《송배전부문에서는 유연교류송전기술을 받아들이고 송배전설비들의 기술개조를 다그치며 전압단계와 력률을 높이고 나라의 송전계통을 방사형으로 구성하기 위한 대책을 적극적으로 세워야 합니다.》
우리는 2016년부터 초고압송전철탑의 최량설계를 연구과제로 설정하고 유한요소해석프로그람, 유전알고리듬을 비롯한 최량화프로그람을 결합하여 철탑의 형태와 부재의 선택, 기초설계 등 전반적인 설계를 콤퓨터에 의해 자동적으로 작성할수 있는 프로그람을 새롭게 연구하여 내놓았다.
이 프로그람은 크게 두가지 단계로 구분되여있다.
먼저 지면우에 있는 송전철탑의 기본본체에 대한 최량설계를 진행하였으며 다음으로 기초부분의 최량설계를 진행하였다.
이 부분의 최량설계프로그람은 다음의 절차에 따라 실행된다.
① 해당 초고압송전철탑의 임무에 따르는 형태결정
초고압송전철탑의 형태로서는 간(干)자형, Y형, 고양이머리형을 기본으로 리용한다.
② 철탑에 작용하는 하중계산
철탑에 작용하는 하중은 수평짐과 수직짐으로 나누는데 수평짐은 바람에 의한 짐과 전기선의 장력에 의한 짐이 있으며 수직짐에는 철탑자체의 무게, 전기선과 피뢰선에 작용하는 수직짐, 지대적특성에 따라 눈과 비에 의하여 생기는 수직짐이 있다.
③ 매 부재의 형강종류를 기본변수로 하고 철탑 전체의 질량을 목적함수로 하는 최량화문제설정
④ 최량화모듈의 실행
⑤ 선택된 최량화부재의 검토, 조립조건을 고려하여 수정
3번째와 4번째단계에서 유한요소해석과 최량화수법을 적용하여야 하는데 우리는 범용해석프로그람과 유전알고리듬, 립자무리최량화, 인공신경망과 같은 최량화수법들을 결합할수 있는 프로그람을 새롭게 작성하였다.
최량화의 다음단계는 기초의 최량화이다.
기초최량화는 철탑본체의 최량화가 진행된 후 기초부분에 작용하는 철탑전체의 하중이 결정되여야 진행할수 있다. 기초에는 콩크리트기초와 금속기초가 있다. 지난 시기에는 재료력학적공식에 따르는 건설규정에 따라 기초의 치수를 결정하였다.
우리는 철탑기초계산프로그람을 작성하여 설계규정의 요구를 만족시키면서도 많은 강재와 세멘트, 로력을 절약할수 있게 하였다.
프로그람은 다음의 절차에 따라 실행된다.
① 초기조건 결정
기초에 작용하는 수직누름짐, 수직당김짐, 수평짐을 철탑본체에 대한 검토계산으로부터 결정하며 기초재료(콩크리트, 금속)의 밀도, 지반재료의 밀도, 내부마찰곁수를 초기조건으로 입력한다. 초기설계치수를 입력한다.
② 초기계산결과 진행
초기설계치수에 따라 지내력과 안전곁수를 계산한다.
③ 초기계산결과를 초기값으로 하여 기초의 질량을 목적함수로, 지내력조건과 안전곁수조건을 제한조건으로 하는 최량화문제설정
④ 최량화모듈의 실행
⑤ 최량화된 기초치수를 설계도면으로 작도
이 프로그람의 우점은 다음과 같다.
우선 지난 시기 철탑설계의 제한성을 극복하고 유한요소해석프로그람과 최량화수법들을 결합한것으로 하여 설계시간을 단축하고 강재절약예비를 9.2~13.5%정도 찾아낼수 있다.
다음 기초부분에 대한 최량설계방안을 확정할수 있어 콩크리트기초인 경우 한개 기초당 평균 0.4~2t
앞으로 초고압송전철탑의 최량설계에 대한 연구에서는 위상최량화기술까지 도입하여 새로운 철탑형태들을 도입함으로써 더 많은 강재와 로력을 절약하는 방향으로 연구하고있다.
