• 한국수자원학회논문집
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• 제42권2호
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• pp.171-176
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• 2009

본 연구는 현지(on-site) 빗물관리에 필요한 지붕면 누적유출용적 예측을 위한 경험식을 제안하였다. 건축물 지붕면은 좁은 면적으로 인해 기존 유출해석 기법의 적용이 어려운 것으로 파악되었으며, 지붕면 유출조건을 고려한 강우깊이(D)-누적유출용적(V)간의 이론적 관계식을 수립하였다. 2005년부터 2007년까지 2년간 실제 강우량과 지붕면의 유출용적을 측정하여 이론적 관계식으로 계산된 누적유출용적과 실측 누적유출용적 자료를 비교 검토하였다. 실측자료의 분석결과를 바탕으로 시간별 강우깊이 변화에 따른 누적유출용적을 예측할 수 있는 경험적 유출식을 얻었다. 본 경험식으로 강우관측 자료 또는 강우주상도와 지붕면의 면적으로부터 간편하게 실제에 가까운 누적유출용적의 시간별 변화를 예측할 수 있으며, 이 결과는 각종 빗물관리시설의 용량 결정은 물론, 빗물관리시설 통해 지붕면에서 도시배수관으로 유입되는 유량 변화 예측에도 활용이 가능할 것이다.

• 한국공간구조학회논문집
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• 제12권3호
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• pp.47-54
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• 2012

대공간 건축물의 특징 중 경량화 된 지붕 구조 및 재료의 사용으로 인해 지붕면의 손상이나 파괴 등의 피해가 많다. 대규모 경기장의 경우에는 지붕의 구조가 철골 트러스와 인장케이블을 기반으로 테프론이라는 막재료를 사용하여 구조체를 감싸거나 덮는 형태로 많이 설계가 되는데, 특히 이 막재료의 피해가 많으며 심각한 상황이다. 이러한 사례를 통해 대공간 건축물의 지붕에 대한 내풍설계 연구는 아직 미흡한 상태임을 알 수 있다. 본 논문은 쌍곡포물선 대공간구조물의 지붕의 형태에 대한 공기역학적인 특성을 알아보기 위하여 풍압실험과 유체해석을 실시하였다. 실험결과 바람이 불어오는 방향의 지붕 모서리에서 가장 큰 최소피크외압계수가 나타나지만 지붕의 길이방향으로 갈수록 최소피크풍압계수는 감소하고 있었다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제54권1호
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• pp.32-51
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• 2021

가야 건축과 관련한 건축적 증거는 그 어떤 지역보다도 미미하다. 이러한 상황에서 가야 건축을 연구하는 데에는 가형토기라고도 불리는 집모양토기가 특히 도움이 된다. 집모양토기는 사용 목적이 건축적이지는 않지만 그 모습이 건축물을 모방하였기 때문에 당시 건축의 모습을 보다 사실적으로 보여주는 자료이다. 그러나 집모양토기가 건축물을 모방하였다고는 하지만 본래 건축과는 상관없는 특별한 기능을 갖는 기물이므로 건축물에 대한 정확한 묘사보다는 본래의 기능에 맞는 형태로 변형되는 것이 일반적이다. 따라서 그 형태를 살펴 건축적인 부분과 아닌 부분을 구분해내고 건축적인 부분을 통해 건축물의 모습을 규명해내지 않으면 안 된다. 이 논문에서는 이러한 이해를 바탕으로 현존하는 집모양토기의 건축적 고찰을 통하여 가야의 건축적 특성을 추정하는 것을 시도해보았다. 여기에는 역사기록과 함께 특히 최근 발굴조사를 통해 드러난 고고학적 결과를 기초자료로 활용하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 집모양토기는 그 형태에 따라 세 가지 유형으로 구분할 수 있으며 각 유형은 각각 구별되는 건축 구조적 특성을 갖고 있다. 둘째, 한국을 비롯한 동양 건축의 특징 중 하나인 지붕면을 정면으로 하는 것과 비교할 때, 집모양토기에 나타나는 맞배지붕의 박공면을 정면으로 하는 건축 의장적 특성은 가야 건축이 갖는 매우 큰 특징이라고 할 수 있다. 셋째, 일부 고고학적 증거가 부족하기는 하지만 가야 건축에서는 기능에 따른 다양한 유형의 건축물이 존재하였으며, 집모양토기는 이들 가운데 풍요의 상징성을 갖는 고상 창고, 축사, 주택의 형태를 모방하여 제작된 것이다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.153-153
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• 2011

