V자 형상 트렌치로 인한 석션앵커의 인발지지력 변화 = Change in Pullout Capacity of Suction Anchor due to V-shaped Trench

국문 초록 (Abstract)

최근 우리나라의 에너지 소비량 증가와 탄소 저감 요구 확대 등으로 부유식 해상풍력에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 연구에서는 부유식 해상풍력의 지지구조인 석션앵커 주변에 트렌치 현상이 발생하였을 때, 지반의 토압 계산과 수치해석을 수행하여 부유식 해상풍력 석션앵커의 트렌치 현상이 석션앵커의 인발지지력에 미치는 영향을 알아보았다. 모래지반에 설치된 석션앵커 근처의 트렌치를 V자형으로 모델링하고, 트렌치의 깊이 및 트렌치 주변의 지반 유실 유무에 따른 석션앵커 인발지지력을 계산하기 위해 수치해석을 진행하였다. 트렌치 최대 깊이는 패드아이 위치까지 발생하며, 대부분의 트렌치 현상은 패드아이 절반 지점까지 발생한다. 트렌치의 깊이별 인발지지력 변화와 지반의 국부적, 전반적 손실에 대한 인발지지력 계산을 위하여 Midas GTS NX 유한요소해석을 사용하여 수행하였다. 수치해석 결과 트렌치 현상으로 인해 모래지반에서의 석션앵커 인발지지력이 감소하는 것으로 나타났다. 트렌치의 깊이가 깊어질수록 석션앵커의 인발지지력은 감소하며, 트렌치가 국부적으로 발생하였을 경우보다 전반적으로 발생하였을 경우 인발지지력이 더욱 크게 감소하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 부유식 해상풍력 기초석션앵커 근처에 트렌치 현상이 발생하여 석션앵커의 인발지지력에 영향을 끼칠 수 있음을 인지하고, 이에 맞는 해결책을 개발하여 부유식 해상풍력을 이용한 친환경 신재생 에너지 발전에 이바지하기를 기대한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Recent increases in energy consumption and the growing demand for carbon reduction in our country have led to heightened interest in floating offshore wind power. This study investigates the effect of trench formation around suction anchors on the pullout capacity of floating offshore wind turbine suction anchors by performing soil pressure calculations and numerical analyses. The trench near a suction anchor installed in sandy soil is modeled as a V-shape, and a numerical analysis is conducted to calculate the pullout capacity of the suction anchor, considering factors such as trench depth and whether there is soil erosion around the trench. The maximum depth of the trench occurs up to the pad-eye level, with most of the trench formation occurring up to half of the pad-eye depth. The numerical analysis using Midas GTS NX finite element analysis was performed to calculate the changes in pullout capacity with varying trench depths and local or overall soil loss. The results show that the formation of the trench reduces the pullout capacity of the suction anchor in sandy soil. As the trench depth increases, the pullout capacity of the suction anchor decreases, and when the trench is formed overall (rather than locally), the reduction in pullout capacity becomes more significant. Through this study, it was recognized that trench formation around suction anchors of floating offshore wind turbine foundations can affect the pullout capacity of the anchor. It is expected that by developing appropriate solutions, this research will contribute to the advancement of environmentally friendly renewable energy generation using floating offshore wind power.