선박이 다른 선박을 회피하거나 항로를 변경하기 위하여 변침을 하는 경우에, 바람과 조류가 선박의 조종운동에 영향을 줄 수 있다. 이러한 영향을 반영하여 변침 계획을 세울 수 있다면, 보다 높은 안전성과 효율성을 기대할 수 있다. 본 논문에서는 바람과 조류가 선박의 변침에 미치는 영향을 연구하였다. 먼저 바람과 조류의 영향을 고려하여 조종운동방정식을 구성하였으며, 이를 시뮬레이션 하였다. 이후에 변침에 필요한 명령타각의 결정을 위하여 Fuzzy 제어를 적용하였으며, 바람과 조류에 크기에 따라 선박의 제어에 미치는 영향을 분석하였다. 마지막으로 바람과 조류의 영향이 선박의 변침 궤적 및 선박의 속도 변화에 미치는 영향을 분석하였다.
풍력발전기 동적 시뮬레이션 프로그램 개발을 위해 미국풍력기술연구센터(NWTC)의 프로그램군에 대해 분석하고 이를 소개하였다. 본 편에서는 에어포일 데이터를 생성하는 AirfoilPrep, IEC 61400-1 기준의 극한 조건에 해당하는 허브 높이의 바람 데이터를 생성하는 IECWind, 통계적인 방법에 의해 전 영역에 대한 난류 바람 데이터를 생성하는 TurbSim, 복합재료 블레이드의 구조적 특성치를 계산하는 PreComp, 블레이드와 타워의 모드 형상을 구하는 BModes와 같은 전처리기를 중심으로 설명하였다.
윈드프로파일러(RWP, radar wind profiler)는 기상 상태와 관계없이 시공간 분해능이 높은 바람장 자료를 제공하며 생산된 바람의 정확도나 품질에 대한 검증이 필수적이다. 기존 정확도 검증 방식은 레윈존데와의 동시 관측을 통해 윈드프로파일러에서 생성된 바람 벡터를 기준 자료로 활용하는 것이다. 본 연구에서는 평균 모멘트 자료로부터 스펙트럼과 원시 시계열 자료를 시뮬레이션하는 알고리즘을 통해 윈드프로파일러의 신호처리 알고리즘을 단계별로 검증하는 방안을 제시하고, LAP-3000의 원시 자료와의 비교를 통해 해당 알고리즘의 가능성을 확인하였다. 기상 신호의 밀도 함수를 모멘트값을 인자로 하는 왜곡된 정규 분포의 밀도 함수로 가정하여 생성하였고, 난수를 통해 시뮬레이션 스펙트럼을 생성하였다. 또한, 난수 위상과 역 이산푸리에 변환으로 간섭 평균된 시뮬레이션 원시 시계열 자료를 생성하고 최종적으로 디리클레 분포(Dirichlet distribution)를 통해 간섭 평균 전 단계의 원시 시계열 자료를 생성하였다.
본 연구는 건축물 화재성상 시뮬레이션 개발을 위한 기초 연구 자료로서 건축물 화재시 높은 비중의 가연물과 좁은 이격거리로 인하여 화재 발생시 급격히 연소확대될 위험성이 높고, 개구분출화염이 건물 화재확산의 중요한 요인이나 이 분야에 대한 연구는 부족한 실정이며, 또한 화재성상 예측시 기존 시뮬레이션에서 화재확산의 중요한 인자인 바람의 요소가 고려되지 않았다. 이에 대하여 개구분출 실물화재실험을 통하여 유풍시 개구분출화염에 기인한 수식을 도출하였으며, 이를 기반으로 향후 기존의 바람 인자를 고려하지 않은 화재성상 예측 시뮬레이션에 적용 가능성을 모색하여 국내 실정에 맞는 화재 성상 시뮬레이션 개발 구축에 대한 기초자료로 제시한다.
