• Journal of the Korean Data and Information Science Society
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• 제28권4호
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• pp.797-810
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• 2017

한반도는 매년 태풍의 위험에 노출되어 있다. 태풍은 강풍과 강우가 동반되는 열대성 저기압으로 사회 경제적으로 막대한 피해를 유발한다. 현재의 자연재해 경고 시스템은 풍속과 강우를 구분하여 위험을 감지토록 설계되어 강풍과 폭우를 동반한 태풍의 위험을 경고하는데 한계점이 존재한다. 코플라모형은 확률변수들 사이의 복잡한 의존성 구조를 파악하기 위해 단변량분포의 집합을 다변량분포로 연결하는 모형으로 강우, 홍수, 가뭄 등의 분야에서 활발하게 연구되고 있다. 본 연구에서는 한반도에서 태풍에 가장 많이 노출된 도시인 부산과 제주도의 기상 관측소 (ASOS)에서 수집된 1904년 4월 9일부터 2015년 12월 31일까지 일강수량 (precipitation), 일최대풍속 (maximum wind speed) 자료를 이용하였다. 각 변수의 주변부확률을 추정하기 위해 두꺼운 꼬리 분포인 로그정규분포, 감마분포, 와이블분포를 고려하였다. 주변부 확률분포의 적합성검정은 Kolmogorov-Smirnov와 Cramervon-Mises, Anderson-Darling 검정통계량을 이용하였다. 코플라모형을 위해 순위를 기반으로 한 유사자료 (pseudo observation)를 생성하여 두 변수 간 의존성을 추정하였다. 강풍과 폭우의 의존성을 설명하기 위한 코플라모형으로 타원형, 나선형, 극단치 코플라모형이 고려되었다. 코플라모형의 적합성은 Cramer-von-Mises로 검정하였고, 교차검증을 통해 최적모형을 선택하였다. 연구결과 일강우량과 풍속의 주변부 확률분포로 대부분 로그정규분포가 적합하였다. 부산의 일평균풍속에 따른 일강우량은 t 코플라, 일최대풍속에 따른 일강우량은 Clayton 코플라가 최적모형으로 선정되었다. 제주도의 일최대풍속에 따른 일강우량은 정규코플라, 일강우량에 따른 일평균풍속은 Frank 코플라, 일강우량에 따른 일최대풍속은 Husler-Reiss 코플라가 최적모형으로 선택되었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제47권6호
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• pp.315-323
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• 2023

지난 10년간, 복원력 상실로 인한 어선의 해양 사고는 지속해 증가하고 있다. 특히, 소형선박 사고의 대부분은 갑작스러운 바람이 주요 원인으로 지목되었다. 바람에 의한 소형선박의 갑작스러운 사고를 예방하기 위해서는 체계적인 분석기법 개발이 필요한 실정이다. 본 연구는 확률론적 극값 추정법을 기반으로 선박의 운동성능에 바람이 미치는 영향을 평가하는 데 그 목적이 있다. 이를 위해 운동 해석, 극값 추출, 운동 특성 분석 등의 연구를 수행하였다. 운동 해석은 Sea State 5의 파랑에서 파도, 파도와 균일 바람, 파도와 NPD풍속 모델 바람이 작용하는 3가지 조건을 적용하였다. 극값 추출은 Hysteresis 필터링 및 Peak-Valley 필터링 기법을 적용하였다. 추출된 극값을 이용하여 적합도 시험(Goodness of Fit Test)을 4가지 분포함수에 대해 수행하여 극값을 가장 잘 표현하는 최적의 분포함수를 선정하였다. 어선의 운동 특성은 3가지 주기 운동에 대하여 (Heave, Roll, Pitch)에 평가 후, 결과를 비교하였다. 선박의 운동성능 해석은 상용 솔버인 ANSYS-AQWA를 이용하였다.

