KR101428707B1

KR101428707B1 - 지형에 의한 풍속할증계수를 고려한 풍하중 산출 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101428707B1
Application number: KR1020130156558A
Authority: KR
Inventors: 최세휴
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2013-01-24
Filing date: 2013-12-16
Publication date: 2014-08-13
Also published as: KR20140095421A; KR101428709B1; US20150369959A1; KR20140095960A; KR101428704B1; KR101428705B1; KR101428708B1; KR20140095419A; KR101428711B1; KR20140095416A; US9869800B2; KR20140095417A; KR20140095418A; KR101428706B1; KR20140095420A

Abstract

본 발명은 지형에 의한 풍속할증계수를 고려하여 풍하중을 산출하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 풍하중 산출 장치는, 대상 영역 내 다수의 지점의 위치 및 높이 정보를 수집하는 정보 수집부; 상기 위치 정보를 이용하여 상기 대상 영역과 상이한 타겟 영역을 설정하는 타겟 영역 설정부; 및 상기 타겟 영역의 정점의 높이로부터 상기 대상 영역의 지표면의 높이를 감산하여, 구조물에 가해지는 풍하중을 산출하기 위한 정점높이를 산정하는 정점높이 산정부;를 포함할 수 있다.

Description

지형에 의한 풍속할증계수를 고려한 풍하중 산출 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR CALCULATING WIND LOAD CONSIDERING TOPOGRAPHIC FACTOR}

본 발명은 지형에 의한 풍속할증계수를 고려하여 풍하중을 산출하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

구조물 설계에 있어서 바람의 영향은 반드시 고려해야 할 항목 중 하나이다. 풍속 또는 풍향과 같은 바람의 특성은 주변 지형의 영향을 받을 수 있으며, 풍속이 주변 지형에 의해 빨라지는 경우 구조물의 안전을 위협할 수 있다. 따라서, 주변 지형에 따른 풍속의 변화를 고려하여 구조물 설계에 반영하는 작업이 요구된다.

지형에 의한 풍속의 변화를 고려하기 위해 설계풍속 산정 시 풍속할증계수를 도입하고 있다. 풍속할증계수는 평지와 같이 바람에 영향을 미치지 않는 지역에 대해서는 1.0으로 설정되지만, 산, 언덕 또는 경사지와 같이 풍속을 변화시키는 지역에 대해서는 1.0보다 큰 값이 설정된다.

풍속할증계수는 주변 지형물에 대하여 바람이 부는 방향에 따라 지정된 풍상측 및 풍하측 경사면을 기준으로 계산된다. 하지만, 종래에는 풍속할증계수의 산출 기준이 되는 주변 지형물이 설계자에 의해 주관적이고 임의적으로 결정되었다. 그 결과, 종래의 방식으로 산출된 풍속할증계수는 지형이 바람에 미치는 영향을 충분히 반영하지 못하여, 풍하중이 너무 크거나 작게 계산되는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 실시예는, 지형이 바람에 미치는 영향을 정량적이고 합리적으로 반영할 수 있는 풍하중 산출 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍하중 산출 장치는, 대상 영역 내 다수의 지점의 위치 및 높이 정보를 수집하는 정보 수집부; 상기 위치 정보를 이용하여 상기 대상 영역과 상이한 타겟 영역을 설정하는 타겟 영역 설정부; 및 상기 타겟 영역의 정점의 높이로부터 상기 대상 영역의 지표면의 높이를 감산하여, 구조물에 가해지는 풍하중을 산출하기 위한 정점높이를 산정하는 정점높이 산정부;를 포함할 수 있다.

상기 정보 수집부는: 상기 구조물을 중심으로 기 설정된 형상과 크기를 갖는 영역을 상기 대상 영역으로 설정할 수 있다.

상기 정보 수집부는: 상기 다수의 지점에 대한 위치 및 높이 정보를 포함하는 전자지도(digital map); 및 상기 다수의 지점을 측량하여 얻은 측량 데이터; 중 적어도 하나로부터 상기 위치 및 높이 정보를 획득할 수 있다.