초고층 건물공사에서 타워크레인의 양중계획은 전체 공사의 성패를 좌우할 수 있는 매우 중요한 요소 중 하나이다. 타워크레인의 양중계획에 있어 양중시간은 기본적인 요소 중 하나로 이를 바탕으로 양중부하 및 타워크레인을 선정하기 때문에 양중계획을 위해서는 정확한 양중시간의 예측이 필요하다고 할 수 있다. 현재 초고층 공사의 양중시간 예측은 기존의 실적자료와 시뮬레이션을 이용하여 수행하고 있지만 양중작업에 영향을 미치는 환경적인 요인에 대해서는 충분히 고려되지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 양중작업에 영향을 크게 미치는 바람을 시뮬레이션에 반영하여 초고층 공사의 타워크레인 양중시간을 예측하는 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 시뮬레이션 분석 결과 바람의 영향을 반영한 양중시간은 높이가 올라갈수록 증가하였으며, 초고층부의 경우 기계적 양중시간보다 바람의 영향에 의한 양중 지연시간이 더 크다는 것을 알 수 있었다. 또한 연구 대상지인 서울의 풍속은 4월이 강하고 10월이 약하게 나타났으며, 양중시간을 예측한 결과 둘 간의 큰 차이가 발생함을 알 수 있었다. 이 같은 결과는 향후 초고층 타워크레인 양중계획 시 바람이 양중에 미치는 영향을 예측하고 이를 고려하여 실제 상황과 동일한 양중계획을 세우는데 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 논문에서는 자연풍에 비해 상대적으로 작은 영역에 영향을 주는 인공풍을 시뮬레이션하는 방법을 제안한다. 이를 위해 인공풍의 진행 형태를 모델링하는 방법을 제안하고, 제안하는 바람 모델이 시뮬레이션 환경에 미치는 영향을 계산하는 효율적인 방법도 제안한다. 제안하는 방법에서는 인공풍의 영향을 계산하는 수식이 기존의 조명 모델(Illumination Model)에서의 조도 계산식(Intensity Equation)과 유사함을 보이고, 이를 이용하여 바람에 의한 영향을 직접 수식으로 계산하지 않고 집중광선(Spot Light)에 대한 조도 계산식을 사용하여 효과적으로 인공풍의 힘을 계산한다. 제안하는 방법은 실시간 처리가 가능하며, 컴퓨터 게임이나 가상 현실과 같은 다양한 분야에 적용할 수 있다.
최근 지구 온난화 현상으로 이상기후가 세계 곳곳 에서 발생하고 있으며, 이는 빈번한 산불 발생 및 산불의 대형화에 많은 기여를 하고 있다는 것이 보고되고 있다. 산불은 재산피해, 인명피해 뿐만 아니라 특히, 생태계 파괴를 촉진시키는 매우 심각한 요인 중의 하나이다. 산불로 인한 생태계 파괴 문제를 해결하기 위한 방안으로, 다양한 산불확산 및 패턴 수리모델이 개발되어져 왔다. 본 연구에서는, 바람 요인이 고려된 산불패턴을 시뮬레이션 할 수 있는 수리 모델을 제안하였다. 모델은 격자기반위에서 구성되었으며 셀룰라오토마타 방법을 사용하였다. 모델에서, 숲은 불이 쉽게 옮겨 붙는 나무와 그렇지 않은 나무 두 종류로 구성되었다. 산불이 확산되는 과정에서 연소된 나무의 개수가 전체 시뮬레이션 격자개수의 25% (= 10,000) 되는 시점(T)을 세 개의 독립변수인, 전체 나무밀도, 불 전이 확률이 큰 나무 밀도, 그리고 바람의 세기에 대해 어떤 영향을 받는지를 조사하였다. 나무 밀도가 커질수록, T의 값은 줄어들었고, 바람의 세기가 커질수록 T의 값이 줄어들었다. 나무밀도가 너무 크거나 작은 경우, 바람의 효과가 감소하였다. 본 연구에서, 제안한 산불확산모델은 실제 산불 문제에 적용되어 효과적 대응방안 마련에 많은 도움이 될 것으로 예상된다.
본 논문에서는 회전하며 이동하는 공에 작용하는 항력과 양력을 기반으로 비행 궤적 시뮬레이션 방법을 제시한다. 항력과 양력을 정확하게 계산하기 위해 필요한 양력 계수 모델, 표면의 거칠기에 따른 항력 계수 모델, 공기 밀도 모델 및 바람의 세기 모델을 제시하며, 이릍 통해 사실적이고 다양한 비행 시뮬레이션 결과를 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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