콘크리트 충전 이중관 해상풍력 타워 자동 설계 프로그램

한택희,이진학,윤길림,원덕희,유상량,이선호,Han, Taek-Hui,Lee, Jin-Hak,Yun, Gil-Rim,Won, Deok-Hui,Yu, Sang-Ryang,Lee, Seon-Ho 한국전산구조공학회 2014 전산구조공학 Vol.27 No.3

대변위 효과를 고려한 5MW급 터빈 대응 DSCT 풍력 타워의 구조적거동 분석

한택희,이진학,윤길림,원덕희,유상량 한국방재학회 2015 한국방재학회논문집 Vol.15 No.2

A double-skinned composite tubular (DSCT) offshore wind power tower was designed. Because a wind power turbine is heavy and a wind power tower is very slender, the actual resisting moment capacity of the tower against wind load becomes less than its original moment capacity as its lateral displacement increases. Therefore, its actual moment capacity should be found for safe design by considering large displacement effect. In this study, 40 sections of DSCT wind power towers were designed for a 5.0MW turbine and the performances of the designed 40 sections were analyzed with and without considerations of large displacement effect. In designing and analyzing them, the material nonlinearity and the confining effect of concrete were considered. The comparison of the analysis results showed the moment capacity loss of the wind power tower by the mass of the turbine is significant and the large displacement effect should be considered for the safe design of the wind power tower. 콘크리트 충전 이중강관(DSCT; Double-Skinned Composite Tubular) 해상풍력 타워를 설계하였다. 세장비가 큰 풍력타워는 고중량의풍력터빈을 지지하므로 안전한 풍력발전 타워의 설계를 위해서는 대변위 효과를 고려하여 실제 횡력에 저항할 수 있는 타워의 모멘트성능을 계산하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 5.0MW 급의 터빈에 대응하는 40개의 DSCT 풍력타워 단면을 설계하고 풍력타워를대변위 효과를 고려한 경우와 고려하지 않은 경우에 대해 거동을 분석하였다. 설계와 해석에는 모두 재료비선형성과 콘크리트의 구속효과가 고려되었다. 해석결과의 비교로 터빈 자중에 의한 대변위 효과로 인하여 풍력타워의 실 모멘트 저항 성능 감소분이 상당하며, 안전한 풍력타워의 설계를 위해서는 대변위 효과가 반드시 고려되어야 함을 알 수 있었다.

해양 스마트 시티 건설을 위한 신재생 에너지 공급 방안

한택희,서승남,김성원,홍혜민 한국환경준설학회 2016 한국환경준설학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.11

해양 스마트 시티는 청정에너지 사용으로 탄소배출을 최소화하고 IT에 기반한 스마트 그리드 구성, 사물인터넷과 정보의 공유에 따른 Smart 교통 시스템 및 Smart Home 시스템 등으로 구성 된다. 본 연구에서는 신재생 에너지를 통한 스마트 시티의 전력 공급 방안에 대해 분석하였으며, 한국해양과학기술원의 이전 예정지인 부산의 영도구 소비전력의 50%를 2030년까지 신재생 에너 지로 공급하는 경우를 상정하였다. 영도지역에서 측정된 바람 데이터를 풍력타워 허브높이의 풍속 으로 환산한 결과, 평균풍속 4.65m/sec인 바람이 39% 이상을 차지하였으며, 터빈 종류별로 연간 발전량과 발전수입, 투자비 회수율을 계산하여 적용성을 검토하였다. 신재생 에너지 공급을 위하여 부유식 해양에너지 플랫폼을 제안하고, 제안된 부유식 플랫폼의 개략적인 구성안을 제시하였다.

해저기지 건설을 위한 핵심기술 조사

한택희,이진학,한상훈,원덕희,박우선,Han,Taek Hee,Yi,Jin-Hak,Han,Sang-Hun,Won,Deokhee,Park,Woo-Sun 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.3

지상 자원의 고갈 및 환경 문제, 인구 증가에 따른 식량 자원의 부족 등에 따라 세계 각국은 자원의 보고인 해양 자원 개발을 적극적으로 추진하고 있으며, 미래 인류 생활 영역의 확장 및 해양 관광 자원의 개발을 위하여 해저 공간 개발이 필요하다. 또한, 해양 공간의 개발과 해양 영토 주권 수호를 위한 전초 기지로서 해저 공간 개발과 해저 기지의 확보가 필요하며, 미래 경제성장 원동력으로서 해양 자원 및 해양 공간의 개발은 필수적이다. 고압/저온의 극한 환경인 해저 기지 건설 기술의 개발은 극지 및 우주공간 구조물 개발 시 활용되는 원천 기술 확보로 이어지며, 미래에 발생 가능한 전 지구적 재난 시, 인류 생존을 위한 필수 거주 공간 확보 기술로도 활용될 수 있다. 본 연구에서는 미래 해저기지의 개발을 위한 필수 기술을 조사하였으며, 1단계 기술과 2단계 기술로 구분하였다. 조사 결과 해저기지의 건설은 반드시 필요하며, 이의 건설을 위해서는 건설 신재료의 개발과 에너지 공급 기술들이 필수적으로 필요한 것으로 조사되었다. By the exhaustion of natural resources and the aggravation of the food situation, many countries are going ahead with development of the ocean space and ocean resources. To expand the border of human life, it is necessary to develop the underwater space. To perform these objectives, it is required to construct and secure a seabed base. The construction of a seabed base will also be the motive power for economy growth in the future. The key technologies to construct a seabed base under high pressure and low temperature conditions are the extreme engineering technologies and they are some parts of space engineering. They are also key technologies to survive when a worldwide-huge disaster attacks the earth. In this study, the necessary technologies for the construction of seabed base were surveyed. And the surveyed technologies were categorized by phase 1 and phase 2, which were defined by construction depth and size, and possible time. The surveyed results showed that it is necessary to construct a seabed base and develop a new constructional material and energy supplying method.

