간행물
한국풍공학회지 KCI 등재 Journal of the Wind Engineering Institute of Korea
- 발행기관 한국풍공학회
- 자료유형 학술지
- 간기 계간
- ISSN 1226-7872 (Print)2713-9514 (Online)
- 수록기간 1997 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 531DDC 624
권호리스트/논문검색
제21권 제4호 (2017년 12월) 10건
1.
2017.12
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2010년 에야피얏라흐요쿳(Eyjafjallajökull) 화산 분화에 의한 화산재의 확산은 유럽 전역의 항공기 운항을 중단시켰으며 전 지구적인 사회 및 경제적 관심을 불러일으켰다. 또한 국내에서도 한반도에 영향을 미칠 수 있는 주변 화산 분화 활동과 백두산 분화 전조현상에 대한 연구 활동이 꾸준히 진행되고 있다. 화산재 확산 예측은 기상데이터를 이용한 확산 수치 모형이 일반적으로 이용되는데, 기상데이터와 수치 모형의 불확실성을 줄이기 위한 방법으로 앙상블 분석이 주로 활용되고 있다. 본 연구에서는 오일러 방법 기반의 수치 모형에 의한 화산재 확산 해석을 유사한 기상장을 갖는 날짜에 대하여 수행했으며, 앙상블 분석을 통한 불확실성 감소 방법을 제시하였다. 특히 대부분의 앙상블 방법은 현장 관측데이터를 주요 데이터로 간주하는데 반하여, 화산재의 현장 측정은 얻기가 매우 어려운 상황이다. 그러므로 신뢰도 앙상블 평균(REA; Reliability Ensemble Averaging) 방법의 과거기간 시나리오의 모의 변수에 대 한 오차항을 배제하고 시나리오간 모의 변수의 평균 차이항만을 고려하여 화산재 확산 해석 결과만을 이용해 앙상블을 수행했으며 단순 모형 평균(SMA; Simple Model Averaging) 방법과 비교하여 불확실성이 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
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2.
2017.12
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최근 대기환경 및 난류해석분야에 관심을 받고 있는 대와류모사(LES)는 그 적용분야도 다양하다. 특히 LES를 이용한 난류 유동장 해석 시, 실제와 유사한 난류의 특성을 지니고 있는 입구조건을 부여하면 해석 도메인 내에서 실제 난류를 보다 빠르게 생성시 킬 수 있다. 본 연구에서는 LES를 이용한 해석으로 난류경계층을 수치해석 도메인 내에 빠르게 생성시킬 수 있도록 하기 위해 입구 조건으로 기존에 많이 적용하는 방법 중 하나인 합성법(synthesis method)이 이용되었고, 수치해석 도메인 내에 만들어진 난류특성들을 기존의 연구결과들과 비교하였다. 입구에 유입되는 몇몇 유동특성들은 기존의 연구결과와 동일한 값을 입력할 수 있으나 유동방향의 길이크기는 쉽지 않다. 그로인해 기존의 연구결과들과 비교하였을 때, 채널 내에서 발달한 난류특성들은 약간의 차이를 나타내지만 유입데이터와 큰 차이는 나타나지 않았다. 또한, 본 합성법을 통한 난류 입구유동의 길이크기에 따른 응답특성을 확인하기 위하여, 폭방 향으로 다양한 길이스케일 변화를 주어 그 특성을 확인하였다. 그 결과, 폭방향의 길이스케일이 커질수록 벽면의 전단응력의 회복이 빨라졌으며, 이는 난류경계층의 발달이 빨라지는 것을 의미한다.
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3.
2017.12
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진동대를 통한 백색잡음 가진 실험과 모드별 고유진동수의 Sine wave 가진 후 자유진동 실험을 통해 다자유도 구조물의 영상기반 동특성 추정을 수행하고자 하였다. 실제 현장에 적용하기에 앞서, 15 케이스의 모형 구조물을 통한 동특성 식별을 통해 영상 기반 계측 시스템의 적용성을 검증하였다. 캠코더를 통한 계측 및 동특성 추정 결과는 LDS(Laser Displacement Sensor) 및 가속도계 를 통한 결과와 비교하여 유효성을 판단하고자 하였다. 시간 및 진동수 영역에서의 동적계측 결과, 모든 센서를 통한 계측 결과가 높은 유사성을 나타냈다. 또한 캠코더 계측 데이터를 활용한 동특성 추정 결과는 LDS 및 가속도계 계측 데이터를 통한 추정 결과와 전 체적으로 유사하게 나타나므로, 영상기반 계측을 통한 구조물 동특성 추정은 유효성이 있다고 판단된다.
