$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

조선소 시설물의 강풍 위험 평가
Risk Assessment of Strong Wind over Industrial Facilities in Shipyards 원문보기

한국방재학회논문집 = Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, v.9 no.4, 2009년, pp.21 - 28  

이승수 (충북대학교 토목공학부) ,  김학선 (충북대학교 구조시스템공학과) ,  이영규 (충북대학교 구조시스템공학과) ,  심규철 ((주)삼성화재 방재연구소)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

국내 조선소는 빈번하게 태풍에 의해 영향을 받는 해안에 위치하며, 풍하중에 취약한 많은 경량 구조의 시설물들로 이루어져 있다. 본 연구에서는 주변 지형과 조선소내부 건물의 영향까지 고려하여 시설물의 강풍에 대한 위험 분석을 수행하였다. 몬테카를로 시뮬레이션에 의해 대상 지역의 극한 풍속을 추정하여 전산유체역학 해석을 위한 입사풍속으로 설정하였으며, 난류 유동을 고려한 전산 유체 해석을 이용하여 시설물 표면에 발생하는 풍압과 조선소 사업장 내의 풍속 분포를 추정하였다. 결과로서 일부 시설물에는 설계 하중보다 높은 풍하중이 작용하여 보강이 요구되는 것으로 판단되며, 향후 설계 풍하중을 고려하는 경우 주변의 국부적 지형 변화와 건물 배치를 고려해야 할 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Most of domestic shipyards are located at coastal regions which are affected by typhoons nearly every year. For effectiveness of shipbuilding, shipyards contain many facilities which are light-weighted and affected dominantly by wind. In the present paper, we analyze various wind fields over a shipy...

주제어

#위험   #강풍   #전산유체역학   #몬테카를로 시뮬레이션  

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문을 통하여 통계적 기법에 의한 극한 풍속 산정과 전산 해석에 의한 강풍 위험 평가 과정을 제시하고 유용성을 보여줌으로써 태풍에 의해 발생할 수 있는 피해에 대한 경감 대책이나 구조 안전성 평가를 수행할 수 있는 기초자료를 확보할 수 있다.
  • 평가 대상 지역의 풍환경을 해석하기 위해서는 우선 지형 정보를 필요로 하게 된다. 본 연구에서는 대상지역을 국립지리원에서 공급하는 DXF 형식의 수치지도와 평가 대상인 조선소 내 주요 건물의 외형 설계도 및 배치도를 기준으로 하여 평가 대상의 주변 지형 및 건물을 모델링하였다.
  • 본 연구에서는 전산 유체 해석 결과로 제시된 구조물 외장재 풍하중을 이용하여 풍해에 상대적으로 취약하다고 알려진 가설조립장에 대한 구조 해석을 수행하여 위험을 평가하였다. 평가 대상이 되는 가설조립장은 그림 13에 있는 것과 같으며, 표 2에 있는 것과 같이 설계되었다.
  • 주로 우리나라 남해에 위치한 조선소는 빈번하게 태풍에 의해 영향을 받게 되며, 이로 인해 매년 풍하중에 취약한 많은 경량 구조의 시설물들에 피해가 발생하고 있다. 이에 본 논문에서는 주변 지형 및 조선소 공장 건물의 영향까지 고려하여 시설물의 강풍에 대한 위험 분석을 수행하였다. 태풍에 의한 확률적 극한 풍속 산정을 위하여 몬테카를로 시뮬레이션을 활용하였으며, 난류 유동을 고려한 전산 유체 해석을 이용하여 시설물 표면에 발생하는 풍압과 조선소 사업장 내의 풍속 분포를 추정하였고, 해석 결과인 풍압을 이용하여 풍해에 취약한 가설조립장 구조물에 대한 구조해석 결과를 이용한 강풍 위험도 추정 방법을 제시하였다.
  • 이에 본 연구에서는 조선소의 경량 철골 시설물의 태풍에 의한 강풍으로 위험 평가를 수행하여 설계 풍속과 비교함으로 구조 안전성에 대하여 논의 하고자 한다. 태풍이 빈번한 해안 지방임을 고려하여 대상 지역의 극한 풍속은 과거의 태풍 자료를 활용한 Monte Carlo Simulation을 이용하여 추정하였으며, 인접 지형과 사업장내 건물군을 고려한 풍하중 평가를 위하여 전산 유체역학을 이용한 풍속 및 풍압 해석을 수행하여 시설물의 풍하중은 물론 사업장 내 강풍 위험 지역을 분석함으로써 태풍 위험 평가를 수행하였다.

