본 논문에서는 국내 최초로 건축구조기준(KBC 2016)에 기반하여 확률적 영역에서 초과손상확률 형태와 평균손상확률 형태 의 강풍 취약도 평가 방법론을 개발하였다. 본 연구에서는 풍하중에 대한 3초 순간풍속의 영향을 고려할 수 있는 풍하중 산정식을 건 축구조기준을 기초로 유도하였다. 또한 풍하중과 관련된 문헌을 기초로 유도된 3초 순간풍속 기반의 풍하중 산정식에 적용할 수 있는 풍하중 산정계수의 통계치를 제시하였다. 본 연구에서는 초과손상확률 형태와 평균손상확률 형태의 강풍 취약도를 평가하기 위하여 몬테카를로 모사(Monte Carlo Simulation) 기법을 이용하여 해석적 확률 모델을 개발하였다. 제안한 강풍 취약도 평가 방법론의 신뢰 성은 저층 건축물 모형의 지붕 쉬딩 패널 시스템(roof sheathing panel system)을 대상으로 ASCE(American Society of Civil Engineers) 풍하중 기준을 적용한 취약도 평가 방법론의 결과와 비교·검증되었다. 본 연구는 국내 건축구조기준의 풍하중 산정식을 이용하여 강 풍 취약도의 평가 방법론을 보이며, 제안된 방법론에 의한 강풍 취약도는 기존 ASCE 기반 방법론의 결과와 비교하여 작은 오차 범위 내에서 잘 일치함이 확인되었다. 본 연구에서 제시한 강풍 취약도 평가 방법론은 자연재해저감계획 등에 따른 강풍 피해 예측 시 취약 도 구축 방법으로 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 2020년 3월 18일부터 20일까지 영동지역에 강풍이 발생했던 사례(남고북저형, 대류권계면 접힘에 의해 급격하게 발달하는 저기압)의 종관 및 열역학적/운동학적특성을 조사하기 위해 AWS 관측 자료, 종관 일기도, ECMWF 재분석 자료, 레윈존데, 윈드프로파일러 자료를 이용하였다. 분석결과, 사례 기간 영동지역 5개소에서 관측된 최대 순간 풍속은 20 m s−1 이상으로 나타났으며 대관령(27.7 m s−1)에서 가장 강하게 나타났다. 종관분석에서는 남고북저형의 기압배치와 함께 영동지역으로 등압선의 모양이 사인(sin)파 형태를 보이며 강한 기압경도력에 의해 강풍이 발달 하다가 3월 19일부터는 한반도 북부지역에서 하루 내에 19 hPa 이상의 기압 하강과 함께 발달하는 저기압에 의해 지속적인 강풍이 발달했다. 북강릉 단열선도에서 역전층의 고도는 하층 강풍대와 함께 산 정상의 약 1-3 km 고도에 위치 하였고, 레윈존데 및 수직 측풍 장비(윈드프로파일러)의 연직 바람장 분석 결과와 일치함을 확인할 수 있었다. 특히 열역학적 및 운동학적 연직 분석에서, 하층에서 온위의 연직 경도에 의한 강한 바람과 대류권계면 접힘에 의한 위치 소용돌이도의 발달이 영동지역 강풍 발생에 큰 역할을 한 것으로 사료된다.

본 논문에서는 풍하중에 노출된 강재 및 CFRP로 구성된 비닐하우스에 대한 확률론적 성능비교를 하였다. 풍하중에 대한 취약성은 강풍에 노출된 온실의 파괴확률을 추정하기 위해 사용되었으며 단동 비닐하우스의 유한요소 모델링은 한국농촌 경제연구원에서 발간한 설계도를 적용하였다. 해석결과를 구조물의 한계상태와 비교함으로써 비닐하우스의 파괴상태를 결정할 수 있다. 기본적으로 몬테카를로 시뮬레이션은 풍속에 따른 파괴확률을 도출하기 위해 가상의 풍하중에 대하여 적용하지만 본 논문에서는 전체에 대한 수직 및 수평 변형한계상태를 고려하였다. 그 결과, 강재 비닐하우스가 가장 높은 성능을 보였으며 수평 변형 한계상태가 하중조건에 대한 단동비닐하우스의 파괴원인임을 확인하였다.