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4.
2017.12
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최근 강풍으로 인한 시설물 피해가 증가함에 따라 구조물 설계 시 설계풍속을 반영하고 있으며, 설계풍속 산정 시 기상청에서 제공하고 있는 연최대풍속 년도별 풍속 자료를 활용한다. 하지만 기상청에서 제공하고 있는 연최대풍속은 지형이나 지표면조도에 의해 할증되거나 감소된 관측풍속 중 최댓값을 제공하고 있어 실제 기본풍속 조건에서의 연최대풍속과는 상이하기 때문에 기상청에서 제공하는 연최대풍속을 활용하여 통계적 빈도분석을 수행할 경우 풍속이 과소 또는 과대평가 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 40 년치 이상의 관측자료가 있는 전국 60개 지점의 기상관측소의 일최대풍속을 지형 및 지표면 조도에 따라 기본풍속 조건으로 보정하고 보정된 일최대풍속 중 연최대풍속을 선별하여 빈도분석을 통해 재현기간 풍속을 산정하였으며, 보정하기 전의 일최대풍속을 이용하여 연최대풍속을 선별한뒤 선별된 연최대풍속을 보정하여 산정된 재현기간풍속과 비교·분석하였다. 분석 결과 100년 재현기간 풍속 기준으로 최대 4.2m/s 차이를 보였으며, 평균적으로 약 0.33m/s의 차이를 보였다.
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5.
2017.12
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본 연구에서는 5층에 설치된 능동질량감쇠기를 사용하여 5층 철골구조물의 처음 세 개 모드의 모드 특성을 식별하였다. 이 건물은 병진모드와 비틀림모드의 고유진동수가 매우 근접하며, 이 경우 정확한 모드 분리와 모달 파라미터 식별은 매우 어렵다. 사인 하중 가진실험을 수행하여 모드 진동수, 감쇠비, 질량, 모드형상을 식별하였고, 근접한 모드 응답을 분리하였다. 식별된 시스템은 동일 한 입력신호를 사용하여 측정된 구조물의 응답과 매우 근접한 응답을 추정할 수 있다.
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6.
2017.12
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기류흐름에 의한 다양한 진동현상이 구조물에 발생한다. 이중 와류에 의한 진동은 구조물의 고유진동수와 일치하는 와류의 방출진동수에서는 Lock-in 현상에 의해 큰 진동을 유발하며 구조물에 많은 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 그러나 대부분의 와류 현상은 등류에서 관찰되는 현상을 대상으로 이루어졌다. 본 연구에서는 대기 경계층에서 높이에 따라 풍속이 변화하는 난류에 의하여 구조물에 발생하는 와류의 영향을 풍동실험을 통하여 평가하였다. 탄성체 모형실험으로부터 계측된 가속도로부터 하중추정법을 이용 하여 와류진동을 발생시키는 1차 모드 와류하중을 추정하였으며 그 특성을 분석하였다. 추정된 와류하중의 스펙트럼을 보면 구조물 최상층 풍속의 약 88-90%에 해당하는 풍속에서 와류방출진동수가 두드러지게 나타나면서 피크를 형성하는 것으로 나타났다. 또한, 풍 속이 점차 증가할수록 와류하중의 스펙트럼의 진동수범위가 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 난류에 의한 와류하중을 특성을 반영 하면 초고층 구조물 등에 발생하는 풍직각 방향의 진동현상을 보다 효과적으로 파악하는데 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
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7.
2017.12
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대부분의 기존 송전철탑은 산악지형에 위치하여 강풍에 노출되어 있으며 이러한 강풍은 송전철탑에 동적하중의 증폭을 유도한다. 그러나 송전철탑은 일반적으로 이러한 동적하중을 직접 고려하지 않고, 단순히 등가정적하중을 사용하여 설계된다. 따 라서 기존의 송전철탑 보강방법으로는 정적응답을 줄이는 관점에서 단면 증대나 좌굴길이 감소 등의 방법이 사용되었다. 실제 동 적하중조건의 경우, 감쇠성능을 증가시킬 수 있는 보강기구가 보강방안의 대안으로 고려될 수 있다. 본 연구에서는 송전철탑의 동적모델을 구축하였고, 비선형 시간이력해석을 수행하였다. 풍하중은 풍동실험을 통해 구하였으며, 마찰감쇠기가 강성과 감쇠 를 동시에 증가시키기 위해 적용되었다. 수치해석 결과는 마찰감쇠기의 최적 항복강도가 최하단 주주재가 부담했던 축하중의 5- 10% 임을 보여준다. 토글형 마찰감쇠기와 강성보강을 동시에 수행함으로써 주주재의 부재력과 기초에 전달되는 하중을 크게 저 감시킬 수 있었다.
