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 풍동실험을 통해 345kV급 송전철탑에 작용하는 공기력계수를 측정하고 IEC-60826 기준과 비교하였다. 이를 위하여 본체와 크로스암을 포함한 총 6개 세그먼트로 분리될 수 있는 축척 1:25인 강체 모형을 제작하였다. 그리고 다양한 바람 수평 입사각에 대하여 철탑 전체 및 각 세그먼트에 작용하는 공기력을 측정하였다. 풍동실험 결과를 보면, 전체 철탑에 작용하는 공기력계 수가 IEC 기준치와 비교하여 수평입사각의 변화에 따른 경향이 잘 일치한다. 그리고 IEC 기준치가 풍동시험치보다 전반적으로 약간 커서 안전측의 결과를 제공하고 있다. 송전철탑을 구성하는 세그먼트 중에서 철탑본체에 작용하는 공기력계수는 풍동실험치가 설계기 준치보다 작았다. 하지만 철탑 크로스암에서는 풍동실험치가 설계치를 약간 넘는 경우가 일부 나타났다. 이를 볼 때 기존 설계기준은 철탑본체에 대해서는 안전측의 결과를 제시하나, 일부 바람 입사각에서 크로스암에 작용하는 공기력은 과소평가할 가능성이 있는 것 으로 판단된다.

This study evaluates the performance of three theoretical models for correcting dynamic pressure affected by tube length. The experiments involved measuring sinusoidal pressure waves with varying frequency bandwidths, using tubing systems ranging from 20 cm to 300 cm in length including multiple tubing systems connecting three or more tubes. The results showed that the Bergh and Tijdeman models, with constant and variable polytropic parameters respectively, had superior correction performance for various tube lengths, while the Whitmore & Leondes model showed discrepancies. The Bergh & Tijdeman model, with a polytropic parameter of 1.4, is recommended due to its convenience and accuracy. Furthermore, including the inner volume of the pressure transducer in the theoretical model was found to be crucial for accurate correction, as not doing so caused significant errors. The Bergh & Tijdeman model was also found to efficiently correct tube length effects in multiple tubing systems, eliminating the need for time-consuming and laborious experiments.

국내 자연재난 피해의 50%는 태풍에 의해 발생하며, 최근 태풍에 동반된 강풍에 의한 인명 피해가 빈번하게 발생하고 있다. 재난 피해 저감을 위한 재난 안전 교육의 일환으로 국내의 강풍체험시설은 대부분 제한된 공간에 설치되어 체험을 위한 내부 유동장의 효과적 설계가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 전산유체역학 기법을 이용하여 강풍 체험장의 내부 유동장을 해석하였으며, 내부 구조 형상으로 인해 발생하는 압력 저항을 공간 저항으로 정의하였다. 기존 강풍 체험장에 대한 분석 결과 기존의 수평 방향 풍로 구조로 인해 매우 불균질한 내부 유동장이 형성되고 큰 공간 저항이 발생함을 확인하였다. 이를 개선하기 위하여 풍로를 수직 방향으 로 변경함으로써 공간 저항을 80% 가까이 감소시킬 수 있음을 확인하였으며, 체험장 내부 유동장의 균질도도 크게 향상되어 실질적 강풍 체험장 구현이 가능함을 확인하였다.

In this study the characteristics of wind pressure that are depending on the open type of retractable dome roof were analyzed according to the wind pressure coefficient and wind pressure spectrum. The analysis results showed that the open type and shape of the roof both had a significant impact on the wind pressure changing. In case of the edge to center open type, the wind pressure has not changed much because of the complex turbulence of flow and open area. On the other hand, in case of the center to edge open type, it has confirmed that wind pressure increases due to the separation of flow in windward and open area.

This study investigates the wind pressure characteristics of elliptical plan retractable dome roof. Wind tunnel experiments were performed on spherical dome roofs with varying wall height-span ratios (0.1~0.5) and opening ratios (0%, 10%, 30% and 50%), similar to previous studies of cirular dome roofs. In previous study, wind pressure coefficients for open dome roofs have been proposed since there are no wind load criteria for open roofs. However, in the case of Eeliptical plan retractable dome roof, the wind pressure coefficient may be largely different due to the presence of the longitudinal direction and transverse direction. The analysis results leads to the exceeding of maximum and minimum wind pressure coefficients KBC2016 code.

