한국해안 · 해양공학회논문집 /ISSN 1976-8192(Print), ISSN 2288-2227(Online) Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers 28(4), pp. 202~211, Aug. 2016 http://dx.doi.org/10.9765/KSCOE.2016.28.4.202 202 조밀한 모래지반에 설치된 해상풍력 석션기초의 스커트길이에 따른 지진하중시 거동특성 Effect of Skirt Length on Behavior of Suction Foundations for Offshore Wind Turbines Installed in Dense Sand Subjected to Earthquake Loadings 추연욱* · Leonardo Olalo* · 배경태** Yun Wook Choo*, Leonardo Olalo* and Kyung-Tae Bae** 요 지 : 본 연구는 해상풍력지지구조물로 적용되는 석션기초의 지진하중에 대한 동적거동 분석을 목적으로 하였다. 이를 위하여 동적원심모형실험을 수행하였다. 석션기초의 스커트길이는 외력에 대한 지지거동에 중요한 역할을 한 다. 스커트길이/ 석션기초외경 비가 0.5, 0.75, 1 의 3 가지 석션기초 모형이 조밀한 모래지반에 설치된 경우에 대하여 동적원심모형실험 결과를 제시하였다. 실험결과로 스커트길이에 따른 석션기초에서의 가속도증폭특성, 잔류침하량, 잔 류회전각을 비교하였다. 핵심용어 : 해상풍력, 석션기초, 스커트길이, 지진하중, 동적원심모형실험, 동적거동, 모래지반 Abstract : This study aims to analyze seismic responses of suction foundations for offshore wind turbine. For this purpose, dynamic centrifuge model tests were carried out. The skirt length of the suction foundation is a critical element for bearing mechanism against environmental loads. Thus, dynamic centrifuge model tests were performed and analyzed for three suction foundation models with the ratios of skirt length to suction foundation diameter of 0.5, 0.75, and 1 installed in dense sand. As results, the acceleration amplification at the suction foundation, residual settlement, and residual tilting angle were compared. Keywords : offshore wind turbine, suction foundation, skirt length, earthquake loading, dynamic centrifuge model tests, seismic response, sand 1. 서 론 세계적인 기후변화 및 에너지 수요증가에 대응하여 신재생 에너지 개발에 대한 관심이 증가하였다. 이런 흐름에 따라 국 내 해상풍력단지 개발이 진행되어왔다. 국내에서는 제주도를 시작으로 서남해안에 대한 단지개발이 추진되어왔다. 유럽에 서의 개발사례를 살펴보면 해상풍력지지구조물로는 모노파일 이나 중력식기초가 가장 널리 사용되었다(Doherty and Gavin, 2012). 반면, 서남해안 해저지반의 많은 지역이 상당 히 두꺼운 연약한 퇴적층으로 조성되어 있어, 이들 형식을 그 대로 적용하기는 한계를 가진다. 이에 대한 대안으로 다양한 신형식 지지구조물형식이 연구되고 제시되어 왔다(Houlsby and Byrne, 2000; Byrne and Houslby, 2003; Houlsby et al., 2005; Zhu et al., 2011; Choo et al., 2012; Kwag et al., 2013; Kim et al., 2014a; Shin et al., 2014). 이중에서 석션기 초는 안정성과 효율성을 가진 경제적인 지지구조물로 주목받 아왔다(Houlsby et al., 2005; LeBlanc et al., 2010; Zhu et al., 2011; Hung and Kim, 2014; Kim et al., 2014a). 석션기초는 상단부가 막혀 있는 중공 원형실린더 형상의 기 초구조물로, 부유식 해상구조물의 계류를 위한 해저지반 정 착용 앵커로 널리 사용되어 왔다. 석션버켓기초는 일차적으로 기초 자중에 의해 해저지반에 관입되고, 관입된 석션버켓기초 의 내부는 밀폐된다. 상부는 상판으로 막혀 있어, 내외부가 차 단되므로, 상판에 설치되어 있는 밸브를 통하여 내부의 물을 뽑아내면, 이로 인해 내· 외부 압력차가 발생하고 이를 이용하여 관입하게 된다. 이러한 시공 원리로 인하여 시공의 용이성, 대 형항타장비의 불필요 등의 장점으로 해양환경에서의 시공에 매 우 유리하여 FPSO 와 같은 부유식 해저석유자원채취선의 계류 를 위해 널리 사용되어왔다(Tjelta, 2001; Sparrevik, 2002; Anderson et al., 2005; Randolph and House, 2002). 본 연구 *국립공주대학교 건설환경공학부(Corresponding author: Yun Wook Choo, Department of Civil and Environmental Engineering, Kongju National University, 1223-24 Cheonan-Daero, Subuk, Cheonan, Chungnam, 31080, Korea, Tel: +82-41-521-9314, Fax: +82-41-568-0287, ywchoo@kongju.ac.kr) **(주)대우건설 기술연구원(Daewoo Institute of Construction Technology(DICT), DAEWOO E&C)