상기 정보 수집부는: 상기 다수의 지점에 대한 위치 및 높이 정보를 포함하는 전자지도; 및 상기 다수의 지점을 측량하여 얻은 측량 데이터; 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대상 영역에 대한 수치표고모델(DEM)을 생성하고, 상기 수치표고모델로부터 상기 위치 및 높이 정보를 획득할 수 있다.

상기 타겟 영역 설정부는: 상기 구조물을 중심으로 상기 대상 영역 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역; 또는 상기 구조물을 중심으로 상기 대상 영역 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역을 제 1 영역으로 설정하고, 상기 구조물을 중심으로 상기 제 1 영역 내 가장 높은 지점과 상기 대상 영역 내 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역;을 상기 타겟 영역으로 설정할 수 있다.

상기 타겟 영역 설정부는: 상기 가장 높은 지점이 둘 이상이거나, 상기 가장 낮은 지점이 둘 이상인 경우, 각각의 가장 높은 지점과 각각의 가장 낮은 지점을 잇는 다수의 수평 거리 중 가장 짧은 수평 거리를 이용하여 상기 타겟 영역을 설정할 수 있다.

상기 정점높이 산정부는: 상기 타겟 영역 내 가장 높은 지점을 상기 정점으로 결정하고, 상기 대상 영역 내 가장 낮은 지점; 상기 대상 영역 내 다수의 지점 중에서 최빈수에 해당하는 높이를 갖는 지점; 상기 대상 영역 내 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 도수가 가장 큰 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점; 또는 상기 대상 영역 내 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 가장 낮은 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점;을 상기 지표면으로 결정할 수 있다.

상기 풍하중 산출 장치는, 상기 정점높이를 기반으로 지형의 풍속할증계수를 산출하는 풍속할증계수 산출부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍하중 산출 방법은, 대상 영역 내 다수의 지점의 위치 및 높이 정보를 수집하는 단계; 상기 위치 정보를 이용하여 상기 대상 영역과 상이한 타겟 영역을 설정하는 단계; 및 상기 타겟 영역의 정점의 높이로부터 상기 대상 영역의 지표면의 높이를 감산하여, 구조물에 가해지는 풍하중을 산출하기 위한 정점높이를 산정하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 위치 및 높이 정보를 수집하는 단계는: 상기 구조물을 중심으로 기 설정된 형상과 크기를 갖는 영역을 상기 대상 영역으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 위치 및 높이 정보를 수집하는 단계는: 상기 다수의 지점에 대한 위치 및 높이 정보를 포함하는 전자지도; 및 상기 다수의 지점을 측량하여 얻은 측량 데이터; 중 적어도 하나로부터 상기 위치 및 높이 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 위치 및 높이 정보를 수집하는 단계는: 상기 다수의 지점에 대한 위치 및 높이 정보를 포함하는 전자지도, 및 상기 다수의 지점을 측량하여 얻은 측량 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대상 영역에 대한 수치표고모델(DEM)을 생성하는 단계; 및 상기 수치표고모델로부터 상기 위치 및 높이 정보를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 타겟 영역을 설정하는 단계는: 상기 구조물을 중심으로 상기 대상 영역 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역; 또는 상기 구조물을 중심으로 상기 대상 영역 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역을 제 1 영역으로 설정하고, 상기 구조물을 중심으로 상기 제 1 영역 내 가장 높은 지점과 상기 대상 영역 내 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역;을 상기 타겟 영역으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 가장 높은 지점이 둘 이상이거나, 상기 가장 낮은 지점이 둘 이상인 경우, 상기 타겟 영역의 설정에 이용되는 수평 거리는 각각의 가장 높은 지점과 각각의 가장 낮은 지점을 잇는 다수의 수평 거리 중 가장 짧은 수평 거리일 수 있다.

