Similarity Analysis of Indonesia Caldera to Mount Baekdu

이승수,이원호,Lee, Sungsu,Maharani, Yohana Noradika,Yi, Waon-Ho Computational Structural Engineering Institute of 2014 한국전산구조공학회논문집 Vol.27 No.6

칼데라는 저장되어 있는 마그마의 대규모 폭발적인 분화 다음에 발생하는 지반의 붕괴에 의해 형성된다. 지구상에서 칼데라는 수 킬로미터에서 수십 킬로미터의 크기에 이르는 다양성을 갖는다. 칼데라 붕괴에 관련된 인도네시아의 화산붕괴는 많은 사망자뿐만 아니라 전 지구적 영향을 미친 바 있다. 본 연구는 인도네시아 칼데라의 사례 연구를 통해 칼데라인 백두산과의 유상성을 분석하였다. 주요 분석 관점은 주요 위해 요인, 최근 화산활동의 증상 및 가까운 장래에 분화하는 경우의 위험성 등이며, Krakatau산, Tambora산, Ijen산, Tengger 칼데라, Rinjani산 및 Ranau 칼데라에 대한 가중 평가 매트릭스를 사용하여 유사성 분석을 수행하였다. Caldera is a large depression commonly formed by collapse of the ground following explosive eruption of a large body of stored magma. On earth, calderas and caldera complexes range in size from kilometers to tens of kilometers. Historical eruptions associated with caldera collapse have led to huge fatalities in Indonesia as well as left global impacts. This study presents case study on calderas in Indonesia which resembles to Mount Baekdu located at the border of China and North Korea; in the perspectives of similar characteristics, principal hazard, recent symptom of volcanic activity and the threat if eruption occurs in the near future. Calculation by using weighted evaluation matrix for Mount Krakatau, Mount Tambora, Mount Ijen, Tengger Caldera, Mount Rinjani and Ranau Caldera were taken for the selection of a site for future case study.

Lock-in 영역에서 원형실린더의 와류유기진동 전산해석

이승수,황규관,손현아,정동호,Lee, Sungsu,Hwang, Kyu-Kwan,Son, Hyun-A,Jung, Dong-Ho 한국전산구조공학회 2016 한국전산구조공학회논문집 Vol.29 No.1

고층빌딩이나 해양 라이저와 같은 세장 구조물은 구조시스템의 동적 불안정의 주요 원인인 와류유기진동(vortex-induced vibration, VIV)에 의한 동하중에 매우 취약하다. 와류유기진동이 라이저의 고유진동수 영역에서 발생하는 경우 Lock-in현상으로 피로파괴의 우려가 있다. 본 논문에서는 Lock-in 영역에서 구조물과 유동의 동적거동에 대한 수치해석을 다루었으며, 유동조건 변화에도 불구하고 공진 주파수가 유지되는 현상에 대해 분석하였으며, 유입유동에 대해 수직방향으로 자유진동하는 1자유도의 2차원 원형실린더 단면에 대한 비정상 층류를 가정하였다. 각 시간 단계에서 물체의 움직임을 고려하여 유동장 격자를 재생성하며 비정상 유동과 물체의 운동에 대한 지배방정식을 순차적으로 수치해석하여 유체-구조 연성해석을 수행하였다. 결과는 선행연구와 잘 일치함을 보여주었고, Lock-in 현상에 대한 특성을 잘 나타내었다. Lock-in 영역에서는 양력뿐만 아니라 항력도 크게 증가함을 보여주었으며, 실린더의 수직변위는 직경의 20%까지 이름을 나타내었다. 양력과 수직변위의 상관분석을 통해 실린더가 Lock-in 영역에서 양력과 수직변위의 위상차가 동기로부터 반동기로 천이함을 확인하였으며, 이러한 변화가 Lock-in 영역에서 나타나는 공진거동의 원인이 되는 것으로 판된되었다. The slender structures such as high rise building or marine riser are highly susceptible to dynamic force exerted by fluid-structure interactions among which vortex-induced vibration(VIV) is the main cause of dynamic unstability of the structural system. If VIV occurs in natural frequency regime of the structure, fatigue failure likely happens by so-called lock-in phenomenon. This study presents the numerical analysis of dynamic behavior of both structure and fluid in the lock-in regimes and investigates the subjacent phenomena to hold the resonance frequency in spite of the change of flow condition. Unsteady and laminar flow was considered for a two-dimensional circular cylinder which was assumed to move freely in 1 degree of freedom in the direction orthogonal to the uniform inflow. Fluid-structure interaction was implemented by solving both unsteady flow and dynamic motion of the structure sequentially in each time step where the fluid domain was remeshed considering the movement of the body. The results show reasonable agreements with previous studies and reveal characteristic features of the lock-in phenomena. Not only the lift force but also drag force are drastically increasing during the lock-in regime, the vertical displacement of the cylinder reaches up to 20% of the diameter of the cylinder. The correlation analysis between lift and vertical displacement clearly show the dramatic change of the phase difference from in-phase to out-of-phase when the cylinder experiences lock-in. From the results, it can be postulated that the change of phase difference and flow condition is responsible for the resonating behavior of the structure during lock-in.

