건축물에 가해지는 풍하중을 평가하는 방법은 과거로부터 많은 발전을 이루었다. 그 중 비교적 간단한 방법인 가스트하중계 수법이 있다. 정적풍하중에 동적계수를 곱하여 등가정적풍하중을 평가하는 방법으로 여러나라 기준에서 사용되고 있다. 동적계수는 가 스트영향계수(Gust Effect Factor:DGEF)와 가스트하중계수가(Gust Loading Factor:MGLF)가 사용된다. DGEF는 변위 기반으로서 이론 적인 가정을 통해 산출할 수 있는 반면 그 과정이 다소 복잡하고, MGLF는 모멘트를 기반으로 하며 풍동실험으로 전도모멘트를 측정 하여 산정할 수 있지만 기초자료를 구축하는 것에 많은 시간과 노력이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 MGLF 산정 시 필요한 풍방향 평균풍력계수C F, 평균전도모멘트계수C M, 변동전도모멘트계수 C M 가 다양한 형상비( ), 변장비(D/B), 지표면조도구분(α)에 따 라 변화하는 경향을 비교 분석하였다. 이를 통해 풍방향 평균풍력계수 C F, 평균전도모멘트 관련 계수 C g, 변동전도모멘트 관련 계수 C g 의 경험식을 제안하여 MGLF 산정에 대한 기초자료를 제시하였다.

본 연구에서는 KBC2022의 풍직각방향 변동풍하중 스펙트럼을 이용하여 풍직각방향 풍하중을 생성하고 생성된 풍직각방향 풍하 중이 작용하는 구조물의 비탄성 동적거동을 해석하는 프로그램을 개발하고자 한다. 풍응답은 일차 모드가 탁월하고 소성화에 의한 진동의 변화는 작고, 풍방향 진동과 풍직각방향 진동은 독립적이며, 비틀림 진동의 영향은 작다고 가정한다. 적용 구조물을 수평방향 의 단자유도 모델로 가정하고, 구조물의 질량을 집중질량으로 치환하여 상부에 작용시킨다. 비탄성 해석을 위한 이력모델은 이선형 모델을 적용한다. 강성비()와 항복점비()를 변수로 비탄성 동적응답을 분석한 결과 강성비가 일정한 경우에 항복점비가 증가할수 록 최대변위비는 감소하다가 최소값을 나타내고 증가하는 것으로 나타났다. 강성비가 0.5이상인 경우 최대변위비가 1이하가 되는 항 복점비가 존재하며, 이는 비탄성 내풍설계시 비탄성 거동을 허용하더라도 탄성설계된 건물보다 최대 변형이 감소함을 나타낸다.

The external weather conditions including temperature and wind speed in the Saemangeum reclaimed land is different from that of the inland, affecting the internal environment of the greenhouse. Therefore, it is important to select an appropriate covering material considering the insulation effect according to the type and characteristics of the covering material considering the weather condition in the Saemangeum reclaimed land. A hexahedral insulation chamber was designed to evaluate the insulation efficiency of each glass-clad material in the outside weather condition in reclaimed land. In order to evaluate the insulation effect of each covering material, a radiator was installed and real-time power consumption was monitored. 16-mm PC (polycarbonate), 16-mm PMMA (polymethyl methacrylate), 4-mm greenhouse glass, and 16-mm double-layered glass were used as the covering materials of the chamber. In order to understand the effect of the external wind directions, the windward and downwind insulation properties were evaluated. As a result of comparing the thermal insulation effect of each greenhouse cover material to single-layer glass, the thermal insulation effect of double-layer glass was 16.9% higher, while PMMA and PC were 62.5% and 131.2% higher respectively. On average the wind speed on the windward side was 53.1% higher than that on the lee-wind side, and the temperature difference between the inside and outside of the chamber at the wind ward side was found to be 52.0% larger than that on the lee ward side. During the experiment period, the overall heating operation time for PC was 39.2% lower compared to other insulation materials. Showing highest energy efficiency, and compared to PC, single-layer glass power consumption was 37.4% higher.

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.