• Wind and Structures
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• 제10권3호
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• pp.287-300
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• 2007

Wind action is a factor of fundamental importance in the structural design of light or slender constructions. Codes for structural design usually assume that the incident mean wind velocity is parallel to the ground, which constitutes a valid simplification for frequent winds caused by meteorological phenomena such as Extratropical Storms (EPS) or Tropical Storms. Wind effects due to other phenomena, such as thunderstorms, and its combination with EPS winds in so-called squall lines, are simply neglected. In this paper a model that describes the three-dimensional wind velocity field originated from a downburst in a thunderstorm (TS) is proposed. The model is based on a semi empirical representation of an axially-symmetrical flow line pattern that describes a stationary field, modulated by a function that accounts for the evolution of the wind velocity with time. The model allows the generation of a spatially and temporally variable velocity field, which also includes a fluctuating component of the velocity. All parameters employed in the model are related to meteorological variables, which are susceptible of statistical assessment. A background wind is also considered, in order to account for the translational velocity of the thunderstorm, normally due to local wind conditions. When the translation of the TS is caused by an EPS, a squall line is produced, causing the highest wind velocities associated with TS events. The resulting vertical velocity profiles were also studied and compared with existing models, such as the profiles proposed by Vicroy, et al. (1992) and Wood and Kwok (1998). The present model predicts horizontal velocity profiles that depend on the distance to the storm center, effect not considered by previous models, although the various proposals are globally compatible. The model can be applied in any region of interest, once the relevant meteorological variables are known, to simulate the excitation due to TS winds in the design of transmission lines, long-span crossings, cable-stayed bridges, towers or similar structures.

• 한국해안해양공학회:학술대회논문집
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• 한국해안해양공학회 1996년도 정기학술강연회 발표논문 초록집
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• pp.19-22
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• 1996

Extreme sea statistics and combinations of environmental events or response for structures are very important problem in performance evaluation and design of coastal and Offshore structures. A probabilistic method is developed that leads to the combination of Typhoon (Hurricane) or winter storm induces winds, waves, currents and surge for a generic site. The traditional recommendation for the fixed structures is a combination of the 100 years maximum wave height with the 100 years wind and current. (omitted)

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제6권5호
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• pp.555-569
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• 1998

The reliability of antenna tower designed for a n-year design wind speed is determined by considering the variability of the strength of the component members and of the mean wind speed. For obtaining the n-year design wind speed, maximum annual wind speed is assumed to follow Gumbel Type-1 distribution. Following this distribution of the wind speed, the mean and standard deviation of stresses in each component member are worked out. The variability of the strength of members is defined by means of the nominal strength and a coefficient of variation. The probability of failure of the critical members of tower is determined by the first order second moment method (FOSM) of reliability analysis. Using the above method, the reliability against allowable stress failure of the critical members as well as the system reliabilities for a 75 m tall antenna tower, designed for n-year design wind speed, are presented.

• Wind and Structures
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• 제13권2호
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• pp.145-167
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• 2010

By using the 'failure' model approach, the effects of wind direction on the flight of sheathing panels from the roof of a model house in extreme winds was investigated. A complex relationship between the initial conditions, failure velocities, flight trajectories and speeds was observed. It was found that the local flow field above the roof and in the wake of the house have important effects on the flight of the panels. For example, when the initial panel location is oblique to the wind direction and in the region of separated flow near the roof edge, the panels do not fly from the roof since the resultant aerodynamic forces are small, even though the pressure coefficients at failure are high. For panels that do fly, wake effects from the building are a source of significant variation of flight trajectories and speeds. It was observed that the horizontal velocities of the panels span a range of about 20% - 95% of the roof height gust speed at failure. Numerical calculations assuming uniform, smooth flow appear to be useful for determining panel speeds; in particular, using the mean roof height, 3 sec gust speed provides a useful upper bound for determining panel speeds for the configuration examined. However, there are significant challenges for estimating trajectories using this method.

