해상풍력발전기 설치선박의 스퍼드캔 구조강도 예측법 (Estimation of Structural Strength for Spudcan in the Wind Turbine Installation Vessel)

서지정보

· 발행기관 : 해양환경안전학회
· 수록지 정보 : 해양환경안전학회지 / 28권 / 1호 / 141 ~ 152페이지
· 저자명 : 박주신, 이동훈, 서정관

초록

친환경 에너지원 개발에 관한 관심이 증가하면서, 해상풍력발전기 시장은 매년 높은 증가율을 보이면서 성장하고 있다. 이와 맞물려 대용량 해상풍력발전기를 설치할 수 있는 설치선의 수요 또한 급증하고 있다. 풍력발전기 설치 선박(Wind Turbine Installation Vessel)은 설치 및 해체를 위하여 레그(Leg)와 스퍼드캔(Spudcan)을 해저면에 관입시켜서 고정하며, 이때 스퍼드캔 구조 강도 안전성에 대한 검토는 전체 시스템과 연관된 중요한 문제이다. 본 연구에서는 현재 선급에서 제시하고 있는 절차서를 분석하고, 실제 발생할 수 있는 하중 시나리오를 반영한 새로운 절차서를 제안하였으며, 유한요소해석을 통한 검증을 하였다. 기존 방식은 해저면의 기울기와 레그에 발생하는 휨모멘트 그리고 형상에 따른 영향을 검토하지 않기 때문에, 허용응력보다 작은 최대 응력 값을 보이지만, 신규 절차에 따른 결과는 대부분 구조보강이 발생하였다. 이러한 현상은 해상풍력발전기의 크기가 커지면 커질수록 차이가 크게 나타나며, 실제 관입(Pre-load) 조건을 고려하면 상당수의 부재에서 구조적 문제가 발생할 가능성이 있다. 따라서 본 연구에서는 더욱 실제적인 작업조건을 고려한 절차서를 제안하였고, 적용 시 문제점들에 대해서 구조해석을 통한 검증을 수행하였다.

영어초록

As interest increases related to the development of eco-friendly energy, the offshore wind turbine market is growing at an increasing rate every year. In line with this, the demand for an installation vessel with large scaled capacity is also increasing rapidly. The wind turbine installation vessel (WTIV) is a fixed penetration of the spudcan in the sea-bed to install the wind turbine. At this time, a review of the spudcan is an important issue regarding structural safety in the entire structure system. In the study, we analyzed the current procedure suggested by classification of societies and new procedures reflect the new loading scenarios based on reasonable operating conditions; which is also verified through FE-analysis. The current procedure shows that the maximum stress is less than the allowable criteria because it does not consider the effect of the sea-bed slope, the leg bending moment, and the spudcan shape. However, results of some load conditions as defined by the new procedure confirm that it is necessary to reinforce the structure to required levels under actual pre-load conditions. Therefore, the new procedure considers additional actual operating conditions and the possible problems were verified through detailed FE-analysis.

참고자료

· 없음