FRP DSCT 풍력타워 휨거동 실험 및 CoWiTA 결과 분석 비교

Abstract

신재생에너지 사용 증가에 따라 풍력에너지에 대한 많은 연구 개발이 진행되어오고 있으며, 최근 풍력발전터빈의 대형화로 인해 타워의 세장비가 증가하고 있다. 이로 인하여, 기존 강재타워의 좌굴 안정성 및 기능 저하 문제점 등이 발생 할 수 있으며, 해상풍력의 경우, 부식의 문제가 발생할 수 있기 때문에, 고성능 신형식 복합구조를 적용한 지지구조 개발이 진행되고 있다. FRP DSCT 타워는 두 개의 FRP 관 사이에 콘크리트가 충진되는 구조이며, 타워의 하중이 작고 강도가 뛰어나며, 부식에 강하다. 본 연구에서는 FRP DSCT (Fiber Reinforced Polymer Double Skinned Composite Tubular) 구조가 적용된 풍력타워에 대한 거동해석 및 실험 검증을 실시하였으며, FRP DSCT 타워를 축소화하고 일체형 및 모듈형 FRP DSCT 타워에 대한 준정적 실험을 수행하였다. 이후, 일체형 및 모듈형 FRP DSCT 타워의 거동 실험 결과와 타워/기둥 해석 프로그램인 CoWiTA와 결과를 비교하였다. 그 결과, 모듈형은 CoWiTA 해석과 비슷한 결과를 나타내었으며, 일체형은 모듈형 및 CoWiTA 결과 보다 큰 하중을 지지할 수 있었다. 모듈형 연결부의 성능을 향상시킨다면, 일체형과 동등한 성능을 가질 수 있을 것으로 사료된다.풍력의 경우, 부식의 문제가 발생할 수 있기 때문에, 고성능 신형식 복합구조를 적용한 지지구조 개발이 진행되고 있다. FRP DSCT 타워는 두 개의 FRP 관 사이에 콘크리트가 충진되는 구조이며, 타워의 하중이 작고 강도가 뛰어나며, 부식에 강하다. 본 연구에서는 FRP DSCT (Fiber Reinforced Polymer Double Skinned Composite Tubular) 구조가 적용된 풍력타워에 대한 거동해석 및 실험 검증을 실시하였으며, FRP DSCT 타워를 축소화하고 일체형 및 모듈형 FRP DSCT 타워에 대한 준정적 실험을 수행하였다. 이후, 일체형 및 모듈형 FRP DSCT 타워의 거동 실험 결과와 타워/기둥 해석 프로그램인 CoWiTA와 결과를 비교하였다. 그 결과, 모듈형은 CoWiTA 해석과 비슷한 결과를 나타내었으며, 일체형은 모듈형 및 CoWiTA 결과 보다 큰 하중을 지지할 수 있었다. 모듈형 연결부의 성능을 향상시킨다면, 일체형과 동등한 성능을 가질 수 있을 것으로 사료된다.