본 연구에서는 한국에 대한 기후변화로 인한 미래 풍속의 변화를 예측하고, 건축물 외장재에 대한 풍해 위험도를 정량적으로 평가하였다. 미래의 기후변화로 인한 풍속의 변화를 예측하기 위해서 기상청에서 제공하는 RCP 시나리오와 HadGem3-RA 모델을 사용한 풍속 변화 예측치에 관한 이전 연구의 결과가 활용되었다. 강풍에 대한 위험도는 임의의 풍속에 대한 손상확률인 강풍 취약도 모델과 강풍이 발생할 확률인 강풍 위험 모형의 결과를 합성곱하여 평가 되었다. 강풍 취약도 모델은 몬테카를로 모사(Monte-Carlo simulation)를 사용하여 개발되었으며, 강풍 위험모델은 과거 태풍에 대한 자료와 몬테카를로 모사를 사용한 강풍의 발생확률 분석에 관한 이전 연구의 결과를 기초로 개발되었다. 본 연구에서는 강풍 위험도 연구의 결과를 기초로 미래 풍속의 변화로 인한 건축물의 강풍 위험도 변화를 정량적으로 분석하였다. 연구결과로부터 서울보다 남쪽 지역인 부산에 미래 강풍이 더 발생하는 것으로 파악되었다. 또한, RCP 4.5와 RCP 8.5 시나리오 하에서 부산에서의 미래 풍속의 차이가 크지 않기 때문에 강풍 위험도의 변화 역시 크지 않은 것으로 평가되었다. 본 연구에서 제안한 방법론은 미래 강풍으로 인한 피해를 예측하고 대비하기 위한 방법으로 사 용될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서의 강풍 위험도 평가를 국가 차원에 적용하기 위해서는 강풍 위험에 대한 공간적 확장과 더불어 피해 대상물에 대한 강풍 취약도의 추가적인 개발이 필요할 것으로 판단된다.

현대 사회에서 도시화와 온난화로 인한 태풍 등 강풍에 의한 피해는 증가될 것으로 예상된다. 본 연구에서는 기 개발된 창호 보호장치의 보강성능을 시험하기 위해 비 보강된 판유리와 보강된 판유리의 2점 가력실험과 등분포하중 실험을 수행하였다. 창호보호 장치의 보강성능은 휨 성능평가를 토대로 평가하였다. 창호보호장치의 이론적 성능 산정은 탄성하중법과 처짐 곡선의 미분방정식을 이용한 수식해석과 Midas-Gen을 이용한 전산해석을 통해 수행하였다. 실험값과 이론 산정 값의 최대하중 가력시의 판유리 중앙부 최대 처짐 비교를 통해 산정방법의 유효성을 검토하였다. 창호보호장치 부착 시 실험조건하에서 40%까지의 응력감소효과와 동일 하중 하에서 71.4%까지의 처짐 감소 효과가 있었다. 판유리를 보요소로 해석한 결과보다 판유리를 판 요소로 해석한 결과가 오차가 적으므 로 성능 판단 시 가능하면 판 요소로 해석을 수행하는 것이 유리하다.

Recently, damage to domestic facilities due to strong winds and typhoons is increasing. This study focused on sign structures among various vulnerable facilities. The evaluation of wind fragility was performed considering the destruction of the anchor for fixing, which is one of the failure modes of the sign structures. The performance evaluation of the anchor for fixing was carried out to derive the wind fragility. Three parameters were set and twelve anchor types were selected to perform the pull-out and shear tests. The resistance performance was estimated based on the experimental results. Wind loads were estimated using the Monte Carlo simulation method. Based on this, we derive the wind fragility according to the wind exposure category. Finally, the change of the wind exposure category and the evaluation of the wind fragility according to the experimental parameter were performed.