본 연구는 일정한 풍환경하에 온실 피복재 관류전열손실을 분석하기 위하여 온실 열손실 분석용 소형 풍동을 제작하고 그 성능을 분석하였으며 모형온실을 적용하였을 때의 관류전열손실을 분석하였다. 소형 풍동은 시험부 측 공기흐름이 정상상태를 유지하고 편차를 최소화하기 위하여 풍동의 각 요소를 반영하여 구성하였으며 송풍부, 확산부, 정류부, 축소부, 시험부로 구성하였다. 소형 풍동의 형태는 개방형, 토출식으로 결정하였고, 시험부 규격은 제작하고자 하는 모형온실의 규격과 상사비율, 시험부의 단면 폐쇄율을 감안하여 결정하였다. 상사비율을 풍동실험에 적용할 모형은 농업시설 중 가장 큰 비중을 차지하고 있는 단동 비닐온실을 대상으로 하였다. 소형풍동 내 풍속을 조절함에 따라 나타나는 모형온실 피복재의 관류전열계수는 피복재 면을 크게 지붕면과 측벽면, 앞뒷면으로 나누고 각 면별 계측 데이터를 평균 내어 산출하였다. 지붕면은 풍속이 증가함에 따라 전열계수도 증가하나 증가폭이 감소하는 구간은 배치각도에 따라 1-2ms-1과 2-3ms-1으로 구분되어지는 것으로 판단되었다. 측벽면의 전열계수가 증가하는 폭이 큰 구간은 0-1ms-1 구간인 것으로 판단된다.

환경풍동 내 공기의 온도와 속도 변화에 대한 공기 유동과 전열 특성을 분석하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 풍동 시험부 내 각 단면의 평균 속도, 균일도, 그리고 대류 열전달계수는 노즐 출구의 온도와 속도에 따라 큰 영향을 받게 된다. 노즐 출구로부 터 멀어질수록 평균 속도와 균일도가 점차 감소하고, 노즐 출구의 속도가 50km/h일 때 공기온도가 -40~60oC까지 변화함에 따라 단면 평균 속도와 균일도가 각각 약 12.9%와 13.5% 정도까지 증가하였다. 또한 시험부 바닥의 대류 열전달계수는 50~150km/h의 속도 변화에 대해 약 59.7%까지 증가하였으며, 공기의 온도와 속도가 증가함에 따라 시험부 열 유속도 함께 증가하였다. 본 연구에서 수행한 결과들은 최적의 환경풍동 설계에 필요한 주요 설계 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

The biggest impact on the cladding design of buildings is wind loads. Wind tunnel tests were conducted to examine the applicability of current wind load standards about membrane retractable roof spatial structure. A dome model with a circular shape that is retractable to the center of the dome was made (Opening ratio = 0, 10, 30, 50). In addition, height adjustable turntables were made and tested with five patterns with H/D = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5. The maximum wind pressure coefficient and the minimum wind pressure coefficient for the cladding were analyzed and the experimental wind pressure coefficient were compared with the current wind load standards, KBC2016 and AIJ-RLB(2015). The experimental value and the reference value of the enclosed roof were very similar and showed possibility of application, but opened roof case was found that the reference value was underestimated.

Spatial Structure has suffered from a lot of damage due to the use of lightweight roofs. Among them, the damage caused by strong winds was the greatest, and the failure of the calculation of the wind load was the most frequent cause. It provides that wind tunnel test is used to calculate the wind load. However, it is often the case that the wind load is calculated based on the standard of wind load in the development design stage. Therefore based on this, the structure type and structural system and member design are often determined. Spatial structure is usually open at a certain area. The retractable roof structure should be operated with the open roof in some cases, so the wind load for the open shape should be considered, but it is not clear on the basis of the wind load standard. In this paper, the design wind pressure of a closed and retractable roof structure is calculated by KBC2016, AIJ2004, ASCE7-10, EN2005, and the applicability of wind pressure coefficient is compared with wind tunnel test.

착빙 및 착설에 의한 송전선의 갤로핑 발생 메커니즘의 규명을 위해 본 연구에서는 실제규모의 송전선 풍진동 모사를 가능 하게 하는 실험방법과 실험장치를 개발하였다. 개발된 실험장치는 8줄의 탄성와이어로 지지되는 송전선단면 모형으로 구성되며, 수직 , 수평 및 비틀림 방향으로 저주파수에서 큰 변위의 진폭으로 진동이 가능하다. 풍동실험을 통하여 본 실험방법의 유효성을 확인 하였고 실제 송전선의 갤로핑현상의 재현이 가능하다는 것을 알 수 있었다.

