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
제15권 제4호 (2011년 12월) 10건
특 집 기 사
1.
2011.12
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2.
2011.12
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본 논문은 난류경계층에 놓인 2차원 및 3차원 트렌치 공동 주위에서 나타나는 유동 및 표면압력 변동특성에 관한 연구이다. RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes) 기법을 적용하여 공동 주위 난류 유동을 2차원 및 3차원 격자를 구성하여 수치적으로 모사하였다. 여기서 사용된 난류모델은 RANS 2-방정식 난류모델로 표준 k-ε모델과 k-ω SST 모델이 사용되었으며, 적용된 모델링의 차이에 따른 트렌치 공동 주위의 유동 및 표면의 압력특성을 알아보았다 . 적용된 난류모델이 타당한 해를 가지기 위해서 공동의 벽면에 격자를 밀집시켜 격자의존성에 의한 영향을 최소화 하였다. 트렌치 공동유동의 특성을 일반화하기위해 사용된 레이놀즈수는 특성길이와 유동장의 자유흐름속도를 기준으로 하였으며, 그 크기는 1.6×104이다. 본 연구의 최종 목적은 2가지의 난류모델에 의한 영향과 2차원 및 3차원 트렌치 공동내부의 표면압력 결과를 통해 공동 주위 유동 특징을 파악하고자 하였다.
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3.
2011.12
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최근들어 풍진동 제어를 위한 TMD의 설치가 증가하고 있는 상황이지만, 아직 국내에서 건물의 완공 후 TMD의 설치로 인한 풍진동 제어성능 평가는 제대로 이루어지지 않고 있다. 이는 가속도계 등을 이용한 현장계측을 통해 태풍 등으로 인한 건물과 TMD의 거동을 알 수는 있으나, 풍하중을 직접 계측하는 것이 현실적으로 불가능하기 때문이다. 즉, 풍하중을 계측하지 못하기 때문에 동일한 풍하중 상황에서 TMD가 작동을 할 때와 작동을 하지 않을 때의 비교분석이 불가능하고 나아가 TMD의 풍진동 제어성능 분석이 매우 어려운 상황이다. 본 논문에서는 계측된 건물과 TMD의 가속도 응답으로부터 풍하중을 역추정하여 TMD의 풍진동 제어성능을 분석하는 방법을 제안하고자 한다. 이를 위해 TMD와 구조물 응답으로부터 하중을 역추정하는 방법으로 연속시간 영역에서 칼만 필터링을 이용하는 기법을 제시하고자 한다. 최종적으로 역추정으로 구한 하중을 이용하여 수치해석을 통해 TMD가 설치되지 않은 구조물의 응답을 구하여 TMD의 설치로 인한 풍진동 제어성능을 분석하고자 한다.
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4.
2011.12
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공항철도 1단계 개통 전 시운전 중 직통열차가 무정차 정거장인 화물청사역을 통과할때 발생된 열차풍으로 인하여 마감재인 천장판이 마치 파도처럼 출렁이다가 떨어지는 현상이 발생되었다. 이 현상을 처리하기 위해 화물청사역에 풍압 및 풍속에 대한 측정시험을 실시하여 직통열차 무정차 통과로 발생된 열차풍이 건축마감재에 미치는 현상을 조사하고 발생된 열차풍에 대한 지하정거장내 이동 경로를 파악하였다. 또한 홍대입구정거장 축소모형을 제작하여 모형열차를 운행 열차주행실험을 실시하였다. 이 결과를 분석 종합 평가하여 공항철도 2단계 지하역사에 반영하여 쾌적한 지하 환경을 조성하고 앞으로 직통열차가 계획되거나 계획 예정인 지하정거장에 적용하여 직통열차 통과로 발생된 열차풍을 최소화하는 방안을 제시하였다.
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5.
2011.12
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바람에 의한 초고층 건축물의 거동은 매우 복잡하기 때문에 구조체에 대한 풍하중의 설계는 매우 어렵다. 현재 사용되고 있는 풍하중 산출방법은 풍동실험에 의존하고 있으며, 1차 탄성거동을 전제로 행해지고 있다. 가장 불리한 조건인 1차 모드로 가정하는 것은 다소 과대설계가 되어 안전하지만, 비경제적이다. 따라서 초고층 건축물에 작용하는 풍하중은 다차 모드 해석에 의해 산출하는 것이 안전성과 경제성을 동시에 확보할 수 있는 방법일 것이라 판단된다. 다차 모드를 고려한 풍하중의 산정은 풍압적분법(Pressure Integral Method)을 응용하면 가능하다. 본 연구는 풍압적분법(Pressure Integral Method)의 유효성을 검증하는 것이 목적이며, 공력진동실험에 의한 풍응답 해석결과와 비교하여 그 유효성을 검증하였다.
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6.
2011.12
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설계기본풍속은 100년 재현주기 풍속값으로 모든 풍향에 대하여 동일한 풍속을 사용하고 있으나 실제로 바람은 모든 방향에 대하여 동일하게 불어오는 것이 아니다. 이러한 점을 반영하여 기존 연구결과는 기상관측자료에 기인하여 16개 풍향에 대한 풍향계수 또는 풍향별 기본풍속을 제안하고 있다. 그러나 16개 풍향에 대한 풍향계수는 설계자가 검토해야 할 경우의 수가 너무 많다. 그리고 정밀설계를 위한 설계기준 강화시 16풍향에 대한 풍향계수는 기준에 도입하기 너무 복잡할 수 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위한 해석기법 중에 본 논문에서는 실무적으로 적용이 용이한 8풍향에 대해서 풍향계수를 검토하였다.