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8.
2017.12
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본 연구에서는 한반도 주변 화산분화 시나리오를 고려한 국내 농업시설물의 화산재 취약도를 구축하였다. 이를 구축하기 위하여 화산재 하중 통계치(평균, 표준편차)와 농업시설물 저항성능의 통계치를 통해 신뢰도 지수를 산정하는 FOSM(first-order secondmoment) 기법이 이용되었다. 화산재 하중 통계치는 화산재 확산 시뮬레이션인 FALL3D를 이용하여 백두산, 울릉도, 아소산에 대한 분화 시나리오를 고려하여 산정하였으며, 농업시설물의 저항성능 통계치는 농촌진흥청에서 제공하는 내재해형 비닐하우스의 설계 적설심을 통해 공칭 파괴강도에 기초하여 산정하였다. FOSM 기법으로 평가된 화산재 취약도는 연속적인 화산재 퇴적두께로 인한 파괴확률을 평가하기 위하여 GEV 누적분포함수의 모수 형태로 데이터베이스화하였다. 본 연구에서 구축된 농업시설물의 화산재 취약도는 분화 화산별(백두산, 울릉도, 아소산), 지역별(서울, 부산, 대구, 대전), 농업시설물별(07-자동화-01, 08-자동화-01, 10-자동화-01), 화산재 수분함유 상태별(습윤, 건조)로 각기 상이한 파괴확률을 평가하였으며, 추가적으로 구축된 농업시설물의 화산재 취약도를 비교·분석하여 최대/최소의 파괴확률 범위를 확인하였다.
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9.
2017.12
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구조물의 감쇠비는 내풍성능을 평가하는 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 구조물의 실제 감쇠비는 대부분 계측된 응답을 기반으로 시스템 식별기술에 의하여 이루어진다. 그러나 예측된 감쇠비는 계측조건, 계측시간 및 시스템 식별기술에 따라 오차를 보이는 등 불확실성을 가지고 있다. 본 연구에서는 기 개발된 가상 동적진동기(Virtual Dynamic shaker)에 주요 개념으로 사용되었던 외부하중 스펙트럼의 전체 평탄성을 국부 평탄성으로 개념을 확대하여 감쇠비 추정을 보다 정교하게 하는 기법을 개발하였다. 국부 평탄성을 개념을 사용하여 감쇠비를 구하고자 하는 대상 모드의 고유진동수 부근에 적용함으로서 보다 정확하게 감쇠비 추정하는 기법을 다루었다. 본 개발된 기법을 검증하기 위하여 고층건물의 상시진동에 대하여 적용하였으며, 기존 시스템 식별법, 자유진동실험에 의한 결과와 비교 평가하였다. 그 결과 전체 평탄성을 가지는 개념에 비하여 국부평탄성을 가지는 VDS가 보다 정확하게 감쇠비를 추정하는 것을 보였다.
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10.
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강풍 현장에서는 소방공무원들의 안전에 심각한 위협을 받을 수 있으며 현장 활동에도 큰 영향을 끼치게 된다. 현재 국내에 는 강풍 시 현장 대응 매뉴얼 기준이 마련되어 있지 않아 소방공무원의 강풍에 대한 이해를 돕기 위한 충분한 교육이 이루어지지 않으며, 강풍 시 현장 활동에 대한 합리적인 판단이 불가능한 실정이다. 이에 본 연구에서는 강풍 현장에서 소방공무원의 희생을 줄이기 위하여 실제 소방대원을 대상으로 풍동실험을 수행하였으며, 수행된 풍동실험 유형으로는 소방관의 복장, 지면의 미끄러운 정도, 물건 운반 등이 있다. 또한 강풍 조건에서 활동 유형별 현장 대원의 행동과 풍속에 따른 행동 제약 요인을 분석하고, 활동 유형별 제한 풍속을 도출하여 이에 따른 정량적인 평가를 수행하였다.
4,000원