매년 증가하고 있는 풍해에 대한 대책으로서의 내풍설계는 필수적이다. 사과나무 지주시스템의 내풍설계를 위해서는 우선적으로 사과나무에 작용하는 풍하중을 파악해야 하고, 이를 위해서는 사과나무의 항력계수 산정이 필요하다. 기존 항력계수 산정 방법에서 발생할 수 있는 실험적 오차 등의 문제점을 보완하고자, 하중 측정 장치의 제작을 통한 풍하중 직접 측정 및 이를 통한 항력계수의 역추정 과정을 수행하였다. 풍속이 증가할수록 항력계수는 감소하며 점차 수렴하는 경향을 나타냈으며, 풍속 30m/s 일 때, 전면적 기준 약 0.176, 순면적 기준 약 0.356 의 값을 갖는 것으로 나타났다.

풍력발전 타워는 높은 세장비를 갖는 형상으로 인해 바람에 의해 발생하는 횡하중에 취약한 구조를 가지고 있기 때문에 바람은 풍력발전 타워를 설계하는데 있어서 중요한 설계요소 중 하나라고 할 수 있다. 본 논문에서는 타워 운송 편의성 향상을 위해 설계된 8각 및 6각 단면형상을 가지는 조립식 강관 타워 및 일반 원형 강관 타워의 일정 높이 이상에서부터 4개의 작은 기둥으로 분리되는 형상을 가지는 멀티기둥 강관 타워에 대한 2차원 단면모형 풍동실험과 3차원 모형 풍동실험을 수행하여 각 형상별 풍력계수를 산정하여 그 특성을 비교하였다. 또한 풍동실험 축소모형에 대한 CFD 해석을 수행하여 산정된 풍력계수값의 신뢰성을 확인하였으며, 마지막으로 실제스케일 풍력타워에 대한 CFD 해석을 수행하여 각 형상별 특성을 분석하였다.

