변전소, 배전판, 변압기, 가스절연개폐장치

SUBSTATION, SWITCHGEAR, TRANSFORMER

1. 변전소 (SUBSTATION)

- 사용자의 요구사항이 발생하는 경우, 위치/용량/상황에 맞게 전기를 공급하기 위해 전압을 낮추고 배분하는 시설. (기본적으로 발전된 전기는 전기 에너지 손실을 막기 위해 고압이기 때문에 이런 시설을 설치한다.)

- 송전선 (TRANSMISSION LINE)은 발전소에서 변전소까지 고압으로 전기를 이동시켜주는 역할을 하고,
- 배전선 (DISTRIBUTION LINE)은 변환된 전기를 분배하는 역할을 한다.

- GIS : Insulation 에 따라 달라짐. Gas Insulated Switchgear 로 가스절연개폐장치라고도 말하며, 기기설치면적이 줄어들어 공간을 최적화하여 사용할 수 있는 장점이 있다. 감전사고나 화재의 위험도 적다. 절연성도 우수하다.
기존의 Air Insulation 과의 비교 : Air 의 경우 외부와의 접촉이 있어 위험하고, 정기적인 보수가 필요하다. 그리고 각 접지 간의 필수간격이 필요하여 Gas Insulated 보다 Panel 이 크다.

2. 배전판 (Switchgear, SWGR)

- 개폐기라고도 하며, Switchboard (배전판) 과 구분됨. 둘이 합쳐서 하나의 Panel 로 구성.
- 위험한 흐름의 경우 차단하는 것이 목적임.
- Switchgear 로 왔다가 Transformer Panel 로 갔다가
- Distibution Panel 로 감. (MDB(Main), PDB(Power))
- 공간의 효율성이 중요하여 Panel 이 얼마나 효율적으로 작게 배치되느냐가 매우 중요.

3. 변압기 (Transformer)

- 기름으로 채워진 탱크(절연 목적) 와 코일등으로 변압을 하는 시설로 구성됨.
- 차단기(GIS or AIS 등) 와 함께 구성되는 것이 중요함.

Desgin Build
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Design-Builder 를 앞서 선정하여,
하나의 팀으로 설계부터 시공까지 진행.
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(장점)
- Bid 절차가 없어 빠른 진행이 가능
- 고품질 가능. (Bidding 에 따라 싼 가격으로만 선택하지 않게 되므로)
- Contractor 를 일찍 참여시켜 예산을 일관성 있게 예측, 사용할 수 있다.
- 업무들이 윤활하게 일관성있게 동시에 진행될 수 있다는 장점.
- One team 개념으로 발주자 리스크를 최소화 할 수 있다.
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(단점)
- 경쟁이 없기 때문에 가격 검증이 어렵다.
- 품질은 보장되나 공격적이고, 적극적이며, 창의적이고 새로운 적용을 기대하기 어렵다.
- 가능한 업체를 찾기가 어렵다.

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Design Bid Build
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Design 을 우선 진행하고 QS 를 진행한 후 Construction 을 Bidding 한다.
Construction Bidding 을 한 후 예산이 초과하면 설계를 변경하고 다시 Bidding 한다.
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(장점)
- 경쟁입찰에서 얻는 Cost 강점.
- 별도의 조직들이 각자의 책임에 따라 업무를 수행. 복잡한 협의나 의사결정 상황이 생략된다.
- 장악력이 커진다.

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(단점)
- 설계와 시공을 따로 관리하기 때문에 발주자의 관리 비용이 증가한다.
- 설계/시공이 각각의 업무만 관여하기 때문에 각각에 대한 Change Order 기회가 많아지고 리스크가 된다.
- 예산 확정이 늦어지고 예산이 초과하는 Construction Bidding 이 되면 설계 변경이 필요해진다.

해상 풍력에 대해 들은 대로 정리해 보고

앞으로 어떻게 변해가는지 추이를 잘 살펴볼 필요가 있을 것 같습니다.

Turbine 을 바람의 힘으로 돌려서 전기를 얻어내는 방식의 해상풍력 발전은

북유럽을 중심으로 발전하여, 중국에 이어 한국에도 많은 기업들이 정부의 장려 정책에 따라 참여하고 있습니다.

