모노파일 기초 해상 풍력 터빈의 세굴에 따른 동적 불안정성 해석

Abstract

풍력 터빈의 설계에 있어 정격 풍속을 비롯한 운영 조건 및 극한 풍속 등 극한 조건에서의 구조 안전성과 로터 블레이드의 회전에 따른 동적 불안정성 등을 반드시 검토하여야 한다. 기존 육상풍력 터빈의 경우 기초 강성이 매우 큰 콘크리트 기초를 주로 사용하기 때문에 터빈 기초의 강성 저하에 따른 동적 불안정성 발생 가능성이 상대적으로 높지 않으나, 해상풍력 터빈의 경우 해상 지반 기초의 세굴 등에 의한 지반 강성 저하로 인하여 동적 불안정성이 발생할 가능성이 높게 존재한다. 현재까지 세굴 자체에 대한 연구는 보고된 바 있으나 이러한 세굴에 의한 동적 불안정성 증가 등에 관한 연구는 보고된 바 없다.이 연구에서는 공개되어 있는 NREL 5MW 풍력 터빈의 제원과 서남해안 해상에서 추진되고 있는 2.5GW 해상풍력 단지 개발사업의 지반조사 결과를 바탕으로 파일 기초에 대한 지반 스프링의 p-y 관계곡선을 분석하고, 세굴 깊이에 따른 고유주파수 변동 및 1P, 3P 주파수와 비교하여 동적 불안정성 발생 가능성을 검토하였다.용하기 때문에 터빈 기초의 강성 저하에 따른 동적 불안정성 발생 가능성이 상대적으로 높지 않으나, 해상풍력 터빈의 경우 해상 지반 기초의 세굴 등에 의한 지반 강성 저하로 인하여 동적 불안정성이 발생할 가능성이 높게 존재한다. 현재까지 세굴 자체에 대한 연구는 보고된 바 있으나 이러한 세굴에 의한 동적 불안정성 증가 등에 관한 연구는 보고된 바 없다.이 연구에서는 공개되어 있는 NREL 5MW 풍력 터빈의 제원과 서남해안 해상에서 추진되고 있는 2.5GW 해상풍력 단지 개발사업의 지반조사 결과를 바탕으로 파일 기초에 대한 지반 스프링의 p-y 관계곡선을 분석하고, 세굴 깊이에 따른 고유주파수 변동 및 1P, 3P 주파수와 비교하여 동적 불안정성 발생 가능성을 검토하였다.