필로티는 현대건축에서 주차공간의 활용, 보행자의 통로 등 여러 가지 이점을 가지고 있기 때문에 아파트와 오피스텔과 같은 고층건축물에 많이 사용되고 있다. 이러한 고층건축물의 필로티 형태 특성상 강풍이 불 때 바람이 집중되기 때문에 필로티 천장과 벽 면에 위치하고 있는 외장재 및 주골조가 파손되기 쉽다. 그리고 이러한 외장재 및 주골조의 탈락으로 인해 2차 피해가 발생할 우려가 있다. 하지만 건축구조기준(KBC-2016)에서는 고층건축물에 대한 천장 및 벽면의 풍압계수만을 제시할 뿐 필로티에 대한 기준이 명시 되어 있지 않다. 본 논문은 고층건축물에서 사용되는 필로티의 종류로서 관통형, 개방형 필로티를 선정하였고, 필로티의 폭과 깊이를 변수로 하여 풍동실험을 진행하였다. 그리고 변수에 따른 풍압계수의 특성을 파악하였고 비교 및 분석하였고 본 논문의 실험결과를 통 하여 필로티 설계 시 활용할 수 있는 주골조 및 외장재 설계용 풍압계수를 제시하였다.

최근 필로티는 공간의 활용도나 미관상의 이유로 많이 사용되고 있다. 필로티는 외벽보다는 안쪽에 위치하나 외기에 접하는 형태로 강한 바람이 불 때, 바람길이 형성되고 강한 압력을 받아 필로티의 천장 및 벽면 부분의 외장재가 탈락하는 피해가 발생한다. 현재 건축구조기준(KBC-2016)에서는 필로티 건축물에 대한 천장 및 벽면의 풍압계수가 제시되어있지 않아 필로티 부분의 주골조 및 외장재에 대한 구조설계에 어려움이 있다. 이에 본 논문에서는 저층구조물의 관통형 필로티에 대한 풍압실험을 진행하여 풍압계수를 산출하였다. 실험 모형의 변수는 필로티의 높이와 폭으로 두었으며 변수에 따라 풍압계수를 산정하고 풍압분포의 변화를 비교·분석하 였다. 따라서, 필로티의 여러 변수 중 가장 불리한 풍압계수를 제시하여 이를 주골조와 외장재 설계 시 기초자료로 제공하고자 한다.

소음공해를 방지하기 위한 방음시설물로서 도로, 철로 및 공항 주변에 설치되는 방음벽은 주로 외부에 설치되어 풍하중에 노출된다. 지속적이고 반복적인 풍하중은 방음벽의 피로를 야기하며 높은 풍속이 발생할 경우 붕괴되는 경우도 흔히 발생하고 있다. 본 논문에서는 반사형, 통풍형 등 방음벽의 유형별로 방음벽에 작용하는 풍하중의 발생 과정과 내풍성능 개선방안에 대해서 전산해석을 수행하였다. 통풍형 방음벽의 경우 수압면적이 감소한 것에 비하여 풍하중은 다소 낮은 6.76%의 감소율이 나타난 원인은 풍하면의 통풍공 주변에 발달한 국부적 부압으로 판단되었다. 추가적인 풍하중 저감을 위하여 박리에 의한 와류의 규모를 개선하기 위한 방안으로 상부에 슬릿을 설치한 결과, 최대 14.67%의 감소효과를 나타내었다. 또한 슬릿의 간격이 250mm일 때 15.41%로 풍하중이 감소율이 상대적으로 우수하였으며, 이는 방음벽 상단과 슬릿에 의한 기류의 상호작용이 와류의 규모와 발달에 영향을 미친 것으로 판단된다.

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.

작물은 복잡한 형상 때문에 CFD모델에서 다공성 매체로 설계된다. 작물이 고려된 CFD 모델 해석을 위해서는 작물군락의 공기저항값을 입력하여야 하며, 이 값은 작물에 따라 달라진다. 본 연구에서는 풍동실험을 통해 국화군락의 공기저항 값을 구하였다. 풍상측에서는 풍속과 재식밀도가 증가할수록 정압이 증가하였다. 풍하측에서는 풍속이 증가할수록 정압이 낮아졌으나 재식밀도의 영향은 크게 받지 않는 것으로 나타났다. 풍속과 재식밀도가 증가할수록 풍상측과 풍하측의 압력차가 커지는 것으로 나타났다. 국화군락의 공기저항값인 항력계수 Cd값은 0.22였으며, Fluent 프로그램의 공기저항 계수로 이용한다. CFX 프로그램에서 필요로 하는 다공성 매체의 특성값 KQ는 재식간격 9×9cm일 때 2.22, 11×11cm일 때 1.81, 13×13cm일 때 1.07이었으며, 이 값을 CFX 프로그램의 quadratic resistance coefficient로 입력한다.

