• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제36권2호
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• pp.267-275
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• 2012

본 논문은 정상풍속과 돌발풍속을 수학적으로 모델링하고 풍향에 따라 전달되는 메인축에서의 전달모멘트를 조사하여 기어박스에 전달되는 풍하중의 특성을 파악하였다. 정상풍속은 지상에서 고도가 높아짐에 따라 속도가 증가하게 설정을 하였다. 풍하중에 의해서 메인축으로 전달되는 모멘트의 평균값과 하모닉값을 풍향 입사각을 $-45^{\circ}{\sim}45^{\circ}$로 변화를 주며 특성을 파악하였다. 또한 기어 트레인의 미스 얼라인먼트를 유발시키는 굽힘 모멘트의 특성을 파악하였다. 정상풍속모델에서는 블레이드의 3배수 주파수(3X)로 하는 토크의 가진이 생기며, 바람의 방향이 $+22.5^{\circ}$일 때 수평방향의 굽힘 모멘트가 주축으로 들어가는 토크의 50%수준으로 발생하는데 이는 수평방향으로의 탄성 축 휘임을 유발하여 치가 모서리에서 물림이 발생하게 하는 원인을 제공함을 알 수 있었다. 돌발풍속의 경우, 3X, 6X, 9X를 가진 주파수로 하는 토크의 가진이 바람의 방향이 +방향으로 커질수록 하모닉항의 상대 비율이 증가하였다.

• 전산구조공학
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• 제3권4호
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• pp.133-141
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• 1990

본 연구는 모형건물의 풍동실험을 통하여 건물내부에 작용하는 풍하중의 동적변화를 조사연구하였다. 실험에 사용된 모형건물은 건물외부에 작용하는 풍하중이 건물내부에 전달될 수 있는 개구부가 설치된 직육면체 형태의 구조물인데 실험시 개구부의 면적과 방향을 변화하고 정상류와 난류 상태의 풍하중을 사용하였다. 주어진 실험 조건하에서 건물내부 압력의 진동주파수를 알 수 있는 power spectrum과 내부압력의 동적변화량을 알 수 있는 RMS를 측정하여 분석하였는데 분석된 실험결과는 비교적 최근에 제안된 이론과 일치하였다.

• 전산구조공학
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• 제4권1호
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• pp.36-41
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• 1991

Structure와 flow, 크게는 인간생활과 자연생활을 대상으로 하는 풍공학에 있어서 가장 중요한 해석방법으로써 전산해석과 풍동실험을 들 수 있다. 금세기 후반에 들어 컴퓨터의 출현 모든 공학분야의 발전에 크게 기여하고 있다는 것은 모두가 인지하는 사실이다. 풍공분야에 있어서도 컴퓨터는 데이타의 처리를 양적으로는 물론 질적으로도 크게 향상시켜주었고 유동장에 구조물이 존재할 때 그 주위를 통과하는 유체에 대한 기존의 사고방식에 새로운 변화를 주고 있다. 그러나 유체라는 것은 매우 복잡하여 이상화된 이론적 취급만으로는 충분히 규명될 수 없는 점도 있고 또한, 이론의 결과를 실제에 이용하기 위해서는 그것을 확인할 필요가 있기 때문에 풍동실험을 하게 된다. 최근 컴퓨터의 발달과 계산기술의 향상에 큰 성과를 올리고 있으나, 구조물의 유체력탄성거동시에 구조물에 미치는 비정상유체력의 평가에는 풍동실험을 이용하는 것이 현재의 풍공학의 주류라 할 수 있다. 본 고에서는 현재 풍공학에서 다루어지고 있는 주요 토픽 중 몇가지를 컴퓨터를 이용한 수치해석적 입장과 풍동을 통한 실험적 입장에서 고찰해 보고자 한다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.371-376
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• 2013

고속열차의 운행속도가 증가함에 따라 이전보다 공기역학적인 요소들의 중요성이 커지고 있다. 열차와 터널의 형상설계뿐만 아니라 주변 환경을 위해 고속 주행하는 열차 주변의 유동장을 이해할 필요성이 있다. 본 연구에서는 고속 주행으로 인해 열차 주변에 발생하는 열차풍을 분석하여 선로 주변에 작용하는 풍하중을 계산하였고, 터널 주행 시 발생하는 압력변동과 객차 연결부의 비정상 열린 공동 유동을 살펴보았다. 그 결과 2차원 해석의 정량적 한계점이 나타났지만, 정성적인 경향은 선행연구와 잘 일치함을 확인할 수 있었다. 따라서 고속열차 주변의 공기역학적 특성의 이해와 열차 및 터널의 형상 변화에 따른 상대적인 비교를 위해서는 EDISON_CFD를 이용한 2차원 해석이 유용함을 볼 수 있었다.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제6권3호
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• pp.1-8
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• 2013

