본 연구에서는 국내외의 구조물 설계 기준에서 제시하는 지표조도에 따른 풍속의 보정 계수 산정 절차와 기준을 국내 지역에 적용하여 차이와 원인을 분석하였다. 이를 위하여 우리나라 건축구조설계기준(KBC2009), 호주/뉴질랜드설계기준(AS/NZS 1170.2:2002), 유럽기준 (EUROCODE), 일본도로교기준을 비교하였으며, 분석 대상지역은 효과적인 비교를 위해 복합적인 조도가 존재하는 도시지역, 해안가에 위치한 대도시지역, 부드러운 조도가 주로 분포하는 섬지역으로서 수원, 부산, 울릉도로 선정하였다. 본 연구에서 각국의 설계기준에 따라 산정한 고도분포계수는 대체적으로 EUROCODE에 Procedure2에 해당하는 값들이 높게 나타났으며, KBC 2009의 경우 타 설계기준에 비해 수원 동쪽, 북쪽을 제외하고 작은 값이 나타났다. 이러한 고도분포계수값의 차이는 복합적인 지표조도에 대한 보정 방법과 분석대상풍상영역의 범위에 기인한 것으로 사료된다.

Recently, national attention on the regulations for carbon dioxide emission has risen. Thus, diverse attempts are being actively carried out to reduce the resistance of ships and to develop a new propelling system that reduces the emission of carbon dioxide. This study presents to induce a way to utilize the generated wind power for the electrical energy source of a ship’s lighting, air conditioning and heating by installing a compact wind power facility on the experiment target; a small size high-speed vessel. The vessel targeted for application is a 30ft high-speed leisure boat made of aluminum alloy. The wind power facility installed on the hull and the batteries that will be charged by the electric energy generated by the wind power system were considered at the designing stage of the boat. A new presumption equation for air resistance of wind turbines and efficient measures for management are suggested based on a model test that verifies the basic performance of the wind-powered leisure boat.

최근 많은 건축물들이 서로 다른 두 산지 사이에 건설되고 있는 실정이다. 이런 경우에는 건축물의 안전성을 확보하기 위해 지형에 의해 풍속이 증가되는 효과를 고려해야한다. 두 산지 사이의 골바람효과에 의한 풍속증가현상의 특성을 조사하기 위하여 풍동실험을 수행하였다. 실험에는 산의 경사각이 변하는 4가지 종류의 간단한 골짜기 모델을 사용하였고, 평균풍속의 흐름과 수평방향의 난류강도를 중점적으로 측정하였으며, 산의 경사각과 속도의 증가의 관계가 조사되었다. 평균풍속의 경우에는 증속효과와 풍향에 따라 변화하는 경향이 뚜렷하였고, 난류강도는 산지형의 하부에서 골짜기의 풍속증가 효과에 의해 감소하는 경향을 나타냈다. 이 연구결과는 두 산지 사이의 골바람 효과에 의한 풍속증가 효과를 평가할 때 기본적인 자료로 활용할 수 있을 것이다.

본 연구에서, 서남해안지역, 해상구조물에 대한 설계풍속을 산정하였다. 장기 풍속 시계열을 이용한 극치빈도 분석법과 태풍자료를 이용한 태풍 시뮬레이션의 두 가지 방법으로 기본풍속을 산정하였으며, 두 가지 방식 모두 일관된 기본풍속을 추정하였다. 해상구조물의 경우, 해상을 풍상측으로 하는 풍속이 불어올 수 있으며, 이런 경우 해상에서의 점착 조건에 의해서 경계면에서 풍속이 0이 아닌 해수의 흐름속도가 되어 지상풍속보다 빨라지게 된다. 이와 같은 경우의 설계풍속은 지상조건의 설계풍속보다 약 20% 크게 추정된다.

‘표준화(standardization)’란 일상적이고 반복적으로 일어나는 문제에 대해 주어진 여건 하에서 최적의 질서를 달성하고자 하는 일련의 활동으로 정의 할 수 있다. 현재 풍력자원지도의 범례는 표준화가 이루어지지 않은 상태이다. 이에 본 연구에서는 국내․외의 풍력자원지도 구현 사례를 조사하고 우리나라에 적합한 범례를 구성하여 제시하고자 하였다. 국내외 사례연구 외에 색채의 기능과 각 색상별 감정효과를 연구하여 이를 기반으로 보라색, 분홍색, 파란색, 초록색, 황토색으로 이루어진 범례를 구성하였다. 그러나 풍력밀도에 따른 풍력자원지도 범례 구분에 대한 연구가 더 이루어져야 할 필요가 있다.

