• 대기
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• 제21권1호
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• pp.95-108
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• 2011

The effects of an apartment complex on flow and pollutant dispersion in an urban area are numerically investigated using a computational fluid dynamics (CFD) model. The CFD model is based on the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations and includes the renormalization group k-${\varepsilon}$ turbulence model. The geographic information system (GIS) data is used as an input data of the CFD model. Eight numerical simulations are carried out for different inflow directions and, for each inflow direction, the effects of an apartment complex are investigated, comparing the characteristics of flow and dispersion before and after construction of the apartment complex in detail. The observation data of automatic weather system (AWS) is analyzed. The windrose analysis shows that the wind speed and direction after the construction of the complex are quite different from those before the construction. The construction of the apartment complex resulted in the decrease in wind speed at the downwind region. It is also shown that the wind speed increased partially inside the apartment complex due to the channeling effect to satisfy the mass continuity. On the whole, the wind speed decreased at the downwind region due to the drag effect by the apartment complex. As a result, the passive pollutant concentration increased (decreased) near the downwind region of (within) the apartment complex compared with that before the construction.

• Computers and Concrete
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• 제33권5호
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• pp.509-518
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• 2024

In this study, we investigated the effect of shear-key placement on the performance of grouted connections in offshore wind-turbine structures. Considering the challenges of height control during installation, we designed and analyzed three grouted connection configurations. We compared the crack patterns and strain distribution in the shear keys under axial loading. The results indicate that the misalignment of shear keys significantly influences the ultimate load capacity of grouted connections. Notably, when the shear keys were positioned facing each other, the ultimate load decreased by approximately 15%, accompanied by the propagation of irregular cracks in the upper shear keys. Furthermore, the model with 50% misalignment in the shear-key placement exhibited the highest ultimate strength, indicating a more efficient load resistance than the reference model. This indicates that tensile-load-induced cracking and the formation of compressive struts in opposite directions significantly affect the structural integrity of grouted connections. These results demonstrate the importance of considering buckling effects in the design of grouted connections, particularly given the thin and slender nature of the inner sleeves. This study provides valuable insights into the design and analysis of offshore wind-turbine structures, highlighting the need for refined design formulas that account for shifts in shear-key placement and their structural implications.

• 한국항해항만학회지
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• 제37권1호
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• pp.79-84
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• 2013

도서지역에 대한 에너지공급시스템의 다양화를 위해서는 지역 내에 풍부한 자연에너지 활용이 필요하고 이를 통해 도서주민의 생활환경 개선이 가능하다. 이에 본 연구에서는 지역에 특화된 자연에너지를 이용한 전력공급시스템을 제안하기 위한 기초자료 구축을 목적으로 통영-남해 해역에 위치한 4개 섬의 풍력과 일사량을 1년간 (2010년 11월~2011년 10월) 실측하여 발생 특성을 파악하고 활용가능성을 비교 평가하였다. 본 연구의 성과를 정리하면 다음과 같다. 풍향별 발생 빈도수를 이용하여 작성한 바람장미로 부터 4개 섬의 풍향 특성이 크게 다르다는 것을 알았다. Rayleigh 속도확률분포를 이용한 평가에 따르면 KR섬과 SS섬은 2~5m/s의 바람이 많이 불지만, SR섬과 YJ섬은 2m/s이하의 저속 바람의 발생 확률이 매우 높은 것으로 분석되었고, 4개 섬 각각의 풍력발전량에는 큰 차이가 있었다. 4개 섬 모두에서 최대 일일 일사량은 2011년 7월에 발생하였지만, 평균 일일 일사량은 2011년 4월이 가장 컸다. 또한 월별 누적 일사량의 경우 2011년 4월이 가장 많았고, 2010년 12월 가장 적었다.