As oracle bone writing entered into its third phase, the script for Phoenix「鳳」was being drawn up as「 」which includes the symbol 「 」. Conventionally, the 「盤」 code, like the 「 」 code, has simply meant a boat. In this article, it is argued that 「 」 means a dugout canoe and 「 」 means a sailing ship. In addition, 「 」 was used as a constituent part of 「 (鳳：Feng)」which was the original character for wind. The word 「凡」 in 「帆」 was used as a metaphorical symbol to mean wind because a sailing ship is used as the metaphor of wind . The Chinese character for「 」later became 「凡」 which constituted the characters for 鳳' and '風'. 般, 'which is considered to be same concept as 「凡」means circling the boat with a sail following the wind according to Shouwen Jiezi（『説文解字』）. Dr. Shizuka Shirakawa, a traditional Chinese calligrapher, interpreted 「凡」 as the first sentence of 「盤」. There is an interpretation that 「盤」 has the meaning of 「盤旋」, and therefore 「盤」 has the meaning of wind. However, I cannot understand that 「盤 旋」（circulate）is a metaphor for wind. Rather, it seems to be more reasonable to assume that 「凡」 means that the sail of a sailing ship receives the wind. The word 「凡」 originally meant sailing ship, and in its expanded meaning, wind, and in addition, it meant ship as a symbol that mediates the divine and human worlds.

본 연구는 최근 지자체를 중심으로 경쟁적으로 건설되고 있는 장대 보도교를 대상으로 바닥판에 설치된 그레이팅의 배치 형태에 따른 풍응답특성을 파악하여 내풍설계의 기초자료를 확보함을 목표로 한다. 변장비 1:12.5의 플레이트거더단면을 대상으로 그레이팅의 배치방법과 설치면적을 달리한 10종류의 단면을 선정하여 연직-비틀림 2자유도 탄성지지상태에서 동적 풍응답실험을 수행하였다. 바닥판 중앙에 그레이팅을 둔 경우 전체 폐쇄단면과 비교할 때, (-)영각에서는 플러터 한계풍속이 증가하였으나 (+)영 각에서는 감소하는 것으로 나타났으나 바닥판 가장자리에 개구부를 둔 단면의 경우는 조사풍속영역에서 전반적으로 안정적인 내풍성을 가지고 있는 것으로 확인되었다. 실험 결과를 종합하면, 단면 중앙에 개구부를 설치하는 경우 유해진동의 발생이 예측되므로 적절한 내풍대책이 강구되어야 될 것으로 판단되며 개구부를 바닥판 가장자리에 두는 것이 내풍안정성확보에 유리한 배치임을 확인할 수 있었다.

풍공학분야에 특화된 학술지인 한국풍공학회지에서 발간된 논문에 대해 토픽모델링 기법 중 잠재의미분석(LSA)와 잠재디리 크레할당(LDA)을 적용하여 연구주제 추출의 적합성을 비교 평가하였다. 토픽간의 유사도를 평가하기 위해 문서토픽행렬을 이용한 상 관분석법을 제안하였으며, 이를 적용하여 문서단어행렬의 특성벡터로부터 토픽을 추출하는 LSA 대비 단어의 결합확률을 이용하는 LDA가 토픽 구성단어를 2배 이상 사용하여 보다 독립적인 토픽을 추출하였다는 평가결과를 얻었다. 학술지의 연구주제를 종합하면 ‘building’, ‘bridge’를 ‘연구대상’으로 ‘wind speed’, ‘wind load’, ‘vibration control’을 ‘연구목적’으로 ‘wind tunnel test’, ‘numerical method’의 ‘연구방법’을 사용하였다. 향후 토픽모델링은 연구주제를 ‘연구대상’, ‘연구목적’, ‘연구방법’의 구조적인 결합으로 정의하여 단어의 사용특성을 반영하는 방식으로 개선되어야 할 것으로 사료된다.

풍방향 공력감쇠는 항상 정감쇠 형태로 나타나기 때문에 구조물 진동을 더욱 안정화하는 경향이 있다. 준정상 가정에 의하여 공력감쇠를 예측할 수 있는 이론적 모델은 풍방향 공력감쇠의 발현특성을 모사하고, 발현에 영향을 미치는 영향인자를 설명하고 있다. 본 연구에서는 공탄성 실험을 통해 얻어진 계측응답으로부터 추정된 풍방향 감쇠를 이론적 풍방향감쇠와 비교하여 준정상 가정으 로부터 구해진 이론적 모델의 정합성을 평가하였다. 풍방향 감쇠는 최신 개발된 시스템 식별기술인 가상동적가진기에 의한 방법을 이 용하여 구한다. 본 연구결과로부터 풍방향 공력감쇠는 준정상가정에 의한 이론적 모델과의 차이를 보이며, 이것은 주로 높이별, 평균 풍속에 따른 난류강도의 크기에 의하여 영향을 받는 것으로 나타났다.

