄석미분말의 사용은 치환량에 따른 고성능콘크리트의 강도조절이 가능하며 수차 발열량을 저감시킬 수 있다.

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.

The purpose of this study is to provide basis data that can be used to establish an efficient maintenance system for the corrosion of off-shore structures by comparatively analyzing the present offshore concrete and steel structure corrosion sensors and monitoring techniques under development.

In this research, we carried out design and analysis with joint of concrete supporting structure for offshore wind energy. We developed load transfer mechanism about applied load induced from steel tower to concrete foundation. Also, a commercially available finite element program, ABAQUS 6.10, is used to analyze behavior of structure.

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.

본 연구에서는 구조물의 표면마감 특성이 해양콘크리트의 공극 및 염화물 확산특성에 미치는 영향에 대하여 검토하였다. 콘크리트의 종류는 Plain과 함께 실리카퓸을 사용한 경우와 플라이애시를 사용한 콘크리트를 대상으로 하였고, 표면거푸집 종류로는 목재합판, 코팅합판, 철 및 폴리프로필렌 필름으로 하는 총 4 case를 대상으로 하였다. 검토결과, 공극은 콘크리트 시험체의 중앙부 절단면이 철이나 폴리프로필렌 필름을 사용한 경우에 비해 상대적으로 많은 공극량을 포함하는 것으로 나타난 반면, 목재 합판을 사용한 경우가 가장 적은 공극량을 포함하는 것으로 나타났다. 염화물 침투시기는 동일한 콘크리트라 할지라도 거푸집 종류에 따라 Plain 콘크리트의 경우는 최대 13.2%, MSF 콘크리트는 20.3%, FA 콘크리트는 17.7% 수준까지 상이하게 되는 것으로 평가되었다. 따라서 콘크리트의 내구성을 평가하는데 있어 콘크리트의 표면마감 특성에 대해서도 면밀히 검토되어야 한다는 것을 알 수 있었다.