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.

산악지역이나 해안지역을 통과하는 도로의 경우 강한 바람이 부는 지점이 있고, 이러한 지점에서 차량이 바람에 의해 전도하거나 옆으로 방향이 바뀔 수 있다. 현행 도로 설계 기준에서 강한 바람의 영향은 무시하고 있지만, 향후 고속도로 설계속도가 높아지게 되면 강한 바람의 영향은 더욱 커지게 된다. 본 연구에서는 초고속 주행 상태로 주행하는 차량에 강한 바람이 부는 경우 차량의 전도와 이탈의 관계식을 통해 그 가능성에 대해 분석했다. 이 분석에서 차량의 종류, 곡선반경, 운전자들의 강한 바람에 대응하는 소요 시간, 차량 주행속도 그리고 풍속을 달리하면서 수식적으로 전도와 이탈량을 산출했다. 그 분석 결과 차량의 전도 측면에서는 풍속 50m/s 이내에서 곡선반경이 600m 이상이면 전도 위험은 없는 것으로 나타났다. 차량의 이탈 측면에서는 풍속이 15.0m/s 이상일 경우 차량의 속도를 제한 할 필요가 있으며 풍속이 25.0m/s 이상일 경우 통행제한을 할 필요가 있는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 향후 도로 설계 기준을 조정하는 경우 참고할 만하며, 특히 강한 바람이 자주 부는 지역을 통과하는 고규격 고속도로를 건설하는 경우 매우 유용한 결과가 될 것이다.

건물 주변의 빌딩바람을 예측하고자 강한 3차원 난류장에서 PIV시스템을 사용하여 건물을 모양별, 높이별로 분류하여 약 20가지의 풍동실험을 실시하였다. 형상별 실험에서는 정사각형, 직사각형, 원형 건물과 정사각형에서 4모서리를 따낸 모서리 절삭 사각형 건물을 풍향 0o와 45o로 하여 각각 풍속을 측정하였고, 높이별 실험에서는 정사각형, 직사각형, 원형 건물을 Full Scale 높이 150m, 90m, 60m, 30m로 달리하여 각각 풍향 0o, 45o로 측정하였다. 이 PIV 실험결과를 CFD시뮬레이션 결과와 비교하여 초고층 건물 주변의 강한 3차원 난류장 기류해석에 PIV시스템에 의 한 풍속 측정이 가능한지에 대해 그 유효성을 검토하였다.

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.

The present study analyzes the characteristics of 43 typhoons that affected the Korean Peninsula between 2002 and 2015. The analysis was based on 3-second gust measurements, which is the maximum wind speed relevant for typhoon disaster prevention, using a typhoon disaster prevention model. And the distribution and characteristics of the 3-second gusts of four typhoons, RUSA, MAEMI, KOMPASU, and BOLAVEN that caused great damage, were also analyzed. The analysis show that between May and October during which typhoons affected the Korean Peninsula, the month with the highest frequency was August(13 times), followed by July and September with 12 occurrences each. Furthermore, the 3-second gust was strongest at 21.2 m/s in September, followed by 19.6 m/s in August. These results show that the Korean Peninsula was most frequently affected by typhoons in August and September, and the 3-second gusts were also the strongest during these two months. Typhoons MAEMI and KOMPASU showed distribution of strong 3-second gusts in the right area of the typhoon path, whereas typhoons RUSA and BOLAVEN showed strong 3-second gusts over the entire Korean Peninsula. Moreover, 3-second gusts amount of the ratio of 0.7 % in case of RUSA, 0.8 % at MAEMI, 3.3 % at KOMPASU, and 21.8 % at BOLAVEN showed as "very strong", based on the typhoon intensity classification criteria of the Korea Meteorological Administration. Based on the results of this study, a database was built with the frequencies of the monthly typhoons and 3-second gust data for all typhoons that affected the Korean Peninsula, which could be used as the basic data for developing a typhoon disaster prevention system.