상기 정점높이를 산정하는 단계는: 상기 타겟 영역 내 가장 높은 지점을 상기 정점으로 결정하는 단계; 그리고 상기 대상 영역 내 가장 낮은 지점; 상기 대상 영역 내 다수의 지점 중에서 최빈수에 해당하는 높이를 갖는 지점; 상기 대상 영역 내 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 도수가 가장 큰 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점; 또는 상기 대상 영역 내 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 가장 낮은 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점;을 상기 지표면으로 결정하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 풍하중 산출 방법은, 상기 정점높이를 기반으로 지형의 풍속할증계수를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 풍하중 산출 방법은 컴퓨터로 실행될 수 있는 프로그램으로 구현되어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 지형이 바람에 미치는 영향을 정량적이고 합리적으로 반영하여 풍하중을 산출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍하중 산출 장치를 나타내는 블록도다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 설정되는 대상 영역의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 설정되는 타겟 영역의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 설정되는 타겟 영역의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라미터 계산 과정을 설명하기 위해 예시적으로 도시된 지형의 풍상측 및 풍하측 단면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 보간을 이용하여 풍상측 수평거리를 계산하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 보간을 이용하여 풍하측 수직거리를 계산하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍하중 산출 방법을 설명하는 도면이다.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술 되는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고/혹은 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있고, 그리고 여기서 명확하게 정의된 표현이 아니더라도 개념화되거나 혹은 과도하게 형식적으로 해석되지 않을 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및/또는 이 동사의 다양한 활용형들 예를 들어, '포함', '포함하는', '포함하고', '포함하며' 등은 언급된 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 조성, 성분, 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 명세서에서 '및/또는' 이라는 용어는 나열된 구성들 각각 또는 이들의 다양한 조합을 가리킨다.

한편, 본 명세서 전체에서 사용되는 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다. 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부', '~기', '~블록', '~모듈' 등이 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

따라서, 일 예로서 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부', '~기', '~블록', '~모듈'들로 더 분리될 수 있다.

이하, 본 명세서에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

본 명세서에서 사용되는 "구조물"은 건축물, 공작물, 구축물, 창호, 옥외광고물, 교량 등을 포괄하는 용어로서, 공간 상에 배치되어 바람에 의한 하중을 받는 모든 물건을 의미한다.

구조물 설계 시, 바람에 의한 설계하중을 계산하기 위해 설계풍속을 산출한다. 이에 대해, 건축구조기준(KBC) 2009에서 제시하는 설계풍속은 다음과 같은 수학식에 의해 계산될 수 있다:

위 수학식에서 설계풍속을 계산하기 위해 사용되는 파라미터로서, V₀는 지역별 기본풍속이며, K_zr은 풍속고도분포계수이며, K_zt는 지형의 영향을 고려하기 위한 풍속할증계수, I_w는 구조물의 중요도계수이다.

풍속고도분포계수(K_zr)는 구조물이 위치한 지점의 지표면 조도와 그에 따른 대기경계층시작 높이(Z_b), 기준경도풍높이(Z_g) 및 풍속고도분포지수(α)를 고려하여 아래의 표 1과 같이 산정된다:

또한, 대기경계층시작높이(Z_b), 기준경도풍 높이(Z_g) 및 풍속고도분포지수(α)는 지표면 조도에 따라 아래의 표 2와 같이 결정된다.

건축구조기준(KBC) 2009에서 제시하고 있는 지표면 조도는 구조물이 위 치한 지점의 주변지역 지표면 상태에 따라 아래의 표 3과 같이 분류된다.

풍속할증계수(K_zt)는 지형에 의한 풍속할증을 고려한 계수로서, 평지와 같이 바람에 영향을 미치지 않는 지역에서는 1.0으로 설정된다. 하지만, 산, 언덕 및 경사지와 같이 풍속할증이 필요한 지역에서는 풍속할증계수가 다음과 같은 수학식에 의해 계산될 수 있다:

기본풍속(V₀)은 설계풍속을 구할 때 기본값으로 적용하는 지역별 풍속으로서, 지표면의 상태가 지표면 조도 C이고 평탄한 지형의 지상높이 10m에서 10분간 평균풍속의 재현기간 100년에 해당하는 풍속이다. 기본풍속은 구조물이 위치하는 지역에 따라 다음과 같이 산정된다. 다만, 구조물이 등풍속선 사이에 위치한 경우에는 등풍속선 사이의 값을 보간하여 사용할 수 있다.

