Forbush decreases (FDs), as the transient event of decreasing cosmic ray (CR) intensity, show the main phase of a sudden decrease within approximately one day and the recovery phase over several days. FDs are associated with abrupt solar wind events such as interplanetary shocks (IP shocks) and magnetic clouds. FD generation is explained by drift due to the magnetic field strength and by diffusion caused by magnetic turbulence. The FDs and the IP shocks from 1998 to 2004 in the solar maximum period were chosen to determine a more effective generation of FD between drift and diffusion. Seventy FDs with a CR variation of more than 3.0% and a minimum value of less than −1.5% were selected using Oulu neutron monitor data. The Advanced Composition Explorer satellite identified 292 IP shocks and we divided them into two sections: the pre-sheath region ahead of the shock front and the post-sheath region behind the shock front. The magnetic field strength, magnetic turbulence, solar wind speed, and solar wind turbulence of the post-sheath regions were analyzed. Most (62/70) of the FDs were associated with the post-sheath regions of the IP shocks. The important factors that generated the FDs were drift by the large physical properties in the post-sheath regions and diffusion by the strong turbulence in the post-sheath regions. The increase in the magnitude of interplanetary magnetic field (IMF) shows larger in the IP shocks associated with FD (2.33 times) than in those not associated with an FD (1.70 times) between the pre-sheath and post-sheath regions. On the other hand, the increase in turbulence of IMF was the same for IP shocks associated with an FD and not associated with an FD. Although it was difficult to determine the dominant factor for the generation of FDs, the present study suggested that the drift by the magnetic field strength may play a more significant role than the diffusion by the magnetic turbulence.

본 논문에서는 풍력터빈과 하부구조물을 연결하는 L형 플랜지 볼트 접합부의 거동 특성에 대한 연구를 수행하였다. L형 플랜지 볼 트 접합부는 링(Ring) 형태의 L형 단면 플랜지가 볼트에 의해 상하 체결되는 방식으로서 국내 풍력터빈에서 주로 적용되고 있는 연결 방식이다. 특히 풍력타워 구조물은 이들 연결부의 손상이 전체 구조시스템의 붕괴로 이어질 수 있으므로 중요한 구조 요소 중 하나이 다. 따라서 L형 플랜지 볼트 접합부에 대한 정확한 거동 특성의 이해가 필요하다. 본 연구에서는 FE 해석을 통하여 L형 플랜지에 작용 하는 외력과 볼트장력의 관계, 그리고 L형 플랜지의 응력분포 변화를 외력 작용 단계별로 분석하였다. 여기서 FE 해석모델은 실제 링 형태의 L형 플랜지를 단일볼트의 L형 플랜지로 이상화하였다. 또한 볼트장력과 작용외력의 관계를 이론적으로 제안한 Petersen, Schmidt와 Neuper 그리고 VDI 2230의 볼트-외력 곡선모델에서 언급되는 접합부의 거동 불연속점과 FE 해석결과를 비교함으로써 FE 해석조건의 적절성을 검증하고, 각 볼트-외력 곡선모델의 특징과 L형 플랜지 볼트 접합부 거동 특성을 분석하였다. 그리고 L형 플랜 지 단면 제원을 일부 변화시켜 볼트-외력 곡선의 변화를 분석하였다.

본 연구에서는 국내 서로 다른 지리적 특성을 갖는 지역에서 발생되는 해륙풍에 의한 항만 내 선박 대기오염물질의 항구도시 확산 범위를 규명하고자 하였다. 연구 대상 지역은 서해안(인천항 및 평택·당진항), 다도해 지역(목포항), 남해 및 동해(부산항 및 마산항), 동해 산간 지역(동해·묵호항)으로 선정하였다. 해륙풍 발생과 그로 인한 항만 내 선박에서 기인하는 대기오염물질의 확산 모사를 위하여 비선형(Non-linear) 및 비정상(Unsteady) 거동의 국지 순환풍 모사가 가능한 HOTMAC-RAPTAD 프로그램을 활용하였으며, 모사 기간은 전형적인 여름 날씨인 7월 중순으로 하였다. 그 결과, 해륙풍의 발생 특성과 항만에서 발생되는 대기오염물질의 주변 지역 확산 거동이 지역 마다 서로 다르게 나타났는데 연구 대상 항만인 인천항, 목포항, 부산항, 동해·묵호항에서 배출되는 대기오염물질은 항구로부터 각각 27~31km(서울 서쪽 일부 지역), 21~24km(무안 남부), 20~26km(김해 및 양산 인근), 22~25km(태백산맥 능선 지역)까지 영향을 끼치는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서 도출된 결과는 향후 효과적인 항만 지역 대기질과 선박 대기오염물질 관리에 있어 매우 중요한 기초 수단으로 활용 가능할 것으로 기대된다.