가설 설정

  • 는 cyclostrophic balance 하에서의 상층부의 최대풍속반경에서의 풍속, R은 최대 풍속 반경, ρ는 상층부 공기 밀도, 그리고 dp/dr은 최대풍속반경에서 방사선 방향으로의 압력 기울기이다. RSMC 최상 경로에 기록되어 있는 표층부의 최대풍속, V10x와 최대풍속반경 그리고 압력구배력은 다음 식을 만족한다고 가정한다.
  • 실제 태풍의 움직임을 살펴보면, 시간에 따라 다른 이동속도와 이동방향을 가지며 움직인다. 본 연구에서는 실제 태풍의 움직임을 대변하는 태풍 이동 모델을 반영하지 못한 제약 사항을 가지고 있으며, 태풍의 움직임은 Monte Carlo 시뮬레이션으로 추출된 이동속도와 이동방향을 갖는 등속 직선 움직임으로 가정하였다.
  • 이상의 태풍 모형 중에서 최대풍속반경을 제외한 5개의 태풍 기후학적 특성은 서로 독립적이라고 가정하였으며, 최대풍속반경은 중심기압깊이와의 관계식을 통해서 결정하였다. 앞에서 언급한 기후학적 특성 분포를 기반으로 Monte Carlo 시뮬레이션을 이용하였다.
  • 조사 표본들 중에서 최저 중심기압은 920 hPa로 중심기압깊이 93 hPa 이었다. 중심기압깊이는 지수 정규 분포로 추정하였다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국내의 경우 대부분의 자연재해가 언제 발생하는가? 자연재해 발생 요인으로는 지진, 태풍, 호우, 폭풍, 폭설, 우박, 낙뢰, 해일 등이 있으며, 국내의 경우 집중호우와 태풍 등에 의한 자연재해가 자주 발생하여 해마다 많은 인명 및 재산피해를 입고 있다. 특히, 국내의 경우 대부분의 자연재해가 6월~9월에 집중적으로 발생하고 있으며, 그중 발생 빈도가 높은 재해는 호우 및 태풍에 의한 것이다. 태풍에 의한 잠재 위험 요소는 그림 1과 같이 강풍과 동반 강우, 그리고 강풍에 의한 폭풍해일이 있으며, 이러한 위험 요소로 인해 인명피해와 주요 시설물의 피해를 가져 온다.
자연재해 발생 요인에는 무엇이 있는가? 자연재해 발생 요인으로는 지진, 태풍, 호우, 폭풍, 폭설, 우박, 낙뢰, 해일 등이 있으며, 국내의 경우 집중호우와 태풍 등에 의한 자연재해가 자주 발생하여 해마다 많은 인명 및 재산피해를 입고 있다. 특히, 국내의 경우 대부분의 자연재해가 6월~9월에 집중적으로 발생하고 있으며, 그중 발생 빈도가 높은 재해는 호우 및 태풍에 의한 것이다.
본 논문에서 주변 지형과 조선소내부 건물의 영향까지 고려하여 시설물의 강풍에 대한 위험 분석을 수행한 결과는 어떠한가? 몬테카를로 시뮬레이션에 의해 대상 지역의 극한 풍속을 추정하여 전산유체역학 해석을 위한 입사풍속으로 설정하였으며, 난류 유동을 고려한 전산 유체 해석을 이용하여 시설물 표면에 발생하는 풍압과 조선소 사업장 내의 풍속 분포를 추정하였다. 결과로서 일부 시설물에는 설계 하중보다 높은 풍하중이 작용하여 보강이 요구되는 것으로 판단되며, 향후 설계 풍하중을 고려하는 경우 주변의 국부적 지형 변화와 건물 배치를 고려해야 할 것으로 나타났다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (13)

  1. 건축구조설계기준 (2005) 대한건축학회 

  2. 강시환, 조휴상 (2007) 태풍 매미 내습시 마산만과 남해안 해역의 폭풍해일고 산정, 한국방재학회논문집, 7권 4호, pp. 147-154 

    원문보기 상세보기

  3. 김수열, 윤세의 (2009) 지구온난화로 인한 극치태풍에 의한 폭풍해일의 수치모의, 한국방재학회 학술대회논문집, pp. 851 

  4. 구혜윤, 이승수 (2008) 커널 확률 밀도 함수를 이용한 태풍 동반 강우 예측, 대한토목학회 정기학술대회, pp. 590-593 

  5. 구혜윤, 이승수, 이영규 (2008) 한반도의 태풍 동반 강우의 통계적 모형, 한국방재학회 논문집, 8권 5호, pp. 45-51 

    원문보기 상세보기

  6. 박종길, 정우식, 최효진 (2008) 태풍으로 인한 강풍 피해 추정을 위한 지상풍 산정 연구(I), 한국방재학회 학술대회논문집, pp. 85-88 

  7. 정우식, 박종길, 최효진 (2009) 태풍에 의한 주택의 강풍 피해산정, 한국방재학회 학술대회논문집, pp. 1001 

  8. 이영규, 이승수 (2008) 한반도 근역 태풍에 의한 지표풍 추정, 한국풍공학회 논문집, 12권 2호, pp. 121-128 

  9. 함희정, 이승수, 김학선, 서애숙 (2008) 확률모델을 이용한 저층시설물의 강풍위험도 평가, 대한토목학회 정기학술대회, pp. 240-244 

  10. Batts, M.E., Cordes, M.R., Russell, L.R. and Simiu, E. (1980) Hurricane Wind Speeds in the United States, NBS Building Science Series 124, U.S. Department of Commerce, Washington DC. 

  11. Schloemer, R.W. (1954) Analysis and synthesis of hurricane wind patterns over Lake Okeechobee, Florida, Hydrometeorological Report No. 31, Weather Bureau, U.S. Department of Commerce, and Corps of Engineers, U.S. Department of the Army, Washington, DC, pp. 49 

  12. Simiu, E. and Scanlan R.H. Wind Effects on Structures: Fundamentals and Applications to Design, 3rd Ed., John Wiley & Sons, New York, NY, U.S 

  13. Fujii, T. (1998) Statistical Analysis of the Characteristics of Severe Typhoons Hitting the Japanese Main Islands. Monthly Weather Review, Vol. 126, No. 4, pp. 1091-1097 

    상세보기 crossref

저자의 다른 논문 :

LOADING...

관련 콘텐츠

저작권 관리 안내
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로