본 연구에서는 압축공기에너지 저장 공동의 콘크리트 플러그 최적 형상을 조사하기 위해 플러그 형상에 따른 저장 공동의 안정성을 수치해석적으로 평가하였다. 고려한 플러그 형상은 원통형, 암반에 근입된 원통형, 테이퍼형, 쐐기형이었고, 강도감소법에 의한 안전율과 압축 공기의 압력으로 인해 콘크리트에 발생하는 항복 영역의 부피비를 토대로 안정성을 분석하였다. 안정성 분석 결과, 암반에 근입된 원통형과 테이퍼형 플러그가 원통형과 쐐기형 플러그보다 역학적으로 더 안정한 것으로 분석되었다. 그러나 암반에 근입된 플러그의 경우 플러그와 암반이 접촉하는 부분에서 응력 집중이 발생하여 암반에 근입된 원통형 플러그보다는 테이퍼형 플러그 가 최적의 형상인 것을 확인하였다.
In the present study, the stability of a compressed air energy storage cavern was numerically assessed by concrete plug shapes in order to investigate the optimal shape of concrete plug. The concrete plugs were cylindrical, embedded cylindrical, tapered, and wedged in shape. The stability assessment was carried out based on factor of safety through a strength reduction method and a volume ratio which refers to the ratio of the volume of yield regions in concrete induced by internal pressure to all concrete volume. The results from the present study indicated that the embedded cylindrical and taper shaped plugs were mechanically more stable than the cylindrical and wedge shaped plugs. However, from a comparison of stress distributions in rock mass between the embedded cylindrical and taper shaped plugs, the taper shaped plug was found to be more optimal than the embedded cylindrical plug, since the embedded cylindrical plug caused more stress concentration in the interface between the plug and rock mass than the taper shaped plug.