화석연료의 사용은 대기가 오염되어 지구온난화와 이상기후 등의 문제를 야기하고 있다. 우리나라는 탄소 배출량을 줄이기 위하여 신재생에너지 개발에 관심이 집중되었고, 신재생에너지에 관한 정책 중 ‘그린 홈 100만호 보급사업’을 통해 일반 주택에 태양 광 발전기 보급이 확대되었다. 태양광 발전기는 외부에 노출되어 있어 직접적으로 태풍과 같은 강풍에 영향을 받게 된다. 따라서 보급 이 확대된 만큼 피해사례도 증가하고 있다. 본 연구에서는 태양광 발전기의 안전한 내풍설계를 위하여 주택설치 용량에 부합하는 태양광 발전기 형태를 특정하여 풍동실험을 진행하였다. 태양광 발전기의 모듈을 동일 면적의 정사각형(3 by 5 어레이), 직사각형(5 by 3 어레이)으로 배열하고 설치 각도를 30°, 35°, 40°로 하여 변수에 따른 풍압분포와 피크순압력계수를 산출하였다. 전체적으로 설치 각도가 증가할수록 값은 줄어들었으며 어레이 상부 모서리에서 상방향, 하부 모서리에서 하방향의 피크순압력계수가 지배적이었다. 또한 대체로 정사각형(3 by 5 어레이)보다 직사각형(5 by 3 어레이)의 배열이 바람에 더 불리한 것으로 나타났다.

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.

본 논문은 모노파일 풍력 지지구조물에 대한 공진 안전성 평가에서 여러 말뚝-구조물 상호작용(PSI) 모델을 사용하여 고유진동수를 비교하였다. PSI 재현을 위한 유한요소모델은 기저 스프링 모델, 분산 스프링 모델, 3차원 고체-쉘 모델을 사용하였다. PSI 모델이 고유주파수에 미치는 영향을 분석하기 위해 기저 스프링과 분산 스프링 모델 적용을 위한 강성행렬 산정법과 Winkler 보 모델을 각각 논문에 나타내고 이들 모델로부터 도출된 서로 다른 기하 및 지반조건을 갖는 모노파일의 고유진동수를 조사하였다. 해석 결과는 또한 3차원 고체-쉘 모델의 고유진동수와도 비교되었다. 해석결과는 소구경 모노파일이 견고한 지반 및 암반에 관입된 경우 각 해석모델로부터 얻어진 고유진동수의 차이가 거의 없음을 보여준다. 반면 연약 지반에 설치된 대구경 모노파일에 대해 분산 스프링 모델은 고유진동수를 과대평가할 수 있다. 따라서 고유진동수 평가 시 구조물 규모와 지반 조건을 고려해 적합한 PSI모델이 적용되어야 한다.

트윈 빌딩의 풍응답은 풍하중의 공력 특성과 트윈 빌딩 구조 시스템의 동적 특성에 영향을 받는다. 본 논문에서는 트윈 빌딩의 두 빌딩의 간격이 다른 두 경우에 대해서 풍응답에 영향을 주는 풍압의 특성을 풍동 실험과 적합 직교 분해 기법을 이용해 파악하고, 3차원 구조 시스템 모델링을 통해 동특성을 파악하였다. 그리고 이중 모달 변환 기법을 이용해서 각 풍압의 특성과 구조물의 동특성이 풍응답에 미치는 영향을 파악하였다. 적합 직교 분해 기법을 통해서 채널링과 와류 효과에 대해서 파악할 수 있었다. 풍 직각 뱡향의 풍하중은 두 빌딩의 간격에 영향을 많이 받았으며, 풍 방향의 풍하중은 간격에 영향을 적게 받았다. 마찬가지로, 이중 모달 변환 기법에서 교차 참여 계수는 풍 직각 방향에서는 두 빌딩의 간격에 따라 크게 달라진 반면, 풍 방향은 영향이 적었다. 이에 따라 두 빌딩의 간격 이 풍 방향의 풍응답 보다 풍 직각 뱡향의 풍응답에 중요한 역할을 하는 것을 알 수 있었다.