내재해형 옥외광고물 설계를 위한 표준하중 산정

이승수,김준영,함희정,김지영,Lee, Sungsu,Kim, Junyeong,Ham, Hee Jung,Kim, Ji Young 한국전산구조공학회 2016 한국전산구조공학회논문집 Vol.29 No.2

최근 강풍으로 인한 옥외광고물의 파손 및 추락으로 인해 불특정 다수에게 인적 및 물적 피해를 야기하고 있다. 옥외광고물은 사유시설과 공공시설물의 성격을 모두 갖기 때문에 옥외광물로 인한 피해를 저감하는 것은 개인의 노력뿐 아니라 제도 및 규정을 통해서도 이루어져야한다. 이러한 피해는 강풍에 취약한 옥외광고물의 내풍설계 기준의 미비가 가장 큰 요인으로 인식되고 있어 본 연구에서는 옥외광고물의 내풍설계 표준을 제시하였다. 이를 위해 풍속에 영향을 주는 옥외광고물 설치위치의 주변 풍환경이나 높이, 설치위치 등 풍속과 관련한 요소를 반영하였으며, 건축구조기준 2015(안)의 기본풍속도와 풍속보정 절차에 의한 풍하중 산정 과정을 제시하였다. 이 과정에서 공학적 판단이 요구되는 옥외광고물 설치위치 주변의 지표 조도구분 및 지형계수 평가에 대해 정략적으로 적용할 수 있는 기준을 제시하였다. 또한 비전문가 관점에서 적용하기 용이하도록 가능한 단순화된 정량화 절차를 제시하였다. Recent destructions of outdoor signboards have frequently been caused by strong wind, resulting in damage on the property and human livelihood. One of the major causes of the problems is inadequate implementation of structural design code to the outdoor signboards which are vulnerable to wind. This leads to this paper to present the design guideline of wind-resistant outdoor signboards. In order to estimate the design wind speed, basic wind speeds over Korea suggested by KBC(2015)(revision) are corrected with land surface roughness and topography of the terrain and installation height of the signboard. This paper also suggested the procedure of wind load estimation for different types of outdoor signboards; wall attached type, wall ribbed type and ground erected type. Since the process involves complex calculation to some extent, this paper presents summarized version of wind load estimation from non-professional point of view.

