본 연구는 2020년 3월 18일부터 20일까지 영동지역에 강풍이 발생했던 사례(남고북저형, 대류권계면 접힘에 의해 급격하게 발달하는 저기압)의 종관 및 열역학적/운동학적특성을 조사하기 위해 AWS 관측 자료, 종관 일기도, ECMWF 재분석 자료, 레윈존데, 윈드프로파일러 자료를 이용하였다. 분석결과, 사례 기간 영동지역 5개소에서 관측된 최대 순간 풍속은 20 m s−1 이상으로 나타났으며 대관령(27.7 m s−1)에서 가장 강하게 나타났다. 종관분석에서는 남고북저형의 기압배치와 함께 영동지역으로 등압선의 모양이 사인(sin)파 형태를 보이며 강한 기압경도력에 의해 강풍이 발달 하다가 3월 19일부터는 한반도 북부지역에서 하루 내에 19 hPa 이상의 기압 하강과 함께 발달하는 저기압에 의해 지속적인 강풍이 발달했다. 북강릉 단열선도에서 역전층의 고도는 하층 강풍대와 함께 산 정상의 약 1-3 km 고도에 위치 하였고, 레윈존데 및 수직 측풍 장비(윈드프로파일러)의 연직 바람장 분석 결과와 일치함을 확인할 수 있었다. 특히 열역학적 및 운동학적 연직 분석에서, 하층에서 온위의 연직 경도에 의한 강한 바람과 대류권계면 접힘에 의한 위치 소용돌이도의 발달이 영동지역 강풍 발생에 큰 역할을 한 것으로 사료된다.

이 연구에서는 철근콘크리트 고층건물의 사례연구를 통해 성능기반 내풍설계를 수행하였고 그 적용성을 평가하였다. 초기 설계 시 비탄성 거동 도입을 위해 공진성분을 절반으로 줄여 설계하고, 이에 대한 비탄성 성능을 검증하였다. 비탄성 해석을 위한 해석 모델링 방법을 제시하고, 잦은 설계 변경에서도 적용할 수 있도록 시간이력 풍하중은 설계기준에서 제시하는 파워스펙트럼밀도 함수로부터 재생하였다. 이 때 비선형 해석을 위한 시간이력 하중 재생 시 고려해야 할 사항들을 함께 제시하였다. 해석 결과 공진성분을 줄여 설계했음에도 비탄성 거동은 수평부재에서만 발생하였고, 소성회전각은 즉시거주 성능 수준을 충족하였다.

풍력자원평가를 수행할 때 풍력자원의 특성이 동질한 바람권역을 파악하여 측정지점을 선택하여야 한다. 본 연구에서는 풍력자원의 공간적인 동질성을 파악하기 위하여 시계열 바람벡터의 유사성, 시계열 풍속의 피어슨 상관계수, 시계열 풍향의 코사인, 시 계열 풍속의 일치도 지수, 24시간 자기상관함수, 풍력자원 요인의 주성분을 유사도 척도로 이용하여 바람권역을 군집분석하였다. 주성 분분석을 수행하여 와이블 풍속분포의 척도계수 및 형상계수가 제 1 주성분으로, 지형고도와 24시간 자기상관함수가 제 2 주성분인 것으로 파악되었다. 단순지형인 제주도와 복잡한 산지지형인 포항지역에 여러 가지 유사도 척도를 적용하여 바람권역을 분류하였으며, 다연상관계수와 상자그림으로 군집내 풍력자원 요인이 유의미한 통계적 차이가 존재하는가를 평가하였다. 결론적으로 시계열 바람벡 터의 유사도와 풍력자원 요인의 주성분 거리가 가장 효과적인 군집분석의 척도임을 확인하였다.

Thermal and wind panels are installed on offshore oil and gas platforms to protect personnel, equipment and structures. However, in general, panels are designed and manufactured through trial and error based on performance tests. For this reason, it is difficult to develop and design a heat sink in the Korean shipbuilding and offshore equipment industry due to the lack of performance test data and limited experience. In this study, the experimental results performed to verify the performance of the thermal and wind panels were analyzed, and the characteristics and performance characteristics of the thermal and wind panels were investigated. The conclusions drawn from this study will be useful in terms of the design and development of shielding.