하지만 한국에서는 아직 바람이 약하다, 건설비가 비싸서 채산성이 안나온다 등의 물음표 섞인 분석들이 많이 나오고 있는 상황이지만,

친환경, 신재생 에너지 라는 트렌드를 역행할 수는 없기에 열린 길을 어떻게 잘 만들어 갈지 고민을 해볼 필요가 있겠습니다.

인허가 등 절차적인 문제를 배제하고 가장 중요한 것은 지반조사라고 할 수 있겠습니다.
변화가 심하고 눈으로 확인하기 어려운 해저 지형을 어떻게 조사하느냐가 핵심일텐데요.

지반조사 간격은 항상 신뢰도 문제에 있어서 의문점이 되고, 기술자들 사이에서도 논란이 되는 이슈이기도 합니다. 적절한 지반조사를 통해 지반 모델을 필수적으로 진행하여 합리적인 설계가 될 수 있도록 하는 것이 중요합니다.

풍하중과 파도에 의한 하중을 고려하는 것이 무엇보다도 중요한데요.
Hydrodymanics 와 Wind Dymanics 에 대한 구현을 프로그램을 통해 고려하여 안전성과 경제성을 모두 만족하는 말뚝, Transition Piece 설계가 중요하겠습니다.

가장 중요한 것이 경제성일테니까요.

확실한 전력 생산의 보장이 된다면 신재생 에너지는 갈수록 단가의 혁신을 이루면서 주요한 에너지원으로 자리잡고, 에너지 전쟁에서 자립하고 굴복하지 않으려면, Cost of Energy 의 추이를 살피면서 시대의 흐름을 파악하는 것이 중요하겠습니다.

결국 전기자동차와 마찬가지로 정부 보조금을 통해 시작된 트렌드를 일정한 연착륙 기간이 지난 후에 보조금 없이도 경쟁력을 가질 수 있느냐가 사업의 성패라고 할 수 있겠습니다.

중국의 약진과 한국의 의문부호.

앞으로 더 지켜보면서 에너지 자립을 위해서 어떤 노력을 할 수 있을지 고민 또 고민해볼 필요가 있겠습니다.


기초적인 내용도 참조하면 좋겠네요.

https://huedor2.tistory.com/m/823

Grating 을 체결할 때 사용하는 Fastner 는 종류가 다양하면서도
개수가 워낙 많기 때문에 조금의 개선만 이뤄내어도
현장에서 큰 효과를 거둘 수 있음.

•        삼각몸통 나사가 천공된 철판 안에서 회전하면서 스스로 암나사(탭) 가공 .
•        나사 연결방식 즉 기계적 연결방식으로 안정적.
•        6mm정도의 나사연결로 최대 300Kg 이상의 인발하중은 무난. (Plate 가 관통될 필요 없음.)
•        충전드릴만 사용하여 주변 위험요소와 상관없어 작업 편의.

Drilling – 나사산 형성 – 나사로 체결

1. 평판재하시험 (PBT, Plate Bearing Test, Plate Load Test)

평판재하시험은
여기에 잘 설명되어 있지만,
https://huedor2.tistory.com/623

사진으로 그 흐름을 한번 더 정리~!

-       국내(KS) 기준 : KS F2444(기초), KS F2310(포장)
-       지지판 (30, 40, 75 둥글게 둥글게) – 등치면적의 사각철판도 가능., 두께 25mm 이상.

-       반력장치 : 주로 건설장비 활용. (B/H 06/09, or D/T)

-       정지 범위 : 1.5~4.0 B 까지 고려, 함수량 변화 방지. 최소 3개소, 개소간 거리 5B 이상.
-       시험 : 하중제어 (예상지지력의 1/5 or 10ton/m2 가 넘지 않도록 5단계, 각 15분씩), 침하제어 (0.05mm/10분)
-       지지력 계수 : Ks = P/s, K30 = 2.2 K75 = 1.3 K40
-       시험 결과 침하 : 1~5mm 내
-       곡률 부분을 찾아 극한지지력 결정 후 qt 결정. qt = 1/2 qy or 1/3 qu (항복의 경우 Log 그래프 참조 가능.)
-       Scale Effect 고려한 지지력 산정 필요. (모래 지지력 비례, 점토 침하량 비례)