온실의 환기연구를 위한 CFD 시뮬레이션 모델에 토마토 작물을 설계함에 있어서 우선적으로 작물군의 기하학적 형상 설계 및 이의 공기 항력계수를 찾고자 하였다. 작물군 형상을 간단한 형태의 공기투과성 매체로 설계하고 이의 공기저항의 물리적 특성을 풍동실험을 통하여 구하였다. 토마토 작물군과 작물군 사이에서 측정된 값과 작물군 중앙부에서 측정되어진 값들을 분리하여 계산하여 된 결과 공기저항값인 항력계수 Cd 값은 각각 0.2551와 0.2621로 나타났다. 최종적으로 이들의 평균값인 0.26을 Fluent CFD 프로그램의 작물군 공기투과성 매체의 x, y, z축의 내부저항값으로 입력되었다. 이 실험결과를 이용하여 전산유체역학 (CFD)을 이용한 시설내 작물군이 존재하는 경우의 온실 환기연구를 효과적으로 수행할 수 있게 되었다. 또한 풍동을 이용한 작물의 공기저항 연구를 위한 실험방법을 개발하여 앞으로도 다양한 작물들을 대상으로 공기유동의 물리적 특성연구를 수행할 수 있게 되었다.

In this paper, simulating the wind induced responses of a building structure using a linear mass shaker is presented. The shaker force is calculated by using the inverse transfer function of a target structural response to the actuator. Filter and envelop function are used such that the error between wind and exciter induced responses is minimized by preventing the shaker from exciting unexpected modal response and initial transient response. The analyses results from a 76-story benchmark building problem in which wind load obtained by wind tunnel test is given, indicate that the linear mass shaker installed at a specific floor can approximately embody the structural responses induced by the wind load applied to each floor of the structure. The linear mass shaker signal is generated by the proposed method can be effectively used for evaluating the wind response characteristics of a practical building structure and for obtaining an accurate analytical model of the building under wind load.

일상적으로 우리가 매일 경험하는 눈, 비, 바람, 기온과 같은 현상을 날씨라고 하며, 일정한 지역에서 장기간에 걸쳐 나타나는 대기 현상의 평균적인 상태를 기후라고 한다. 또한 기후가 평균적 상태에 비해 유의미하게 변동하는 것을 기후변화라고 한다. 콘크리트 구조물의 경 우 외부 극한기후환경에 노출 될 경우 다양한 문제점들이 발생할 수 있다. 이러한 문제점들 중 최근 가장 문제가 되고 있는 폭우, 폭설과 같은 극 한기후인자요소의 작용을 받아 발생 할 수 있는 동결융해에 대한 현상이다. 콘크리트의 경우 온도가 너무 낮거나 높다고 손상이 발생하는 것은 아니라 동결·융해를 반복적으로 받을 경우 심각한 내구성 저하를 나타나게 되며 실제 성능저하가 된 구조물의 경우 회복하기 힘들게 된다. 따 라서 본 연구에서는 극심한 기후변화로 발생 되는 다양한 기후인자 요소 중 풍속-일조시간의 기후변화 양생조건에 대하여 양생 후 콘크리트 동 결융해 실험을 접목시켜 상대동탄성계수를 측정하고 이를 바탕으로 성능중심평가 (Performance Based Evaluation (PBE))를 실시하고 대응책 을 마련하고자 한다.

200m 이하의 아치 교량에서 동적 내풍 안정성은 일반적으로 일본의 Wind Resistant Design Manual for Highway Bridges에 따라 검토된다. 또한 내풍 안정성 검토는 모드 형상에 관계없이 1차 연직 진동수를 적용한다. 일본의 매뉴얼에 따라 설계된 경간장 183m의 닐슨 아치 교량에서 예상치 못한 와류 진동이 발생하였으며 이는 태풍시 교량의 모니터링 시스템에 의해 계측되었다. 본 논문에서는 태풍 발생시에 계측된 풍속, 풍향, 진동 변위와 가속도를 기반으로 닐슨 아치교량의 와류진동 특성을 분석하였다. 분석 결과 1차 연직 진동 모드가 역대칭 형상이고 2차 연직 진동 모드가 대칭 형상인 닐슨 아치교의 경우 와류 진동이 2차 연직 모드에서 지배적이다. 따라서 본 논문에서는 2차 연직 진동 모드가 대칭 형상인 닐슨 아치교의 내풍 안정성 평가시에는 1차 보다 2차 연직 진동 모드가 중요한 설계 요소임을 제시하였다.