As oracle bone writing entered into its third phase, the script for Phoenix「鳳」was being drawn up as「 」which includes the symbol 「 」. Conventionally, the 「盤」 code, like the 「 」 code, has simply meant a boat. In this article, it is argued that 「 」 means a dugout canoe and 「 」 means a sailing ship. In addition, 「 」 was used as a constituent part of 「 (鳳：Feng)」which was the original character for wind. The word 「凡」 in 「帆」 was used as a metaphorical symbol to mean wind because a sailing ship is used as the metaphor of wind . The Chinese character for「 」later became 「凡」 which constituted the characters for 鳳' and '風'. 般, 'which is considered to be same concept as 「凡」means circling the boat with a sail following the wind according to Shouwen Jiezi（『説文解字』）. Dr. Shizuka Shirakawa, a traditional Chinese calligrapher, interpreted 「凡」 as the first sentence of 「盤」. There is an interpretation that 「盤」 has the meaning of 「盤旋」, and therefore 「盤」 has the meaning of wind. However, I cannot understand that 「盤 旋」（circulate）is a metaphor for wind. Rather, it seems to be more reasonable to assume that 「凡」 means that the sail of a sailing ship receives the wind. The word 「凡」 originally meant sailing ship, and in its expanded meaning, wind, and in addition, it meant ship as a symbol that mediates the divine and human worlds.

우리나라는 지리적 위치와 편서풍의 영향을 받아 필리핀이나 대만 근처에서 전향한 태풍이 매년 평균 2~3개 통과한다. 진해만은 우리나라의 대표적인 태풍 피항지로 알려져 있으며, 태풍 내습 시 피항 선박들로 가득차고 나중에는 주변 항로까지 묘박한 선박들로 포화상태에 이르게 된다. 이로 인하여 묘박중인 선박이 강풍으로 주묘가 발생될 경우에는 선박 간 이격거리가 짧아 충돌사고가 발생될 수 있으므로 진해만의 체계적인 묘박 안전관리가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 진해만 묘박지 수심에 따른 선박 톤수별 주묘 한계 풍속을 제시하였다. 수심 20 m에서는 묘쇄를 7~9 Shackles 신출하였을 때 주묘 발생 한계 풍속은 48~63 knots, 수심 35 m에서는 46~61 knots, 수심 50 m에서는 39~54 knots로 평가되었다. 수심이 증가하면서 외력에 의해 파주부가 5 m 미만이 되는 상황이 발생하면서 주묘가 발생하는 한계 풍속은 4~8 knots로 큰 차이를 보였다. 또한 고파주력 앵커(AC-14형)가 설치된 선박이 재래형 앵커(ASS형)가 설치된 선박보다 주묘 한계 풍속이 더 크게 평가되었지만, 수심이 50 m로 깊은 곳에서는 고파주력 앵커를 사용하더라도 주묘가 쉽게 발생될 수 있는 것으로 확인되었다.

블레이드는 바람 에너지를 전기 에너지로 변환하기 위한 풍력발전기 시스템의 핵심 요소이다. 블레이드의 공기역학적 설계는 적절한 에어포일을 선택하고 블레이드 축을 따라 최적의 단면을 결정하는 것이다. 본 연구의 목표는 블레이드 에어포일의 모델을 개발하고, 개발한 에어포일의 효율을 분석하는 것이다(블레이드 형상은 수정된 SM 시리즈 프로파일을 기반으로 함). 일반적으로 풍력 터빈 블레이드는 Cl/Cd에 민감하다. 본 연구의 초점은 X-Foil 프로그램을 통해 강한 바람과 돌풍에서의 최고 효율(Cl/Cd)을 위한 에어포일의 좌표를 최적화시키는 것이다. 국내 해역의 난류 특성, 돌풍 및 바람 조건에 대한 적절한 에어포일을 개발하기 위해서는 수치 해석을 통해 에어포일의 길이와 이에 따른 두께비(Y/C), 에어포일의 최대 두께비에 대한 상대 위치(Xd), S형 tail edge 및 비율 등을 계산하여 결정한다. X-Foil 프로그램을 통해 모델링된 2D 모델에 대하여 CFD(Computational Fluid Dynamics) 검증을 반복 수행하여 최적화시켰다.

블레이드 개발에서 매우 중요한 요소는 에어포일 설계이다. 본 연구에서는 DesignFoil 프로그램을 통한 에어포일의 최적화에 관한 연구를 다룬다. 이를 위해, NACA 4-digit series 및 5-digit series 공식을 이용하여 좌표 값을 도출시키고, 이를 통해 구해진 초기 단면형상을 DesignFoil 프로그램에 입력시킨 뒤, 각 매개 변수(피칭 모멘트, 레이놀즈 수, 마하 수, 두께 비율 및 받음각)에 대하여 양력 대 항력 비율을 최적화시켰다. 그 결과, 에어포일 단면 좌표를 최적화시키고, VisualFoil 프로그램을 통해 에어포일의 성능을 확인하고 블레이드 형상을 결정했다.

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.

