해상풍력발전기 설치 선박 레그의 해저면 관입 깊이에 따른 고유 진동 모드와 구조 강도 평가 (Evaluation of the Natural Vibration Modes and Structural Strength of WTIV Legs based on Seabed Penetration Depth)

서지정보

· 발행기관 : 해양환경안전학회
· 수록지 정보 : 해양환경안전학회지 / 30권 / 1호 / 127 ~ 134페이지
· 저자명 : 이명수, 서광철, 박주신

초록

해상풍력발전 시장의 성장과 함께 해상풍력발전기 설치 선 시장에 대한 기대감이 커지고 있다. 해상풍력발전 시장 내 2030년까지 약 100척의 설치 선이 필요할 것으로 전망되고 있다. 척당 가격이 3,000∼4,000억 원이라서 일반 운반선보다 고부가가치 시장이다. 특히, 풍력발전기 용량이 11MW 이상의 대형 설치 선의 수요가 커지고 있다. 중국을 중심으로 아시아 해상풍력발전기 시장의 급성장으로 이 지역에서 운용 가능한 설치 선에 대한 발주에 대한 협의가 많다. 아시아권역 대부분의 해저 지질은 지지 반력이 작은 점토층으로 구성되어 있다. 이러한 특성에 의해서 설치 선이 작업을 위해 수면 밖으로 오르고 내림 시 스퍼드캔(Spudcan)과 레그(Leg)의 관입 깊이가 크게 발생한다. 연구에서는 최소 3m에서 최대 21m까지 관입 변수를 이용하여 관입 깊이에 따른 고유 진동 주기, 레그의 구조 안전성 평가 그리고 전복 안전성 지수를 평가하였다. 관입 깊이가 증가하면 고유 진동 주기가 짧아지고, 레그의 모멘트 길이가 짧아져서 구조 강도의 여유 치가 증가한다. 모든 입사각에서 전복 모멘트에 대해 안전하며, 최댓값은 270도에서 발생한다. 본 연구를 통하여 검토된 조건들은 연약 지반에서 설치 선의 운용 절차서를 작성 시 관입 깊이에 따라서 레그를 어떻게 운용해야 하는지 판단할 수 있는 중요한 자료로 활용할 수 있다. 결론적으로 관입 깊이에 따른 레그 구조 안전성을 정확히 파악하는 것은 설치 선의 안전과 직결된 문제이다.

영어초록

With the growth of offshore wind power generation market, the corresponding installation vessel market is also growing. It is anticipated that approximately 100 installation vessels will be required in the offshore wind power generation market by 2030. With a price range of 300 to 400 billion Korean won per vessel, this represents a high-value market compared to merchant vessels. Particularly, the demand for large installation vessels with a capacity of 11 MW or more is increasing. The rapid growth of the offshore wind power generation market in the Asia-Pacific region, centered around China, has led to several discussions on orders for operational installation vessels in this region. The seabed geology in the Asia-Pacific region is dominated by clay layers with low bearing capacity. Owing to these characteristics, during vessel operations, significant spudcan and leg penetration depths occur as the installation vessel rises and descends above the water surface. In this study, using penetration variables ranging from 3 to 21 m, the unique vibration period, structural safety of the legs, and conductivity safety index were assessed based on penetration depths. As the penetration depth increases, the natural vibration period and the moment length of the leg become shorter, increasing the margin of structural strength. It is safe against overturning moment at all angles of incidence, and the maximum value occurs at 270 degrees. The conditions reviewed through this study can be used as crucial data to determine the operation of the legs according to the penetration depth when developing operating procedures for WTIV in soft soil. In conclusion, accurately determining the safety of the leg structure according to the penetration depth is directly related to the safety of the WTIV.

참고자료

· 없음