In this study, a circular tower, a modular tower and a multi-column tower were subjected to wind tunnel test and CFD (Computational Fluid Dynamic) simulation. A modular tower with an octagonal cross-section is designed for easy transportation during construction. A multi-column tower with four secondary columns, which have smaller cross-sectional area relative to the main column, is designed for mitigating wind load. Their mean wind force coefficients were obtained through wind tunnel test and CFD simulation, which were carried out by Daewoo Institute of Construction Technology. Their results are compared to each other to verify the reliability of calculated mean wind force coefficient. Difference between mean wind force coefficient values obtained from wind tunnel test and CFD simulation is shown to be within 10% for a circular tower and a multi-column tower, and slightly above 10% for a modular tower.

This paper investigates the downwash effect of a rooftop structure (RTS) representing a typical RTS with jet diffusion. The effect of rooftop structure height on the severity of the downwash effect is assessed. As a result, design guidance provided for determining structure height required to avoid the downwash effect.

본 논문에서는 풍동에서 수행되는 날개 길이가 0.8m와 1.5m인 두 수직축형 풍력발전기 및 날개 길이가 0.74m인 수평축형 풍력발전기의 성능평가시험으로부터 출력량을 얻기 위하여 수직축형 풍력발전기 및 수평축형 풍력발전기의 폐쇄효과를 고려하였다. 풍속이 증가함에 따라 서로 다른 날개 길이를 갖는 두 수직축형 풍력발전기 및 수평축형 풍력발전기의 출력량을 측정하였고 폐쇄효과에 기인한 폐쇄계수를 사용하여 출력량을 보정하였다. 날개 길이가 0.8m인 수직축형 풍력발전기에 대해 RPM과 폐쇄계수 사이의 관계는 풍속이 5m/s, 8m/s 및 10m/s일 때 거의 동일하였다. 날개 길이가 0.8m인 수직축형 풍력발전기에 대한 폐쇄계수는 RPM이 증가함에 따라 0.91에서 0.88의 범위에 있었고, 날개 길이가 1.5m인 수직축형 풍력발전기에 대한 폐쇄계수는 RPM이 증가함에 따라 0.85에서 0.82의 범위에 있었다. 또한 날개 길이가 0.74m인 수평축형 풍력발전기에 대한 폐쇄계수는 RPM이 증가함에 따라 0.84에서 0.77의 범위에 있었다. 본 연구를 통해 풍동에서 수직축형 풍력발전기의 회전자 면적이 클수록 폐쇄계수는 작아진다는 것을 확인할 수 있었다.

자연지형에 의한 기류 변화를 CFD 모델과 풍동실험을 통하여 비교 연구하였다. 해안에 인접한 남부 산악지 형을 대상으로 풍동실험과 몇 종류의 CFD 모델 시뮬레이션을 수행하였다. 사용한 CFD 모델은 2 가지로, 하나는 LES 난류모델을 사용하는 가상경계기법을 활용한 유한체적법(Finite Volume Method, FVM) 코드와또하나는 4 가지 RANS 난류모델이 선택사양으로 제공되는 상업용 CFD 모델이다. 지형에 의해 풍속이 증가되는 지점과 감소되는 지점에서 수 직풍속분포를 직접 비교하고 상관도를 구하였다. CFD 모델과 풍동실험과의 상관도(R)는 0.890~0.965로 매우 높게 나 타났으며, CFD 모델중 VBM LES CFD 모델은상관도 0.965로나타나풍동실험을가장잘모사하는것으로분석되었다.

작물은 복잡한 형상 때문에 CFD모델에서 다공성 매체로 설계된다. 작물이 고려된 CFD 모델 해석을 위해서는 작물군락의 공기저항값을 입력하여야 하며, 이 값은 작물에 따라 달라진다. 본 연구에서는 풍동실험을 통해 국화군락의 공기저항 값을 구하였다. 풍상측에서는 풍속과 재식밀도가 증가할수록 정압이 증가하였다. 풍하측에서는 풍속이 증가할수록 정압이 낮아졌으나 재식밀도의 영향은 크게 받지 않는 것으로 나타났다. 풍속과 재식밀도가 증가할수록 풍상측과 풍하측의 압력차가 커지는 것으로 나타났다. 국화군락의 공기저항값인 항력계수 Cd값은 0.22였으며, Fluent 프로그램의 공기저항 계수로 이용한다. CFX 프로그램에서 필요로 하는 다공성 매체의 특성값 KQ는 재식간격 9×9cm일 때 2.22, 11×11cm일 때 1.81, 13×13cm일 때 1.07이었으며, 이 값을 CFX 프로그램의 quadratic resistance coefficient로 입력한다.

본 연구에서는 시험부 벽면압력을 이용한 폐쇄효과 보정 방법에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해 폐쇄형 시험부내의 원형실린더 주위 유동장에 대한 수치적 해석을 수행하여 폐쇄효과 변화에 따른 유동장 및 벽면압력 변화를 연구하였다. 본 연구에서 제시한 벽면압력측정 방법은 Maskell 방법과 Hackett과 Cooper 방법으로 보정된 결과 및 자유흐름 상태와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 그 결과 폐쇄형 시험부 내의 원형실린더의 경우 Maskell 방법과 Hackett과 Cooper 방법은 과보정의 경향을 보였으며, 본 연구에서 제시한 보정 방법은 자유흐름 결과와 일치되는 우수한 보정결과를 보임을 확인하였다.

