우리나라는 매년 평균 세 개의 태풍이 내습하는 지역으로 최근에 긴 교량, 높은 빌딩, 거대 복합시설 등이 건설됨에 따라 바람의 영향에 대한 정확한 평가가 필요하다. 이 글에서는 건설분야(교량, 건물, 환경 등)에서 풍동의 활용 방안과 최근에 건설된 대형 경계층 풍동을 소개한다.
남극건물의 기능을 현저히 저하시키는 큰요인의 하나인 극설현상에 관한 연구는 건물로 인한 남극환경에 미치는 인간의 영향을 최소화시키기 위한 기본적인 연구라고할 수 있다. 남극에 건설될 새로운 건물을 대상으로한 극설현상의 현지조사나 실물실험은 여러모로 보아 비경제적이고 비현실적이기 때문에 풍동실험의 필요성이 절실해진다. 본 연구는 극설현상의 풍동실험을 위해 필요한 similitude parameters 의 중요성및 각각의 상관성을 분석하였으며 고상식 및 지상식의 직사각형의 단독형 및 group형 건물들 주위에 쌓인 극설의 형태와 극설량을 풍동실험을 통해 조사분석햐여 남극건물의 극설현상에 대한 설계지침(design guideline)을 제시하였다.
인류의 좀더 빨리 이동하고자 하는 욕구를 충족시키기 위해 항공기, 자동차, 기차 등 다양한 형태의 운송수단이 개발되고 있다. 이러한 운송체의 주위를 흐르는 공기의 유동과 유사한 환경을 만들어 실험하고자 하는 목적에서 풍동이라는 실험장치가 개발되었다. 이 글에서는 풍동의 역사와 종류에 대하여 간략히 소개하고자 한다.
일반적으로 풍력계수의 산정방법은 풍동실험에 의한 실측방법과 수치해석에 의한 예측방법 등이 있다. 풍동실험은 보다 정확하고 다양한 실험자료를 얻을 수 있는 반면, 풍동을 설치하기 위한 초기시설비가 너무 높고, 농업시설과 같이 다양한 형태를 위해서 장치를 변형할 경우 변형비용과 시간이 너무 많이 드는 단점이 있다. 수치해석은 풍동에 의한 분석의 단점인 변형비용과 시간은 경계조건의 변형과 빠른 자료처리 능력의 컴퓨터로 해결할 수 있으나 자칫 부정확한 입력자료나 정도가 낮은 scheme의 적용으로 인하여 실제 풍하중의 영향을 유도시키는 위험성도 많다. (중략)
본 논문에서는 풍동 실험을 통해 취득한 소음측정 결과에서 실제 비행에 기체에서 발생되는 소음을 예측하는 과정에 대하여 다루었으며 정지된 소음원을 비행하는 것과 같은 상태로 시뮬레이션 할 수 있는 방법에 대하여 소개하고 실험을 통하여 검증하였다. 또한 국제민간항공기구(이하 ICAO)에서 규정한 절차에 따라 틸트로터 항공기 및 무인항공기의 환경소음을 평가할 수 있는 방안을 제시하였다. 제시한 평가 방안을 검증하기 위해서 풍동실험과 비행시험에 대한 소음실험 시뮬레이션 프로그램을 구성하였으며 7kg급 무인항공기를 통한 풍동 실험 및 비행 실험을 수행하였으며 풍동 실험 결과로부터 비행 상태의 소음예측이 가능하다는 것을 확인 할 수 있었다.
최근 화석연료의 고갈 및 환경문제로 인해 신재생 에너지에 대한 관심이 해마다 증가하고 있다. 신재생에너지는 깨끗하고 재사용이 가능한 에너지원으로 풍력과 태양광을 이용한 방법이 대표적이다. 이들 중 풍력 발전시스템은 자연의 바람을 이용하여 바람의 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 방식이다. 기존에는 풍력 발전시스템을 구현하여 풍동실험을 하기 위해 실제 풍력과 유사한 환경을 구성하여 풍동실험을 하였다. 하지만, 이러한 풍동실험을 구성하기에는 비용이 커지는 문제가 발생한다. 본 논문에서는 이러한 풍동실험을 모터와 발전기를 이용한 테스트 베드를 구성하여 실험할 때 실제 풍동실험에서 발전기의 특성을 고려하여 모터를 제어함으로서 풍동실험과 유사한 결과를 얻고자한다.
오존은 공간적.시간적 변동이 매우 큰 대기오염물질로 서울시의 27개 대기오염 자동측정망에서 실시간으로 측정.감시되고 있으며, 오존의 농도가 높아지는 여름철에는 오존경보제를 실시하고 있다. 특히 오존의 농도는 일사, 풍향, 풍속 등의 기상인자, $NO_x$, VOCs 등 전구물질의 농도, 그리고 지형에 따라서 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 서울지역에 대한 기하학적 축소모형을 제작하여 풍동내에서 풍향.풍속을 측정하여 지형에 따른 바람의 특성을 파악하였다. (중략)
전북대학교 고온플라즈마응용연구센터에서는 지구 재진입 및 고온재료의 열부하 평가를 위해 0.4 MW 급 아크가열플라즈마 풍동을 이용한 내열재료의 삭마 거동 등을 연구해 오고 있다. 아크가열 플라즈마 풍동은 고엔탈피 플라즈마를 발생시켜 다양한 고열부하의 극한 환경을 만들어 낸다. 이를 위해서는 플라즈마 토치내에 공기유량과 입력전류 등을 조절하여 다양한 열유속을 형성한다. 본 연구는 0.4 MW 아크가열 플라즈마 풍동의 다양한 방전 특성에 대해 조사하였다.
대기질 예측 모델링은 대기질 관리의 유용한 도구이다. 특히, 도시지역에서 대기질은 건물과 자동차와 같은 국부적인 장애물에 의해 크게 영향을 받는다. 일반적으로 도로를 따라 건물이 연속적으로 형성되어있는 도시거리협곡에서의 대기질을 예측하고자 할 때 현재 이용 가능한 대기확산모델은 대기질을 정확하게 예측하는데 많은 한계점을 가지고 있다. 본 연구에서는 도시거리협곡에서 대기질 예측을 위한 경험적인 모델을 제안하고자 하였다. 이를 위해 풍동실험을 수행하고, 그 결과를 통계적으로 분석하였다. 풍동실험 결과 넓은 협곡인 경우와 도로축과 직각을 이루는 바람일 때 도시거리협곡의 대기질을 향상시키는데 유용하다는 것을 확인하였다. 또한, 제안한 모델을 이용한 모델 예측치는 풍동실험 결과와 상관성이 양호하게 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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