2. 반복평판재하시험

노상토의 반복하중에 대한 탄성 정도를 파악하기 위한 Mr(회복탄성계수) 을 얻는 시험에 대한 사진도 함께~!
(반복평판재하시험)
https://huedor2.tistory.com/835

-       국내(KS) 기준 : KS F2338 (반복), KS F2339 (비반복) – 가요성포장 (아스팔트)
-       침하 속도 : 0.03mm/분, 1mm / 5mm / 10mm (각 단계마다 하중 제거)

-       Mr 을 찾아내고, 그에 따른 CBR 값을 추산하거나 검토. (회복탄성계수)
-       포장두께 산정에 활용.


참고 : 심층재하시험 (Self Boring 방법도 있음.)

경험적이고 불확실성이 크기는 하지만,

구분은 흙의 형태별
기준은
1. 손으로 쥐어서 흘려보기 (건조상태, 습윤상태 구분)
2. 습윤상태에서 손가락으로 끈처럼 꼬아보기

흐트러지는지
입자의 크기는 어떤지
끈처럼 꼬아지는 정도
감촉 등을 판별하고
기준에 따라 어느정도인지 판단.

시험이 불가능한 환경에서
전문가의 의견이 필요한 경우
그리고 시험 도중 전석층이나 Sand Seam 등 변수를 맞이한 경우, 결과값이 큰 오차를 갖게 되는 경우 복합적으로 판별할 수 있음.

압밀 침하량 산정 방법

1.     압축지수 Cc

Cc 는 경험에 의한 방법, e-logP 곡선에 의한 방법. 선행압밀하중이 있다면 0.42eo 를 고려한 처녀압밀곡선 작성 (교란의 보완).

2.     체적계수 법

3.     e-log P 법

성토재료의 조건
-       최대치수 10cm 이하
-       0.08mm 체 통과량 15% 이하, 4.75mm 체 통과량 25~100%
-       LL<40, PI<15 : 비소성에 가까움
-       단위중량 1.8t/m3 이상

연직배수공법 : 과잉간극수압의 소산을 배수거리를 좁힘으로써 빨리 진행될 수 있도록 유도함.
1.     Drain 직경 (dw), 간격 (s) 가정
2.     de 계산 (de=1.05d 삼, 1.13d 사)
3.     치환율 고려
4.     압밀도와 수평압밀계수, 수평시간계수 산정
5.     공사기간 예측
6.     드레인 지름이나 간격을 달리하면서 최적의 공사비/공기의 공법을 설계

연직배수공법의 비교 (심도 20~25m)
1.     Sand Drain : 직경 400~500mm, 공기 느림. 경험풍부, 말뚝효과도 있음. 투수효과는 확실함. 교란(Smear), Sand 절단문제, 장비 Trafficability 고려 필요. 비싸고 느림. 투수계수 1x10-3 cm/s 재료 확보 어려움.
2.     Pack Drain : N값 10 이상이면 불가. 모래량 절감, 절단 가능성 줄임, 빠름, 품질관리 어려움, 심도 조절 어려움.
4개의 casing 이용.

3.     PBD (PVD) : 교란 적음, 경량 장비, 시공사례 많음, 저렴, 시공관리/품질관리 필요. Plastic Board 절단 위험.

PP 매트 타설 : 인장강도 5t/m 이상. 투수계수 1x10-2 이상, 화학적 내구성 확보 필요.
- 균등침하 유도
- 장비 주행성

보강토 옹벽의 안정성 검토

설계는 국내법규 및 구조물설계기준을 따르고,
필요에 따라 FHWA에서 제시하는 보강토옹벽 설계지침서(Design and Construction of Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes-FHWA-NHI-10-024, 2009)의 설계방법을 준용.

