A Study on the Wind Environment and Effectiveness of Windbreaks around the Jang Bogo Antarctic Research Station

Abstract

본 연구는 남극 장보고 과학기지 주변에 대한 상세 흐름과 효과적인 방풍벽의 조건을 조사하기 위하여 장보고 과학기지 AWS 자료 분석과 전산유체역학(Computational fluids dynamics, CFD) 모델을 사용한 수치모의 실험을 수행하였다. 대상 지역의 3차원 지형입력자료를 생성하기 위하여 컴퓨터 지원설계(Computer aided Design, CAD) 자료 도면으로부터 획득한 지형과 건물 자료를 사용하였다. 기지의 건설이 AWS 관측에 미치는 영향을 분석하기 위하여 기지 건설 전과 후의 기간을 구분하여 관측자료를 분석하였고 CFD 모델을 사용하여 16방위의 유입풍향에 대한 수치모의 실험을 수행하였다. 이를 통해 관측자료와 수치모의 실험 간의 검증을 수행하였다. 또한 장보고 과학기지의 대원들과 구조물에 큰 영향을 미치는 활강풍에 의한 피해를 감소시키기 위한 연구의 일환으로 방풍벽 설치를 가정하여 수치모의 실험을 수행하였다. 효과적인 풍속저감 효과를 가지는 방풍벽을 조사하기 위해 방풍벽과 과학기지 사이의 거리(2H, 4H, 6H, 8H, H는 방풍벽의 높이)와 방풍벽의 공극률(0%, 25%, 33%, 50%, 67%, 75%)를 변화시키는 실험을 수행하였다. 그 결과, 기지 건설에 의한 AWS 관측지점에서의 영향은 서풍계열의 바람에서 크고(서남서풍:-81%) 동풍계열의 바람에서 작게(동풍:-0.03%) 나타났다. 기지 주변에서의 풍속저감에 있어서 큰 효과를 가지는 방풍벽은 공극률이 25%에서 33%인 경우에서 가장 크게 나타났다. 또한, 방풍벽의 높이가 높아질수록 기지 주변에서의 풍속저감이 크게 나타났으나 AWS 지점에 미치는 영향이 매우 크게 나타났다.