빌딩풍에 의한 시설물 및 인명 피해에 대한 우려가 커짐과 같이 건물 주위의 풍속 가속화로 인한 보행자 안정성 확보에 대한 우려도 커지고 있다. 풍환경은 도시의 과밀화와 건축물의 고층화를 통해서도 변화하지만, 기존의 노후화된 건축물의 재건축으로 인해 서도 변화한다. 풍환경의 변화로 인한 피해를 줄이기 위해서는 건물 설계 단계부터 풍환경 평가가 되어야 하며, 풍환경 평가 방법에는 풍동실험과 CFD를 이용할 수 있다. 본 연구에서는 기존의 저층 주거단지가 중고층 아파트단지로 재건축됨에 따라 발생할 수 있는 주 변 지역의 보행자 풍환경 변화를 분석하는 것을 목적으로 한다. 이를 위하여 대상 지역의 풍속 및 풍향 특성을 분석하고, 전산유체역 학 해석기법을 이용하여 기존 단지와 재건축 단지로 발생하는 보행자 풍환경을 해석하고 비교 분석하였다. 결과를 이용하여 임계 보 행자 풍속을 초과하는 영역에 대한 공간 분포를 비교함으로써 재건축이 보행자 풍환경에 미치는 영향을 규명하였다.

최근 도시 과밀화와 건축물 고층화로 인해 빌딩풍에 의한 시설 피해는 물론 보행자의 안전을 위협하는 풍환경에 대한 우려 가 커지고 있다. 빌딩풍 피해 저감을 위한 방안으로 건축물 주변 풍환경 평가를 통해 도시의 풍환경을 개선하는 것이 중요하다. 이를 위해 풍동실험을 대체하거나 보완하는 수단으로 최근 전산 유체역학 기법 (CFD)의 적용이 받아들여지고 있으며, 국토교통부가 보행 자 풍환경 평가를 위한 CFD 활용 가이드라인을 제시한 바 있다. 본 논문에서는 이 가이드라인의 적정성을 평가하기 위한 전산해석을 수행하였다. CFD 결과의 검증을 위해 일본 건축학회가 제시한 모형과 풍동실험 결과를 사용하였다. 평가결과 일부 위치에서 풍동 실 험값과 CFD 결과의 풍속 차이는 있으나 격자의 상세도가 정확도에 미치는 영향과 CFD를 이용한 보행자 풍환경 평가 가능성을 확인 하였다. 또한, 건물 주위의 상승풍, 하강풍 및 와류 등으로 인한 돌풍이 잘 모사되고 있음을 확인하였다.

국내 자연재난 피해의 50%는 태풍에 의해 발생하며, 최근 태풍에 동반된 강풍에 의한 인명 피해가 빈번하게 발생하고 있다. 재난 피해 저감을 위한 재난 안전 교육의 일환으로 국내의 강풍체험시설은 대부분 제한된 공간에 설치되어 체험을 위한 내부 유동장의 효과적 설계가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 전산유체역학 기법을 이용하여 강풍 체험장의 내부 유동장을 해석하였으며, 내부 구조 형상으로 인해 발생하는 압력 저항을 공간 저항으로 정의하였다. 기존 강풍 체험장에 대한 분석 결과 기존의 수평 방향 풍로 구조로 인해 매우 불균질한 내부 유동장이 형성되고 큰 공간 저항이 발생함을 확인하였다. 이를 개선하기 위하여 풍로를 수직 방향으 로 변경함으로써 공간 저항을 80% 가까이 감소시킬 수 있음을 확인하였으며, 체험장 내부 유동장의 균질도도 크게 향상되어 실질적 강풍 체험장 구현이 가능함을 확인하였다.

세장 구조물은 동하중에 매우 취약한 구조시스템으로써 와흘림에 의한 와류유발진동(Vortex-Induced Vibration, VIV)이 발생 할 가능성이 크다. 또한 와류유발진동이 구조물의 고유진동수 영역에서 발생하는 경우 공진이 지속되는 Lock-in 현상으로 피로 파괴 의 우려가 있다. 본 논문에서는 공진주파수가 유동 조건의 변화에도 불구하고 유지되는 현상의 원인을 분석하기 위해서 유체로 인한 구조물의 동적 거동에 대하여 해석을 수행하였다. 유동의 방향과 수직 방향으로 자유 거동하는 1 자유도의 구조시스템의 2차원 원형 실린더 단면을 대상으로 비정상 층류영역을 가정하였다. 물체의 움직임을 고려하여 매시간 유동장의 격자를 재생성하는 Remeshing 기 법을 사용하였고 물체의 운동방정식과 유동의 지배방정식을 순차적으로 수치계산하는 유체-구조 연성 해석을 수행하였다. 본 연구에 서 구현한 Lock-in 현상은 선행연구와 잘 일치하였고, Lock-in 현상에서 운동진폭이 증가하는 특성이 잘 모사되었다. 또한 단면에서 전 단응력의 변화로 인한 박리현상과 공진주파수가 지속되는 현상의 관계를 분석하였다.

한국의 경제 발전에 따라 양돈 사업의 규모가 커지고 대단지화 되면서, 생산성 향상과 높은 품질을 충족시키기 위해 축사시설의 체계적인 관리가 요구되고 있다. 그러나 효율성을 위해 밀집된 구조에서는 종종 여름철에 공기의 질이 나빠지고 온도가 높아지는 등의 문제를 일으킬 수 있다. 돼지는 저산소 및 고온에 매우 취약하기 때문에 생산성을 높이기 위한 환기 유지는 매우 중요하다. 이에 본 연구에서는 전산유체역학(CFD, computational fluid dynamics)을 이용하여 환기 시스템의 문제점 및 개선 사항을 분석하는 방법을 제안하였다. 유한체적법(FVM, finite volume method) 기반의 fluent 프로그램이 사용되었고 난류 모델로 RNG standard k-ε 모델을 사용하였다. 환기 시스템의 효율적인 설계를 위해 실제 단층의 단순 구조 양돈사와 다층의 대형 양돈사를 대상으로 다종물질이송(multispecies transport) 해석기법을 이용하여 환기 효율 및 성능을 분석하였으며, 개선된 시스템의 유동순환이 원활하게 이루어짐을 확인하였다.