최근 전 세계적으로 주목받는 자연 재난 중 하나는 폭염이다. 지구온난화로 세계의 기온이 상승함에 따라 피해도 꾸준히 발 생하고 있으며, 우리나라 역시 2011년 443명이던 온열질환자가 2018년 4,526명으로 10배가 넘게 증가하였다. 그로 인해 대한민국 정 부는 지속적인 기온상승과 폭염 피해 증가로 2018년 9월에「재난 및 안전관리 기본법」을 개정하여 기존 자연재난 분류에 포함되어 있지 않던 폭염을 추가함으로써 폭염으로 발생한 피해에 대한 지원, 보상을 위한 법적 근거를 마련하고 이전보다 폭염에 대해 주의 깊 은 관심과 저감 대책을 마련하기 위해 노력하고 있다. 높아진 관심처럼 폭염에 관한 연구는 2018년 이후 꾸준히 증가하였지만, 대부분 의 선행연구는 폭염 당일의 기온과 온열질환자에 대해 분석하였고, 폭염의 지속성이나 풍속이 온열질환자 발생에 미치는 영향에 대한 선행연구는 매우 미비한 형편이다. 따라서 본 연구에서는 폭염의 지속성의 영향을 평가하기 위하여 온열질환자 발생 당일을 기준으로 3일~7일 이전 기간을 포함한 기간의 기상 데이터, 즉 일 최고기도, 일 최저기온, 일 최고 체감기온, 일 평균 풍속의 이동 평균을 고려하 여 온열질환자 발생 이전의 기온과 발생 당일의 기온이 온열질환자에게 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다. 연구 결과 최고기온, 최 저기온의 이동 평균 기간별로 온열질환자 발생에 영향을 미치는 것을 확인하였으며, 일 평균 풍속이 2 m/s 이상일 경우 온열질환자 발 생률이 감소하는 것을 확인하였다. 하지만 기상데이터를 지자체별로 수집할 수 없어 인접 데이터를 사용한 한계와 온열질환 발생 이 전의 기상 환경 분석을 단순 산술평균을 이용하였다는 한계를 지니고 있다.

지난 10년간 복원력 상실에 의한 어선의 해양사고가 지속해서 증가하고 있으며, 갑작스러운 강풍이 주요 원인으로 지적되고 있다. 이러한 강풍에도 견딜 수 있는 어선의 운동·조종성능을 확보하기 위해서는 정밀한 풍하중 예측 기법이 우선되어야 한다. 따라 서 본 연구에서는 전산유체역학 기법을 이용한 어선의 풍하중 평가기법을 개발하고자 한다. 특히, 고도 변화에 따라 풍속이 변화하는 계산환경을 모사하여 그 결과를 균일한 속도분포를 가정한 수치해석 결과와 비교 분석하고자 한다. 본 연구에서는 0-180°까지 15° 간격 으로 13개의 방향에 대해 풍하중을 계산하였으며, 계산에 사용된 메쉬 모델은 메쉬 의존성 시험을 수행하여 개발하였다. 전산수치해석은 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes) 기반 상용 해석 Solver인 STAR-CCM+(Ver. 13.06)와 k-w 난류 모델을 이용하여 정상상태(Steady State) 유동해석을 수행하였다. 수치해석결과를 간략히 살펴보면 Surge, Sway 및 Heave에서 39.5 %, 41.6 % 및 46.1 % 풍하중이 감소하였으 며 Roll, Pitch 및 Yaw에서 48.2 %, 50.6 % 및 36.5 % 감소하였다. 결론적으로 본 연구에서는 고도에 따른 풍속 변화 모델을 통해 기존보 다 정밀한 수준의 풍하중 추정이 가능한 것을 확인하였으며, 그 결과가 선박의 풍하중 추정 평가기법 발전에 이바지하길 기대한다.

본 연구는 표준 개방한우사 설계도에서 제시된 처마의 길이보다 짧게 개방한우사의 처마가 시설되었을 때 지붕의 기울기와 동일하게 처마를 연장하는 것과 기둥 위치에서 수직으로 비가림시설을 하는 경우, 어느 우사가 우의 더위 스트레스 경감, 우방 바닥 건조, 비 들이침 및 환기효율에 더 유리한지를 규명하기 위하여 표준길이의 처마와 3종의 비가림 시설을 대상으로 computational fluid dynamics (CFD) 시뮬레이션기법을 이용하여 수행하였다. 여름철의 평균 풍속인 1.2 m/s에 근거하여 시뮬레이션을 한 결과, 여러 형태로 수직 비가림시설을 설치하는 것보다 표준 처마길이로 시공하는 것이 환기 및 풍속분포가 양호하였다. 따라서 수직으로 비가림시설을 하는 것보다는 축사 표준설계도에 제시된 처마 길이 정도까지 지붕의 기울기와 같게 처마를 연장하는 것이 유리하다.

본 논문에서는 5개국의 하중 기준을 이용한 지형학적 풍속 영향 계수에 대한 분석을 과 한반도 기복 지형에 대한 적용을 다루었다. 미국(ASCE 7-05), 호주/뉴질랜드(AS/NZS 1170.2:2002), 유럽 (EUROCODE 2004), 일본 (AIJ 2004), 한국(KBC 2005)의 풍하중 기준을 비교하였으며, 풍속 영향 효과를 결정하는 조건들을 본 연구에서 조사하였다. ASCE 7-05 하중기준을 제외한 하중기준은 풍상측 장애물에 대한 고려사항이 없어, 다른 각국 하중기준에 미국 하중기준의 풍상측 장애물 고려 사항을 접목한 방법을 채용하였으며, 본 논문에서는 이 방법을 혼합적 매개변수법 (MPM)으로 명명하였으며, 기복 지형에 의한 풍속 영향 효과를 보이기 위해서 본래의 하중기준과 MPM을 결합한 하중기준 간의 지형할증계수를 비교하였다. 풍상측 지형의 기울기와 각국 하중기준의 서로 다른 매개변수 값의 영향이 반영된 지형할증계수을 도출하였으다.

