[논문]풍력타워용 부스덕트 포설시스템 개발

이희남; 이준근; 김봉석; 박성희

doi:10.5050/ksnve.2013.24.3.219

풍력타워용 부스덕트 포설시스템 개발
Development of the Bus Duct Installation System for Wind Tower 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.24 no.3, 2014년, pp.219 - 226

이희남 (Dept. of Mechanical & Aerospace Engineering, Sunchon National University) , 이준근 (CAE Research Group, LS Cable & System) , 김봉석 (Busduct Production Team, LS Cable & System) , 박성희 (Busduct Production Team, LS Cable & System)

Abstract ▼ AI-Helper

A bus duct system for wind tower is introduced. A marine cable has been widely used in wind tower or various offshore structures. However, as the electric load capacity is increases, large number of cable lines must be used to cover the huge amount of electric capacities. Therefore, the installation of the cable lines becomes very difficult due to the heavy weight and volume of the cables. On the other hand, by using a single bus duct system line, the power capacity amount of 16 cables can be delivered with significantly compacted form. However, unlike flexible cables, the bus duct is relatively stiff which could generate the resonance phenomenon in the operating condition of the wind tower. In this study, the vibration characteristics of the bus duct are investigated and its long-term reliability during the life time of the wind tower is verified.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

각 내진요구 스펙트럼 중 GR-63 규정이 가장 높은 피크값을 가지나 10 Hz 이상의 주파수 대역에서는 IBC 2003/ASCE 7-02 스펙트럼값이 상대적으로 높은 영역이 존재하므로 50 Hz 이내 주파수 범위에서 가장 높은 값을 포괄할 수 있도록 신호를 생성하였으며 특히 2009년 10월에 발효된 전기통신설비 내 진검증 기준에 의거한 내진 스펙트럼도 포함하여 지진파 시험기준으로 하였다. 시험절차는 IEEE 693의 내진시험기준인 Table 2와 같다.
특히 초고층 빌딩이나 풍력타워, 선박 등과 같이 동적인 하중을 받는 현장에 포설을 위해서는 전기적인 안정성 확보 이외에 구조적인 진동 내구성을 동시에 검증해야 하며 이러한 구조/진동측면에서 효율적으로 내구를 검증하는 방법을 도출하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 따라서 이 연구에서는 풍력타워에 이 부스덕트 시스템이 적용될 수 있도록 해석을 통해 사전 구조/진동적인 안정성을 확인하였으며 실제 실증시험을 통해 장기내구를 포함한 구조/진동안정성을 검증하였다.
이 연구에서는 풍력타워용 부스덕트 개발 및 풍력타워에서 발생할 수 있는 진동피로 내구 및 최근 이슈가 되고 있는 내진요건, 즉, 건축/토목/전기/통신에 대한 내진요건을 모두 포괄하여 검증시험을 진행하였다. 지진파에 의한 공진현상에 의한 파손을 최소화하기 위해 지진파 피크 영역을 피할 수 있도록 지지부를 설계하였으며 가장 가혹한 내구조건으로 알려져 있는 선급피로기준을 포함한 내구신뢰성 검증 절차를 수립하여 내진성능을 입증하였다.
이 연구에서는 풍력타워용 부스덕트 개발 및 풍력타워에서 발생할 수 있는 진동피로 내구 및 최근 이슈가 되고 있는 내진요건, 즉, 건축/토목/전기/통신에 대한 내진요건을 모두 포괄하여 검증시험을 진행하였다. 지진파에 의한 공진현상에 의한 파손을 최소화하기 위해 지진파 피크 영역을 피할 수 있도록 지지부를 설계하였으며 가장 가혹한 내구조건으로 알려져 있는 선급피로기준을 포함한 내구신뢰성 검증 절차를 수립하여 내진성능을 입증하였다.