트윈 빌딩의 풍응답은 풍하중의 공력 특성과 트윈 빌딩 구조 시스템의 동적 특성에 영향을 받는다. 본 논문에서는 트윈 빌딩의 두 빌딩의 간격이 다른 두 경우에 대해서 풍응답에 영향을 주는 풍압의 특성을 풍동 실험과 적합 직교 분해 기법을 이용해 파악하고, 3차원 구조 시스템 모델링을 통해 동특성을 파악하였다. 그리고 이중 모달 변환 기법을 이용해서 각 풍압의 특성과 구조물의 동특성이 풍응답에 미치는 영향을 파악하였다. 적합 직교 분해 기법을 통해서 채널링과 와류 효과에 대해서 파악할 수 있었다. 풍 직각 뱡향의 풍하중은 두 빌딩의 간격에 영향을 많이 받았으며, 풍 방향의 풍하중은 간격에 영향을 적게 받았다. 마찬가지로, 이중 모달 변환 기법에서 교차 참여 계수는 풍 직각 방향에서는 두 빌딩의 간격에 따라 크게 달라진 반면, 풍 방향은 영향이 적었다. 이에 따라 두 빌딩의 간격 이 풍 방향의 풍응답 보다 풍 직각 뱡향의 풍응답에 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었다.

현재 건축구조기준(KBC 2016)에서는 형상비 3이하의 건물의 풍직각방향 풍하중을 풍방향 풍하중에 계수를 곱하여 약산식으로 산정하고 있다. 하지만 풍직각방향 풍하중 수직분포 형태가 풍방향 풍하중과 다르며, 형상비가 3이하이지만 유연구조물에 속해 공진 성분을 고려해야 되는 경우 풍방향 풍하중과 다른 파워스펙트럼 밀도 함수로 인해 차이가 발생할 수 있다. 따라서 이 연구에서는 Tokyo Polytechnic University에서 제공하는 풍동실험 데이터베이스로부터 형상비 1에서 3사이 중층건물에 작용하는 풍직각방향 풍하중을 KBC 2016과 비교하였고, 이에 기반하여 중층건물의 풍직각방향 풍하중 산정식을 제시하였다.

이 연구에서는 국내 설계기준인 KBC 2016, 미국 기준 ASCE 7-16, 국제 표준 ISO 4354:2012의 풍직각방향 및 비틀림 풍하중을 비교 분석하였다. 고층건물 설계를 위한 상세 산정식과 그 적용 기준, 풍하중 하중조합 등을 비교하였다. KBC는 ISO와 유사한 유도과정을 가지지만, 풍직각방향 풍하중 산정 시 사용된 풍동실험 데이터의 차이로 인해, 변장비가 큰 경우 와류 재부착에 의한 파워 스펙트럼의 2차 피크를 ISO가 약간 크게 산정하고 구조물과의 공진으로 인해 ISO가 하중을 60% 정도 크게 산정한다. KBC와 ISO의 고층건물에서의 비틀림 풍하중은 동일하다. ASCE는 고층건물을 위한 상세식을 제시하지 않지만, 중저층 건물에서는 풍방향 하중에 비례하는 하중조합 형태로 반영한다. KBC와 ISO에서도 ASCE 처럼 중저층 건물에서 편심에 의한 비틀림 풍하중을 반영할 필요가 있다.

이 연구에서는 국내 설계기준인 KBC 2016, 미국 기준 ASCE 7-16, 국제 표준 ISO 4354:2012의 고층건물 설계를 위한 풍방향 풍하중을 비교 분석하였다. 각 기준에서 사용하는 기본풍속, 풍방향 풍하중의 가스트영향계수 산정 과정과 이를 구성하는 평균 성분, 비공진 성분, 공진 성분의 차이를 비교 분석하였다. ISO에서는 10분 평균 풍속과 3초 가스트 풍속에 의한 두 가지 하중 산정법을 사용하며, 고층건물에서는 10분 평균 풍속에 의한 산정법이 하중을 6% 더 크게 산정한다. 10분 평균 풍속을 사용하는 KBC 풍하중은 ISO 평균과 거의 일치하였으며. 3초 가스트 풍속을 사용하는 ASCE 7-16은 ISO 피크보다 6% 작게 나타났다. 이 연구에서는 이러한 차이를 줄이기 위한 개선사항들을 제시하였다.