태풍 시뮬레이션을 통한 한반도 극한풍속 추정

이승수,김가영,Lee, Sungsu,Kim, Ga Young 한국전산구조공학회 2016 한국전산구조공학회논문집 Vol.29 No.2

국내 서해대교, 인천대교와 같은 장대교량은 대부분 빈번하게 태풍에 의해 영향을 받는 해안에 위치하였으며, 교량의 길이가 긴 만큼 풍하중에 의한 영향이 다른 하중에 비해 상대적으로 크기 때문에 내풍 안정성을 확보하기 위해 정확한 설계풍속을 산정하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 태풍의 기후학적 특성 인자로 중심기압깊이, 태풍이동속도, 태풍이동방향, 최단접근거리를 결정하였으며, 태풍의 기후학적 특성들의 확률 분포를 추정하고, 바람장 모형과 중심기압상승 모형을 적용하여 몬테카를로 시뮬레이션을 실시하였다. 분석결과, 대체적으로 제주도와 남해안 지역의 재현기간 풍속이 크게 나오며 고위도로 갈수록 작아지는 특징을 나타냈다. 이와 같은 특징이 나타난 가장 큰 원인은 고위도 분석지점 표본 태풍의 중심기압이 저위도 분석지점 표본 태풍의 중심기압보다 높기 때문으로 판단되며, 또한 우리나라에 해상에서 육지로 이동하면서 쇠퇴기를 겪어 점차 약해지기 때문인 것으로 분석되었다. 또한, 시뮬레이션 결과를 도로교 설계기준 100년 재현기간 풍속(10분 평균, 지상 10m, 지표조도 II)과 비교한 결과, 태풍시뮬레이션의 결과가 낮게 나타났으며, 이러한 점을 볼 때 도로교 설계기준의 기본 풍속이 높게 산정되어 있다고 판단되며, 기상자료 분석과 같은 추가적인 연구를 통해 기본풍속 조정에 대한 연구가 수행 되어야 할 것으로 사료된다. The long-span bridges such as Incheon Bridge and Seohae Grand Bridge are located on the coastal region effected frequently by strong wind of typhoons. In order to ensure the wind-resistant performance of the structure, estimation of the proper design wind speed is very important. In this study, stochastic estimation of design wind speed incurred by typhoons is carried out. For this purpose, we first established probability distribution of climatological parameters such as central pressure depth, distance of closest approach, translation speed and heading to build statistical model of typhoons, which are employed in Monte Carlo simulation for hypothetical typhoons. Once a typhoon is generated with statistically justified parameters, wind speeds are estimated along its path using wind field model. Thousands of typhoons are generated and their peak wind speeds are utilized to establish the extreme wind speeds for different return period. The results are compared with design basic wind speeds in Korean Highway Bridge Design Code, showing that the present results agree well with similar studies while the existing code suggests higher design wind speed.

해안지역 교량 설계풍속 산정 가이드라인

이승수,김준영,김영민,Lee, Sungsu,Kim, Junyeong,Kim, Young-Min 한국전산구조공학회 2015 한국전산구조공학회논문집 Vol.28 No.6

최근 구조물이 장대화됨에 따라 풍하중의 중요성이 대두되고 있으며, 풍속에 영향을 미치는 지표조도 및 지형에 의한 할증효과를 합리적으로 반영한 기본풍속 산정절차에 대한 가이드라인의 필요성이 증대되고 있다. 국내의 많은 설계기준에서는 기본풍속 산정에 대한 절차를 제시하고 있으며, 전국의 기본풍속 지도 또는 표를 제공하여 이를 사용하도록 하고 있다. 하지만 제시된 기본풍속의 산정 방법 및 사용데이터는 풍속을 평가함에 있어 반영해야 하는 부분 중 일부만 반영하거나, 도로교설계기준(MOLTMA, 2010)의 경우 불분명한 실정이다. 본 연구에서는 국내의 설계기준에서 제시하고 있는 전국 기본풍속에 대해 한계점을 분석하였다. 또한 이러한 문제를 개선하기 위해 지표조도 및 지형할증의 영향을 반영한 기본풍속 산정절차에 대한 가이드라인을 제시하였으며. 이 절차에 따라 전국 15개 지점의 기본풍속을 산정하여, 도로교설계기준에서 제시하고 있는 기본풍속과 비교하였다. Estimation of wind load on bridges is one of the most important aspects in designing bridges in coastal region. Various design codes and researches have suggested the procedure to estimate design wind speed; however, they do not match one another due to many reasons such as incomplete data set, ignorance of wind environment and so on. For this reason, the necessity of guideline for estimation procedure of basic wind speed which reflect the roughness of surface and the topographical effect have been increasing. In this study, we have analysed limitations of the basic wind speed of nationwide suggested by Korea Building code(AIK, 2009) and Highway bridge design code(MOLTMA, 2010). In additional, we set forth guidelines considering the roughness of land surface and the topographical effect. Using the procedure, the basic wind speed were estimated for 15 coastal regions in Korea and compared with those listed in the existing codes.

