대기 경계층은 특히 마찰로 인한 난류 운동 에너지 소산이 점성 하위층(VS)을 지배하는 표면 근처에서 대기의 자유 전단과 표면 마찰 사이의 복잡한 상호 작용에 의해 결정된다. 또한 로그 프로파일이 공존하며 마찰에 의해 난류가 재생되기도 한다. 현재 일 반적으로 공학적 목적으로 대기 경계층 내의 평균 풍속 프로파일은 표면 근처의 일정한 풍속을 가정하여 지수 법칙 또는 로그 법칙을 사용하여 모델링되는 경우가 많다. 그러나 증발, 복사 등의 열역학적 과정 외에 지표 부근 대기의 움직임에 의해 크게 영향을 받는 현 상을 분석하기 위해서는 지표 부근 풍속 프로파일에 대한 정의가 요구된다. 이에 본 연구에서는 난류 경계층에 대한 이전 연구의 이론 및 실험 결과를 활용하여 표면 거칠기를 고려한 VS 및 완충층 내의 풍속 프로파일을 제안하였다.

최근 강풍으로 인한 시설물 피해가 증가함에 따라 구조물 설계 시 설계풍속을 반영하고 있으며, 설계풍속 산정 시 기상청에서 제공하고 있는 연최대풍속 년도별 풍속 자료를 활용한다. 하지만 기상청에서 제공하고 있는 연최대풍속은 지형이나 지표면조도에 의해 할증되거나 감소된 관측풍속 중 최댓값을 제공하고 있어 실제 기본풍속 조건에서의 연최대풍속과는 상이하기 때문에 기상청에서 제공하는 연최대풍속을 활용하여 통계적 빈도분석을 수행할 경우 풍속이 과소 또는 과대평가 될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 40 년치 이상의 관측자료가 있는 전국 60개 지점의 기상관측소의 일최대풍속을 지형 및 지표면 조도에 따라 기본풍속 조건으로 보정하고 보정된 일최대풍속 중 연최대풍속을 선별하여 빈도분석을 통해 재현기간 풍속을 산정하였으며, 보정하기 전의 일최대풍속을 이용하여 연최대풍속을 선별한뒤 선별된 연최대풍속을 보정하여 산정된 재현기간풍속과 비교·분석하였다. 분석 결과 100년 재현기간 풍속 기준으로 최대 4.2m/s 차이를 보였으며, 평균적으로 약 0.33m/s의 차이를 보였다.

본 연구는 지표항력모수화법과 공간해상도 설정에 대한 WRF 중규모모델내 지표풍속모의 성능을 평가하였다. 지표풍속 보정효과는 지형이 복잡한 한반도를 대상으로 연구하였다. 두 가지 새로운 지표항력모수화법과 수평 및 연직해상도를 가지고 총 5가지 실험(CTRL, Exp_JD, Exp_MO, Exp_h2, 그리고 Exp_l38)을 수행하였다. 1995년 한 해 동안 10m와 1000hPa에서 모의된 풍속을 검증 하였다. 실험결과, 지표풍속모의에 대한 최고성능은 WRF 모델내 아격자규모의 지표항력모수화법을 적용하고 연직층을 38개로 설계 한 실험 Exp_l38에서 나타났다. 10m 고도(1000hPa)에서 풍속 Bias와 RMSE가 각각 0.18(-2.65), 0.83(2.73)m/s였다. 이 연구에서 제안 한 MO의 지표항력모수화법과 연직층의 상세화가 풍속모의 설계는 WRF 모델을 활용하여 보다 정확한 바람정보를 생산하고 활용하는데 있어서 도움이 될 것이다.

풍속은 풍상측의 지형지물 등의 영향으로 같은 풍속이 불어올지라도 그 값이 많이 다르게 나타난다. 따라서 기상대 주변의 지형지물의 변화 즉 지표면 조도(노풍도)에 따라 측정되는 기상대 관측풍속은 많은 영향을 받는다. 따라서 기상대에서 관측되는 풍속은 이들을 보정하여 표준화 하여야만 건설 환경 등 많은 분야에서 설계 시에 사용 할 수 있다. 기상대에서 측정된 풍속은 측정소 주변의 지형지물에의 변화에 따라 그 풍속을 일정한 환경에서의 풍속으로 평활화(표준화) 할 필요가 있다. 기상대 풍속을 정확하게 평활화하기 위해서는 풍속 측정 당시의 지표면 조도를 알아야만 하나, 거의 대부분의 기상대에는 그 주변의 지표면 조도에 대한 과거 자료가 거의 전무한 실정에 있다. 일반적으로 Gust Factor(최대순간 풍속/평균풍속)는 지표면조도와 상관관계가 높다. 따라서 본 논문에서는 우리나라 기상대풍속의 Daily Gust Factor를 사용하여 하여 년 평균G.F로 구하고, 이것을 토대로 각 기상대별 G.F. 및 지표면 조도를 구한다. 이 값에서 구한 최근의 조도와 실측(현장목측, 사진 및 지형도에 의한 분석)을 비교하여 이방법의 유효성을 검토했다.