In this study, the fragility for transmission tower subjected to wind disaster, which has the greatest influence on transmission tower, was developed for 154kV transmission tower located between Yangyang and Sokcho city. The resistance capacity and the limit state required for the evaluation of the fragility were divided into the major part and the auxiliary part in the steel tower. Moreover, the failure of tower was defined as the yielding stress of each member in the tower which could be used to determine their resistance performance. Domestic wind design guideline and criteria for transmission tower was used to determine the wind loads demand on the tower. By comparing the loading demand and resistance capacity, the failure of tower could be determined which in turn used to derive the wind fragility. The results obtained in this study could be used as a reference for damage prediction system of transmission tower and similar structures.

Recently, the damage caused by typhoons and strong winds are increasing due to the world climate change. Considering the vulnerability of structure to strong wind disaster, in this study, we focused on the soundproof wall among vulnerable wind facilities. GFRP was chose as the reinforcement frame among the components of the soundproof wall. The modeling of the soundproof wall was made using the finite element commercial analysis program ABAQUS and the resistance performance was estimated through the optimal model analysis of the soundproof wall. Wind loads were calculated using Monte Carlo Simulation. Finally, wind fragility evaluation was performed to predict the degree of damage of the GFRP frame soundproof wall. It is necessary to verify the performance of the GFRP frame through comparison with the aluminum frame which is generally used in the construction of the soundproofing wall.

강풍 현장에서는 소방공무원들의 안전에 심각한 위협을 받을 수 있으며 현장 활동에도 큰 영향을 끼치게 된다. 현재 국내에 는 강풍 시 현장 대응 매뉴얼 기준이 마련되어 있지 않아 소방공무원의 강풍에 대한 이해를 돕기 위한 충분한 교육이 이루어지지 않으며, 강풍 시 현장 활동에 대한 합리적인 판단이 불가능한 실정이다. 이에 본 연구에서는 강풍 현장에서 소방공무원의 희생을 줄이기 위하여 실제 소방대원을 대상으로 풍동실험을 수행하였으며, 수행된 풍동실험 유형으로는 소방관의 복장, 지면의 미끄러운 정도, 물건 운반 등이 있다. 또한 강풍 조건에서 활동 유형별 현장 대원의 행동과 풍속에 따른 행동 제약 요인을 분석하고, 활동 유형별 제한 풍속을 도출하여 이에 따른 정량적인 평가를 수행하였다.

강풍으로 인한 구조물의 파괴는 한계상태 이상의 풍하중으로 인한 파괴와 한계상태 보다 레벨은 낮지만 반복적인 풍하중에 의한 피로파괴로 나눌 수 있다. 한계상태설계 파괴에 대한 연구는 많이 이루어져 있으나, 강풍에 의한 피로파괴에 관한 연구는 드물다. 본 논문은 강풍에 의한 피로파괴 해석 시 사용할 수 있는 풍속의 계속시간에 관한 모델을 기상관측소로부터 획득한 자료를 사용하여 확률통계방법에 의하여 제시한 것이다. 강풍의 발생성인은 한국의 기상 특성에 따라 태풍, 전선풍, 계절풍으로 나누었고, 년최대풍 속자료에 대한 통계적인 처리는 극치Ⅰ형 누적분포함수를 사용하였다. 1회 강풍이 불었을 때 어떤 레벨에서 풍속의 계속시간은 풍속의 확률밀도함수와 최대풍속값에 의해 일반화된 누적신간의 곱으로 각 강풍의 발생성인에 따라 주어진다.

Recently, the damage caused by typhoons and strong winds, which frequently occur as a result of global climate change, is on the rise. Soundproofing and windshield walls installed on roads often fail to function because of damage due to strong winds. Therefore, in this study, strong wind fragility evaluation was performed to predict the probability of failure of soundproof / windproof walls from wind loads. A three-node bending experiment was carried out to investigate the material characteristics of the aluminum frame which was installed on the actual soundproof wall. Based on the results of this experiment, the resistance performance of target structure was calculated, and the frame damage was selected as the performance limit state. Wind loads acting on 4m x 1m individual element soundproof wall was compared with the resistance capacity by Monte Carlo simulation method. In the future, the evaluation of the strong wind safety of the sound barrier structure should be proceeded by setting the limit state and performing the vulnerability evaluation through the additional experimental data. This work can become guideline information for future design of soundproof and windproof wall.