IPCC AR5 RCP 8.5 시나리오 기반 태풍발생 공간분석

이승수,김가영,Lee, Sungsu,Kim, Ga Young 한국공간정보학회 2014 한국공간정보학회지 Vol.22 No.4

Natural disasters of large scale such as typhoon, heat waves and snow storm have recently been increased because of climate change according to global warming which is most likely caused by greenhouse gas in the atmosphere. Increase of greenhouse gases concentration has caused the augmentation of earth's surface temperature, which raised the frequency of incidences of extreme weather in northern hemisphere. In this paper, we present spatial analysis of future typhoon genesis based on IPCC AR5 RCP 8.5 scenario, which applied latest carbon dioxide concentration trend. For this analysis, we firstly calculated GPI using RCP 8.5 monthly data during 1982~2100. By spatially comparing the monthly averaged GPIs and typhoon genesis locations of 1982~2010, a probability density distribution(PDF) of the typhoon genesis was estimated. Then, we defined 0.05GPI, 0.1GPI and 0.15GPI based on the GPI ranges which are corresponding to probability densities of 0.05, 0.1 and 0.15, respectively. Based on the PDF-related GPIs, spatial distributions of probability on the typhoon genesis were estimated for the periods of 1982~2010, 2011~2040, 2041~2070 and 2071~2100. Also, we analyzed area density using historical genesis points and spatial distributions. As the results, Philippines' east area corresponding to region of latitude $10^{\circ}{\sim}20^{\circ}$ shows high typhoon genesis probability in future. Using this result, we expect to estimate the potential region of typhoon genesis in the future and to develop the genesis model. 최근 전 세계적으로 지구온난화에 따른 기후변화로 태풍, 폭염, 폭설등과 같은 자연재해의 피해가 대규모로 확대되고 있다. 근본적으로 지구온난화를 유발하는 가장 큰 원인은 대기 중의 온실가스를 들 수 있으며, 온실가스의 농도 증가로 인해 우리나라가 속해있는 북반구는 점점 더 지구표면온도가 증가하고 있고, 그에 따른 극한 기상 발생률이 크게 증가하고 있다. 본 연구에서는 최근 이산화탄소 농도 추세를 반영한 RCP(Representative Concentration Pathway) 8.5 시나리오를 이용하여 미래의 태풍발생의 공간분포를 추정하였다. 공간분포를 추정하기 위해 먼저 RCP 8.5 월 자료를 사용하여 1982~2100년 기간 동안의 태풍발생지수(GPI; Genesis Potential Index)를 계산하였다. 1982~2010년 동안 발생한 태풍의 발생위치정보와 월평균 GPI 값을 이용하여 태풍발생의 확률분포(PDF)를 추정하였으며, PDF의 0.05, 0.1 및 0.15에 해당하는 GPI의 범위를 설정하여 0.05GPI, 0.1GPI 및 0.15GPI로 정의하였다. 이를 바탕으로 1982~2010년, 2011~2040년, 2041~2070년, 2071~2100년의 태풍발생의 공간 확률 분포를 추정 하였으며, 공간 확률 분포와 함께 과거 태풍발생정보를 이용하여 공간밀도를 분석하였다. 분석 결과, 미래에 태풍이 발생할 가능성이 높은 지역이 필리핀의 동쪽에 위치한 위도 $10^{\circ}{\sim}20^{\circ}$ 영역으로 나타났다. 이러한 결과를 통해 추후 미래의 태풍발생 가능지역을 추정하고, 이를 기반으로 태풍의 경로를 추정하는데 활용하여 태풍의 발생 위치에 따라 한반도에 미치는 영향을 추정하는데 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