현대 건축은 기능적이고 합리적이었지만 획일적이었던 박스형 건축에서 탈피해 형태와 공간에 있어서 다양한 변화를 시도하고 있다. 특별한 건축물의 실현을 위해 각 나라의 기술력은 급속한 발전을 이루었고, 보다 더 독특한 건축물에 대한 관심은 비정형 건축물에 대한 관심의 증대로 이어지고 있다. 이러한 비정형 건축물에 적합한 구조로써 프리폼(Free-Form) 구조가 있다. 프리폼 구조로 입체골조(Double Layered Structure)를 많이 사용하였으나, 최근 유리로 되어 투명하고 기하학적 모양의 건축물을 추구함에 따라 평면골조(Single Layered Structure)가 증가하고 있는 추세이다. 평면골조는 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 분류할 수 있고 프리폼 구조의 구성 요소 중 가장 취약하고 중요한 부분은 노드이다. 본 연구에서는 프리폼 구조 중 가장 큰 관심이 고조되고 있는 평면골조 모멘트 지배형의 노드에 대한 국내외 기술 분석을 통해 향후 연구 방향성을 제시하고자 한다. 입체골조는 하나의 노드에 여러개의 부재가 3차원으로 결합되어야 하기 때문에 다른 골조 시스템에 비해 노드부가 복잡하지만, 건축물의 외관을 유리로 하여 투명하게 하고 비틀리고 구부러진 구조물에 대한 건축적 요구가 많아짐에 따라 평면골조의 인기가 높아지고 있다. 이러한 시대의 흐름에 발맞추어 건물의 구조적, 기하학적 요구를 충족시키기 위해 다양한 노드 시스템이 개발 중이며, 가해지는 하중의 특성에 따라 축력 지배형과 모멘트 지배형으로 구분하여 노드의 양상을 분류할 수 있다. 축력 지배형의 대표적인 시스템은 다이아그리드(Diagrid)이다. 축력 지배형 프리폼 구조의 노드는 전체 구조물의 하중을 축력으로 받아 모두 전달해야 하기 때문에 크기가 크고 가새가 2~4개층에 걸쳐서 설치되기 때문에 중량이다. 모멘트 지배형 노드를 갖는 프리폼 구조의 형태는 대부분 지붕 구조로써 지붕 자체의 하중만을 견디도록 설계된다. 따라서 노드부와 노드에 붙는 부재들이 가볍기 때문에 사람이 들 수 있고 노드의 크기가 작아 시공성이 좋으며 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 노드의 형태는 힘의 흐름과 쓰임에 따라 다양하다. 평면골조 모멘트 지배형의 노드는 접합방식에 따라 Splice node connection과 End-Face node connection 두 가지로 분류할 수 있다. Splice node connection은 각 부재의 종축으로 노드와 구조부재 사이에 이음재를 두어 연결하고, 연결 형태에 따라 전단력을 전달할 수 있는 1~2개의 접촉면이 생긴다. 전단응력을 받는 볼트로 이음재를 이어 조립하거나 용접으로 접합할 수 있다. 대표 노드로, SBP-1, SBP-2와 POLO-1 등이 있다. End-Face node connection은 각 연결된 부재의 단부와 노드 사이의 연결면은 종축방향의 수직이고, 인장응력을 받는 볼트를 사용하거나 용접에 의해 접합할 수 있다. 대표 노드로 SBP-4, WABI-1, MERO-1(Cylinder), MERO-2(Block), MERO-4(Double Dish) 등이 있다. 본 기술 현황 분석을 통해 현재 개발된 노드를 분류하고 가장 관심이 높은 Single Layer 모멘트 지배형 노드를 비교, 분석하였다. 최근 건물의 경향을 반영한 프리폼 구조를 실현하기 위해서 필수적인 노드의 개발은 국외에서 활발히 연구되고 있지만 그 기술이 개방되어 있지 않다. 국내에서는 동대문 디자인 플라자에 새로운 노드를 적용하고 고려대학교에서 모멘트 지배형 노드를 개발하는 등 발전 가능성을 보이고 있지만 국외 사례들에 비하면 아직 초기 단계라 할 수 있다. 따라서 현장 용접을 지양하고 공장 제작하여 현장에서 조립하며, 프로젝트 별로 상이한 노드를 사용하는 것이 아닌 다양한 요구를 효과적으로 수용하는 구조 효율성을 향상시킨 노드 상세의 개발이 이루어져야 할 것이다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제47권4호
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• pp.22-47
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• 2014