Recently, the damage caused by typhoons and strong winds frequently displayed according to world climate change tends to be increasing. In the case of soundproof / windproof wall installed on the road, frequent occurrence does function for damage due to strong wind. As a result, in this study, strong wind fragility evaluation was performed to predict the degree of damage of strong winds of soundproof / windproof walls. We were conducting research focusing on the destruction mode in which the overall destruction of the sound barrier caused by the destruction of the aluminum frame occurs. Three node bending experiments were conducting for grasping the material properties of a soundproof wall aluminum frame that is currently being constructed on a road. Based on the results of this experiment, the resistance performance of the target structure was calculated, the frame breakage was selected as the limit state, and the wind load acting on the simplified soundproof wall model was measured using the Monte Carlo model model technique to measure.From now on, through the additional study, it will be necessary to proceed with a more accurate evaluation of the safety against strong windsof the soundproof wall structure using the vulnerability evaluation execution and the setting of the limit state.This study is expected to be the basic data of the study on prediction technique of wind - induced damage of soundproofing and windshield walls in the future.

본 연구에서는 강풍 위험 모델과 강풍 취약도 모델을 개발하여 옥외 광고물의 강풍 위험도를 정량적으로 평가하였다. 강풍 위험 모델과 강풍 취약도 모델 모두 확률론적 접근법인 몬테카를로 모사 모형을 적용하여 개발되었으며, 강풍 위험도 모델은 평가된 강풍 위험과 강풍 취약도의 수학적 계산을 통해서 평가되었다. 강풍 위험은 국내 내륙과 해안지역의 대도시인 서울과 부산 지역에 대하여 평가되었으며, 강풍 취약도 모델은 현장 조사와 문헌 조사를 통하여 파악된 10종의 벽면 이용형, 8종의 돌출형 옥외 광고물을 대상으로 개발되었다. 강풍 위험도에 영향을 미치는 요인을 파악하기 위하여 지표조도구분, 옥외 광고물의 형태, 설치 지역, 설치 높이 등에 따른 강풍 위험도를 정량적으로 평가하였다. 본 연구에서 제안한 강풍 위험도 평가 방법은 강풍으로 인한 옥외 광고물의 손실 추정 및 피해 저감 대책 수립을 위하여 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 태풍 동반 강풍으로 발생한 피해를 예측하기 위하여 강풍 위험도 평가 모델을 개발하고 위험도를 평가하였다 . 강풍 위험도 평가 모델은 강풍 위험 모델과 강풍 취약도 모델의 합성곱을 통하여 개발되었으며, 강풍 위험과 강풍 취약도 모델은 모두 확률기반의 몬테카를로 모사 기법을 이용하여 개발되었다. 강풍 위험도는 아파트에 설치되어 있는 창호 시스템에 대하여 정량적으로 평가되었다. 강풍 위험도에 영향을 미치는 요인들의 상대적 영향성을 평가하기 위하여 지역적 요인(부산, 대구, 대전, 서울), 지형적 요인(지형계수, 지표조도구분), 건물의 형태적 요인(건물 높이, 지붕 경사각, 주 호수)에 따라 강풍 위험도를 비교하였다. 개발된 위험도 평가 모델을 적용하여 총 432개 강풍 위험도를 비교한 결과, 지표조도구분이 강풍 위험도에 가장 높은 영향을 보이는 것을 확인하였으며, 다음으로 지형계수, 건물 높이, 평가 지역, 지붕 경사각, 주호 수 차례로 영향을 미치는 것을 파악하였다. 본 연구에서 확립된 강풍 위험도 평가 모델은 창호 시스템의 경제적 가치와 결합하여 강풍으로 인한 손실 추정 및 피해 저감 대책 수립의 기본 데이터로 활용이 가능할 것으로 사료된다.

