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
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제14권 제3호 (2010년 12월) 15건
특 집 기 사
1.
2010.12
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서평(Book Revie)
2.
2010.12
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3.
2010.12
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해상풍력발전단지 발전량의 보다 정확한 예측을 위해 발전단지 예정지 인근에서 측정된 풍속데이터가 반드시 필요하다. 풍속데이터 확보를 위해서는 해상기상탑을 설치하는 방법과 인근 해안가나 섬에 풍속계측타워를 설치하는 방법이 있다. 본 연구에서는 인근 섬에서 측정한 풍속데이터와 WAsP 방법을 이용하여 해상풍력발전단지의 발전량을 예측할 경우에 섬의 지형 및 지면조도의 변화에 따른 발전량 예측값의 민감도를 분석하여 섬의 형상의 불확실성이 발전량 예측에 미치는 영향을 정량적으로 파악하였다. 계측타워의 풍속측정 높이가 높아질수록 섬의 지형 모델링 오차가 발전량 예측에 미치는 영향이 작아졌으며, 섬의 지면조도 변화에 따른 발전량 변동은 미미한 것으로 나타났다.
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4.
2010.12
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본 연구에서는 풍진동제어를 위한 제어기 설계에 있어서 시스템식별에 기반한 모델의 차수 축소가 미치는 영향을 검토하였다. 실제 제어기 설계에 있어서 구조해석 모델이 이용될 수 없고 시스템식별이라는 중간과정을 거쳐서 얻어진 모델이 적용됨을 반영하여 원모델을 대상으로 풍하중에 대한 시간이력해석을 수행하고 이를 기초로 시스템식별을 수행하였다. 시스템식별을 통해 얻어진 상태방정식 모델에 모델축소 기법을 적용하였으며, 시스템식별에서 발생하는 측정잡음이 측정잡음이 모델의 정확도와 제어효과에 미치는 영향을 함께 검토하였다. 또한 모델축소 기법을 적용하여 얻어진 다양한 차수의 모델을 대상으로 제어기를 설계하고 성능을 비교함으로써 모델 차수가 제어효과에 미치는 영향을 검토하였다.
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5.
2010.12
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풍하중을 받는 구조물은 해석의 편의상 층당 3개의 자유도를 가지는 해석모델을 사용한다. 구조물의 입면 형상이 비정형이 되고, 평면내 구조재의 배치가 층에 따라 변경이 되면 각층의 질량중심과 강성중심의 차이에 의해서 병진방향상호간 또는 병진방향과 비틀림 방향이 상호연관되어 이에 따른 각 방향의 고유모드가 연계된 진동특성을 가지게된다. 본 연구에서는 풍하중에 의한 구조물의 응답에 가장 큰 영향을 미치는 저차의 3개의 병진-비틀림 모드가 연계된 구조물의 진동을 저감하기위한 능동제어기법에 대하여 다룬다. 이를 위하여 풍동실험으로부터 구한 각 방향 밑면 전도모멘트와 비틀림모멘트가 연계모드에 작용하는 모달풍하중으로 치환된 운동방정식을 유도하고, 운동방정식에 기반한 상태방정식을 통하여 제어력을 산정한다. 제어력 포화를 고려하여 위상분할 제어알고리듬과 H∞ 제어알고리듬이 합성된 새로운 제어알고리듬을 제안하였으며, 풍동실험을 수행한바 있는 대상구조물에 대해 수치시뮬레이션을 수행한 결과 기존 제어알고리듬인 LQR에 비해 대등한 제어효과를 가지면서 제어력의 크기를 줄일 수 있는 것을 검증하였다.
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6.
2010.12
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본 연구에서는 강풍시 차량의 주행안정성을 확보하기 위하여 분출형 방풍벽을 고안하였으며 풍동실험을 통하여 그 유효성을 검증하였다. 풍동실험에서는 4종류의 분출형 방풍벽과 기존의 다공형 수직방풍벽 2종류에 대해서 간이차량모형의 표면압을 측정하였으며 방풍벽으로부터 차량의 이격거리 및 성토부의 유무에 따라 방풍벽의 성능을 고찰하였다. 실험결과, 본 연구에서 고안된 분출형 방풍벽은 충실율 25%~50% 사이의 수직방풍벽과 동등한 방풍효과를 가지는 것을 확인하였으며 운전자의 시야확보에 유리하며 교량구조물에 적용시에는 기존의 방풍벽에 비하여 수풍면적이 감소하여 공기력을 저감시킬 수 있는 신개념의 방풍시설이 될 수 있을 것으로 기대된다.
