최근 지구온난화에 따른 기후변화에 따라 과거와는 다른 양상의 기상 변화가 발생하고 있으며, 해수 온도 상승으로 태풍의 대형화와 강도증가가 발생하고 있다. 이에 따라 선박이 접안 중 갑작스러운 돌풍 발생시 선박의 계류안전성 확보를 위해 사용할 수 있는 돌풍 대비용 직주의 필요성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 항만 및 어항 설계기준상 곡주 및 직주 배치 기준을 분석하고 계류안전성 평가 프로그램을 사용하여 12개 시나리오에 따른 직주 사용시 계류안전성 민감도 분석을 수행하였다. 평가 결과, 돌풍 대비용 직주에 선수 및 선미 브레스트라인을 추가하였을 경우, 일반적인 형태의 계류라인 배치에 비해 계류요소값이 감소하는 것으로 분석되었다. 본 연구 결과 는 접안선박 및 항만의 특성을 고려한 돌풍 대비용 직주 배치를 제안하기 위한 기초 자료로 활용될 수 있으며, 부두에서 직주의 배치는 돌풍 발생시 선박운항자 측면에서 선박의 계류안전성을 확보하기 위한 효율적인 방안이 될 것으로 사료된다.

구조물의 풍하중을 산정할 때의 설계풍속은 10분 평균풍속 또는 가스트풍속(3초평균풍속)을 적용한다. 건축물의 경우 10분 평균풍속 사용하고 있으나, 외장재 등과 같이 고진동수를 가지는 구조물의 경우에는 가스트풍속을 사용한다. 가스트풍속은 기상대 주변의 영향을 크게 받기 때문에, 일반적으로 10분 평균풍속에 돌풍율을 곱하여 산정하는 것이 편리하다. 본 연구는 최근 우리나라의 기상변화와 경제 발전에 따른 기상대 주변의 지표면상태의 변화를 반영하여 지표면조도에 알맞은 돌풍률을 평가한 것이다. 해석자료는 최근 40년간(1973년~2012년)의 전국 68개 기상관측소의 기상자료와 선행연구에서 제시한 지표면조도구분을 활용하였다. 돌풍률을 추 정할 때 평균풍속의 월최대값 범위는 16m/s~36m/s로 하였고, 16m/s 이하와 36m/s 이상에서는 돌풍률을 일정하게 하였다. 연구결과 지표면조도구분 B지역과 C지역의 돌풍률은 거의 유사하게 나타났고, 지표면조도구분 D지역은 다른 지역의 돌풍률과 차이를 보였다. 따라서 지표면조도구분 B, C지역의 돌풍률은 통합하여 평가하였고, 지표면조도구분 D지역만 따로 분류하여 돌풍률을 평가하여 제시하였다.

본 연구에서는 뇌우 돌풍 발생일의 시계열을 통해 뇌우 돌풍 발생에 대한 전조현상을 분석하였다. 돌풍이 관측된 날에 뇌전현상의 유무에 따라 뇌우에 의한 돌풍과 다른 요인으로 인해 발생한 돌풍을 분류하였으며, 뇌우 돌풍 발생일의 시계열을 분석하여 뇌우 돌풍 발생 이전에 급격한 풍속이 상승하는 비정상적(non-stationary) 시계열 특성을 보임을 확인하였다. 뇌우 돌풍 발생 시점을 기준으로 이전 풍속의 이동평균을 이용하여 풍속의 급격한 상승시점을 분석 하였으며, 이동평균의 시계열을 일반적 함수형태로 표현하였다. 이 결과를 이용하여 뇌우 돌풍 발생 이전 급격한 풍속이 상승하는 시점의 확률분포를 분석하고 이동평균의 단위시간 별 뇌우 돌풍 발생확률에 의한 위험평가 기법을 제시하였다.

본 연구에서는 뇌우 돌풍의 사전예측기술 개발을 위한 기반을 마련하기 위해 뇌우 돌풍 시계열 데이터를 통해 전조특성을 분석하고 전조특성에 따라 뇌우 돌풍의 발생의 확률적 분포를 분석하였다. 어떠한 현상에 대한 위험도를 평가하는 기준에는 불확실성이 있으며, 뇌우 돌풍의 경우 이러한 비뇌우 돌풍에 비해 단기적이고 국지적이기 때문에 불확실성이 높다. 따라서 뇌우 돌풍의 비뇌우 돌풍에 비해 불확실성의 관점에서 위험도가 더 높다. 하지만 뇌우 돌풍의 피해는 최근 점차 증가하는 추세에 있으며, 이에 따라 이를 사전에 예측할 수 있는 기술이 요구되고 있다. 사전 예측을 위해서는 전조 특성에 대한 파악이 중요하며, 뇌우 돌풍의 전조특성을 분석하기 위해 일 최대순간풍속 데이터와 기사자료를 통해 뇌우 돌풍을 분류하였다. 또한 분류 된 뇌우 돌풍과 비뇌우 돌풍의 1분 평균 풍속 시계열을 추세를 비교분석하였으며, 로그형태로 구성 된 함수를 통해 이동평균의 증가시점 파악하여, 1~12시간에 대한 각 시간별 풍속 상승 이후 뇌우 돌풍의 발생 시간을 통계적으로 분석하였다. 뇌우 돌풍 시계열의 이동 평균을 통해 뇌우 돌풍 발생 시간을 대해 확률적 분포를 활용하여, 1~12 시간별 이동평균의 풍속 상승이후 뇌우 돌풍이 발생할 확률을 분석하였다.

종관 규모의 기상은 세계적으로 구성된 관측망을 통해 기상을 이해 예측하고 현업 등에 활용 되고 있다. 그러나 기상현상으로 인한 피해는 이러한 종관 규모의 기상현상은 물론 작은 규모의 현상에 의해서도 발생한다. 특히 국지적으로 짧은 시간동안에 발생과 소멸과정을 거치며 순간적으로 강한 바람을 유발시키는 돌풍은 도시적인 측면에서 다양한 피해를 야기한다. 이러한 국지적인 기상현상의 경우 대비하기 어려울 뿐만 아니라 관측하기도 용이하지가 않다. 본 연구에서는 기상청에서 제공하는 2002.01.01-2009.06.30 기간의 31개 지점 기상관측대 기상관측자료와 기사현상자료를 이용하여 기상 현상 중 뇌우에 동반한 돌풍을 분류하고 뇌우 동반 돌풍의 공간적 분포 특성을 분석하였다. 국내에 경우 돌풍에 대한 기준이 마련되어 있지 않기 때문에 기상청에서 발령하는 강풍 특보 기준으로 수행하였다. 일반적으로 경사에 따라 풍속은 증가하는 것으로 알려져 있기 때문에 이러한 영향을 배재하였으며, 태풍에 의해 발생한 돌풍의 경우 본 연구범위 내에 포함되지 않기 때문에 기상관측점 별 영향을 준 태풍기간에 발생한 강풍은 제외하였다. 본 연구에서는 이와 같은 기준을 적용하여 국내 발생한 뇌우에 동반된 돌풍의 공간 분포를 분석하였다.