국내에 설치될 강구조 스타디움에 향후 신재생에너지 중 하나인 태양광 발전을 위한 PV 시스템을 적용하는 것에 따른 강재 어레이에 관한 기초 연구로 해외의 사례를 토대로 구성되었다. 연구를 진행하기 위하여 1990년대 이후 PV 시스템이 적용된 강구조 스타디움 20건을 사례 분석 대상으로 선정하였다. 선정된 20건의 강구조 스타디움을 PV 모듈을 고정하기 위하여 설치된 레일 시스템에 따라 분류해 보았다. 그 결과 격자고정방식 중 선형모듈고정방식과 지붕 통합형이 전체의 28%에 해당되는 것으로 조사되었으며 그 뒤로 레일 고정형 17%, 세로 고정방식 중 모듈그룹 고정 11% 순으로 조사되었다. 또한 스타디움 내부에는 주로 격자 고정방식 중 선형모듈 고정방식과 지붕통합형이 적용되고 있었으며 스타디움 외부나 그 외 부분에서는 앵글 브라킷으로 PV 모듈이 고정되고 있는 것으로 조사되었다.
상암동 월드컵 주정기장은 축구 전용경기장으로서 2002년 월드컵 축구경기를 위한 꿈과 감동의 라이브 스테이지로서의 스타디움 시설로 각종 국내외 축구경기는 물론 문화행사를 효율적으로 운영할 수 있도록 계획되었다. 이에 효율적인 경기장 시스템 구성과 적정한 전기시설물 설치로 최상의 경기운영을 할 수 있도록 전력시스템을 안정화 하였으며, 월드컵 경기 이후 스포츠공간과 상업시설, 공공시설 등 복합화된 스포츠 문화시설에 부합할 수 있도록 수변전 설비 및 방재센타 등을 다분화하여 시설하였으며 국제적 행사의 장에 전기인으로서 일익을 담당할 수 있었음에 감사한 마음이다.
현재, Tensergrity의 개념을 도입한 Hybrid구조시스템이 전 세계적으로 관심을 모아 세계 곳곳에서 다양한 용도와 형태, 규모로 연구, 계획, 건설 중이다. 국내에서도 88서울올림픽과 '93년 대전세계 Expo와 같은 대규모 이벤트를 통해 다양한 용도를 해결할 수 있는 초대형 공간에 많은 관심을 갖게 되었으며, 현재 스팬 300m인 부산 스타디움 지붕구조에 건설 중이며, 포철 분당돔, 롯데의 잠실돔 등의 건설계획이 추진되고 있으나 대부분 외국의 기술에 의존하고 있는 상태이며, Hybrid 구조시스템에 관한 국내의 체계적인 기술축적(국내의 연구 및 계획, 시공, 구조기준 등)은 거의 전무한 상태이다. 산업발전, 경제력향상 및 21세기를 향한 국가간의 무한 기술경쟁시대에 접어들고 있는 현 시점에서, 향후 국내에서도 Hybrid 구조시스템에 대한 연구가 많이 이루어져야 하겠으며, 그 결과에 의해 국내의 독자적인 기술개발을 위한 가능성을 한차원 높일 수 있을 것으로 사료된다.
주차장, 버스터미널, 스타디움, 집회공간과 같은 낮은 고유진동수를 갖는 장경간 건축물에서는 저속 차량의 이동하중이나 보행자의 보행하중과 같은 동적하중에 의해 과도한 바닥판 진동이 발생할 수 있으며 이러한 진동은 건축물의 이용자에게 불쾌감을 일으켜 건축물의 사용성에 심각한 영향을 주게된다. 구조물에 가해지는 보행하중의 일반적인 적용방법은 분할된 요소의 절점을 따라 절점하중으로 가하는 것이다. 그러나 이러한 해석모델은 보행하중을 절점에만 가해야하는 제한적인 문제점을 가지고 있어 보폭 수만큼 절점을 생성시켜야 하며 보폭이 변하거나 절점이외에 하중이 작용할 경우 해석모델을 수정해야하는 번거로움이 있다. 본 연구에서는 보행하중에 대한 계측과 분석을 통하여 보행하중의 동적특성을 분석하였으며 계측한 보행하중을 예제구조물에 적용하였다. 그리고 보행하중에 의한 구조물 진동의 효율적인 해석을 위하여 구조물에 가해지는 보행하중을 등가의 절점하중으로 치환하는 방법을 제안하였으며 제안된 등가절점 하중의 타당성을 검증하기 위하여 예제구조물의 진동해석을 수행하였다.
TMD(Tuned Mass Damper)는 대표적인 제진장치로서 주로 고층건물, 교량 및 스타디움의 객석 등의 진동제어에 이용되고 있다. 그러나 대공간구조물과 같이 면외 방향의 강성이 매우 작은 구조물에 대한 TMD 적용에 대한 연구는 거의 전무한 실정이다. 본 연구에서는 아치구조물의 진동에 대한 TMD의 제어 성능을 TMD의 설치위치 및 거동방향에 따라서 비교분석하였다. 아치구조물은 수평지진동에 대해서는 역대칭모드인 1차 모드가 지배적이며, 연직지진동에 대해서는 대칭모드인 2차 모드가 지배적인 진동응답을 보이고 있다. 따라서 아치구조물의 효율적인 진동응답제어를 위해서는 진동모드가 탁월한 위치에 TMD를 설치하는 것이 합리적이다. 그리고 수평지진동 및 수직지진동에 대하여 TMD가 수평방향으로 거동하도록 하는 것보다 연직방향으로 움직이도록 설치하는 것이 아치구조물의 진동제어에 있어서 매우 효과적인 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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