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[국내논문] GIS를 이용한 지형에 의한 풍속할증계수 산정 방법
Estimating Method of Topographic Factor of Design Wind Speed Using GIS 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.16 no.3, 2013년, pp.126 - 135  

최세휴 (경북대학교 건축토목공학부) ,  서은수 (경북대학교 공간정보학과)

초록
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국토의 70%이상이 산지로 구성되어 있는 한국은 도시내부에 크고 작은 산, 언덕이 위치하고 있다. 따라서 건축구조기준에서는 건물의 풍하중 설계 시 지형의 영향에 따른 풍속의 증가를 고려하도록 하고 있지만 지형에 의한 풍속할증계수 산정 시 건물 주변에 두 개 이상의 산지가 위치하거나 지표면의 정의와 높이가 명확하지 않을 경우 설계자의 주관에 의해 지형에 의한 풍속할증계수를 산정함으로써 비합리적인 내풍설계가 이루어지고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하고 보다 합리적인 지형에 의한 풍속할증계수를 산정하기 위하여 ArcGIS를 이용하여 지형에 의한 풍속할증계수를 산정하는 방법을 제시하고자 한다. 이를 위해 본 논문에서는 비교적 높은 위치정확도를 가진 1:5,000 수치지형도를 이용하여 지형에 의한 풍속할증계수 산정 시 적용범위를 명확하게 정의함으로서 지표면과 정점을 명료하게 산정하여 보다 합리적으로 지형에 의한 풍속할 증계수를 산정하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

With more than 70% of the country consisting of mountains, Korea has large and small mountains, and hills located in the inner cities. Therefore, Korea's architectural structure laws stipulate that an increase in wind speed due to the influence of terrain should be considered in the design of wind l...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 GIS를 이용하여 지형에 의한 풍속할증계수를 산정하는 방법을 제안하고자 한다. 이를 위해 비교적 높은 위치정확도를 가진 1:5,000 수치지형도를 이용하여 지형에 의한 풍속할증계수 산정 시 적용범위를 명확하게 정의함으로써 지표면과 정점을 명료하게 산정하는 방법을 제시하였다.
  • 본 논문에서는 GIS를 이용하여 지형에 의한 풍속할증계수를 산정하는 방법을 제안하였으며, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
  • 그러나 실제 지형은 그림 1과 같이 지평면 위에 단순히 산이나 언덕, 경사지가 존재하는 것이 아니라, 여러 개의 언덕과 산지, 경사지 등이 조합되어 있기 때문에 정점높이 H를 명확하게 산정 하지 못하고, 설계자의 주관에 따라 정점높이 H를 산정함으로써 설계의 타당성과 합리성에 문제가 대두되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 GIS를 이용하여 정점높이 H를 산정함으로써 보다 합리적인 지형에 의한 풍속할증계수를 산정하고자 한다.
  • 그러나 실제 지형에 의한 풍속할증계수 산정 시 사용되는 지표면의 정의와 지표면의 높이에 대한 기준이 명확하지 않아, 지표면을 설계자의 주관적인 판단에 의해 비합리적으로 결정됨으로써, 지형에 의한 풍속할증계수가 설계자마다 다르게 산정되고 있는 실정이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 지형에 의한 풍속할증계수 산정 시 정점과 지표면을 적용범위 내에서 가장 높은 표고점을 정점으로, 가장 낮은 표고점을 지표면으로 설정하여 이를 기준으로 지형에 의한 풍속할증계수를 산정하였다. 이때, 등고선에 ArcGIS 프로그램의 Feature vertices to point 툴을 적용하여 등고선을 표고점화 하였으며, 이를 기존의 표고점과 병합하였다.

