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해저케이블 매설 안전성 확보를 위한 토질에 따른 앵커 파일의 관입 특성 평가
김정훈(Jeong-Hun Kim),송창용(Chang Yong Song) 대한기계학회 2020 大韓機械學會論文集A Vol.44 No.5
해저케이블 매설 해역에서 앵커 파일의 낙하로 인한 해저케이블 파손 사고가 자주 보고되어 오고 있다. 앵커 파일의 낙하로부터 해저면에 매설되어 있는 해저케이블의 안전성을 확보할 수 있는 매설 심도를 결정하기 위해 앵커 파일의 지반 관입 특성이 합리적으로 산정되어야 한다. 본 연구에서는 수치시뮬레이션과 실증 시험을 통해 해저케이블이 매설되는 토질에 대한 앵커 파일의 관입 특성을 평가하였다. 앵커 파일의 토양 관입 현상에 대한 수치 시뮬레이션은 외연 시간 적분법 기반의 범용 비선형 유한요소 해석 코드를 이용하여 유체-구조 연성 해석 방법을 적용하였다. 앵커 파일이 관입되는 토질은 실제 해저케이블 매설 시공이 많이 이루어져 있는 국내 서남 해역의 대표 토질인 모래층과 점토층의 두가지 형태를 고려하였다. 수치 해석 결과, 점토 지반에서의 최대 관입량이 모래 지반보다 86% 이상 높게 나타났다. 실증 시험과 수치 해석의 오차율은 모래 지반과 점토 지반에서 각각 10.1%와 2.5%로 나타났고, 앵커 파일의 낙하 충격으로 인한 지반 관입에 대한 수치 해석임을 고려할 때 오차율은 합리적인 수준으로 판단되었다. Subsea cable damages caused by anchor pile dropping in the seabed have been reported frequently. The soil penetration characteristics of the anchor pile should be reasonably estimated to determine the burial depth capable for ensuring the safety of the subsea cable from anchor pile dropping. In this study, the penetration characteristics of the anchor pile for the soil in which the subsea cables are buried were evaluated through numerical simulations and verification tests. The numerical simulations of the soil penetration phenomena due to the anchor pile were conducted through the fluid–structure interaction analysis method using a general-purpose nonlinear finite element analysis code based on an explicit time integration method. The soils considered in this study were two types of sand and clay layers, which are representative soils for the southwestern seabed of Korea, where many subsea cables have been buried. Numerical analysis results showed that the maximum penetration in the clay layer was 86% higher than that in the sand layer. The error rates of the field test and numerical analysis were 10.1% and 2.5% in the sand and clay layers, respectively. The error rates were reasonable considering the numerical analysis results of the soil penetration due to the drop impact of the anchor pile.
류재용 ( Ryoo Jae-yong ),유종호 ( Yoo Jong-ho ),홍석재 ( Hong Seok-jae ),지광습 ( Ji-goang-seuo ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1
항만 및 해양플랜트와 같은 해상구조물은 20∼30년의 수명을 대상으로 설계되며, 공용수명 후 또는 화재, 태풍 등의 재해로 운용이 불가한 경우는 해체 대상구조물로 분류된다. 해외에서는 1990년부터 해상구조물의 해체사업이 본격화되었으며, 현재 예상되는 해체사업 시장의 규모는 향후 5년간 아시아태평양 지역에서만 최대 40조원에 달하는 것으로 전망된다. 현재 국내에서도 동남아의 해상 플랜트 해체시장에 관심을 가지고, 해체 기술에 대한 연구개발이 추진되고 있다. 본 연구에서는 다양한 해저파일 절단 기술중 환경오염의 최소화, 작업안정성 확보가 가능하며, 국제 기준에 맞추어 해저면으로부터 3∼5m 아래 위치에서의 파일을 절단할 수 있는 기술을 개발하였다.
류재용 ( Ryoo Jae-yong ),유종호 ( Yoo Jong-ho ),홍석재 ( Hong Seok-jae ),지광습 ( Ji-goang-seuo ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1
항만 및 해양플랜트와 같은 해상구조물은 20∼30년의 수명을 대상으로 설계되며, 공용수명 후 또는 화재, 태풍 등의 재해로 운용이 불가한 경우는 해체 대상구조물로 분류된다. 해외에서는 1990년부터 해상구조물의 해체사업이 본격화되었으며, 현재 예상되는 해체사업 시장의 규모는 향후 5년간 아시아태평양 지역에서만 최대 40조원에 달하는 것으로 전망된다. 현재 국내에서도 동남아의 해상 플랜트 해체시장에 관심을 가지고, 해체 기술에 대한 연구개발이 추진되고 있다. 본 연구에서는 다양한 해저파일 절단 기술중 환경오염의 최소화, 작업안정성 확보가 가능하며, 국제 기준에 맞추어 해저면으로부터 3∼5m 아래 위치에서의 파일을 절단할 수 있는 기술을 개발하였다.
류재용 ( Ryoo Jae-yong ),유종호 ( Yoo Jong-ho ),홍석재 ( Hong Seok-jae ),지광습 ( Ji-goang-seuo ) 한국구조물진단유지관리공학회 2021 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.25 No.1
항만 및 해양플랜트와 같은 해상구조물은 20∼30년의 수명을 대상으로 설계되며, 공용수명 후 또는 화재, 태풍 등의 재해로 운용이 불가한 경우는 해체 대상구조물로 분류된다. 해외에서는 1990년부터 해상구조물의 해체사업이 본격화되었으며, 현재 예상되는 해체사업 시장의 규모는 향후 5년간 아시아태평양 지역에서만 최대 40조원에 달하는 것으로 전망된다. 현재 국내에서도 동남아의 해상 플랜트 해체시장에 관심을 가지고, 해체 기술에 대한 연구개발이 추진되고 있다. 본 연구에서는 다양한 해저파일 절단 기술중 환경오염의 최소화, 작업안정성 확보가 가능하며, 국제 기준에 맞추어 해저면으로부터 3∼5m 아래 위치에서의 파일을 절단할 수 있는 기술을 개발하였다.
말뚝-지반 상호작용을 고려한 해상풍력 모노파일 지지구조물의 구조거동 분석
김정수,정연주,박민수,송성훈 한국풍력에너지학회 2020 풍력에너지저널 Vol.11 No.1
Although monopiles for wind turbines are mostly used worldwide due to cost efficiency and simple construction, it has not been applied to the seabed around Korea. However, as heavy machines for offshore structure installation have recently been improved, the application of a monopile foundation is being tried. Unlike in Europe, most offshore piles are conventionally penetrated into good rock without a clear background and standards in Korea, and the design of a wind turbine monopile in the Korean seabed hasn’t been undertaken. For this reason, this study dealt with the structural analysis of offshore XL (very large) monopiles for a 5.5 MW wind turbine considering pile-soil interaction in the Korean seabed. Structural behaviors of monopiles were numerically investigated for several penetration depths and load conditions using frame-spring models. The results show that the monopile can provide sufficient bearing capacity and good serviceability when its tip is penetrated into weak rock, while other cases do not satisfy serviceability due to excessive lateral displacements at the end.