시간과 공간에 따라 변화하는 난류성분의 변동풍하중을 받는 고층건물의 경량화 및 연성화 현상은 고유진동수와 감쇠비를 적게함으로서 동적으로 매우 불리한 진동문제을 발생하게 되어, 변동풍하중을 받는 도심의 고층건물에 대한 동적해석의 중요성이 인식되고 있다. 본 논문에서는 돌풍과 같이 짧은 시간동안에 통계적 성질이 변화하는 변동풍하중을 나타내기 위하여 정상불규칙 풍하중에 시간에 따라 변화하는 결정적함수(A(t) = 1-exp($-{\beta}t$))를 곱하여 나타냈고, 이러한 변동풍하중을 받는 고층건물에 대한 평균류방향의 동적변위응답해석은 진동이론으로부터 Time-dependent Response Spectral Density함수를 나타냈고, 진동함수를 포함하여 나타내는 Time-dependent Response Spectral Density의 진동수영역에 대한 적분의 해로부터 동적응답을 해석적으로 구하기 위하여 Contour적분에서 Cauchy의 적분정리와 잔유치 정리(residue theorem)에 의한 잔유치 적분으로부터 해석함수를 구했다. 해석 예에서 본 논문에서 구한 해석함수와 기존의 수치해석방법에 따른 결과를 비교 검토했고, 고층건물의 동적 특성에 따른 해석결과도 비교 검토했다.

• EDISON SW 활용 경진대회 논문집
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• 제2회(2013년)
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• pp.354-359
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• 2013

일반적으로 건축물의 설계시 풍동 실험을 통한 풍환경의 평가를 수행하고 있으며, 이는 환경 영향 평가법에서 정한 건축 사업 시행 시 수반되어야 할 자연환경, 생활환경 그리고 사회경제환경의 영향 평가의 일환으로 실시되고 있다. 그러나, 풍동 실험의 경우 여러 가지 현실적 제약조건으로 설계와 실험의 피드백 (Feedback)이 원활하지 못하며, 특히 대상 건축물이 공장과 같이 대기 오염원이 되는 경우 실험은 더욱 어려운 형편이다. 이에 대한 보완책으로 전산 유체 역학을 이용한 건축물의 풍압 해석에 의한 풍하중 추정이나 인접 지형-지물의 영향을 고려한 건축물 주위의 풍환경 평가가 있다. 전산 모사에 의해 풍동 실험의 미비점을 보완하고, 보다 상세한 정보를 확보함으로써 건축물의 구조적 안전성의 증대와 환경 피해 감소를 기할 수 있다. 그러나 복잡한 지형-지물이나 건축물 주위의 풍환경에 대한 전산 모사는 주로 두 가지의 기술적 어려움을 수반하게 되다. 그 중 하나는 고정 경계면을 이루는 형상의 복잡성으로 인해 기존에 많이 이용하고 있는 Body-fitted 격자계를 이용하는 경우, 격자 생성 과정이 매우 복잡하고 어려울 뿐 만 아니라 생성된 격자가 주로 비정렬 (unstructured) 특성을 갖게 되어 수치해석 과정의 효율을 저하시키는 요인이 되며, 격자의 형상도 수치해석의 수렴성을 저하시키는 예가 많다. 다른 어려움으로 풍환경은 전형적인 난류 유동장으로서 난류의 전산 해석은 아직도 해결하지 못한 부분이 많다는 점이다. 이에 본 논문에서는 복잡한 지형-지물이나 건축물의 풍하중과 풍환경의 전산 모사 기술 확보를 위하여 수행중인 연구의 일환으로 물체 형상의 기하학적 복잡성의 극복을 위한 가상경계법 (Immersed Boundary Method)과 난류 유동장의 물리적 엄밀성을 높이기 위한 다와동 모사 (Large Eddy Simulation)을 이용한 물체 형상과 무관한 유동장 해석 기술 개발에 대하여 다루고자 한다. 먼저 최근에 유동 해석에 이용되는 방법인 가상경계법(IBM)은 물체를 포함한 전체 전산 영역을 직교 좌표계에 의해 이산화하고, 유동장내 존재하는 물체의 표면에서의 점착 조건을 만족시키기 위하여 지배 방정식에 적절한 외력을 추가로 고려하는 방법이다. 본 연구에서는 가상경계법을 이용하여 경계층에 위치한 건물 형상의 각진 물체 주위 사이에 형성되는 공동 내부의 비정상 유속 및 압력에 대한 전산 해석을 수행하고, 풍상측 전면에 형성되는 경계층에 의한 영향을 분석하였다.

