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한국풍공학회지 KCI 등재 Journal of the Wind Engineering Institute of Korea

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권호

제29권 제4호 (2025년 12월) 4

2.
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국내 여름철 고온 재난은 증가 추세이며, 폭염은 도시열섬(UHI)과 상호작용해 도심 열환경을 악화시킨다. 그러나 기존 복합 지수 연구는 강도(Intensity)와 빈도·발생가능성을 명확히 구분하지 않아 도시 간 비교와 취약지역 설정에 한계가 있다. 본 연구는 도시 열섬의 강도를 표준화하여 비교 가능한 지표를 제시하였다. 전국 178개 ASOS·AWS의 2020–2023년 7–8월 관측자료를 활용해 도시열 섬 강도지수(UHI Stress Index, USI)를 산정하고, 관측쌍 부재를 고려해 시가화(불투수)·수역·산림 비율, 위도, 해발고도를 구조 변수로 구축하여 다중회귀로 검증하였다. USI는 시가화(+)·수역·산림(–)과 유의하게 연관되었고, 고도를 공변량으로 포함한 분석에서 R²≈0.56(R≈0.75)로 나타나 구조 변수만으로도 상대적 강도 비교가 가능함을 보였다. 본 연구의 USI는 도시별 열환경을 정량 비교할 수 있는 지표로서, 열축적에 따른 대기불안정과 연계하여 뇌우·다운버스트 등 국지적 돌풍 특성 분석에 활용될 수 있다.
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3.
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출렁다리의 설계 초기에 주요 제원을 결정하기 위하여 진동 특성을 신속하게 파악하는 것이 필요하다. 출렁다리는 케이블 특 성상 비선형성 구조해석이 필요하기에 아주 정확하지 않더라도 간단한 해석 방법이 있으면 설계자에게 도움이 된다. 이에 본 연구에 서는 현수교 해석 이론을 출렁다리에 적용하여 수직 및 비틈 고유 진동수를 예측할 수 있는 해석해를 제시한다. 제시된 해석해는 해밀 턴 원리(Hamilton’s principle) 및 리츠법(Ritz method)을 기반으로 유도하였으며, 대칭 및 비대칭 모드의 고유진동수를 주요 구조 제원 만으로 계산할 수 있다. 제안된 해석해의 타당성을 검증하기 위하여 경간장이 100 m부터 309 m인 4가지 출렁다리의 유한요소해석과 비교하였다. 본 연구의 산정식으로 계산한 고유진동수와 교량 설계서의 유한요소해석 결과는 수직 모드는 잘 일치하나 비틈 모드는 일 부 차이가 있었다. 본 연구에서 제안한 산정식은 복잡한 구조해석을 수행하지 않고도 효율적으로 간단하게 출렁다리의 고유진동수를 산정하여 기본설계에서 활용할 수 있는 실용적인 방법임을 확인하였다.
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4.
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본 연구는 우리나라의 네 해역(전북, 신안, 제주, 울산)을 대상으로, 주풍향 산정 방법에 따른 해상풍력단지 내부후류 및 연간 발전량의 민감도를 분석하였다. 이를 위해 ERA5 재해석 시계열로부터 3 m/s 이상 풍속의 출현빈도 기반 지표와 풍력에너지밀도에 의 한 총에너지 기반 지표를 산정하고, 가중 조합을 통해 다섯 가지 주풍향 시나리오(Sc1-Sc5)를 정의하였다. 각 사이트에는 15 MW급 터 빈 32기를 4×8 행렬로 배치하고, 행렬 장축을 시나리오별 주풍향에 정렬한 후, Vortex MAPS 중규모 자원과 TurbOPark 후류모델을 이 용하여 행별 풍속 저감률과 내부후류 손실을 평가하였다. 그 결과, 단순 빈도 기반 주풍향(Sc1)이 모든 해역에서 가장 큰 내부후류 손 실과 낮은 연간발전량을 보였으며, 총에너지 기반 주풍향(Sc5)으로 갈수록 단지 중심부의 풍속 저감률이 완화되고 P50 AEP가 증가하 는 경향이 확인되었다. 특히 풍속 출현빈도와 총에너지 간 지배풍향 차이가 큰 제주 서부 해역에서 민감도가 가장 크게 나타났다. 본 연구는 우리나라 해역 특성을 반영한 주풍향 산정 및 해상풍력단지 배치 전략 수립에 유용한 기초 자료를 제공한다.
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