구속효과를 고려한 내부 구속 중공 CFT 부재의 비선형 콘크리트 모델 개발

한택희,염응준,한상윤,강영종,Han, Taek Hee,Youm, Eung Jun,Han, Sang Yun,Kang, Young Jong 한국강구조학회 2007 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.19 No.1

CFT(Concrete Filled Steel Tube, 콘크리트 충전 강관) 부재는 뛰어난 구조거동으로 인하여 그 사용 영역이 점차 확대되고 있는 추세이나, 대단면의 부재로 사용될 경우에는 자중과 경제성에서 불리할 수 있다. 본 연구에서는 CFT 부재의 단면을 중공으로 만듦으로써, 콘크리트 사용량을 절감하여 부재의 자중을 감소시키고, 중공면에 강관 또는 FRP 튜브를 삽입하여 성능을 향상시킨 내부 구속 중공 CFT 부재의 합리적인 해석을 위하여 비선형 콘크리트 모델을 개발하였다. 개발된 비선형 콘크리트 모델은 구속효과를 고려한 Mander의 일축 압축 콘크리트 모델을 기본으로 하였으며, 내부 구속 중공 CFT 부재 내 콘크리트의 응력-변형율 선도를 결정하기 위해서, 내부 구속 중공 CFT 부재의 발생 가능한 파괴 형상을 제시하고, 각각의 파괴 형상이 발생할 때의 구속응력을 평형방정식을 통하여 유도하였다. 유도된 식을 통하여, 컴퓨터를 이용한 해석 프로그램이 작성되었으며, 매개변수 연구가 수행되었다. 해석결과, 내부 구속된 콘크리트는 비구속 상태 또는 이축 구속 상태의 콘크리트에 비하여, 향상된 강도와 연성을 갖는다는 것을 확인하였다. There is a growing range of applications for concrete-filled steel tube (CFT) member because of its superior performance. But a CFT member may be uneconomical or has weight problems because it is fully filled with concrete. In this study, a new type of member, called internally confined hollow (ICH) CFT member, was developed to solve the high cost and weight problems of the CFT member. To determine stress-strain model of the concrete in an ICH CFT column, possible failure modes of an ICH CFT column were suggested and confining pressure was derived from equilibriums for each failure mode. From the derived equations, a computer program was coded and parametric studies were performed for some examples. Analytical results showed that internally confined concrete has enhanced strength and ductility compared with those of unconfined or biaxially confined concrete.

강합성 중공 기둥의 내진 성능

한택희,김정훈,임남형,강영종,Han, Taek Hee,Kim, Jung Hun,Lim, Nam Hyoung,Kang, Young Jong 한국강구조학회 2008 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.20 No.2

A column test was performed for a hollow composite column to evaluate its seismic performance. The seismic performances of a hollow composite column and a reinforced concrete (RC) column were evaluated and compared by quasi-static tests. Lateral displacements and lateral loads of the column specimens were measured during tests. Ductilities, absorbed energy, equivalent damping ratios, and damage indices were calculated from the recorded data. From the test results, the hollow composite column showed a seismic performance superior to the column in terms of double moment capacity, ultimate energy, and energy absorption. 강관이 삽입된 강합성 중공 기둥의 내진 성능 평가 실험을 수행하였다. 준정적 실험을 통하여 강합성 중공 기둥과 일반 중실 RC기둥의 내진 성능을 비교 평가 하였다. 각각의 기둥 시험체에 대해 최대 하중과 변위의 관계를 측정하였으며, 이를 바탕으로 연성도, 소산에너지, 등가 감쇠비, 손상 지수가 계산되었다. 실험 결과 강합성 중공 기둥은 중실 RC 기둥에 비해 약 2배의 모멘트에 저항을 하였으며, 에너지의 흡수와 소산에서도 2배 정도의 성능을 보여주어, 강합성 중공 기둥의 우수한 성능을 확인하였다.