가설 설정

  • 또한, 본 연구에서는 지형에 의한 풍속할증계수의 적용범위를 명확하게 규정하기 위해 초기의 적용범위를 지표면조도와 같은 범위인 건물의 기준높이 H에 40을 곱한 값과 3km 중 작은 값으로 가정하여 건물 높이가 30m라고 하면 건물로부터 1.2km 반경이 초기 적용범위로 설정하였다.
  • 본 연구의 연구 대상지역은 그림 3과 같이 대구광역시 북구 침산동에 위치한 침산일대로 선정하였으며, 풍하중을 산정하고자 하는 대상 건물의 높이를 30m로 가정하였다. 지형에 의한 풍속할증계수 초기 적용범위를 지표면조도의 대상 범위와 동일하게 가정하여 건물로부터 1.2km 반경으로 선정하였다. 침산동은 북쪽에는 금오강, 동쪽에는 신천이 흐르고 있을 뿐만 아니라 도심 안에 침산, 연암공원 등의 산지가 위치함으로써, 도시내에 다양한 고도의 지형이 존재하고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
침산동의 지리적 특성은 어떤 면에서 본 연구에 적합한 조건을 갖추었는가? 침산동은 북쪽에는 금오강, 동쪽에는 신천이 흐르고 있을 뿐만 아니라 도심 안에 침산, 연암공원 등의 산지가 위치함으로써, 도시내에 다양한 고도의 지형이 존재하고 있다. 이는 건물 주변에 여러 개의 산지가 위치하는 경우의 풍속할증계수 적용 범위와 지표면을 결정하는 방법을 적용하기에 적합한 조건임을 알 수 있다.
지형에 의한 풍속할증계수란 무엇인가? 지형에 의한 풍속할증계수란 산, 언덕 또는 경사지 등 지형의 영향을 받은 풍속과 평탄지에서 풍속의 비율로서 산의 능선이나 정상, 언덕 등에서는 국지적인 지형의 영향으로 인하여 풍속이 증가하는 것을 고려하기 위한 계수이다. 건축구조기준(AIK, 2009)에 따르면 산, 언덕 및 경사지의 영향을 받지 않는 평탄한 지역에 대한 풍속할증계수 Kzt는 1.
침산동의 북쪽은 어떤 지리적 특징을 보이는가? 2km 반경으로 선정하였다. 침산동은 북쪽에는 금오강, 동쪽에는 신천이 흐르고 있을 뿐만 아니라 도심 안에 침산, 연암공원 등의 산지가 위치함으로써, 도시내에 다양한 고도의 지형이 존재하고 있다. 이는 건물 주변에 여러 개의 산지가 위치하는 경우의 풍속할증계수 적용 범위와 지표면을 결정하는 방법을 적용하기에 적합한 조건임을 알 수 있다.
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참고문헌 (10)

  1. AIK(Architectural Institute of Korea). 2001. Wind Load Commentary and Design. Taerim, pp.119-121 (대한건축학회. 2001. 풍하중 해설 및 설계. 태림문화사. 119-121쪽). 

  2. AIK(Architectural Institute of Korea). 2009. Korean Building Code-Structural. Kimoondang, pp.99-101 (대한건축학회. 2009. 건축구조기준. 기문당. 99-101쪽). 

  3. Bradley, E.F. 1990. An experimental study of the profiles of wind speed, shearing stress and turbulence at the crest of the large hill. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 106(447):101-123. 

  4. Cho, K.P., M.C. Cheong and G.S. Cho. 2007. Estimation of topographic effects over 3-Dimensional hills with different slopes through wind tunnel tests. Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea 20(3): 379-386 (조강표, 정명채, 조기성. 2007. 경사가 다른 3차원 산악지형에서의 풍동실험을 통한 풍속할증평가. 한국전산구조공학회논문집 20(3):379-386). 

  5. Cho, K.P. and S.I. Hong. 2006. Review on topography factors over hills and escarpments in major codes and standards. Journal of Architectural Institute of Korea 22(1):27-34 (조강표, 홍성일. 2006. 지형에 따른 풍속할증계수에 관한 세계 주요 풍하중 기준의 재고. 대한건축학회 논문집 22(1):27-34). 

  6. Kim, D.W. and Y.C. Ha. 2000. A wind tunnel test study on the characteristics of wind speed distributions over various escarpment shapes. Journal of the Architectural Institute of Korea (structure) 16(12):49-55 (김동우, 하영철. 2000. 다양한 경사지형의 풍속분포특성에 관한 풍동실험 연구. 대한건축학회논문집 (구조계) 16(12):49-55). 

  7. Kim, M.J., S.J. Lee and Y.C. Ha. 2000. A wind tunnel test study on the characteristics of wind speed distribution over various three dimensional hills. Journal of the Architectural Institute of Korea (structure) 16(7):25-32 (김무진, 이석종, 하영철. 2000. 3차원 산지형의 풍속 분포특성에 관한 풍동실험연구. 대한건축학회논문집(구조계) 16(7):25-32). 

  8. Lee, S.W., D.W. Kim, S.J. Lee and Y.C. Ha. 2000. A wind tunnel test study on the characteristics of wind speed distribution over two dimensional hills. Journal of the Wind Engineering Institute of Korea 4(1):67-73 (이성우, 김동우, 이석종, 하영철. 2000. 2차원 산지형의 풍속분포특성에 관한 실험적 연구. 한국풍공학회지 4(1):67-73). 

  9. Mason, P.J. and R.L. Sykes. 1979. Flow over and isolated hill of moderate slope. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 105(444):383-395. 

  10. Park, J.C., M.K. Kim, W.S. Jung, G.C. Han and Y.K. Ryu. 2011. The utilization of DEM made by digital map in height evaluation of buildings in a flying safety area. Jounrnal of the Korean Association of Geographic Information Studies 14(3):78-95 (박종철, 김만규, 정웅선, 한규철, 류영기. 2011. 비행안전구역 건물 높이 평가에서 수치지형도로 제작한 DEM의 활용성. 한국지리정보학회지 14(3):78-95). 

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