본 연구에서는 강풍 위험과 강풍 취약도의 합성곱을 통하여 강풍 위험도를 평가할 수 있는 확률적 체계를 수립하였으며, 수치적으로 개발한 모형으로 아파트 창호 시스템의 강풍 위험도를 평가하였다. 강풍 위험 모형은 1951년부터 2013년까지에 한반도에 영향을 준 태풍의 기후학적 자료를 몬테카를로 모사기법에 적용하여 개발되었다. 또한 몬테카를로 모사기법으로 창호 시스템의 저항성능과 풍하중의 확률 분포를 비교하여 강풍에 대한 4가지 피해단계의 구조적 파괴확률을 평가할 수 있는 취약도 모형이 개발되었다. 개발된 몬테카를로 모사기법으로 평가한 강풍 위험과 강풍 취약도는 각각 웨이블 분포와 로그정규분포로 곡선맞춤 되었으며, 합성곱을 통한 강풍 위험도 평가에 사용되었다. 본 연구에서 개발한 확률적 위험도 평가체계를 통하여 평가지역, 지표조도, 지형, 지붕 경사각, 건물 높이 등이 아파트 창호 시스템의 강풍 위험도에 미치는 영향성을 정량적으로 평가할 수 있었다. 향후 본 연구를 통하여 개발된 강풍 위험도 평가 모델은 평가지역의 존재하는 건축물에 대한 데이터베이스와 결합하여 손실추정 및 피해 저감대책 수립 등의 분야에서 활용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 태풍시 보험금청구자료를 이용하여 강풍 취약도 모델링을 수행한다. 보험금청구자료는 2009-2013 기간의 13개 태풍 시 강풍으로 인한 보험금청구자료이다. 보험사고는 대부분 최대풍속 30m/s 미만 범위에서 발생하였다. 취약도 모델링은 사업장 단위의 사고심도와 사고빈도를 구분하여 수행되었다. 사고심도는 보험금청구자료의 한계상 풍속에 따른 사고심도로 모델링이 불가하여 보험금청구자료의 평균사고심도로 모델링하였다. 사고빈도는 주택, 일반, 공장을 사업장 규모에 따라 4가지 위험집단으로 분류하여 모델링하였다. 사고빈도는 Weibull CDF보다 Gumbel CDF를 이용하여 모델링하는 것이 더욱 효과적인 것으로 나타났다. 현 취약도 모델링과 과거 태풍 시 바람장을 이용하여 보험 포트폴리오의 태풍 위험을 추정하였다. 10억 원 이상의 지급보험금을 유발한 태풍의 경우 지급보험금을 최대 46% 과소 추정하였으며, 최대 137% 과대 추정하는 결과를 나았으며, 이런 정밀도는 AIR사의 CAT 모델링과 유사한 수준으로 평가되었다.

본 연구에서는 2005~2010년 기간 동안 영동지역의 지형성 강풍과 관련된 태백산맥 풍하측에서 관측된 기상요소들을 분석하였다. 강풍 사례는 강원지역에서 풍속이 14 m s−1 이상인 조건을 이용하여 선정하였다. 강풍 사례는 총 15일로 나타났고, 모두 영동지역에 위치한 속초, 강릉, 동해, 그리고 태백 지역에서 발생하였다. 사례 중 태풍(세 사례) 그리고 영동지역의 대설(두 사례)과 호우(두 사례)와 관련된 7개 사례는 이 연구에서 제외하였다. 8개 강풍 사례를 분석하기 위하여 종관 일기도, 속초 고층 관측, 강릉 수직측풍, 그리고 수치모델 자료를 사용하였다. 선정된 사례는 무강수 혹은 일강수량 1mm 이하의 강수를 보였다. 종관 일기도에서 나타난 지상과 상층의 특징은 기압분포가 한반도를 중심으로 남고북저형을 보였고, 영동지역으로 온도능(warm ridge)이 위치하였다. 역전층(혹은 안정층)과 온도능은 하층 강풍대와 함께 산 정상의 약 1~3 km (925~700 hPa) 고도에 위치하였다. 또한 지역예보시스템에서 분석된 온난핵과 온도능은 산 정상 상공의 850 hPa 등압면 고도에 위치하였고, 이 고도에서 수평 온도 경도는 0.10~0.23oC km−1로 분석되었다. 이러한 분석 결과는 영동지역 강풍 예보 가이던스로 요약되었다.