가거초 해양과학기지에 대한 장기계측자료 분석 및 모델 개선

Abstract

국내의 이어도, 가거초, 소청초 해양과학기지는 해양물리·기후·환경·생물 등 다양한 분야의 해양관측시스템을 탑재하여 관련 연구 활동을 지원하고 있다. 이러한 해양관측시스템을 장기간 안정적으로 운영하기 위해서는 해양과학기지 구조물에 대한 구조성능 확보 또한 중요하다. 본 연구에서는 가거초 해양과학기지 구조물에 동적 응답 계측 시스템을 구축하고, 구조물의 장기계측자료를 이용하여 구조물의 동특성을 구한 후, 수치해석 모델의 정확성 향상을 위하여 수치해석모델을 개선하였다. 가거초 해양과학기지 구조물의 총 4곳에 가속도계와 경사계를 설치하고 동적응답을 계측하였다. 실험모드해석 수행을 위하여 먼저 주파수 영역에서의 파워 스펙트럼을 이용하여 구조물의 주요 동특성을 평가하였고, 좀 더 정확한 실험모드해석을 위하여 시간영역에서의 부공간 규명법을 적용하여 구조물의 고유진동수, 모드감쇠비, 모드형상 등을 추출하였다. 1차, 2차, 3차 모드의 고유주파수는 각각 1.782Hz, 1.831Hz, 2.637Hz로 분석되었으며, 이때 1차와 2차 모드는 굽힘 모드, 3차 모드는 비틀림 모드임을 알 수 있었다. 또한구조물 설계 당시 사용된 SACS 구조해석모델의 경우 1차, 2차, 3차 고유주파수는 각각 2.212Hz, 2.215Hz, 3.098Hz로 계산되었으며, 패턴 탐색법에 의한 해석모델 개선결과 고유주파수는 각각 1.827Hz, 1.828Hz, 2.520Hz로 계산되어 오차가 크게 줄었음을 알수 있다. 또한 장기계측자료를 이용하여 구조물 동특성에 미치는 온도 및 피복 하중의 영향을 분석하였다.