최근 이상기후로 인한 자연재해 발생빈도가 증가하고 있으며, 강풍을 동반한 태풍에 의한 피해가 광범위한 지역에서 발생하고 있다. 강풍에 의한 피해는 직접적인 시설물 피해뿐만 아니라 사회 기반시설 및 산업용 시설물 피해로 이어져 막대한 사회비용 지출을 증가시키고 국가 전반적인 피해를 유발시킨다. 따라서 자연재해에 대한 사전 대응을 통해 국가와 국민의 안전을 지키기 위한 도시 환경변화 모형 기술을 개발하고 도시 풍해에 대응하기 위한 시스템 개발이 필요하다. 본 연구에서는 기존에 개발된 국내외 풍해 위험도 평가 시스템을 조사하고 그 시스템에서 적용하고 있는 DB의 입력 방식과 형식을 분석하여 시스템에 적용할 수 있는 부분을 추출하여 비교·분석하고, 현재 개발하고자하는 시스템에 필요한 주택, 비닐하우스, 축사 등 내풍취약시설과 광범위한 지역의 자료를 시스템에 대입하기 위한 DB를 국내 실정에 맞게 구성하고 각각의 자료를 확보할 수 있는 방안 및 DB 구축 방법을 제시하고자 한다.

기 시공된 창호 시설물은 설계절차의 부재 및 노후화와 재료의 극한 물성치에 대한 불확실성을 포함하고 있기 때문에 개별 보유저항성능을 확정적인 대표값으로 나타내기 어렵다. 따라서 도시 시설물의 풍해 취약도를 평가하기 위해서는 각각의 시설물이 보유하고 있는 풍해 저항성능을 확률적 모델을 이용하여 제시하는 것이 요구된다. 본 연구에서는 구형 창호 시설물에 대하여 유리, 수직-수평바, 고정앵커 및 고정철물의 개별적 세부 저항 요소로 분류하여 그 중 수직-수평바와 창호 정착시스템(고정철물)에 대한 저항성능 실험을 수행하였다. 본 연구의 목표는 구형 창호에 대한 내풍 저항성능을 평가하는 것이므로 내풍 저항성능 평가의 대상 선정을 위해 실제 현장조사 및 문헌조사를 바탕으로 구형 창호에 대한 대표형상을 도출하였다. 수직-수평바의 경우 슬라이딩 타입은 S-85, S-110, S-115 타입과 고정형 타입은 F-120, F-150으로 구분되었으며 각각에 대한 구조성능실험을 수행하고 항복내력 및 극한내력의 평균 표준편차를 구하였다. 이 결과는 향후 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 창호의 풍해 저항성능 평가에 필요한 확률적 모델을 제시한다.

시공 기술의 향상과 건설재료의 성능 발달에 따라, 현수교 및 사장교와 같은 특수 교량의 장대화가 빠르게 진행되고 있다. 이와 같은 초장대 교량은 한 나라의 토목기술을 대변하는 것으로, 전 세계적인 기술 경쟁 체계가 구축되고 있다. 교량이 장대화됨에 따라 바람이 교량에 미치는 영향이 지배적인 인자가 된다. 바람이 교량에 미치는 영향을 평가하고 내풍 성능을 향상시키는 것이 기술 경쟁에 있어서 필수적인 요소가 되었다. 본 연구에서는 교량의 정적, 동적 내풍 성능을 향상시켜 내풍 안정성을 확보하기 위한 방법의 일환으로, 교량 단면의 비 구조요소인 페어링 부분에 차폐율의 개념을 적용시켰다. 차폐율이란 페어링 부분에 공기가 통과할 수 있는 공간을 확보하여, 단면의 상하 압력차를 줄여주고 공기흐름을 원활하게 유도하는 것으로, 공극면적 대비 전체면적으로 정의하도록 했다. 본 연구에서는 우선 교폭 29m, 형고 4m의 사장교 교량 단면을 가정하였고, 이 단면에 0%, 25%, 50%의 차폐율을 적용시켜 비교하였다. 각각의 단면을 2차원 부분 모형으로 제작하여 정·동적 풍동 실험을 수행, 내풍 안정성을 평가했다. 실험은 등류와 난류(난류 강도 10%) 상태에 대해 측정했고, 정상상태에서 60초간 데이터를 취득했다.