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7.
2011.12
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본 논문에서는 고유진동수 조절이 가능한 멀티셀 액체댐퍼를 개발하여 특성을 평가하였다. 본 연구에서 제안한 댐퍼의 기본적인 형태는 기존의 Liquid Column Vibration Absorber(LCVA)와 같다. 그러나 이번에 제안한 액체댐퍼는 기존 LCVA의 수직관을 일정한 면적의 독립된 셀로 나누었으며 이 셀을 각각 밀폐시킬 수 있게 하여 수직관의 면적을 조절하는 방식으로 댐퍼의 고유진동수를 변화시킬 수 있도록 하였다. 이렇게 제작된 액체댐퍼는 밀폐된 셀 개수를 조절하여 진동대 실험을 통해 댐퍼의 고유진동수 특성을 파악하였다. 진동대 실험에서 나온 고유진동수와 이론적으로 산정한 고유진동수를 비교하여 댐퍼의 사용성을 평가하였다. 개발된 액체 댐퍼의 수직관의 면적 조절을 통해 고유 진동수 조절이 용이하여 실제로 사용이 가능함을 확인할 수 있었다.
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8.
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본 연구에서는 풍진동 제어 기술의 하나로 현재 대부분의 초고층 건축물에 적용되고 있는 아웃리거 시스템에 댐퍼를 설치한 아웃리거 댐퍼 시스템에 대하여 수치해석모델과 상용 구조해석프로그램을 사용한 모델을 사용하여 최적설계 및 변수연구를 수행하였다. 먼저 아웃리거 댐퍼의 거동 특성을 반영하도록 상태방정식을 사용한 단자유도 수치 모델을 설계하였고 상용 구조해석 프로그램을 사용해서 최적설계를 위한 다자유도모델을 설계하였다. 강성이 고려되지 않고 오직 댐퍼의 감쇠에 의한 최적 위치는 최상층인 것으로 나타났지만 중간 이상의 층에서는 댐퍼의 높이에 따른 성능 변화가 크지 않기 때문에 강성과 감쇠가 복합적으로 운동에 참여하는 실제 구조물의 경우 최적의 위치가 최상층이 아닌 다른 층에 존재한다. 아웃리거 댐퍼시스템은 기존 일반적인 아웃리거 시스템과 비교할 때 가속도 응답을 줄이는데 있어 매우 효과적인 것을 확인하였다.
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9.
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본 연구는 콘덴싱 보일러 내부에 들어가는 원심 터보형 송풍기의 성능 향상 및 그 유동특성을 파악하고자 하였다. 보일러는 연소를 위해 반드시 필요한 가스와 공기의 양이 조절되어야하며, 이를 위해 송풍기는 보일러 내부의 한정된 영역을 차지한다. 한정된 영역에서 최적의 효율을 얻기 위해서는 케이싱 및 임펠러의 형상을 변경하는 것이 일반적으로 사용되며, 형상변화에 따른 입/출구압력, 유량, 임펠러의 토크 등의 성능특성을 파악하였다. MRF(Multiple Rotating Frame)기법 및 k-ù SST 난류 모델을 적용하여 회전 임펠러에 대한 수치해석을 수행하였으며, 형상의 변경에 따라 송풍기의 성능특성 및 최적화된 설계형상을 제안하였고, 압력측정실험을 통해 그 결과를 검증하였다.
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10.
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본 연구에서는 하부박스형상을 변화시킨 단일 박스거더단면에 대하여 변장비 1:51:10의 범위에서 풍동실험을 통하여 동적응답특성을 고찰하였다. 거더의 단면형상변화는 직사각형 1종류와 사다리꼴 단면 2종류를 선정하였다. 실험결과를 정리하면, 와류진동의 경우, 변장비 1:5에서는 전반적으로 직사각형거더에 비하여 사다리꼴 거더단면의 연직 및 비틀림 최대진폭이 감소하는 경향을 알 수 있으며 1:7.5의 경우는 미소하나마 직사각형단면의 와류진동응답이 사다리꼴 단면에 비하여 안정적인 응답을 보였다. 갤로핑은 변장비 1:5단면중에서 사다리꼴 단면(B050-1단면)의 (+)영각 범위에서만 발생하였고 그 이외의 모든 단면에서는 발생하지 않았다. 비틀림 플러터는 1:5 및 1:10단면 의 (+)영각범위에서 발생하였고 단면형상변화에 따른 한계풍속의 변화는 두드러지지 않았다. 또, 변장비 증가에 따라 와류진동의 발생은 (+)영각범위로 제한되고 최대진폭도 감소하는 추세를 보였으며 발산진동의 한계풍속도 증가하는 경향을 보였다. 하부박스거더의 형상변화에 따른 응답변화는 변장비가 증가할수록 그 차이가 작아지는 경향을 보였다.
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