• 한국항해항만학회지
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• 제31권3호
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• pp.223-228
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• 2007

최근 선박의 대형화와 전용화가 현저하게 진행됨에 따라 갑판 상부의 구조물이 비교적 큰 컨테이너선, LNG 운반선, 자동차운반선, 여객선 등이 출현하여 운항되고 있다. 이러한 선박들이 부두에서 접 이안 또는 항내에서 저속으로 운항할 경우 바람, 조류 등과 같은 외력의 영향을 받기 쉬우며, 외력이 과도할 경우에는 압류나 회두 현상으로 인해 선박 운항에 지장을 초래할 수 있으므로 특정 외력 하에서의 선체 거동에 대한 분석은 선박의 안전운항에 있어서 매우 중요한 자료라 할 수 있다. 본 연구는 수면 상부의 구조물이 상대적으로 큰 실습선 한나라호를 대상으로 정상풍 하에서의 선체에 작용하는 풍압력 및 풍압모우멘트 영향을 분석하였다. 또한 정상풍 하의 선박 운항에 있어 주요한 정보인 표류각과 대응 타각을 상대 풍향과 풍속을 기초로 산출하였고, 풍속 선속비에 따른 조종 한계 풍속, 선속별 풍향에 따른 조종 한계 풍속, 최대 풍압력에 의한 횡경사각 등을 정량적으로 산출하여 제시하였다. 이러한 자료는 한나라호의 입출항 조종 및 태풍 피항을 위한 운항 현장에서 직접 활용될 수 있고, 실선에서 해당 결과를 비교 평가할 수 있으므로 향후 이론식에 대한 수정 및 보완과 함께 교육 자료로 이용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제26권7호
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• pp.922-930
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• 2020

지난 10년간 복원력 상실에 의한 어선의 해양사고가 지속해서 증가하고 있으며, 갑작스러운 강풍이 주요 원인으로 지적되고 있다. 이러한 강풍에도 견딜 수 있는 어선의 운동·조종성능을 확보하기 위해서는 정밀한 풍하중 예측 기법이 우선되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 전산유체역학 기법을 이용한 어선의 풍하중 평가기법을 개발하고자 한다. 특히, 고도 변화에 따라 풍속이 변화하는 계산환경을 모사하여 그 결과를 균일한 속도분포를 가정한 수치해석 결과와 비교 분석하고자 한다. 본 연구에서는 0-180°까지 15° 간격으로 13개의 방향에 대해 풍하중을 계산하였으며, 계산에 사용된 메쉬 모델은 메쉬 의존성 시험을 수행하여 개발하였다. 전산수치해석은 RANS(Reynolds-averaged Navier-Stokes) 기반 상용 해석 Solver인 STAR-CCM+(Ver. 13.06)와 k-ω 난류 모델을 이용하여 정상상태(Steady State) 유동해석을 수행하였다. 수치해석결과를 간략히 살펴보면 Surge, Sway 및 Heave에서 39.5 %, 41.6 % 및 46.1 % 풍하중이 감소하였으며 Roll, Pitch 및 Yaw에서 48.2 %, 50.6 % 및 36.5 % 감소하였다. 결론적으로 본 연구에서는 고도에 따른 풍속 변화 모델을 통해 기존보다 정밀한 수준의 풍하중 추정이 가능한 것을 확인하였으며, 그 결과가 선박의 풍하중 추정 평가기법 발전에 이바지하길 기대한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제23권2호
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• pp.209-215
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• 2010

본 논문에서는 CFD와 FEM에 기초한 진보된 전산해석 기법을 적용하였고 지진에 의한 수평 및 수직방향 기반가진 및 풍하중 효과를 동시에 고려하여 MW급 풍력발전기의 지진응답 해석을 수행하였다. 본 연구에서는 실용적인 응답특성 파악을 위해 시간영역 수치해석기법을 적용하였으며, 지진기반하중 및 풍하중에 의한 영향을 상호 비교하였다. 본 연구의 결과를 통해 관성 특성이 매우 큰 초대형 풍력발전기가 정상작동 조건 중 지진이 유발되는 경우가 타워에 유발되는 응력특성에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 중요하게 고려될 필요성이 있음을 알 수 있었다.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2011년 춘계학술대회논문집
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• pp.523-528
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• 2011

Subway becomes more and more main transportation in major cities. Air pollution in the subway platforms is decreased; however, dust flow inside subway tunnel and train is increased by installing Platform Screen Door. Airflow inside subway tunnel is observed using computational method in this study The airflow characteristics around ventilation shafts and inside the tunnel is studied following the train movement, while the train moves from existing Miasamgeori station to Gireum station ANSYS CFX V12.0.l and ICEM CFD V12.0.l are used to compute the airflow inside the subway tunnel.