1. 평상시
-       외적안정성 검토
: 전도(2.0), 활동(1.5), 지지력(2.5~3.0), 원호활동 (사면안정, 1.5) – 우기시 따로 고려 필요. Bishop 등의 절편법으로 검토.
-       내적안정성 검토
: 파단(1.5), 인발(1.5)

2. 지진시
-       외적안정성 검토
: 전도(1.5), 활동(1.1), 지지력(2.0), 원호활동 (사면안정)
-       내적안정성 검토
: 파단(1.5), 인발(1.5)

3. 배면부 하중 검토 : 마찰쐐기법(신장성), 복합중력식(비신장성)

4. 배수 검토
- 전면부로의 침투는 배면토사 함수비를 다르게 하여 토압 등의 조건이 달라지게 됨. (배면부 배수 – 배수 Pipe, 맹암거, 배수층)
- 상부 배수 : 침투 방지를 위한 배수 – 전면판 변형을 막아 줌. 불투수층, PE sheet, 전면판 홈파기
(배수, 불투수층을 고려하여도 낙수, 세굴 등 발생 가능. 영구 사용을 위한 보강대책 필요.)
습윤대 형성 및 포화상태는 예측하지 못한 보강토 옹벽 붕괴로 이어질 수 있음.

-       세굴방지 : 기초 콘크리트, 레벨링(잡석), 시멘트 모르타르 후 보강토 블럭 타설. 잡석층이 두꺼우면 세굴 발생 가능 (부등침하, 하중전이)
-       공사 중 임시 배수로 및 역경사를 통한 배수 유도. – 전면판 보호.

5. 우각부/코너부 관리
- 보강재 겹침 방지. (흙과 보강재 사이의 마찰력 유도 – 인발/파단 방지)
- 층별 지그재그 설치로 우각부 보강
- 토압이 양쪽에서 작용할 수 있음.
- 코너부의 경우 다짐이 어려워 필터층으로 대체
- 전면판 속채움을 콘크리트로 대체함으로 강성 확보

충적층, 협곡부, 매립층
함수비가 높고, 일축압축강도가 작으며 느슨하다. (점토, 실트와 같은 미세한 입자이면서 간극이 큼.)
지하수위가 높은 경우가 대부분.
구조물을 지지할 수 없거나 큰 침하와 변형이 예상된다.

연약지반은 상대적인 것으로 상부 구조물의 크기나 하중에 따라 연약지반으로 지정될 수 있다.
(댐체 등의 경우 N값 20도 연약지반)

연약지반의 문제점
-       구조물 침하
-       부마찰력
-       침식, 세굴, 침투
-       사면 변형, 파괴
-       Quick Sand, Piping
-       액상화, 부등침하
-       측방유동
-       굴착저면 Heaving
-       지중구조물 파괴
-       인접구조물 균열 및 침하

연약지반 대책공법 선정 순서
1.     지반조사
2.     지반조건, 구조물조건 고려
3.     개량 범위 및 목표 설정
4.     공법 선정
5.     계측 및 역해석

제안자 : Romana

RMR (Rock Mass Rating) 기준으로 암반사면을 보정하여 평가
간단한 방식으로 평가가 가능하고, 양호하지 않은 암반 사면에 대해서는 추가 조사 및 수치해석 등을 통해 안정성 평가할 필요.

SMR = RMR + F1 x F2 x F3 + F4 (차각차굴진)

(RMR 에서 (-) 를 통해 안전율을 높이는 개념)

F1 : 경사방향차. 경사방향차가 90도로 엇갈리면 0이 되고, 방향차가 작을수록 위험해지니 값이 커짐.
F2 : 경사각. 경사각이 크면 그만큼 커짐.
F3 : 경사각차. 절리-사면 (절리경사각이 작으면 흘러내릴 수 있어 위험). 무조건 (-) 값, 절리경사각이 크면 그냥 F3=0
F4 : 굴진, 굴착 방법. 자연사면 15, 제어발파 10이하, 일반 발파 -8

정량적 평가의 장점,
파괴형태별 다른 적용 (원평쐐전)
SMR / 평사투영의 간편법
(평사투영법 참조 : https://huedor2.tistory.com/726

)
한계평형 / 수치해석의 심화법

기본적인 RMR 의 정리도 필요함. (강도, RQD, 절리면 상태(굴연틈충풍), 절리면 간격, 지하수위)

필요시 (40이하 불량) 보강 필요. Shotcrete, Anchor, 옹벽 등