해상풍력 모노파일 기초의 하이브리드 빔 모델

해상풍력 터빈(OWT)의 대형화는 기존 모노파일 기초에 새로운 과제를 제기하고 있습니다. 이에 발맞춰 푸팅-하이브리드, 버킷-하이브리드, 헬리컬 모노파일 등 세 가지 신개념 기초가 등장했지만, 이들의 복잡한 횡방향 거동을 분석할 체계적인 이론 방법론은 부족했습니다. 본 연구는 통합된 프레임워크 내에서 일반화된 전달 행렬 해법을 제안합니다. 핵심 혁신은 파일-부착 시스템을 티모셴코 빔과 강체 빔 세그먼트의 직렬 연결로 모델링하고, 비선형 지반 반응을 쌍곡선 스프링으로 포착하는 하이브리드 빔 모델입니다. 제안된 방법론은 세 가지 신규 파일 유형과 기존 모노파일에 대한 현장 시험, 원심분리 실험, 유한요소 해석 결과와 만족스러운 일치를 보이며 검증되었습니다. 대표적인 연약 점토 조건에서의 매개변수 연구를 통해 각 기초 유형의 지지력 향상 및 길이 감소 잠재력을 정량화했습니다. 다중 기준 평가 결과, 버킷-하이브리드 모노파일이 가장 높은 지지력을, 헬리컬 모노파일이 설치 용이성과 친환경성에서 우수하며, 푸팅-하이브리드 모노파일은 균형 잡힌 중간 솔루션을 제공하는 것으로 나타났습니다. 본 방법은 차세대 OWT 기초의 예비 설계 및 용량 평가를 촉진하는 실용적인 역학 기반 보완 도구로 활용될 수 있습니다.