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.

Recently, various building integrated wind power (BIWP) approaches have been used to produce energy by installing wind power generators in high-rise buildings constructed in urban areas. BIWP has advantages in that it does not require support to position the turbine up to the installation height, and the energy produced by the wind turbine can be applied directly to the building. The accurate evaluation of wind speed is important in urban wind power generation. In this study, a wind tunnel test and computational fluid dynamics (CFD) analysis were conducted to evaluate the wind speed for installing wind turbines between buildings. The analysis results showed that the longer the length of the buildings, which had the same height, the larger the wind speed between the two buildings. Furthermore, the narrower the building’s width, the higher the wind velocity; these outcomes are due to the increase in the Venturi effect. In addition, the correlation coefficient between the results of the wind tunnel test and the CFD analysis was higher than 0.8, which is a very high value.

This paper relates to the study of load characteristics applicable to wind turbine generators induced by earthquakes. An artificial design earthquake wave generated through the target spectrum and the envelope function of Richter Magnitude Scale (ML) 7.0 as in ASCE4-98 was created. A simulation of earthquake loads were performed according to the design load cases (DLC) 9.5~9.7 of GL guidelines. Additionally, simulation of seismic loads experienced by Wind Turbines installed in the Gyeongju region were carried out utilizing artificial earthquakes of ML 5.8 simulating the real earthquakes during the Gyeongju Earthquakes of Sept. 2016.

This study investigates dynamic characteristics of a 2MW wind turbine structure by long-term response monitoring with accelerometers, tiltmeter and strain gauges. The object wind turbine structure is located in Jeju Island, Korea. The natural frequency and damping ratio were evaluated by least-square frequency domain decomposition and random decrement technique using acceleration response data. As a result, it was found that natural frequencies with 1st, 2nd and 3rd modes, and blade passing frequencies with 1P, 2P and 3P were clearly showed from power spectral densities of acceleration reponses. Furthermore, 1st model frequencies were almost constant with increase in standard deviations of acceleration responses. Another notable observation was that when standard deviations of acceleration responses were small, damping ratios showed to diverge. However, when standard deviations of acceleration responses had large values, damping ratios were converged to about 0.5%.

본 연구의 목적은 우리나라 추풍령 기상관측소에서 연직바람관측장비와 레윈존데 간 풍속 자료의 유효화를 통 해 연직바람관측장비의 운영 프로그램인 PCL 1300 내 일관성 검사와 관련된 매개변수를 최적화하는 것이다. 그런 다음 2009년 3월부터 2010년 2월까지 맑은 날과 강수 발생일에 대한 난류 에너지 감소률의 특성(ε )을 분석하는 것이다. 2010년 4월 22일부터 4월 23일까지 레윈존데와 연직바람관측장비의 바람 관측 자료를 비교한 결과, 동서(u) 성분과 남 북(v) 성분의 바람에서 고도 3,000 m 이후에서 10 ms−1 이상의 큰 차이를 나타내었다. 두 기기 사이 u 성분과 v 성분의 바람에 대한 풍속 차가 10 ms−1를 넘는 경우를 제외할 경우 두 바람 성분에 대한 상관계수는 각각 0.92와 0.88이었고, 제곱근 평균 오차는 각각 3.07 ms−1과 1.06 ms−1이었다. 이들 결과에 준하여 PCL1300 프로그램의 자료 처리 시간을 30 분으로 조정하고, 최소 이용 자료는 전체의 60%로 조정할 경우가 비교적 작은 편의를 나타내었다. 한편 PCL1300 운영 프로그램에서 u, v 성분의 일관성 검사에 대한 민감도 분석 결과, 시선속도 일관성, 동시성, 풍속 일관성 검사에서 u 성 분에 대해서는 과소평가 되었고, 반면 v 성분에 대해서는 과대평가 되었다. 최종적으로 PCL1300 운영 프로그램의 최적 화를 통해 맑은 날과 강수 발생일의 난류 에너지 감소률(ε )을 분석한 결과, 각 고도에서 ε의 일별 및 계절별 평균은 강수 발생일이 맑은 날에 비해 높게 나타났는데, 이는 상승하강 기류에 따른 연직속도가 증가하였기 때문이다. 그리고 맑은 날과 강수 발생일 모두 계절별 ε 평균은 겨울이 낮게 나타났는데, 이는 겨울이 다른 계절에 비해 수평 풍속이 강 했기 때문이다. 결과적으로 연직속도가 ±10 cm s−1 이상에 해당하는 맑은 날과 강수 발생일의 ε 값을 제외할 경우 강수 발생일은 맑은 날에 비해 약 6-7배 ε이 높게 나타났으며, 연직속도를 모두 고려할 경우는 약 4-5배 더 높게 나타났다.