Assessment of Local Social Vulnerability in Facing Merapi Volcanic Hazard

이승수,이원호,Lee, Sungsu,Maharani, Yohana Noradika,Yi, Waon-Ho Computational Structural Engineering Institute of 2014 한국전산구조공학회논문집 Vol.27 No.6

자연재해에 있어서 취약성 분석계획의 우선순위 설정활동을 위한 기초자료로서 재해 위험분석의 주요한 요소이다. 화산폭발은 화산이 인구밀도가 높은 지역에 위치하고 있는 경우 많은 사상자와 재산피해를 야기한다. 화산폭발을 막을 수 없지만, 위험도와 취약성은 미래의 위기를 예측하는 신중한 계획과 준비작업을 통해 저감될 수 있다. 사회적 불평등으로서 사회적 취약성은 다양한 사회 구성원이 재해에 대응 능력에 민감한 영향을 미친다. 본 연구에서는 인도네시아 중부 자바에 위치한 메라피 화산 인근 지역주민들의 사회적 취약성을 평가하기 위하여 사회적 취약성 지수(SoVI) 기법을 활용하였다. SoVI는 사회적 위험부담을 이해하고 정량화하기 위하여 지역사회의 복원탄력성에 영향을 미치는 사회 경제적 및 인구 통계학적 요인을 이용하여 평가된다. 본 연구에서 사회적 취약성은 이해 관계자와 지역주민과의 설문조사를 통해 평가되었다. 연구결과로 도출된 취약성 지수는 사회적 취약성의 분포와 원인에 대한 정보를 반영함을 확인하였다. In regards to natural disasters, vulnerability analysis is a component of the disaster risk analysis with one of its objectives as a basis for planning priority setting activities. The volcano eruption raises many casualties and property in the surrounding area, especially when the volcano located in densely populated areas. Volcanic eruptions cannot be prevented, but the risk and vulnerability can be reduced which involve careful planning and preparations that anticipate a future crisis. The social vulnerability as social inequalities with those social factors can influence the susceptibility of various groups to harm and govern their ability to respond. This study carried out the methods of Social Vulnerability Index (SoVI) to measure the socially created vulnerability of the people living in Merapi proximal hamlets in Central Java, Indonesia that refers to the socioeconomic and demographic factors that affect the resilience of communities in order to describe and understand the social burdens of risk. Social vulnerability captured here, using a qualitative survey based-data such as interviews to local people with random ages and background to capture the answer vary, also interviews to stakeholders to help define social vulnerability variables. The paper concludes that by constructing the vulnerability index for the hamlets, the study reveals information about the distribution and causes of social vulnerability. The analysis using SoVI confirms that this method works well in ensuring that positive values indicating high social vulnerability and vice versa.

오염물질 확산이 인근지형에 미치는 영향에 대한 전산 해석

이승수(Sungsu Lee),김용식(Yongshik Kim),이동현(Donghyun Lee) 대한기계학회 2004 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2004 No.8

축류 송풍기의 날개 끝 간격 및 정익 형상 변화에 따른 영향 해석

이승수(Lee Sungsu),김학선(Kim Hak-Sun),남광현(Nam Kwang Hyun),홍재익(Hong Jae Ik),천승현(Chun Seung Hyun) 대한기계학회 2004 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2004 No.8

수밀 공간 내 압축공기의 급속 팽창 현상의 전산해석

이승수(Lee sungsu),홍재익(Hong Jaeick) 대한기계학회 2004 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2004 No.8