성능/효과

이러한 피로시험 이후에는 Table 2의 내진시험 procedure를 따라서 내진 zone 2~4의 시험을 하게 되는데 가진 Table에서 각 3축 방향의 지진파 가진신호를 모니터링 하여 규정의 값 이상으로 가진 되었는지 확인하여야 한다. Fig. 12는 seismic zone 4 조건에서 시험이 성공적으로 수행되었는지 모니터링 한 결과(TRS⁽³⁾ : test response spectra)를 요구입력신호(RRS⁽³⁾)와 비교한 결과이며 Fig. 12와 같이 TRS가 RRS를 3축 조건에서 충분히 포괄하고 있음을 확인할 수 있다.

후속연구

현재 세계적으로 적용되는 내진요건 중에 가장 높은 값은 GR-63의 최대 5g 가속도 조건이라고 할 수 있다. 앞서 말한 바와 같이 IBC 2003/ASCE 7-02/GR-63/IEEE 693⁽¹⁾을 포괄하는 지진파 스펙트럼을 모두 포괄하는 값으로 내진신호를 만들어서 시험한다면 매우 유용한 값으로 광범위하게 적용할 수 있을 것이다. Fig.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	부스덕트는 어떤 구조를 가지는가?	알루미늄 도체를 사용하는 부스덕트는 기존 케이블 대비 경량화 및 compact성 그리고 포설 편의성을 확보할 수 있다는 장점이 있으므로 최근 산업현장에 활발하게 적용되고 있다. 그러나 수백 m 이상의 연속성을 갖는 케이블과 달리 부스덕트는 일반적으로 3 m 길이의 피더와 이를 연결하는 접속함으로 구성되므로 케이블 대비 진동 및 피로 등에 취약한 구조라고 할 수 있다. 특히 초고층 빌딩이나 풍력타워, 선박 등과 같이 동적인 하중을 받는 현장에 포설을 위해서는 전기적인 안정성 확보 이외에 구조적인 진동 내구성을 동시에 검증해야 하며 이러한 구조/진동측면에서 효율적으로 내구를 검증하는 방법을 도출하는 것이 중요하다고 할 수 있다.
	부스덕트의 장점은 무엇인가?	알루미늄 도체를 사용하는 부스덕트는 기존 케이블 대비 경량화 및 compact성 그리고 포설 편의성을 확보할 수 있다는 장점이 있으므로 최근 산업현장에 활발하게 적용되고 있다. 그러나 수백 m 이상의 연속성을 갖는 케이블과 달리 부스덕트는 일반적으로 3 m 길이의 피더와 이를 연결하는 접속함으로 구성되므로 케이블 대비 진동 및 피로 등에 취약한 구조라고 할 수 있다.
	부스덕트 포설 시 주의해야 할 점은 무엇인가?	그러나 수백 m 이상의 연속성을 갖는 케이블과 달리 부스덕트는 일반적으로 3 m 길이의 피더와 이를 연결하는 접속함으로 구성되므로 케이블 대비 진동 및 피로 등에 취약한 구조라고 할 수 있다. 특히 초고층 빌딩이나 풍력타워, 선박 등과 같이 동적인 하중을 받는 현장에 포설을 위해서는 전기적인 안정성 확보 이외에 구조적인 진동 내구성을 동시에 검증해야 하며 이러한 구조/진동측면에서 효율적으로 내구를 검증하는 방법을 도출하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 따라서 이 연구에서는 풍력타워에 이 부스덕트 시스템이 적용될 수 있도록 해석을 통해 사전 구조/진동적인 안정성을 확인하였으며 실제 실증시험을 통해 장기내구를 포함한 구조/진동안정성을 검증하였다

참고문헌 (4)

IBC 2003/ASCE7-02/IEEE 693-1997/GR-63
Lee, J. and Kim, W. B., 2005, Seismic Qualification Using Modal Analysis and Experimental Techniques, Proceedings of the 12th ICSV, Lisbon, Portugal.
Lee, J. and Beon, H. S., 2002, Seismic Qualification of Main Control Board for Nuclear Power Plant UCN 5&6, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 12, No. 11, pp. 856-863.

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Nashif, A. D. and Jones, D. I., 1985, Vibration Damping, John Wiley & Sons, Inc., New York.

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