추적자 SF6 가스농도의 공간분포를 예측하기 위하여 수동형 리모트 센싱 기술과 컴퓨터 단층 측정 기술을 접목시켜 도시모델을 모사한 풍동에서 시나리오에 따라 실험을 수행하였다. 풍동실험의 시나리오는 거리에 따른 스캐닝 방식과 각도에 따른 스캐닝 방식으로 실험을 수행하였고, OP-FTIR 원격 감시장비는 SF6 가스의 광로통합농도를 구하기 위하여 사용되었다. 또한 제안한 SBFM(Smooth Basis Function Minimization) 알고리즘은 SF6 가스농도를 공간정보를 예측하기 위하여 사용되었으며 최적의 Gaussian 함수 개수를 구하기 위하여 1개, 2개 및 3개의 Gaussian 함수를 적용하여 실험하였다. 실험 결과 SBFM 알고리즘에 의한 SF6 농도분포의 예측 결과는 실제 측정 결과와 비교할 때 1개의 Gaussian 함수를 적용한 결과의 상관계수가 0.755로 가장 잘 일치하였다. 아직 컴퓨터 단층 기술과 수동형 리모트 센싱 기술의 결합된 기술이 실험실적 연구단계이지만 SBFM 알고리즘과 기하학적 빔 스캐닝 기술이 보다 향상된다면 대기오염 감시 및 국방 분야에 폭 넓게 응용될 것으로 기대된다.

강풍은 자동차의 주행을 불안하게 하고 핸들 조작을 곤란하게 하여 많은 교통사고를 유발한다 . 그러나 강풍에 의한 차량 교통사고에 대한 실험적 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 논문은 모형 차량을 사용하여 풍동실험을 실시하였다. 정지 및 주행 상태에서 차량이 풍속에 의해 영향을 받는 과정을 시뮬레이터 함으로써 차량의 이탈거리와 전복 등의 상황을 차륜의 궤적을 통하여 조사하였다. 그 결과, 트럭, 승용차 순으로 수풍면적이 큰 순으로 이탈거리가 증가하였으며. 차량의 속도가 증가할수록, 이탈거리가 거의 정비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 횡풍에 의한 차량교통사고를 유발할 가장 위험성 이 있다고 사료되는 상황 즉 터널을 나오면서 갑자기 강풍영역에 노출될 때는 주행 중인 차량이 버스의 경우 5-7m/s이상 승용형차량의 경우 13m/s의 풍속에서 바람의 영향을 크게 받기 시작하는 것으로 나타 났다. 또한 주행속도별 풍속과 차량의 이탈거리와의 관계는 거의 정비례하여 풍속이 클수록 이탈거리는 크게 나타났으며, 같은 풍속 하에서 상대적으로 승용차의 경우가 트럭에 비하여 주행속도에 따른 풍속의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.

본 논문에서는 풍동실험을 수행하여 3차원 산악지형에서의 풍속할증현상을 정량적으로 평가하고, 3차원 산악지형의 풍속할증현상에 대해 고찰하고자 한다. 풍속할증현상을 평가하기 위하여 건축구조설계기준에서 분류하고 있는 기울기에 준하여 다음의 , 그리고의 각각 다른 경사를 가진 5가지 산악지형모형을 제작하였다. 풍동 실험결과, 다양한 위치에서 풍속할증계수가 평가되었다 풍동실험결과를 바탕으로 풍속할증영역을 산정해 보면 수평방향의 영역은 산의 전체 지역, 수직방향의 영역은 산의 높이의 3.5배로 산정되었다. 풍속할증현상은 산의 정상부에서 크게 발생하였고, 경사 I은 57%, 경사 II는 75%, 경사 III은 79%, 경사 IV는 81%, 경사V는 61%의 풍속이 증가하였다. 또한 산의 정상에서 같은 거리에 있는 풍방향의 위치보다 풍직각방향의 위치에서의 풍속이 더 크게 평가되었고 풍직각방향의 경사시작면에서 의 풍속이 증가하였다.

본 연구는 고층건축물의 비틀림방향 응답을 평가하기 위하여 필요한 변동비틀림모멘트계수와 변동비틀림모멘트의 파워스펙트럼밀도의 특성을 확인하는데 목적이 있다. 이러한 특성들을 평가하기 위하여, 다양한 형상비와 변장비를 가진 52개 형상의 공탄성 각주형 모형을 제작한 후 노풍도를 다양하게 변화시켜 풍동실험을 실시하였다. 본 논문에서는 비틀림방향의 변동풍력의 특성을 간단히 설명하였다. 그리 고 그 결과는 대부분 건물의 형상비와 변장비에 의하여 분석되었다.

온실의 환기연구를 위한 CFD 시뮬레이션 모델에 토마토 작물을 설계함에 있어서 우선적으로 작물군의 기하학적 형상 설계 및 이의 공기 항력계수를 찾고자 하였다. 작물군 형상을 간단한 형태의 공기투과성 매체로 설계하고 이의 공기저항의 물리적 특성을 풍동실험을 통하여 구하였다. 토마토 작물군과 작물군 사이에서 측정된 값과 작물군 중앙부에서 측정되어진 값들을 분리하여 계산하여 된 결과 공기저항값인 항력계수 Cd 값은 각각 0.2551와 0.2621로 나타났다. 최종적으로 이들의 평균값인 0.26을 Fluent CFD 프로그램의 작물군 공기투과성 매체의 x, y, z축의 내부저항값으로 입력되었다. 이 실험결과를 이용하여 전산유체역학 (CFD)을 이용한 시설내 작물군이 존재하는 경우의 온실 환기연구를 효과적으로 수행할 수 있게 되었다. 또한 풍동을 이용한 작물의 공기저항 연구를 위한 실험방법을 개발하여 앞으로도 다양한 작물들을 대상으로 공기유동의 물리적 특성연구를 수행할 수 있게 되었다.