터빈 자중에 의한 대변위 효과를 고려한 내부구속 중공 RC 풍력타워 거동 분석

Title
터빈 자중에 의한 대변위 효과를 고려한 내부구속 중공 RC 풍력타워 거동 분석
Alternative Title
Behavior Analysis of ICH RC Wind Power Tower Considering Turbine Weight
Author(s)
한택희; 원덕희; 이진학; 윤길림
KIOST Author(s)
Han, Taek Hee(한택희)Won, Deokhee(원덕희)Yi, Jin Hak(이진학)Yoon, Gil Lim(윤길림)
Publication Year
2015-02-25
Abstract
대형화되고 있는 풍력발전 터빈에 대응하여 내부구속 중공 철근콘크리트(ICH RC Internally Confined Hollow Reinforced Concrete) 구조를 적용한 풍력타워 제안되고 연구되고 있다. 이에 기존의 3.6MW 터빈과 5.0MW 터빈에 대응하는 ICH RC 풍력타워 단면이 설계된바 있다. 하지만, 풍력발전 터빈은 큰 질량을 갖는데 비해 타워는 세장비가 매우 크기 때문에, 풍하중 등의 횡하중이 작용할 때 발생하는 변위가 증가함에 따라, 터빈의 자중에 의한 대변위 효과에 따라 실제 횡력에 저항할 수 있는 모멘트 저항성능은 감소한다. 따라서 안전한 풍력발전 타워의 설계를 위해서는 대변위 효과를 고려하여 실제 횡력에 저항할 수 있는 타워의 모멘트 성능을 계산하는 것이 중요하다. 이에 본 연구에서는 기존 설계된 단면에 대해 터빈 자중에 의한 대변위 효과를 고려하여 모멘트-횡변위 해석을 수행하였다. 해석결과, 터빈 자중에 의한 대변위 효과로 인하여 풍력타워의 실 모멘트 저항 성능 감소분이 상당하며, 안전한 풍력타워의 설계를 위해서는 대변위 효과가 반드시 고려되어야 함을 알 수 있었다. 설계된바 있다. 하지만, 풍력발전 터빈은 큰 질량을 갖는데 비해 타워는 세장비가 매우 크기 때문에, 풍하중 등의 횡하중이 작용할 때 발생하는 변위가 증가함에 따라, 터빈의 자중에 의한 대변위 효과에 따라 실제 횡력에 저항할 수 있는 모멘트 저항성능은 감소한다. 따라서 안전한 풍력발전 타워의 설계를 위해서는 대변위 효과를 고려하여 실제 횡력에 저항할 수 있는 타워의 모멘트 성능을 계산하는 것이 중요하다. 이에 본 연구에서는 기존 설계된 단면에 대해 터빈 자중에 의한 대변위 효과를 고려하여 모멘트-횡변위 해석을 수행하였다. 해석결과, 터빈 자중에 의한 대변위 효과로 인하여 풍력타워의 실 모멘트 저항 성능 감소분이 상당하며, 안전한 풍력타워의 설계를 위해서는 대변위 효과가 반드시 고려되어야 함을 알 수 있었다.
URI
https://sciwatch.kiost.ac.kr/handle/2020.kiost/25668
Bibliographic Citation
한국방재학회 학술발표대회, pp.224, 2015
Publisher
한국방재학회
Type
Conference
Language
Korean
Publisher
한국방재학회
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

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