본 연구는 한중 고건축 내부 가구(架構) 중 소슬재의 위치와 도리와 보의 결합 형태를 분석하여 동아시아 목조구조 체계 원리를 이해하기 위한 기초적인 연구이다. 동아시아 국가인 한국과 중국의 고대 목조건축은 서까래와 도리, 그리고 보를 결합하여 건물의 윗부분을 구성하고 기둥과 결합하여 건물의 기본 골격을 형성하는 구조를 가지고 있어 목조 구조 체계의 원리가 크게 다르지 않다. 다만, 세부적인 기법상의 차이가 지역성과 시대성, 국가성을 띠고 있다. 중국건축 내부 가구 중 도리와 보의 결합 형태와 차수(叉手), 탁각(托脚)의 지지점 위치가 시대에 따라 차이점을 보이고, 역사적으로 다양한 왕조에 따라 세부 수법이 다른 것으로 보인다. 15세기 이후 건축에서는 차수와 탁각이 없어지는 현상을 보이며 특히, 탁각은 명대 관식건축에서는 완전히 없어졌으며 주된 이유는 도리와 보의 결합 방식의 차이가 크게 작용한 것으로 볼 수 있다. 15세기 이전에는 도리와 보가 서로 떨어져 결합되고 있었으나, 15세기 이후는 도리와 보가 서로 결합하고 보의 단면적이 비약적으로 커져 도리 좌굴을 방지하는 수법이 발달한 것으로 보인다. 탁각의 경우 당 오대 시기에는 탁각의 상부 위치를 봤을 때 도리와 직접적인 결합은 없으며, 도리의 좌굴을 방지하는 부재보다 내부 가구의 안전성을 유지하는 부재라고 볼 수 있다. 송대 이후 원대까지도 송 "영조법식"의 기록과 다른 건축물이 많은 것으로 보아 탁각의 적용 여부는 지역, 혹은 장인의 수법에 따라 다양하게 나타난 것으로 보인다. 원대 이전 우진각 지붕의 측면 도리 부근과 팔작 지붕 합각 아래 구조에서도 탁각이 있는 것 보아 종단면과 횡단면에서 모두 볼 수 있는 부재이며, 지지점의 위치를 보아 도리를 직접 지지하는 부재라기 보다 우진각 지붕의 측면 구조나 팔작 지붕의 측면 합각 구조의 안전성에 기여하는 부재로 보인다. 한국건축 중 고려시대에 반 'ㅅ'자형 소슬재(중국명: 탁각[托脚])가 유행하지 않은 이유는 도리의 좌굴을 방지하는 기법(도리 받침재)이 널리 유행하여 반 'ㅅ'자형 소슬재를 사용하지 않아도 도리가 안정적으로 유지하는 방법을 선호한 것으로 볼 수 있다. 이 시기의 도리는 도리+장혀+도리 받침재+보의 구성을 보여 도리가 직접 보와 결구되지 않는 특징이 있으며, 조선시대 이후 도리가 보의 단면적의 범위에 속해 도리가 좌굴 되는 현상을 방지한 것으로 보인다. 이는 15세기 이후 중국건축에서도 같은 모습을 보이며, 15세기 이후 도리 좌굴에 대한 세부 기법이 한중 양국의 지역성과 국가성을 뛰어 넘어 보편성을 가진 예라 생각된다. 조선중 후기 건축에서 지붕부의 하중을 줄여 주는 방법인 덧걸이 수법이나 덧서까래 사용은 도리에서 보로 전달되는 하중을 줄여주어 도리 좌굴을 감소시켜 주는 효과가 있으며, 이는 조선시대에 건물을 영조하는 장인들의 도리 좌굴을 방지하는 또 다른 기술이라 할 수 있다. 한중 고건축 도리와 보의 결합 구조와 소슬재의 연구는 고려시대 이전 건축을 복원, 설계하는 연구에 기초적인 연구를 제공할 수 있을 것으로 보인다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제55권4호
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• pp.118-135
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• 2022