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7.
2010.12
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최근 수치해석 연구에 의하면 회전하는 원기둥 후류에서 비정상유동의 특이한 변화가 예측되었다. Re가 40보다 큰 흐름 속에서 원기둥이 회전하면 먼저 일반적인 칼만 와흘림이 발생하고 회전속도가 일정 속도에 이르면 와흘림이 억제되어 준정상 상태가 나타난다. 회전속도를 더 증가 시키면 상대적으로 장주기의 2차 와흘림이 나타나는데 이때 저항의 감소와 평균 양력의 증가가 수반된다. 그러나 일정 회전속도에서 예측되는 저항의 갑작스러운 변화에 대해서는 아직 상세하게 분석된 바가 없다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용하여 레이놀즈수가 60과 100일 때 실린더의 회전속도비를 0<α<6까지 변화시키며 회전하는 실린더 주위의 유동해석을 수행하였다. 본 연구 결과 Re=60일 경우 1차 천이영역은 α=1.4일 때 발생하였고 2차 와흘림은 5.2<α<5.4일 때 형성되었다. Re=100일 경우 1차 천이영역은 α=2.0일 때 발생하였고, 2차 와흘림은 4.8<α<5.0일 때 형성되었다. 그러나 갑작스런 저항의 변화는 나타나지 않음으로써 이에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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8.
2010.12
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두꺼운 난류경계층 내에 일정한 간격을 가진 정입방체(150d×150w×150h)주위의 유동특성에 대해 연구를 수행하였다. 본 연구는 건물주위에 다른 건물이 위치함으로써 건물에 미치는 영향을 알아보기 위해 큐브의 표면압력분포를 조사하였다. 큐브 양옆에 같은 크기의 큐브를 3가지타입의 간격을 두고 위치해서 그 유동특성을 파악하였으며 이 때 실험에 적용된 레이놀즈수는 4.5×104, 6.7×104(큐브의 높이 h에서 측정된 유속 U=4.9m/s, 7.3m/s)에서 실시되었다. 결론으로 건물주위에 다른 건물이 위치함으로써 표면근처의 유동특성에 상당한 영향을 나타내고 있다.
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9.
2010.12
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제주도 월정 앞바다에서 건설 중인 4MW 해상풍력단지의 설계자료를 준비하기 위하여 측정-상관-예측(MCP)방법을 이용하여 단기간 풍황탑 자료로부터 장기간 풍황자료를 재생산하였다. 두 참조지점으로서 제주, 구좌 기상관측소와 선형회귀 MCP, 행렬 MCP 조합에 대한 정량적 오차분석을 실시한 결과 구좌와 행렬 MCP에 의한 장기간 보정이 가장 최선의 조합임을 도출하였다. 재생산된 풍황자료를 이용하여 월정해상 풍력발전기의 형식등급을 결정하기위한 표준난류모델 및 극한풍속모델 해석을 수행하였다. 50년 회귀주기의 10분-단위 극한풍속을 예측하기 위해 재생산된 8.5년의 월정 풍황을 검벨 분포로 해석하였다. 이에 의하여 결정된 풍력발전기 형식등급은 II A인 것으로 나타났다.
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10.
2010.12
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이 연구의 목적은 풍압적분법의 유효성을 검증하는 것이다. 기존의 풍하중 산정은 풍력실험을 통해 얻어진 시계열 풍력데이터에 대해 스펙트럼모드해석법을 수행하여 평가하는 방법에 주로 의존하였다. 이 방법은 건축물의 진동모드로 선형모드를 사용하기 때문에 비정형적인 건축물의 풍하중해석이나 다자유도해석에는 한계가 있다. 풍압적분법은 다자유도해석 및 비정형적인 건축물의 풍하중을 보다 정확히 산정할 수 있는 방법이다. 본 연구에서는 풍압적분법에 의해 평가한 풍하중과 풍력실험결과에 의해 평가한 풍하중을 비교하였다. 그 결과 두 방법에 의해 평가한 풍하중은 매우 유사한 것으로 나타났다. 풍압적분법은 복잡한 형상을 가진 건축물에 대한 풍하중을 평가할 경우 풍력실험을 대체할 수 있다는 유효한 수단으로 사용할 수 있다.
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11.
