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1. 개요
구조물 풍동실험은 건축물 외의 대형 구조물(교량, 타워, 경기장 지붕 등)에 작용하는 풍하중을 평가하고, 공기력 불안정 진동을 해석하기 위해 수행됩니다. 특히 강성이 낮고 장경간을 가진 구조물은 바람에 의한 동적 거동이 설계의 핵심 요소가 됩니다.
2. 주요 분석 내용
- 정적 풍하중 평가: 평균 풍하중 및 모멘트 산정
- 동적 응답 해석: 버펫팅(Buffeting) 응답 및 가속도 평가
- 공기력 불안정 진동(Aeroelastic Stability): 플러터(Flutter) 및 갈로핑(Galloping) 현상 분석
- 구조물 제어 자문: 제진 장치(TMD, TLD 등)의 효율성 검증
3. 대상 구조물
- 교량(현수교, 사장교 등) 및 대형 타워 구조물
- 스포츠 경기장 등 대공간 지붕 구조물
- 풍력 발전 타워 및 특수 철탑
- 공기력 불안정 거동이 우려되는 대형 구조물
4. 실험 기술의 특징
구조물 풍동실험은 정밀한 상사법칙(Similitude Law)을 적용하여 실 구조물의 질량, 강성, 감쇠 특성을 모형에 재현합니다. 이를 통해 실제 바람 환경에서 구조물이 겪게 될 공기력 특성을 정확하게 예측합니다.
5. 기대효과
- 구조물의 공기역학적 안전성 확보 및 파괴 방지
- 바람에 의한 과도한 진동 억제를 통한 구조물 사용성 향상
- 최적 설계를 통한 재료량 절감 및 건설 공기 단축
6. 실험 조건 및 풍동설비
| 항목 | 기준 |
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| 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 |
① 대형 경계층풍동 제원
| 항목 | 제원 |
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| 형식 | Closed-circuit type 경계층풍동 |
| 측정부 크기 | 4 m(W) × 2.2 m(H) × 30 m(L) |
| 최대 풍속 | 30 m/s |
| 난류강도 · 기류 비대칭성 | 각 1 % 이하 (매우 균일한 기류) |
| 턴테이블 직경 | 3.7 m |
| 실험 가능 규모 | 약 800 m 높이의 건축물 / 약 1,500 m 규모의 장대교량 |
② 계측기기
| 구분 | 육분력계 (Force Balance) | 다점풍압계 (DPMS) |
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| 기자재명 | 천평(force balance) & 증폭기 | 다점풍압계 (256채널 동시 계측) |
| 모델명 | CMAS333-10L, CTA-1000 | TFI-DPMS |
| 제조사 | ㈜큐리오텍 | Turbulent Flow Instrumentation (Australia) |
| 계측 범위 | 10 kgf(10 N), 1 kgf·m(1 N·m) | 64 ch/module × 4 module = 256 ch, ±2 kPa |
| 특징 | Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz 6성분 동시 계측 | 정확도 0.1 % FS (25 ℃), 동적압력 계측 |
7. 특수 구조물 수행 사례
일반 건축물과 달리 특수 구조물은 지형 조건과 노출 환경이 극단적인 경우가 많습니다.
알앤디파트너는 해안 노출 관제탑, 옥외 태양광 설비, 독립형 주차타워 등 형상과 조건이 까다로운 구조물의 풍동실험을 수행해 왔습니다.
고흥 비행안전 모니터링 타워 (2026.05)
해안에 면한 관제 · 모니터링 타워로, 지표면조도구분 D(장애물이 거의 없는 해안)에 기본풍속 40 m/s 가 적용되었습니다.
기준높이 41.70 m 임에도 설계풍속 56.92 m/s, 설계속도압 1,984.4 N/㎡ 로 당사 수행 실적 중 가장 가혹한 풍조건이었습니다.
발주처 : 종합건축사사무소 선기획 | 실험 항목 : 풍압실험 · 풍력실험
울산 상안테니스장 시설개선사업 태양광 설비 (2026.08)
건축물이 아닌 옥외 태양광 구조물 2개동(A · B) 을 대상으로 한 실시설계 단계 풍동(풍압)실험입니다.
등고선 지형을 함께 모사하여 경사지 기류의 영향을 반영했으며, 패널면의 풍압계수 분포를 산출해 지지 구조 설계에 반영했습니다.
발주처 : 울산광역시 북구청 | 기본풍속 36.0 m/s · 조도구분 C
독립형 주차타워 (2021.09)
간선도로에 인접한 독립 배치 주차타워로, 개방형 입면과 주변 도로 기류의 상호작용을 함께 검토했습니다.
기준높이 49.75 m, 설계풍속 31.52 m/s, 설계속도압 606.0 N/㎡ 조건에서 최대 정압 · 부압 Zoning을 산출했습니다.
발주처 : 동원산전 | 실험 항목 : 풍압실험 · 풍력실험
8. 성과품 및 결과보고서 구성
① 제출 성과품
| 성과품 | 세부 산출 내용 |
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| 구조골조용 설계풍하중 | 평균 및 변동 풍력계수 / 최대 및 최소 풍력계수 / 높이별 또는 층하중 형태의 설계풍하중 |
| 외장재 설계용 풍압력 | 계측 위치별 정압·부압의 최대 순간 풍압계수 / 위치별 외장재 설계용 풍하중 / 풍하중 등고선(Zoning) 분포도 |
| 최상층 풍응답 | Spectral Modal Analysis 기반 풍향별 최대수평변위응답(사용성 평가) 및 최대가속도응답(거주성능 평가) |
② 결과보고서 구성
프로젝트 1건당 100 ~ 140쪽 규모의 결과보고서를 작성하여, 구조설계자가 바로 적용할 수 있는 형태로 제출하고 직접 설명해 드립니다.
- 1. 풍동실험 용역의 개요 — 실험대상 구조물의 개요 / 설계풍속 및 지표면조도구분
- 2. 풍압실험의 내용 및 범위 — 실험풍동의 제원 / 실험풍속 및 기류특성 / 실험풍향 / 실험모형 / 풍압계측점
- 3. 풍압실험 결과 — 최대정압·최대부압 발생 풍향 및 계측점 / 피크풍압계수 상·하한 및 피크풍압력
- 4. 풍력실험 결과 — 동적 특성값 · 고유모드 · 질량분포 / 풍향별 풍력계수 / 층전단력·층전도모멘트 / 최대 층별 하중
- 부록 — A.1 풍향별 계측점 풍압계수 / A.2 최대정압·최대부압 Zoning / A.3 풍향별 층별 하중 / A.4 풍동실험 관련 사진
9. 수행 절차 및 소요 기간
1. 착수 협의
조도구분·설계풍속
2. 모형 제작
1/300 · 주변 300m
3. 기류 재현
연직분포 검증
4. 실험 수행
32방위 동시 계측
5. 해석 · 평가
응답 · 거주성능
6. 성과품 납품
결과보고서 제출
착수 협의부터 결과보고서 납품까지 통상 6 ~ 8주가 소요되며, 모형 제작 → 실험 → 해석 → 보고서 작성 전 과정을
디넷뜨㈜ 알앤디파트너가 원청으로 직접 관리하여 발주처 창구를 하나로 유지합니다.
 
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