건축물에 가해지는 풍하중을 평가하는 방법은 과거로부터 많은 발전을 이루었다. 그 중 비교적 간단한 방법인 가스트하중계 수법이 있다. 정적풍하중에 동적계수를 곱하여 등가정적풍하중을 평가하는 방법으로 여러나라 기준에서 사용되고 있다. 동적계수는 가 스트영향계수(Gust Effect Factor:DGEF)와 가스트하중계수가(Gust Loading Factor:MGLF)가 사용된다. DGEF는 변위 기반으로서 이론 적인 가정을 통해 산출할 수 있는 반면 그 과정이 다소 복잡하고, MGLF는 모멘트를 기반으로 하며 풍동실험으로 전도모멘트를 측정 하여 산정할 수 있지만 기초자료를 구축하는 것에 많은 시간과 노력이 소요된다. 따라서 본 연구에서는 MGLF 산정 시 필요한 풍방향 평균풍력계수C F, 평균전도모멘트계수C M, 변동전도모멘트계수 C M 가 다양한 형상비( ), 변장비(D/B), 지표면조도구분(α)에 따 라 변화하는 경향을 비교 분석하였다. 이를 통해 풍방향 평균풍력계수 C F, 평균전도모멘트 관련 계수 C g, 변동전도모멘트 관련 계수 C g 의 경험식을 제안하여 MGLF 산정에 대한 기초자료를 제시하였다.

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.

This study investigates the wind pressure characteristics of elliptical plan retractable dome roof. Wind tunnel experiments were performed on spherical dome roofs with varying wall height-span ratios (0.1~0.5) and opening ratios (0%, 10%, 30% and 50%), similar to previous studies of cirular dome roofs. In previous study, wind pressure coefficients for open dome roofs have been proposed since there are no wind load criteria for open roofs. However, in the case of Eeliptical plan retractable dome roof, the wind pressure coefficient may be largely different due to the presence of the longitudinal direction and transverse direction. The analysis results leads to the exceeding of maximum and minimum wind pressure coefficients KBC2016 code.

The biggest impact on the cladding design of buildings is wind loads. Wind tunnel tests were conducted to examine the applicability of current wind load standards about membrane retractable roof spatial structure. A dome model with a circular shape that is retractable to the center of the dome was made (Opening ratio = 0, 10, 30, 50). In addition, height adjustable turntables were made and tested with five patterns with H/D = 0.1, 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5. The maximum wind pressure coefficient and the minimum wind pressure coefficient for the cladding were analyzed and the experimental wind pressure coefficient were compared with the current wind load standards, KBC2016 and AIJ-RLB(2015). The experimental value and the reference value of the enclosed roof were very similar and showed possibility of application, but opened roof case was found that the reference value was underestimated.

풍력발전 타워는 높은 세장비를 갖는 형상으로 인해 바람에 의해 발생하는 횡하중에 취약한 구조를 가지고 있기 때문에 바람은 풍력발전 타워를 설계하는데 있어서 중요한 설계요소 중 하나라고 할 수 있다. 본 논문에서는 타워 운송 편의성 향상을 위해 설계된 8각 및 6각 단면형상을 가지는 조립식 강관 타워 및 일반 원형 강관 타워의 일정 높이 이상에서부터 4개의 작은 기둥으로 분리되는 형상을 가지는 멀티기둥 강관 타워에 대한 2차원 단면모형 풍동실험과 3차원 모형 풍동실험을 수행하여 각 형상별 풍력계수를 산정하여 그 특성을 비교하였다. 또한 풍동실험 축소모형에 대한 CFD 해석을 수행하여 산정된 풍력계수값의 신뢰성을 확인하였으며, 마지막으로 실제스케일 풍력타워에 대한 CFD 해석을 수행하여 각 형상별 특성을 분석하였다.

본 연구에서는 초고층 건물의 풍동실험에서 얻어진 풍하중에 대하여 모드에 기초한 풍응답 해석을 수행하여 사용성을 검토하고, 목표 응답수준을 획득할 수 있는 수동 및 능동 질량형 장치의 예비설계까지 수행 가능한 프로그램을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 프로그램을 실제 초고층 건물의 풍동실험결과에 적용하여 TMD와 AMD의 설계를 수행하였으며, 가속도 응답과 질량체 이송거리를 중심으로 결과를 비교분석하였다. TMD와 AMD 모두 요구되는 응답 수준을 만족하는 최소의 질량체를 사용하는 경우 질량체 이송거리가 증가하는 문제점이 발생하였다. 특히 AMD는 TMD 보다 적은 질량체로도 사용성 기준을 만족하는 응답수준을 획득할 수 있다는 장점이 있었으나, 질량체의 이송거리가 지나치게 커지는 문제점이 있으며, 고주파통과필터와 같은 부가적인 이송거리 저감대책이 요구된다.

In this study, a circular tower, a modular tower and a multi-column tower were subjected to wind tunnel test and CFD (Computational Fluid Dynamic) simulation. A modular tower with an octagonal cross-section is designed for easy transportation during construction. A multi-column tower with four secondary columns, which have smaller cross-sectional area relative to the main column, is designed for mitigating wind load. Their mean wind force coefficients were obtained through wind tunnel test and CFD simulation, which were carried out by Daewoo Institute of Construction Technology. Their results are compared to each other to verify the reliability of calculated mean wind force coefficient. Difference between mean wind force coefficient values obtained from wind tunnel test and CFD simulation is shown to be within 10% for a circular tower and a multi-column tower, and slightly above 10% for a modular tower.