• 한국환경과학회지
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• 제11권1호
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• pp.41-56
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• 2002

In order to estimate the quantitative roles of the tide induced residual currents, density currents and wind driven currents on the residual currents in Kwangynag Bay Korea, numerical experiments with a diagnostic multi-level model were carried out. Density currents were calculated from the temperature and salinity data observed in January, May, August and November 1998. Anti-clockwise circulations are formed at the western inner part of the bay, the location from the east of Myodo Is. to the south of POSCO Co. and the place between Yeosu peninsula and Namhae Is. from the calculation results of the tide induced residual currents. Velocities of the density currents are less than 3cm/s at the western inner part of the bay and about 5cm/s at the southern entrance of the bay. Density currents get strong in summer and weak in autumn. Wind driven currents at the surface layer flow in the directions of the given winds which are the daily mean winds when the temperature and salinity observations are carried out. In the middle and lower layers, however the wind driven currents flow in the opposite direction to the surface currents as supplementary currents. The surface wind driven currents are greater than the tide induced residual currents or the density currents. The calculated residual currents including the tide induced residual currents, density currents and wind driven currents agree with the results of the current observations approximately. In the Bay, the wind driven currents affect on the residual currents greatestly and tide induced residual currents and density currents do in the second place and the third place.

• Wind and Structures
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• 제32권4호
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• pp.355-369
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• 2021

Shape optimization of tall buildings is an efficient approach to mitigate wind-induced effects. Several studies have demonstrated the potential of shape modifications to improve the building's aerodynamic properties. On the other hand, it is well-known that the cross-section geometry has a direct impact in the floor area availability and subsequently in the building's profitability. Hence, it is of interest for the designers to find the balance between these two design criteria that may require contradictory design strategies. This study proposes a surrogate-based multi-objective optimization framework to tackle this design problem. Closed-form equations provided by the Eurocode are used to obtain the wind-induced responses for several wind directions, seeking to develop an industry-oriented approach. CFD-based surrogates emulate the aerodynamic response of the building cross-section, using as input parameters the cross-section geometry and the wind angle of attack. The definition of the building's modified plan shapes is done adopting the reduced basis approach, advancing the current strategies currently adopted in aerodynamic optimization of civil engineering structures. The multi-objective optimization problem is solved with both the classical weighted Sum Method and the Weighted Min-Max approach, which enables obtaining the complete Pareto front in both convex and non-convex regions. Two application examples are presented in this study to demonstrate the feasibility of the proposed strategy, which permits the identification of Pareto optima from which the designer can choose the most adequate design balancing profitability and occupant comfort.

• 한국산업정보학회논문지
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• 제28권5호
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• pp.77-87
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• 2023

재생 에너지 생성에서 중요한 역할을 하는 풍력 터빈은 작동 상태를 정확하게 평가하는 것이 에너지 생산을 극대화하고 가동 중지 시간을 최소화하는 데 매우 중요하다. 이 연구는 풍력 터빈 상태 진단을 위한 다양한 신경망 모델의 비교 분석을 수행하고 센서 측정 및 과거 터빈 데이터가 포함된 데이터 세트를 사용하여 효율성을 평가하였다. 분석을 위해 2MW 이중 여자 유도 발전기 기반 풍력 터빈 시스템(모델 HQ2000)에서 수집된 감시 제어 및 데이터 수집 데이터를 활용했다. 활성화함수, 은닉층 등을 고려하여 인공신경망, 장단기기억, 순환신경망 등 다양한 신경망 모델을 구축하였다. 대칭 평균 절대 백분율 오류는 모델의 성능을 평가하는 데 사용되었다. 평가를 바탕으로 풍력 터빈 상태 진단을 위한 신경망 모델의 상대적 효율성에 관한 결론이 도출되었다. 본 연구결과는 풍력발전기의 상태진단을 위한 모델선정의 길잡이가 되며, 고도의 신경망 기반 기법을 통한 신뢰성 및 효율성 향상에 기여하고, 향후 관련연구의 방향을 제시하는데 기여한다.

• 한국농림기상학회지
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• 제15권4호
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• pp.210-218
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• 2013