• Wind and Structures
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• 제30권6호
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• pp.575-595
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• 2020

The characteristics of winds associated with tropical cyclones are of great significance in many engineering fields. This paper presents an investigation of wind characteristics over a coastal urban terrain based on field measurements collected from multiple cup anemometers and ultrasonic anemometers equipped at 13 height levels on a 356-m-high meteorological tower in Shenzhen during severe Typhoon Hato. Several wind quantities, including wind spectrum, gust factor, turbulence intensity and length scale as well as wind profile, are presented and discussed. Specifically, the probability distributions of fluctuating wind speeds are analyzed in connection with the normal distribution and the generalized extreme value distribution. The von Karman spectral model is found to be suitable to depict the energy distributions of three-dimensionally fluctuating winds. Gust factors, turbulence intensity and length scale are determined and discussed. Moreover, this paper presents the wind profiles measured during the typhoon, and a comparative study of the vertical distribution of wind speeds from the field measurements and existing empirical models is performed. The influences of the topography features and wind speeds on the wind profiles were investigated based on the field-measured wind records. In general, the empirical models can provide reasonable predictions for the measured wind speed profiles over a typical coastal urban area during a severe typhoon.

• 대한토목학회논문집
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• 제43권6호
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• pp.699-708
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• 2023

원자력 발전소는 안전하게 운영될 수 있도록 설계단계에서 자연재해를 포함한 예상 가능한 모든 외부사건들이 고려되고 있다. 그러나 최근에 기후변화로 인해 설계를 초과하는 자연재해의 발생 가능성이 증가하면서 설계 당시에 예측하지 못했던 극한자연재해와 외부사건에 대해 세심한 검토가 요구되고 있다. 본 연구에서는 국내 원전 부지별 잠재적 극한자연재해를 선별하고자 하였다. 이를 위해서 원전 부지특성과 원전 부지별 외부재해로 인해 발생한 사건을 조사하고 분석하였다. 그리고 기존 문헌과 연구 자료를 조사하여 국내 원전 실정에 맞는 선별절차와 기준을 수립하였다. 본 연구에서 수립된 선별기준에 근거하여 원전 부지별로 정성적 선별을 수행하였고, 선별된 자연재해를 대상으로 정량적 선별과 현장실사를 통해 국내 원전 부지별 잠재적 극한자연재해를 선별하였다. 선별 결과, 폭우에 의한 내부침수 이외에도 강풍에 의한 풍압과 극한 공기압이 모든 부지에서 공통적인 잠재적 극한자연재해로 선별되었다. 그리고 고리부지의 경우 폭풍해일이 1순위의 잠재적 극한자연재해로 선정되었다.

• Wind and Structures
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• 제8권5호
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• pp.357-372
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• 2005

Mean and extreme pressure distributions on a large cantilevered flat roof model are measured in a boundary layer wind tunnel. The largest peak suction values are observed from pressure taps beneath conical "delta-wing type" corner vortices that occur for oblique winds, then the characteristics and causes of the local peak suctions are discussed in detail. Power spectra of fluctuating wind pressures measured from some typical taps located at the roof edges under different wind directions are presented, and coherence functions of fluctuating pressures are also obtained. Based on these results, it is verified that the peak suctions are highly correlated with the conical vortices. Furthermore, according to the characteristics of wind loads on the roof, an aerodynamic solution to minimize the peak suctions by venting the leading edges and the corners of the roof is recommended. The experimental results show that the suggested strategy can effectively control the generation of the conical vortices and make a reduction of 50% in mean pressures and 25% in extreme local pressures at wind sensitive locations on the roof.

• 전산구조공학
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• 제2권2호
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• pp.62-72
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• 1989

본 연구는 확률에 기초한 한국의 기본 설계풍속 추정을 위한 합리적인 방법을 제시하고 위험도에 기초한 전국의 설계풍속지도를 제안한다. 본 논문에서는 장기기록 지역의 계절풍 연 최대 풍속자료와 단기기록 지역의 계절풍 월 최대 풍속자료의 극치 Type I 분포 모형에 대한 적합성을 검토하였고, 극치 태풍 풍속 분포 추정에서는 Monte-Carlo 시뮬레이션을 이용하여 간접적인 해석방법이 적용되었다. 태풍과 계절풍에 대한 기본 설계풍속은 두개 분포의 적(product)으로 된 혼합모형에서 구한다. 본 연구 결과로부터 제안된 모형과 방법은 현재 한국에서 가용한 단기기록 풍속자료를 이용한 위험도에 기초한 기본설계풍속과 기본 설계풍속지도의 개발에 실용적인 도구로 활용 가능하다고 본다.