해저기지 운영시 고려할 방재기술

한택희,원덕희,박우선,임남형 한국방재학회 2014 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.-

미래 경제성장 원동력으로서 해양 자원 및 해양 공간의 개발은 필수적이다. 또한, 인류 생활 영역의 확장 및 해양 자원의 개발을 위하여 해저 공간 개발이 필요하며, 해양 공간의 개발과 해양 영토 주권 수호를 위한 전초 기지로서 해저 기지의 확보가 필요하다. 고압/저온의 극한 환경인 해저 기지 건설 기술 및 운영 기술의 개발은 극지 및 우주공간 구조물 개발 시 활용되는 원천 기술 확보로 이어지며, 미래에 발생 가능한 전 지구적 재난 시, 인류 생존을 위한 필수 거주 공간 확보 기술로도 활용될 수 있다. 본 연구에서는 미래 해저기지의 건설과 운영을 위한 필수 기술을 조사하였으며, 1단계 기술과 2단계 기술로 구분하였다. 조사 결과 해저기지의 건설을 위해서는 건설 신재료의 개발과 에너지 공급 기술들이 필수적으로 필요한 것으로 조사되었으며, 특히 운영시 거주자의 안전을 위한 기술이 가장 중요한 것으로 확인되었다.

Design feasibility of double-skinned composite tubular wind turbine tower

한택희,박영현,원덕희,이주하 한국풍공학회 2015 Wind and Structures, An International Journal (WAS Vol.21 No.6

A double-skinned composite tubular (DSCT) wind power tower was suggested and automatic section design software was developed. The developed software adopted the nonlinear material model and the nonlinear column model. If the outer diameter, material properties and design capacities of a DSCT wind power tower are given, the developed software performs axial force-bending moment interaction analyses for hundreds of sections of the tower and suggests ten optimized cross-sectional designs. In this study, 80 sections of DSCT wind power towers were designed for 3.6 MW and 5.0 MW turbines. Moreover, the performances of the 80 designed sections were analyzed with and without considerations of large displacement effect. In designing and analyzing them, the material nonlinearity and the confining effect of concrete were considered. The comparison of the analysis results showed the moment capacity loss of the wind power tower by the mass of the turbine is significant and the large displacement effect should be considered for the safe design of the wind power tower.

원형 파형 판의 탄성전단좌굴 특성

한택희,박남회,강영종,임남형 한국강구조학회 2002 韓國鋼構造學會 論文集 Vol.14 No.4

of corrugated plates (or plates) have been recently increasing due to certain economic andstructural advantages. Likewise, applications of corrugated plates has been increasing because they are stronger compared to flat plates. Therefore, specifications of corrugated plates should be determined. There are many design details in almost every specification for flat plates. However, except the bending strength and the normal strength, there are no detailed design guides such as shear strength. Thus, it is dificult for engineers to design structures consisting of corrugated plates. As such, engineers need a guide in designing corrugated plates. Extensive numerical study was conducted in order to identify the relationship between the shear strength and geometric conditions for corrugated plates. An eight-node thin shell element (QSL8) of the commercial program LUSAS (version 13.2) was used. The study was able to come up with a formula that helps determine the shear strength of corrugated plates under various geometric conditions, the size of corrugation, the curvature of corrugation, and the thicknes of the corrugated plate. Likewise, corrugated plates were found to have a higher shear buckling strength than flat plates. 최근, 경제적 이점과 전단강도의 증가효과로 인하여 , 파형판의 사용이 증가하고 있다 . 하지만, 일반적인 평판에 대해서는 현재거의 모든 시방서에 설계기준이 제시되어 있으나 , 파형판의 전단강도에 대한 규정은 제시되지 않은 실정이다 . 따라서 설계자가 파형판을 설계할 수 있도록 참고할 수 있는 규정이 필요하다 할 수 있다 . 본 연구에서는 수치해석 방법에 의해 파형판의 여러 기하 조건에 따른 전단강도의 관계를 알아보았으며, 수치해석에는 8절점 박판 쉘요소를 사용했다 . 수치해석을 통하여 파형판에 있어서 파형의 크기 , 곡률, 파형판의 두께에 따라 전단강도를 결정할 수 있는 식을 제안하였으며 , 제안식은 파형판이 일반적인 평판에 비해 상당히 큰 전단강도를 갖는다는 것을 보여준다 .

해저기지 건설 핵심기술 분석

한택희,이진학,한상훈,원덕희,박우선 한국복합신소재구조학회 2013 복합신소재구조학회 학술발표회 Vol.2013 No.04

By the exhaustion of natural resources and the aggravation of the food situation, many countries are going ahead with development of the ocean space and ocean resources. To expand the border of human life, it is necessary to develop the underwater space. To perform these objectives, it is required to construct and secure a seabed base. The construction of a seabed base will also be the motive power for economy growth in the future. The key technologies to construct a seabed base under high pressure and low temperature conditions are the extreme engineering technologies and they are some parts of space engineering. They are also key technologies to survive when a worldwide-huge disaster attacks the earth. In this study, the necessary technologies for the construction of seabed base were surveyed. And the surveyed technologies were categorized by phase 1 and phase 2, which were defined by construction depth and size, and possible time. The surveyed results showed that it is necessary to construct a seabed base and develop a new constructional material and energy supplying method.