콘크리트 충전 이중관 해상풍력 타워 자동 설계 프로그램

Title
콘크리트 충전 이중관 해상풍력 타워 자동 설계 프로그램
Alternative Title
Automatic Design Tool for Double-Skinned Composite Tubular Wind Power Towers
Author(s)
한택희; 이진학; 윤길림; 원덕희; 유상량; 이선호
KIOST Author(s)
Han, Taek Hee(한택희)Yi, Jin Hak(이진학)Yoon, Gil Lim(윤길림)Won, Deok Hee(원덕희)
Publication Year
2016-05-09
Abstract
본 연구에서는 강재 관을 적용한 이중관 충전콘크리트구조의 해상풍력 타워를 제안하고, 이의 자동설계 프로그램을 개발하였다. 개발 프로그램은 콘크리트의 구속효과와재료비선형을 고려하여 해석을 수행하고, 최적의 설계안을제시한다. 자동 설계시 입력데이터는 DSCT 해상풍력 타워의 외경과 요구 성능인 축강도, 휨강도, 그리고 재료 물성치이며, 이 입력 데이터를 바탕으로 자동적으로 외부관의두께를 결정한 후, 내․ 외부관의 두께, 중공비 등을 변화시켜 비선형 해석을 수행하고, 10개의 단면 설계안을 도출한다. 또한, 해석 결과를 바탕으로 각 설계안에 대한 축력-모멘트 상관관계도를 제시하여 설계자가 원하는 최적의 단면을 선택할 수 있도록 하였다.개발된 프로그램을 이용하여 기존의 강재 풍력타워 대비직경이 감소된 DSCT 해상풍력 타워의 단면 설계를 수행하였으며, 3.6MW 터빈과 5.0MW 터빈, 그리고 강재타워와동일 직경부터 강재타워의 40% 직경을 갖는 경우의 3가지,총 6가지 조건에 대해 단면설계를 수행하였다.도출된 설계안에 대해 P-M 상관도 해석을 수행한 결과,강재 풍력타워에 비해 외경을 30~60%까지 감소시킬 수 있었으며, 요구 모멘트를 모두 만족하였다. 축강도의 경우 요구축력에 비해 1,200~2,000%의 값을 가져, 요구 성능을 크게상회하였으며 향후 축강도 부분에 대해 좀 더 경제적인 설계가 요구된다. 외부강관의 두께는 타워의 외경 및 중공비에따라 변화하며, 기존 강재 타워의 두께인 30mm (3.6MW)와35mm (5.0MW)에 비교하였을때, 17~155% (3.6MW), 16~113%(5.0MW)로 다양한 범위에 분포하였다.도출된 설계안과 해석 결과는 DSCT 구조가 해상풍력 입력데이터는 DSCT 해상풍력 타워의 외경과 요구 성능인 축강도, 휨강도, 그리고 재료 물성치이며, 이 입력 데이터를 바탕으로 자동적으로 외부관의두께를 결정한 후, 내․ 외부관의 두께, 중공비 등을 변화시켜 비선형 해석을 수행하고, 10개의 단면 설계안을 도출한다. 또한, 해석 결과를 바탕으로 각 설계안에 대한 축력-모멘트 상관관계도를 제시하여 설계자가 원하는 최적의 단면을 선택할 수 있도록 하였다.개발된 프로그램을 이용하여 기존의 강재 풍력타워 대비직경이 감소된 DSCT 해상풍력 타워의 단면 설계를 수행하였으며, 3.6MW 터빈과 5.0MW 터빈, 그리고 강재타워와동일 직경부터 강재타워의 40% 직경을 갖는 경우의 3가지,총 6가지 조건에 대해 단면설계를 수행하였다.도출된 설계안에 대해 P-M 상관도 해석을 수행한 결과,강재 풍력타워에 비해 외경을 30~60%까지 감소시킬 수 있었으며, 요구 모멘트를 모두 만족하였다. 축강도의 경우 요구축력에 비해 1,200~2,000%의 값을 가져, 요구 성능을 크게상회하였으며 향후 축강도 부분에 대해 좀 더 경제적인 설계가 요구된다. 외부강관의 두께는 타워의 외경 및 중공비에따라 변화하며, 기존 강재 타워의 두께인 30mm (3.6MW)와35mm (5.0MW)에 비교하였을때, 17~155% (3.6MW), 16~113%(5.0MW)로 다양한 범위에 분포하였다.도출된 설계안과 해석 결과는 DSCT 구조가 해상풍력
URI
https://sciwatch.kiost.ac.kr/handle/2020.kiost/20500
Bibliographic Citation
한국전산구조공학회지, pp.40 - 48, 2016
Publisher
한국전산구조공학회
Type
Conference
Language
Korean
Publisher
한국전산구조공학회
Related Researcher
Research Interests

Ocean Energy-Tidal Current Energy Converter System,Infrastructure Management-Structural Health Monitoring,Offshore Wind,해양에너지-조류발전시스템,시설물 유지관리-구조건전성 평가,해상풍력

Files in This Item:
There are no files associated with this item.

qrcode

Items in ScienceWatch@KIOST are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.

Browse