풍환경분석은 건물이 주변 바람 흐름에 주는 영향을 파악하는 과정으로, 주요 방법으로는 풍동실험, 전산유체역학(CFD) 해석, 빌딩풍 평가가 있습니다. 국토교통부의 「풍환경 분석 및 빌딩풍 저감 가이드라인」을 기준으로 수행됩니다.
초고층 건물 및 대형 구조물 설계 시 풍하중을 정확히 고려하는 것이 필수적이며, 풍동 실험실에서 자연풍 현상을 재현하여 구조물의 안전성을 검증하고, 건물 건축이 주변 지역의 바람 상태에 어떤 영향을 미치는지 정량적으로 확인합니다.
2. 주요 사업 분야
분야
내용
풍동실험 (Wind Tunnel Test)
축소 모형을 이용한 풍압·풍력·풍환경 실험, 고층·비정형 건물 풍하중 평가
CFD 해석
전산유체역학 기반 기류 시뮬레이션, 보행자 풍환경·실내 공기 흐름 분석
실측
현지 풍속·풍향 계측 및 기상 데이터 수집, 실험 결과 검증
풍동 설계 및 제작
실험용 풍동 설비 설계·제작, 공학 모형 제작 및 납품
풍재해·통풍장애 컨설팅
빌딩풍 민원 대응, 통풍 장애 해소 방안, 풍환경 개선 계획 수립
3. 풍환경분석 방법
① 풍동실험 (Wind Tunnel Test)
축소 모형을 바람 통로에 두고 실제 자연풍을 재현하여 풍속과 풍압을 측정합니다. 대형 팬·스파이어·러프니스 블록으로 지역 특성에 맞는 대기경계층을 구현하고, 턴테이블에 설치된 모형을 각 방향에서 실험합니다. 고층·비정형 건물에 필수적으로 적용합니다.
② 전산유체역학(CFD) 해석
컴퓨터 프로그램을 활용해 건물 주변의 기류 변화와 보행자 안전을 수치로 계산합니다. 대상 지역의 바람 방향·속도·주변 건물 배치를 모델링하여 3차원 유동 해석을 수행하며, 풍동실험 결과와 상호 검증하여 신뢰도를 높입니다.
③ 기상 및 지형 정보 수집
대상 지역의 바람 방향, 풍속, 주변 건물 배치를 사전 조사합니다. 기상청 관측 데이터 및 지형도를 기반으로 설계풍속 산정과 대기경계층 재현 조건을 결정하며, 계절별·풍향별 풍기후 분석을 병행합니다.
4. 풍환경 설계
풍환경설계는 건축물과 주변 공간이 바람의 영향을 받을 때 안전하고 쾌적하게 유지되도록 계획하는 기술입니다. 핵심 요소는 풍환경 평가, 빌딩풍 저감 디자인, 보행자 안전 및 쾌적성 확보입니다.
빌딩풍 저감 기법
기법
내용
효과
코너 커팅 (못따기)
건물의 각진 모서리를 둥글게 다듬거나 사선으로 깎아내는 디자인
모서리 집중 풍속 저감, 풍압 분산
셋백 (Set-back)
상층부로 올라갈수록 건물 단면을 줄여 바람의 충격을 분산
고층 풍력 저감, 보행풍 개선
포디움 (Podium)
저층부를 넓게 확장하여 지면 근처의 강한 하강류를 차단
지상 보행 공간 풍속 완화
풍혈 (Open Floor)
건물 중간층에 개방된 공간을 두어 바람이 통과하도록 계획
강한 하강류 분산, 빌딩풍 저감
5. 풍환경 평가 기준
평가 항목
내용
기준
보행자 안전성
강한 바람에 보행자가 넘어지지 않는 한계 풍속 초과 여부 평가
Murakami 기준 / Beaufort Scale
보행 쾌적성
일상생활에 불편함이 없는 안락한 풍속 유지 여부
용도별 초과확률 기준 적용
풍속 초과확률
각 측정점의 풍향별 평균풍속 및 초과확률 배풍도 산출
연간 통계 기반 분석
구조 안전성
설계풍압·풍력이 건축 기준(국토교통부 고시)을 만족하는지 검토
KBC 풍하중 기준
6. 목적 및 기대효과
1) 보행자 안전 확보: 고층 건물 사이로 부는 강한 바람(빌딩풍)으로 인한 피해 방지
2) 건축 설계 반영: 쾌적한 야외 환경 유지 및 구조물 안전성 검증
3) 법규 대응: 국토교통부 고시 제2016-317호 풍하중 기준 충족 여부 사전 검증
4) 환경 평가 지원: 대규모 도시 개발 프로젝트 환경 평가 및 열섬 현상 연구 대응
5) 최적 설계 도출: 시뮬레이션 기반 풍환경 개선 방안 제시로 건물 형태 최적화
7. 분석 절차
기상·지형 정보 수집
→
3D 모델 구축
→
풍동실험 /CFD 해석
→
풍속·풍압 분석
→
풍환경 평가
→
개선안 제시
* 분석 요청 시 필요 자료: 건물 위치·용도·층수, 배치도·평면도, 주변 건물 현황, 기상청 관측 데이터, 풍동실험 또는 CFD 해석 목적 명시
8. 풍환경실험 수행 조건
풍환경실험은 실제 대기경계층을 재현한 대형 경계층풍동 안에서 수행합니다. 측정부 4 m(W) × 2.2 m(H) × 30 m(L)의
Closed-circuit type 풍동에 다양한 크기의 조도블럭과 스파이어를 배치하여 지표면조도구분에 해당하는 기류를 만들고,
재현된 기류의 평균풍속 · 난류강도 연직분포가 KDS 41 12 00 : 2022 분포와 일치하는지 매 실험마다 검증한 뒤 계측을 시작합니다.
항목
기준
모형 축소율
1 / 300 (표준) — 정확한 풍압 계측이 가능하도록 표준 축소율을 적용
주변 모사 범위
대상지 반경 300 m(직경 600 m) 범위의 모든 구조물과 지형을 직경 2 m 원판 위에 모사
모형 재질 · 가공
표면 조도가 작도록 아크릴 사용, CNC 조각기 및 레이저 커팅기로 정밀 제작 (풍압모형은 내부에 압력 튜브 배관)
실험 풍향
0° ~ 348.75° 를 11.25° 간격으로 32방위 전 풍향
실험 풍속
모형의 지붕평균높이에서 약 8.0 m/s 로 축소하여 선정
기류 재현
다양한 크기의 조도블럭과 스파이어로 대기경계층을 형성하고, 평균풍속·난류강도 연직분포가 KDS 41 12 00 : 2022 지표면조도구분 분포와 일치하는지 매 실험마다 검증
9. 풍동실험 수행 실적
27개동주요 사례 풍동실험 프로젝트
131.20 m최고 기준높이 수행 실적
56.92 m/s최대 설계풍속 수행 실적
B · C · D대응 지표면조도구분
2019년부터 오피스텔 · 공동주택 · 주상복합 · 업무시설과 주차타워 · 관제탑 · 태양광 설비까지
21개 프로젝트 27개동의 풍동실험을 수행했습니다. 기본풍속 24 ~ 40 m/s, 지표면조도구분 B · C · D 전 범위를 다루었으며,
최고 기준높이는 131.20 m(여주 천송동 오피스텔), 최대 설계풍속은 56.92 m/s(고흥 비행안전 모니터링 타워)입니다.
프로젝트별 상세 실적과 사업소개서는 아래 버튼에서 확인하실 수 있습니다.