본 연구는 15세기 초에 건립된 건원릉과 헌릉의 병풍사대석과 난간석 구조를 『세종실록』을 바탕으로 추정하고, 현재 해제 조사된 내용과의 차이점을 비교하여 구조적 변화와 그 의의를 밝히는 것에 주목적을 두고 있다. 건원릉과 제릉 및 헌릉은 1442년 동시에 수리되었는데 이때의 구조적 변화 양상이 동일하게 보인다. 1442년에 시행된 수리의 목적은 원활한 배수를 통해 지하 현궁으로 물이 유입되지 않도록 하는 것이었다. 공사 범위를 최소화하기 위하여 지하구조와 병풍사대석은 그대로 유지한 채, 병풍사대석 상부에 복부형석회를 추가하고, 난간석의 구조를 변경하는 정도에서 구조 개선을 이루었다. 『세종실록』의 기록에 따라 1420년과 1422년 사이에 건립된 헌릉의 구조를 추정하여 복원도를 그려보고, 1989년에 해제조사보고서에 기록된 구조와 차이를 분석하였다. 그리고 이를 통해 1998년에 해체조사된 건원릉의 구조에 대응하여 수리된 부분과 건립 당시의 구조를 구분하였다. 건원릉과 헌릉의 건립 당시 모습을 추정해 본 결과, 고려의 현·정릉과 매우 유사한 형태로 조성되어, 고려왕릉을 그대로 답습한 점을 명확하게 인식할 수 있었다. 그러나 1442년의 산릉수리도감에 의하여 구조개선이 이루어지면서 고려왕릉과는 차별된 조선왕릉의 특징을 형성하는 중요한 기점이 되었다. 1442년에 시도되어 조선의 전 시기 동안 봉릉 구조에 적용된 두 가지 특징이 있다. 첫째는 복부형석회의 등장이다. 복부형석회는 병풍사대석에 볼록한 지붕으로, 봉토(封土) 안으로 스며드는 빗물이 사대석 내부까지 들어가지 않도록 차단하는 역할을 한다. 또 사대석의 상부구조인 만석과 인석을 안쪽에서 하나의 구조체로 연결하여 고정하는 역할도 한다. 복부형석회는 1442년에 처음 시도된 이래로, 병풍사대석의 유무에 관계없이 모든 사례에 적용되어 조선왕릉의 고유한 특징이 되었다. 둘째는 난간석과 병풍사대석 사이 공간에 평평한 박석을 까는 대신에 물매를 형성하는 상석(裳石)을 설치하였다. 1442년에 설치된 상석은 병풍사대석에서 난간석 방향으로 빗물이 흘러가도록 경사면을 형성하고 기왓골을 새긴 조선의 첫 와첨 상석으로볼수있다.이후로는기왓골을생략하기도하지만,치마형태의상석은조선왕릉에만사용된특징이다.