이 연구는 고층건축물이 풍하중을 받을 때 변장비의 변화에 따라 구조축방향으로 풍응답이 어떻게 배분되어 가는지를 규명한 것이다. 변장비가 다른 3종류의 장방형 강체모형을 경계층 풍동 내에 설치하여 풍력실험을 수행하였다. 풍력실험으로부터 얻어진 변동모우멘트계수와 변동모우멘트의 파워스펙트럼밀도를 사용하여 스펙트럼모드해석법에 의하여 고층건축물의 응답을 평가하였고, X축방향의 풍응답과 Y방향의 풍응답을 비교하고 그 차이점을 분석하였다. 결과로부터 대상 고층건축물의 경우 모든 변장비에서 Y방향의 동적인 응답이 X방향 보다 큰 것을 알 수 있었다.

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.

본 연구에서는 시험부 벽면압력을 이용한 폐쇄효과 보정 방법에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해 폐쇄형 시험부내의 원형실린더 주위 유동장에 대한 수치적 해석을 수행하여 폐쇄효과 변화에 따른 유동장 및 벽면압력 변화를 연구하였다. 본 연구에서 제시한 벽면압력측정 방법은 Maskell 방법과 Hackett과 Cooper 방법으로 보정된 결과 및 자유흐름 상태와 비교하여 그 타당성을 검증하였다. 그 결과 폐쇄형 시험부 내의 원형실린더의 경우 Maskell 방법과 Hackett과 Cooper 방법은 과보정의 경향을 보였으며, 본 연구에서 제시한 보정 방법은 자유흐름 결과와 일치되는 우수한 보정결과를 보임을 확인하였다.

추적자 SF6 가스농도의 공간분포를 예측하기 위하여 수동형 리모트 센싱 기술과 컴퓨터 단층 측정 기술을 접목시켜 도시모델을 모사한 풍동에서 시나리오에 따라 실험을 수행하였다. 풍동실험의 시나리오는 거리에 따른 스캐닝 방식과 각도에 따른 스캐닝 방식으로 실험을 수행하였고, OP-FTIR 원격 감시장비는 SF6 가스의 광로통합농도를 구하기 위하여 사용되었다. 또한 제안한 SBFM(Smooth Basis Function Minimization) 알고리즘은 SF6 가스농도를 공간정보를 예측하기 위하여 사용되었으며 최적의 Gaussian 함수 개수를 구하기 위하여 1개, 2개 및 3개의 Gaussian 함수를 적용하여 실험하였다. 실험 결과 SBFM 알고리즘에 의한 SF6 농도분포의 예측 결과는 실제 측정 결과와 비교할 때 1개의 Gaussian 함수를 적용한 결과의 상관계수가 0.755로 가장 잘 일치하였다. 아직 컴퓨터 단층 기술과 수동형 리모트 센싱 기술의 결합된 기술이 실험실적 연구단계이지만 SBFM 알고리즘과 기하학적 빔 스캐닝 기술이 보다 향상된다면 대기오염 감시 및 국방 분야에 폭 넓게 응용될 것으로 기대된다.

강풍은 자동차의 주행을 불안하게 하고 핸들 조작을 곤란하게 하여 많은 교통사고를 유발한다 . 그러나 강풍에 의한 차량 교통사고에 대한 실험적 연구는 거의 없는 실정이다. 따라서 본 논문은 모형 차량을 사용하여 풍동실험을 실시하였다. 정지 및 주행 상태에서 차량이 풍속에 의해 영향을 받는 과정을 시뮬레이터 함으로써 차량의 이탈거리와 전복 등의 상황을 차륜의 궤적을 통하여 조사하였다. 그 결과, 트럭, 승용차 순으로 수풍면적이 큰 순으로 이탈거리가 증가하였으며. 차량의 속도가 증가할수록, 이탈거리가 거의 정비례하여 증가하는 것으로 나타났다. 횡풍에 의한 차량교통사고를 유발할 가장 위험성 이 있다고 사료되는 상황 즉 터널을 나오면서 갑자기 강풍영역에 노출될 때는 주행 중인 차량이 버스의 경우 5-7m/s이상 승용형차량의 경우 13m/s의 풍속에서 바람의 영향을 크게 받기 시작하는 것으로 나타 났다. 또한 주행속도별 풍속과 차량의 이탈거리와의 관계는 거의 정비례하여 풍속이 클수록 이탈거리는 크게 나타났으며, 같은 풍속 하에서 상대적으로 승용차의 경우가 트럭에 비하여 주행속도에 따른 풍속의 영향을 많이 받는 것으로 나타났다.

본 연구는 고층건축물의 비틀림방향 응답을 평가하기 위하여 필요한 변동비틀림모멘트계수와 변동비틀림모멘트의 파워스펙트럼밀도의 특성을 확인하는데 목적이 있다. 이러한 특성들을 평가하기 위하여, 다양한 형상비와 변장비를 가진 52개 형상의 공탄성 각주형 모형을 제작한 후 노풍도를 다양하게 변화시켜 풍동실험을 실시하였다. 본 논문에서는 비틀림방향의 변동풍력의 특성을 간단히 설명하였다. 그리 고 그 결과는 대부분 건물의 형상비와 변장비에 의하여 분석되었다.