도시화로 인해 건축물이 고층화, 밀집화 되면서 건물간의 골바람 효과에 의해 외장재 탈락이나 파손 등의 피해가 발생하고 있다. 골바람 효과에 대한 이전의 연구들은 대부분 구조골조용 풍하중에 중점을 두어 수행되었다. 본 연구는 도심지 골바람 효과에 의해 건축물 외장재의 풍압이 얼마나 증가되는지를 풍동실험을 실시하여 정량적으로 규명하였다. 예비실험을 통하여 골바람이 형성될 수 있는 도심지를 구성하였다. 본 실험을 통하여 형상비와 도로 폭이 변함에 따라 골바람효과에 의해 풍압이 증가하는 특성을 분석하였고, 건축물이 밀집 배치된 경우와 단독 배치된 경우로 나누어 골바람효과로 인한 풍압할증의 정도를 분석하였다. 그 결과 형상비가 커질수록, 도로 폭이 좁아질수록 풍압은 증가하였다. 밀집배치된 건축물의 경우가 단독 배치된 경우에 비하여 풍압이 최대 약 1.8배 증 가하였다. 또한 골바람효과로 인한 풍압의 증가현상은 건물 측벽 전면 하단부에서 가장 큰 것으로 나타났다.

This study aims to observe the wind load characteristics around two-dimensional rotor blade of small wind turbine under high wind speed. The CFD analysis on the blade shape of NACA-4418 is performed to understand the wind load(i.e., drag and lift coefficient). In the results, the drag and lift coefficient were estimated to be 0.013, 0.44, respectively, at the wind speed 35m/s(wind speed at the height of wind tower, z=70m) and angle of attack 3°. By using the lift, drag coefficient and the appropriate assumption of the blade length, the number of blade and the tip speed ratio(TSR), the proper blade shape was obtained. On the base of this basic study, various conditions for Reynolds number and aerodynamic analysis including angle of attack according to parametric test need to study more in the future. Also assessment for the blade need to study safety on wind pressure coefficient and distribution according to wind characteristics.

이 논문에서는 곡선 프리스트레스트 콘크리트 사장교의 풍하중에 의한 정적 횡방향 휨거동 해석에 비선형 해석 모델 특성들이 미치는 영향을 검토하여 곡선 프리스트레스트 콘크리트 사장교의 풍하중에 의한 정적 휨거동을 정당하게 예측할 수 있는 해석방법을 제시하였다. 곡선 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 사장교의 시공단계별 풍하중에 의한 횡방향 휨거동 해석 시 재료의 비선형성은 물론 기하학적 비선형성을 모두 고려하였고 재료의 시간의존적 특성의 영향으로 콘크리트의 크리프, 건조수축, 강도증가와 프리스트레싱(PS) 강재와 케이블의 이완을 고려하였다. 곡선 PSC 사장교의 풍하중에 의한 휨거동을 다양한 비선형 해석 모델 특성들을 조합해서 고려하여 해석을 수행한 결과, 교량 상판의 인장균열 및 이에 따른 처짐의 증가를 정확히 예측하기 위해서는 재료의 비선형 응력-변형률 관계는 물론 콘크리트의 인장균열을 모두 포함한 재료 비선형성과 기하강성도 매트릭스는 물론 대변위에 의한 변형률의 비선형항 및 부재의 위상변화를 모두 포함하는 기하학적 비선형성을 고려한 해석이 반드시 필요함을 확인하였다. 부가적으로, 콘크리트의 인장증강효과 및 뼈대요소의 축력에 의한 기하강성도 매트릭스의 고려여부는 교량의 풍하중에 의한 정적 휨거동을 예측하는 데 영향을 크게 미치지 않는 것으로 나타났다. 또한 풍하중에 의한 곡선 PSC 사장교의 횡방향 휨거동은 상판의 횡방향 변위의 상당한 증가 및 거더 단면의 인장균열로 인해 상판이 폐합되기 직전단계가 폐합된 이후 단계보다 크게 불리함을 확인하였다.