Analysis of the Impact of Super High-Rise Buildings on Pedestrian-Level Wind and Gusts During Typhoon Landfall Using Large-Eddy Simulation

Abstract

본 연구에서는 Parallelized Large-Eddy Simulation Model(PALM) Version 6.0을 사용하여 초고층 건물 (high-rise building, HB)이 주변 유동 패턴과 돌풍 발생에 미치는 영향을 조사하였다. 수치 모의는 대한민국 부산 지역에 영향을 미친 2022년 11호 태풍 힌남노의 상륙 시 측정된 풍속과 비교하여 검증되었다. HB 높이의 영향을 평가하기 위해 실제 높이의 0%에서 75%까지 25% 간격으로 높이를 변화시킨 시나리오 실험이 수행되었다. 실험 결과 건물 높이가 높을수록 하강류(downdraft)와 유동 분리(flow separation)를 더욱 강화시켜 보행자 수준의 평균 및 난류 풍속을 크게 증가시키는 것으로 나타났다. 돌풍 계수(gust factor, GF)는 HB 높이가 증가함에 따라 감소하였으며, 이는 강풍 조건에서 돌풍 강도를 평가하기 위해 돌풍 계수만을 사용하는 데 한계를 있음을 나타낸다. 이를 보완하기 위해 난류 돌풍(turbulent gusts)를 추가 분석하였으며, 분석 결과 HB의 높이가 증가함에 따라 HB 주변의 저층 건물 밀집 지역에서 돌풍 강도가 증가하는 것으로 나타났다. 돌풍 발생 확률을 분석한 결과 태풍 상륙 시 극한 돌풍(extreme gusts)의 발생 가능성은 매우 낮음을 나타냈다. 그러나 HB 높이가 증가함에 따라 유동 분리가 강화된 지역에서 보통(moderate) 및 강한(strong) 돌풍의 빈도는 증가하였다. 이러한 결과는 초고층 건물에 의해 유도되는 복잡한 흐름 구조에 대한 이해를 증진시키며, 도시 지역에서 보행자 안전을 위한 바람 환경 평가와 도시 회복력 강화를 목표로 한 도시계획 의사결정에 실질적인 기여할 수 있음을 시사한다.