울돌목 시험조류발전소 구조물 안전감시시스템 구축에 관한 연구

Abstract

울돌목(진도수도)을 비롯하여 장죽수도, 맹골수도 등 국내 서남부해안에 풍부하게 존재하고 있는 조류에너지를 적극적으로 활용하여 이들로부터 전력을 생산함으로써, 탄소배출량 저감에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있다. 현재 국내에서는 울돌목에 시험조류발전소를 건설하고 있으며, 과거 수 년 동안 효율이 높은 발전설비를 개발하기 위한 적극적인 연구개발을 수행하고 있다. 이러한 발전설비 개발에 대한 활발한 연구와는 달리 구조적인 측면에서의 연구는 비교적 최근 시작되었다고 할 수 있다. 구조적인 측면에서 볼 때, 조류에너지가 풍부하다는 것은 곧 빠른 유속의 조류가 존재한다는 것을 의미하고 있으며, 이는 구조물에 큰 조류력이 상시 작용하고 있음을 의미한다. 현재 울돌목에서는 최대 6.5m/sec, 13knot의 유속이 발생하고 있으며, 따라서 이러한 유속에 의한 큰 조류하중이 발생하고, 이에 대하여 효과적으로 하중을 지반으로 전달할 수 있는 구조형식의 개발이 필요하다. 또한 이러한 하중에 대하여 구조적 안전성을 확보하는 것이 전체 발전시설의 유지관리를 위하여 매우 중요하게 된다. 울돌목 시험조류발전소가 건설될 예정인 울돌목 지점은 유속이 빠르고, 퇴적층이 거의 없는 단단한 암반지반이 대부분이다. 따라서 자켓 구조물의 파일 근입을 위한 충분한 직경의 RCD 천공 작업이 어려우며, 자켓을 일시 거치한 후, 자켓파일을 근입하는 방식의 시공이 고려되고 있다. 또한 이러한 해상작업을 수행할 수 있는 시간이 매우 제한적이고, 해상작업에 따른 어려움이 많아 충분한 안전성 확보를 위해서는 구조물 제작뿐만 아니라 시공 및 유지관리가 매우 중요하다고 할 수 있다.최근 기상청에서 예보한 바 있는 슈퍼태풍이 발생하거나, 혹은 울돌목을 지나는 선박이 구조물에 충돌하게 되는 경우, 신속한 구조 안전성 평가가 중요하며, 이러한 특수상황에서의 안전성 감시뿐만 아니라 상시 안전성을 감시하는 시스템(SHM System)이 필요하다. 최근까지는 주로 교량이나 고층빌딩과 같은 시설물의 SHM 시스템에 대하여 많은 연구가 이루어졌으며, 조류발전소와 같은 해양구조물에 대한 안전감시 시스템은 그 적용사례가 극히 제한적이며, 따라서 앞으로 해결해야할 문제가 많이 존재하고 있다[1][2]. 해양구조물에 대한 SHM 시스템은 육상의 시스템과는 달리 항상 해수에 노출될 수 있기 때문에 이러한 환경에 대하여