스카이브릿지로 연결된 쌍둥이 초고층건물은 두 가지 종류의 연동성-스카이브릿지로 인해 두 건물의 거동 동기화를 유발하는 구조적 연동성과 작용하는 풍하중의 높은 상관성으로 인한 공기역학적 연동성-이 나타난다. 단일 건물에 널리 적용되는 전통적인 풍력실험 방법으로는 이런 연동성과 영향들을 완벽히 파악할 수 없는 실정이다. 그런 이유로 보다 발전된 동적 풍응답 해석법이 요구된다. 이 논문은 스카이브릿지로 연결된 쌍둥이 건물에서 발생하는 구조적 및 공기역학적인 연동성을 다룰 수 있는 듀얼 풍력실험 방법을 자세히 다루었다. 제안된 방법을 적용하여 건물의 풍가속도에 대한 구조적 및 공기역학적 연동성의 영향을 평가하였다. 건물의 풍응답 산정에 스펙트럼 적분법과 백색 소음 근사법을 적용하였다. 실험 및 결과로 볼 때 동적 풍응답에 상당한 영향이 있음을 확인할 수 있었다. 여러 개의 풍력 측정센서를 활용한 풍력실험 기술은 구조적으로 연결된 초고층건물에 대한 풍동실험에 유용하게 사용될 것으로 판단된다.

공력감쇠는 와류에 의한 풍직각방향의 응답을 평가하는데 매우 유용한 인자로 인식되어 왔다. 그러나 기존의 공력감쇠 산정 방식은 구조물 응답에 기반한 시스템 식별기술을 적용하는 것으로 와류하중속에 포함되어 있는 공력감쇠의 역할과 특성을 파악하는 데 한계를 가지고 있었다. 본 연구에서는 하중식별기술을 적용하여 와류하중을 직접적으로 구함으로써 와류하중을 구성하는 요소와 유발요인을 평가하고자 하였다. 이를 위하여 대기 경계층에서 원형 실린더 모델에 대한 공탄성 실험을 수행하여 풍직각방향 와류하중 을 추정하였으며 그로부터 공력감쇠의 특성을 분석하였다. 분석결과, 와류하중은 구조물 모달속도가 공력감쇠에 의해 풍하중으로 전 환되는 모달속도하중과 변동풍속에 의해 형성되는 순수 와류하중으로 구성되는 것으로 나타났다. 공력감쇠는 최상층 평균풍속에 의한 와류방출진동수가 구조물의 고유진동수에 근접하면서 부감쇠를 가지며 그 결과 총 감쇠가 작아져 응답증폭현상을 유발하는 것으로 파악되었다. 본 연구결과에 기초하면, 난류상태에서 와류하중 특성이 반영된 와류하중모델 구축이 가능할 것으로 사료되며, 구조물 풍직 각방향 진동을 보다 효과적으로 파악하는데 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

트윈 빌딩의 풍하중의 특성과 구조적 특성은 일반 고층건물보다 복잡하다. 이러한 특성을 조사하기 위해서 풍동실험을 통해서 트윈 빌딩의 풍압을 계측하였다. 계측된 데이터와 적합 직교 분해 기법을 이용하여 풍압의 패턴을 파악하였다. 1차 모드에서는 채널링 효과가 2차 모드에서는 와류 효과가 나타났다. 또한, 두 빌딩의 하중의 상관관계를 파악하였는데, 풍 방향 하중은 양의 상관관계를 가지며, 풍 직각 방향의 하중은 명확한 상관관계가 나타나지 않았다. 이러한 상관관계는 횡 방향 변위에도 영향을 미쳤다. 양의 상관관계를 가지면 트윈 빌딩을 연결하는 구조부재의 영향이 적게 작용한 반면에 음의 상관관계를 가지면 연결 구조부재의 영향이 횡 방향의 변위를 줄이는데 큰 영향을 미치게 되었다.

Recently, the concept of an outrigger damper system with a damper added to the existing outrigger system has been developed and applied for dynamic response control of high-rise buildings. However, the study on the structural characteristics and design method of Outrigger damper system is in the early stages. In this study, a 50 story high - rise building was designed and an outrigger damper system with viscoelastic damper was applied for wind response control. The time history analysis was performed by using the kaimal spectrum to create an artificial wind load for a total of 1,000 seconds at 0.1 second intervals. Analysis of the top horizontal maximum displacement response and acceleration response shows that outrigger damper systems are up to 28.33% and 49.26% more effective than conventional outrigger systems, respectively. Also, it is confirmed that the increase of damping ratio of dampers is effective for dynamic response control. However, since increasing the damping capacity increases the economic burden, it is necessary to select the appropriate stiffness and damping value of the outrigger damper system.