고립된 3차원 산악지형에서 지형적 영향에 의한 풍속 증가 현상이 전산유체역학 (CFD) 해석을 통하여 검토 된다. CFD 해석에서, 4개의 서로 다른 경사를 갖는 산악지형 모델이 고려되고, 3차원 산악지형에 대한 지형계수가 풍 방향과 풍직각 방향에 대하여 산정된다. 또한 풍속 증가에 대한 CFD 해석 결과는 경계층 풍동에서의 실험 결과와 국내외 주요 설계기준과 비교된다. CFD 해석 결과, 매우 큰 풍속 증가가 산 정상부에서 발생하였는데, 산 정상부에서 풍속은 48%에서 56% 정도 증가하였다. 풍방향으로 산허리 및 산기슭의 여러 지점에서 풍속이 약간 증가하거나 감소한 반면, 풍직각 방향의 동일한 높이에서는 풍속이 증가하였다. 풍직각방향의 경우, 산 높이의 1/2 지점에 있는 산허리에서의 풍속 증가는 31%에서 50% 정도였고, 산기슭에서의 풍속 증가는 19%에서 27% 정도였다. 본 연구 결과, CFD 해석에서 얻어진 지형계수와 풍동실험에서 얻어진 결과는 대략 3%에서 8% 범위에서 차이를 나타냈고, 풍직각 방향으로 산기슭 근처에서의 풍속 증가에 미치는 지형의 영향은 무시할만하지 않았다.

본 논문에서는 풍동실험을 수행하여 3차원 산악지형에서의 풍속할증현상을 정량적으로 평가하고자 한다. 풍동실험을 수행하기 위하여 건축구조설계기준에서 분류하고 있는 기울기에 준하여 다음의 5.71o, 11.31o, 16.70o, 21.80o, 26.57o 의 각각 다른 경사를 가진 5가지 산악지형모형을 제작하였다. 풍동실험결과 다양한 위치에서의 풍속할증계수를 산정할 수 있었다. 풍동실험결과를 바탕으로 풍속할증영역을 산정해 보면 수평거리의 영역은 산의 전지역, 수직거리의 영역은 산의 높이의 3.5배로 산정하였다. KBC(2005)의 풍속할증계수와 실험으로 얻은 풍속할증계수의 최대값을 비교한 결과 5.71o의 경사에서 실험값이 30%정도 크게 평가되었다. 실험결과를 바탕으로 산정한 풍속할증영역은 수평거리의 경우 5.71o~16.70o의 경사에서 KBC(2005)의 풍속할증적용범위를 넘어섰고, 수직거리의 경우 5.71o를 제외 한 나머지 경사에서 KBC(2005)의 풍속할증적용범위를 넘는 것으로 확인되었다.

There were 35 typhoons affecting Korean Peninsula from 1999 to 2009(The average annual number of typhoon is 3.18). Among these typhoons, the number of typhoon passing through the Yellow sea, the Southern sea and the East sea were 14, 6 and 15 respectively. Wind speed on the height of 10 m can be finally estimated using the surface roughness after we calculate wind speed on the height of 300 m from the data on the surface of 700 hPa. From the wind speeds on the height of 10 m, we can understand the regional distributions of strong wind speed are very different according to the typhoon tracks. Wind speed range showing the highest frequency is 10~20 m/s(45.69%), below 10 m/s(30.72%) and 20~30 m/s(17.31%) in high order. From the analysis of the wind speed on the hight of 80 m, we can know the number of occurrence of wind speed between 50 and 60 m/s that can affect wind power generation are 104(0.57%) and those of between 60 and 70 m/s that can be considered as extreme wind speed are even 8(0.04%).

본 연구는 여름철을 중심으로 공원규모와 풍속의 차이가 기온저감효과에 미치는 영향을 검토하였다. 공원 내외의 기온분포도로부터 공원 내의 기온은 어떤 규모 및 풍속이라도 주변 시가지의 가장 낮은 곳의 기온보다 낮게 나타났으며, 공원의 규모가 크면 클수록 공원 내외의 기온차이는 커지는 경향을 보였다. 공원 내의 고온역은 포장면과 나지 주변에서, 저온역은 식재지와 수면 주변에서 형성되는 것으로 나타났다. 공원주변의 기온저감효과와 그 영향범위로부터 풍하 쪽의 관측치는 편차가 컸지만 비교적 녹지에 가까워질수록 기온이 낮아지는 경향을 보였다. 이러한 현상은 공원의 규모가 크면 클수록, 풍속이 강하면 강할수록 기온저감효과의 영향범위가 확대되는 것으로 나타났다. 공원 내의 녹피율과 기온과의 관계에서 공원의 규모가 크면 클수록 기온저감효과는 커지는 경향을 보였으며, 규모가 같은 공원 내에서는 풍속이 2～4m/s(강할 때)일 때 기온저감효과가 가장 큰 것으로 나타났다. 이상의 결과로부터 공원 내의 저온역을 조성할 경우에는 식재지와 수면의 적절한 배치가 필요하며, 공원규모에 있어서도 그 규모를 크게 확대하는 것이 바람직할 것으로 사료된다. 또한, 공원을 중심으로 풍하 쪽 주변 시가지의 저온역을 확대하고자 할 경우에도 대규모 공원의 배치가 효과적이라 할 수 있으며, 그 효율성 측면을 고려한다면 같은 면적의 공원일 경우에는 작은 규모의 공원을 분산배치하는 것이 효율적이라 사료된다.