2010.12
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본 연구에서는 풍하중을 받는 고층 구조물의 진동저감을 위하여 사용되어온 전단형 점탄성 감쇠기의 2D, 3D FEM 모델을 이용하여 정밀하게 해석하여 점탄성재료와 이들을 결합하는데 사용하는 재료의 특성이 에너지 소산에 미치는 영향을 평가하였다. 특히 점탄성재료와 강재의 접합방식 및 크기, 형상등이 에너지 소산능력에 미치는 영향을 분석하였다. 이러한 정밀해석과정을 통하여 점탄성 감쇠기의 이력거동을 고찰 분석하고 이를 댐퍼설계에 활용하기위한 설계식을 제안하는 기초자료로 사용할 수 있게 하였다.
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12.
2010.12
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본 연구에서는 변장비 B/D=5인 박스거더의 기본단면을 대상으로 브래킷부의 길이변화에 따른 동적 풍응답 특성을 풍동실험을 통하여 고찰하였다. 박스거더의 단면형식은 단일박스, 2박스 및 3박스 단면의 3종류로 하였으며 - 5°~+5°의 영각범위에서 응답측정을 수행하였다. 풍동실험 결과로서 연직와류진동은 (+) 또는 (-)방향으로 영각이 증가 할수록 최대진폭이 증가하였으며 비틀림 와류진동의 경우는 브래킷의 길이 및 하부박스의 개수의 변화에 따라 다양한 응답변화를 보였다. 플러터 한계풍속은 전반적으로 영각이 (+)방향으로 증가함에 따라 감소하는 경향이 나타났으며, 브래킷길이가 증가할수록 다소의 차이는 있지만 한계풍속이 감소하였다.
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13.
2010.12
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본 연구에서는 북서태평양 지역의 태풍에 대한 경험적 태풍 강도 모형을 개발하였다. 태풍시뮬레이션에서 풍속에 결정적인 역할을 하는 중심기압깊이(주변기압과 중심기압의 차이, CPD)를 태풍강도를 대변하는 물리량으로 정하였다. 태풍의 강도는 해수면온도(SST, sea surface temperature), SST의 상대적 변화, 태풍 영향권역에서의 해상점유율(OOR, oceanic occupation ratio), OOR의 상대적 변화, 위도, 태풍의 이동경과시간에 따라 변하는 것으로 가정하였다 . 태풍 강도 모형은 한반도 근역에 진입하는 시점의 중심기압깊이(CPD0)로 구분한 강한 태풍(CPD0>=30mb)과 약한 태풍(CPD0<30mb)에 대하여 개발되었다. 본 연구에서 개발한 경험적 태풍강도모형에 의한 CPD와 RSMC 최상경로 CPD와의 결정계수는 강한 태풍과 약한 태풍에 대해서 각각 0.90과 0.85로 나타났으며, 이 경험적 태풍이 한반도 근역의 태풍강도 변화를 잘 모사하는 것으로 나타났다.
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14.
2010.12
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본 연구에서는 차량장착시험 시스템을 이용하여 소형 풍력발전기의 성능평가를 수행하였다. 차량장착시험 시스템은 풍속센서, 전력, 배터리관련 모니터링 장치와 독립식 배터리 뱅크로 구성되어 있다. 본 차량장착시험 시스템을 통해 극한 풍속 상태에서 소형 풍력발전 시스템의 성능 및 안정평가를 1, 2주내에 효과적으로 수행할 수 있었다. 본 연구에 제시되어 있는 상용 소형 풍력발전기 성능평가의 비교검증은 인증된 상용모델의 제작사에서 제시한 성능곡선과 차량시험을 통하여 얻은 결과를 비교하여 검증되었으며, 그래프로 제시하였다.
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15.
2010.12
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본 연구에서는 “S”자 다리우스 형 블레이드는 입체적 곡선의 형상으로 미적인면을 고려하여 독창적으로 고안 하였다. 실험용 모형제작을 위하여 4가지 단면 블레이드모형을 K-표준 모델을 기초로 한 CFD 시뮬레이션을 통해 그 성능을 상대적으로 평가하였다. 수치해석은 풍향을 0°, 90°, 180°, 270°로 그 주위의 유동장과 압력장을 해석하였으며, 각 블레이드에 작용하는 Torque와 Power 값을 확인하였다. 블레이드의 효율은 전체적으로 풍향이 0°일 때 높게 나타났으며, Type D에 비해 Type A, B, C는 높은 것으로 나타났다.
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