본 연구는 육상풍력 입지지도를 고도화하기 위하여 초고해상도 풍력이용률 자원지도와 풍력시장 경제성 모델을 활용하여 풍력자원 분류지도를 개발하였다. 풍력자원 분류는 경제성의 유무에 따라 적합성을 상, 하로 구분하되 적합성 상내에서도 우수지역을 추가 분류하여 우선 검토대상지역을 제시하였다. 국내 풍력입지를 분석한 결과, 전국의 25.1%는 경제성이 있었으며 이중에서 1.7%는 우수지역에 해당하였다. 풍력자원의 경제적 적합성 평가 결과는 이용률 지도의 정확도, 설비설치비용(Capital expenditure, CAPEX), 그리고 계통한계가격의 변동성에 따라 적합성 상 지역은 –7.6%p ~ 12.6%p(적합성 우수 지역은 –1.1%p ~ 2.7%p)까지 변화하였다. 풍력 자원은 보조금, 이용률에 가장 크게 영향을 받는 반면, CAPEX의 변화는 경제성 없는 지역이 경제성 있는 지역으로 바뀔 수 있는 확률이 크다는 것도 확인했다.

육상풍력의 보급이 지연되는 가장 큰 원인인 입지애로 문제를 해결하기 위해 육상풍력 사업성 사전 검토 단계에서 입지적 합성을 검토할 수 있도록 육상풍력 입지지도가 개발되었다. 본 연구에서는 육상풍력 입지지도 고도화의 일환으로 산업부, 환경부, 산 림청의 부처간 협의에 따라 풍력자원, 생태·환경 입지요인 24종, 산림 입지요인 21종을 통합하여 육상풍력 입지 적합성을 종합적으로 평가할 수 있는 고려대상 지역 지도를 개발하였다. 고려대상 지역 지도를 분석한 결과 환경·산림 입지 적합성이 모두 상(high)이고 경제성이 확보되는 지역은 조사대상 면적의 4%인 4,032km2로 산정되었으며, 고려대상 지역의 민감도 분석에 의하면 생태·자연도 1등급 및 2등급과 겨울철 조류동시센서스 조사지역의 민감도가 가장 큰 것으로 확인하였다. 이를 통해 육상풍력 입지의 사전 검토를 위한 고려대상 지역 지도의 실효성을 확인하였다.

해상풍력발전기 설치선의 동적응답을 분석하기 위하여, 불규칙 파 정보를 고려한 시간영역 기반 비선형동적해석이 필요하다. 고전적인 단자유도 시스템은 가장 기본적으로 동적효과를 계산하는 방법이지만, 실제의 무게 중심 불일치, 비정규적인 파도 하중 그리고 항력의 비선형을 고려하지 못하는 제약조건들을 갖고 있다. 그리하여 불규칙 파를 고려한 다중 자유도 모델이 유사한 문제에 해답을 찾는데 폭넓게 사용되고 있다. 불규칙 시간영역 해석은 정확한 계산 결과를 제공하지만, 수렴 데이터의 수렴도가 민감하여 복잡하다. 이러한 제약점들을 극복하기 위하여 본 논문은 시간영역 해석 결과를 통하여 수정된 동적증폭계수를 개발하였으며, 기존보다 복잡성이 개선되면서 계산 시간을 획기적으로 단축하였다. 다양한 변수를 기준으로 한 시간영역 해석을 통하여 새롭게 개발된 동적증 폭계수는 단자유도 방법보다 더 높은 정도를 갖고 있으며, 예측이 가능하다.

신재생에너지 신규설비 보급이 매년 꾸준히 증가하고 있으며, 그중 개발 확장성이 풍부하고 생산유발계수가 큰 해상풍력 시장이 급성장하고 있다. 특히 서남해 권역은 최고 수준의 해상풍력 잠재량을 보유하고 있으며, 관련 프로젝트들이 추진 중이다. 본 연구는 점토층 지반에 효과적인 해상풍력 하부구조물의 개발에 있어 EUROCODE에 의한 구조물의 설계 절차를 제시하고 구조 안전성을 고찰하여 관련 기술 분야에 이바지함을 목표로 한다. 선행연구에서는 풍력발전기 용량이 5MW급을 주요 대상으로 하였으나, 서남해 해상 풍력발전기 시장의 기술 추세에 부합하는 발전 용량 8MW급을 연구 모델로 선정하였다. 이에 본 연구에서는 서남해 지질 조건에 부합하는 하부구조물을 개발하고, 구조 안전성을 유한요소법을 활용하여 검증하였다. 초기 설계안에서 일부 구간을 보강하여 구조 안전성을 확보하였다. 본 연구 결과를 기반으로 하여, 향후 다양한 형태의 하부구조물에 대한 구조 안전성 평가가 가능하며, 전문화된 구조 설계 및 평가 기준을 확립하였다.