해풍은 육풍에 비해 더 높은 풍속, 염도, 습도를 가졌을 뿐 아니라 풍향의 전환도 빠른 특성을 갖고 있다. 수목의 초기 생장에 영향을 끼치는 주요한 인자중 하나는 풍속이며, 일반적으로 초기 생장단계에서 수목의 생장률은 풍속이 감소될수록 증가하는 특성을 가진다. 따라서, 본 연구는 새만금 방조제에서 방풍시설을 설치함에 따라 수목의 생장과 해풍의 특성을 확인하기 위해 수행되었다. 본 연구에서는 폴리에틸렌 재질의 방풍시설(개구율 40%)이 높이 3m, 길이 130m에 걸쳐 설치되었으며, 내외부에 1, 2, 3m 높이의 풍향풍속계를 5대 설치하여 2011년부터 2012년까지 1분 간격으로 수집하였다. 새만금 방조제 시험지의 풍향 빈도는 북풍이 26.8%, 북서풍 20.3%, 북동풍 14.6% 순으로 나타났으며, 풍속은 높이별로 다르게 나타났다. 해송의 생장은 방풍시설 내부에서 자라는 경우가 외부에서 자라는 경우에 비해 수고 약 17%, 근원경 약 13% 높게 생장한 것으로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권5호
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• pp.368-375
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• 2018

본 연구에서는 부유식 플랫폼의 6자유도 방향으로의 주기 운동이 로터 공력 성능에 미치는 영향을 확인하기 위해 부유식 해상 풍력터빈에 대한 공력 해석이 수행되었다. 수치 해석을 위해 블레이드 요소 운동량 방법을 이용하였으며, 유동 박리와 후류 영향에 의한 비정상 공력 효과를 포착하기 위해 인디셜 응답 방법에 기반한 동적 실속 모델을 이용하였다. 로터에 의해 유도되는 내리 흐름은 운동량 이론과 난류 후류 상태에 대한 경험적 모델을 연계하여 계산하였다. heave, sway, surge 방향으로의 병진 운동과 roll, pitch, yaw 방향으로의 회전 운동을 포함한 플랫폼 주기 운동을 고려하였으며, 각각의 모션은 사인함수 형태로 적용되었다. 수치해석을 위한 대상 풍력터빈으로는 NREL 5MW 풍력터빈이 사용되었다. 해석 결과로부터 세 방향 병진 운동 모드 중, surge 운동 시 로터 공력 변화가 상대적으로 크게 나타났으며, 회전 운동 모드의 경우, pitch 운동에 의해 로터 공력이 크게 변화됨을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권2호
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• pp.85-91
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• 2017

본 연구에서는 NREL 5 MW 해상풍력터빈 모형의 후류 유동장 분석을 위해 1/86 축소모형을 사용한 실험적 연구를 수행하였다. 정격출력 속도 11.4 m/s와 회전수 1,045 rpm 조건에서 열선풍속계를 사용하여 반경의 6배까지 후류에서 속도 결핍 및 난류도 변화를 측정하는 풍동시험을 수행하였다. 그 결과 풍력터빈의 후류에서의 속도결핍은 횡방향과 수직 방향으로는 반경의 2배 이내에서 회복됨을 볼 수 있었으며, 끝단 와류에 의한 영향은 반경의 5배 이후에는 나타나지 않음을 볼 수 있었다. 또한, 후류의 난류도는 블레이드 끝단 부근에서 크게 나타나며 길이방향으로 반경 거리까지는 급격한 감소가 일어나지만 이 이후부터 반경의 6배까지 유지되었다.

• Wind and Structures
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• 제23권3호
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• pp.211-229
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• 2016

In recent years, the frequency and duration of supply interruption in electric power transmission system due to flashover increase yearly in China. Flashover is usually associated with inadequate electric clearance and often takes place in extreme weathers, such as downbursts, typhoons and hurricanes. The present study focuses on the wind-induced oscillation of conductor during the process when a downburst is passing by or across a specified transmission line. Based on a revised analytical model recently developed for stationary downburst, transient three-dimensional wind fields of moving downbursts are successfully simulated. In the simulations, the downbursts travel along various motion paths according to the certain initial locations and directions of motion assumed in advance. Then, an eight-span section, extracted from a practical 500 kV ultra-high-voltage transmission line, is chosen. After performing a non-linear transient analysis, the transient displacements of the conductors could be obtained. Also, an extensive study on suspension insulator strings' rotation angles is conducted, and the electric clearances at different strings could be compared directly. The results show that both the variation trends of the transient responses and the corresponding peak values vary seriously with the motion paths of downburst. Accordingly, the location of the specified string, which is in the most disadvantageous situation along the studied line section, is picked out. And a representative motion path is concluded for reference in the calculation of each string's oscillation for the precaution of wind-induced flashover under downburst.