본 연구에서는 간척지 풍 환경 특성에 따른 온실의 환 기효율 분석 연구에 대한 기초연구로서 단동 양지붕형온실을 대상으로 간척지 풍 환경을 적용한 풍동실험 및 PIV 실험을 수행하여 풍속, 환기방식에 다른 온실 내부 공기유동 분석을 수행하였다. 실질적인 간척지 풍환경 적용을 위하여 ESDU 프로그램을 활용하여 풍속 및 난류 프로파일을 설계하여 풍동실험에 적용하였으며 구현 결과 ESDU 대비 5%의 오차 및 상관계수 0.96이 도출 되었으며 적절한 오차범위라 판단하여 이를 기준으로 실험을 진행하였다. 벡터장, 컨투어장을 통한 분석 결과, 풍상측에서 유입 되는 공기가 온실 하부로 주기류층을 형성하고 온실 상부로는 주풍방향과 반대방향으로 다소 약한 기류를 형성 하는 것으로 측정되었다. 이는 환기 시, 온실 하부영역 이 가장 환기가 원활한 위치이며 후류가 형성되는 상부 영역은 저속의 순환구역으로 온실 내부에 있어 환기에 가장 취약한 위치임을 알 수 있었다. 또한 외부풍속 대비 온실 유입구 유속의 경우 상이하게 나타난 바, 이는 차후 환기량이나 환기효율의 산정에 있어 보다 실질적인 수치가 될 것으로 사료된다. 온실 내부 중앙부 기준 수직 높이에 대한 높이별 유속 수치 도출 및 분석결과, 풍속의 증가율에 비례하여 내부 유속 분포 수치 또한 비례해서 증가하는 것을 알 수 있었다. 환기방식에 따른 내부 유속 저감 비율은 측창 환기, 측창-천창 환기의 경우 각각 약 40%, 30%로 나타났으며 측창-천창 환기조건에서는 천창을 추가적으로 개방 함으로써 공기의 유입되는 면적이 증감함에 따라 온실을 기준으로 발생되는 부압이 감소하여 오히려 측창 환기조 건보다 더 큰 유속 수치가 도출된 것으로 사료된다. 이는 차후 질량교체 환기량, 추적가스 감쇠법 등의 방법을 통한 환기량 산정에 있어 환기방식에 따른 환기량의 변화양상에 대한 분석을 추가적으로 수행할 필요성을 지니는 자료로 판단된다. 본 연구를 통하여 도출된 결과를 바탕으로 전산유체 역학(Computational Fluid Dynamics, CFD) 시뮬레이션에 접목하여 앞서 도출된 정량적인 높이별 유속 수치 및 정성적 유동분포를 기준으로 검증 및 정확도 향상을 통한 환기분석 모델을 설계하고자 하였다. 온실 내부의 공기유동에 따른 보다 실질적인 환기 척도를 도출하여 다양한 온실형태별, 환경조건별, 환기방식별 환기경향 분석 및 예측이 가능할 것으로 전망되며 시뮬레이션을 활용한 온실 체적 전체 및 구역별 환기량을 예측하여 환기 취약 구역을 파악, 보완할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 국내 실정에 맞는 양지붕형 온실을 대상으로 풍동 실험을 통해 간척지 풍환경 조건에 대하여 온실의 풍압 측정 지점별 풍압 계수를 평가하고 관련 기준과 비교하여 그 특성을 분석하였으며, 풍압의 면적 평균으로부터 온실 설계용 풍압 계수 및 국부 풍압 계수를 제시하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. (1) 풍향 0도 (용마루 직각 방향)에 대한 풍압계수를 검토한 결과, KBC2009의 경우 온실의 단부에 대한 풍압 계수를 과소평가하고 있는 것으로 나타났으며, NENEN2002의 경우 온실의 단부를 포함한 모든 부위에서 풍압계수를 과소평가하고 있는 것으로 나타났다. (2) 풍향 90도 (용마루 방향)에 대한 풍압 계수를 검토 한 결과, KBC2009, NEN-EN2002의 경우 온실에 작용 하는 풍압 분포 특성을 적절히 반영하고 있지 못한 것으로 나타났다. AIJ2004와 같이 풍압 분포 특성에 따라 풍상측 온실 끝단 1, 2단부 및 풍하측 등 온실의 각 부위에 따라 풍압 계수를 구분하여 제시하는 것이 가장 바람직한 것으로 나타났다. (3) 온실에 작용하는 풍향별 풍압 계수를 분석한 결과, 온실과 같은 구조물에 있어서 국부적인 풍압의 영향을 받는 피복재 (covering), 창틀 (glazing bar)등의 설계에 이와 같은 국부 풍압의 영향을 고려해야 할 필요가 있는 것으로 나타났다. (4) 온실에 작용하는 풍압 계수의 면적 평균으로부터 온실 부위별 설계용 풍압계수 및 국부 풍압계수를 제시 하였다. 이상의 결과와 같이 비교적 높이가 낮고 길이가 긴 온실의 경우, 관련기준 KBC2009 및 AIJ2004는 온실의 각 부분에 대한 풍압 계수를 적절히 반영하고 있지 못한 것으로 나타났으며, 다양한 온실에 대한 풍동 실험 결과를 토대로 간척지 설치 온실에 대한 설계 기준을 마련 할 필요가 있을 것으로 판단된다. 향후 연구 과제로는 다양한 온실 형태에 따른 풍압 계수 분포 특성을 분석 하고 온실 설계를 위한 풍압 계수를 제시함으로써, 온실 설계 기준의 정립을 위한 기초 자료를 축적하고자 한다.

본 연구에서는 초고층 건물의 풍동실험에서 얻어진 풍하중에 대하여 모드에 기초한 풍응답 해석을 수행하여 사용성을 검토하고, 목표 응답수준을 획득할 수 있는 수동 및 능동 질량형 장치의 예비설계까지 수행 가능한 프로그램을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 프로그램을 실제 초고층 건물의 풍동실험결과에 적용하여 TMD와 AMD의 설계를 수행하였으며, 가속도 응답과 질량체 이송거리를 중심으로 결과를 비교분석하였다. TMD와 AMD 모두 요구되는 응답 수준을 만족하는 최소의 질량체를 사용하는 경우 질량체 이송거리가 증가하는 문제점이 발생하였다. 특히 AMD는 TMD 보다 적은 질량체로도 사용성 기준을 만족하는 응답수준을 획득할 수 있다는 장점이 있었으나, 질량체의 이송거리가 지나치게 커지는 문제점이 있으며, 고주파통과필터와 같은 부가적인 이송거리 저감대책이 요구된다.

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.