중요도계수(I_w)는 구조물의 사용년수에 따른 안전율을 나타내는 계수로서, 구조물의 중요도를 고려하여 다음과 같이 산정된다:

본 발명의 실시예는 풍하중을 산출하기 위해 일차적으로 설정된 대상 영역으로부터 위치 및 높이 정보를 수집한 뒤, 상기 위치 정보를 기반으로 상기 대상 영역과 상이한 타겟 영역을 설정할 수 있다.

그러고 나서, 본 발명의 실시예는 상기 타겟 영역으로부터 정점의 높이를 구하고 상기 대상 영역으로부터 지표면의 높이를 구하여, 상기 정점과 상기 지표면의 높이를 기반으로 구조물에 가해지는 풍하중을 산출하기 위한 정점높이를 산정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍하중 산출 장치를 나타내는 블록도다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 풍하중 산출 장치(100)는 정보 수집부(111), 타겟 영역 설정부(112) 및 정점높이 산정부(113)를 포함할 수 있다.

상기 정보 수집부(111)는 대상 영역 내 다수의 지점의 위치 및 높이 정보를 수집할 수 있다. 상기 타겟 영역 설정부(112)는 상기 위치 정보를 이용하여 상기 대상 영역과 상이한 타겟 영역을 설정할 수 있다. 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 타겟 영역의 정점의 높이로부터 상기 대상 영역의 지표면의 높이를 감산하여, 구조물에 가해지는 풍하중을 산출하기 위한 정점높이를 산정할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 설정되는 대상 영역의 일 예를 나타내는 도면이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 정보 수집부(111)는 구조물을 중심으로 기 설정된 형상과 크기를 갖는 영역을 상기 대상 영역으로 설정할 수 있다.

예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 정보 수집부(111)는 구조물(31)을 중심으로 기 설정된 크기를 갖는 원형 영역(21)을 상기 대상 영역으로 설정할 수 있다. 이 실시예에서 상기 대상 영역(21)은 원형으로 설정되었으나, 대상 영역의 모양은 이에 제한되지 않고 임의의 형상, 예컨대 다각형, 타원형, 부채꼴형 등으로 설정될 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 정보 수집부(111)는 구조물(31)을 중심으로 상기 구조물의 높이의 40 배와 3 km 중 작은 값을 반경으로 하는 원형 영역(21)을 상기 대상 영역으로 설정할 수 있다. 하지만, 상기 대상 영역의 크기는 이에 제한되지 않고, 실시예에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있다.

그러고 나서, 상기 정보 수집부(111)는 위와 같이 설정된 대상 영역(21) 내 다수의 지점의 위치 및 높이 정보를 수집할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 정보 수집부(111)는 상기 다수의 지점에 대한 위치 및 높이 정보를 포함하는 전자지도(digital map), 및 상기 다수의 지점을 측량하여 얻은 측량 데이터 중 적어도 하나로부터 지점의 위치 및 높이 정보를 획득할 수 있다. 상기 측량 데이터는 지상측량, GPS 측량, 항공사진측량, 레이더(radar) 측량 및 라이더(LiDAR) 측량 중 적어도 하나를 사용하여 얻어진 데이터일 수 있으나, 상기 측량 데이터를 얻기 위한 측량방법은 이에 제한되지 않는다.

일 실시예에 따르면, 상기 풍하중 산출 장치(100)는 저장부(12)를 더 포함할 수 있다. 상기 저장부(12)는 상기 다수의 지점에 대한 위치 및 높이 정보를 저장할 수 있다. 이 경우, 상기 정보 수집부(111)는 상기 저장부(12)에 저장된 위치 및 높이 정보를 불러와 상기 다수의 지점의 위치 및 높이 정보를 획득할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 풍하중 산출 장치(100)는 통신부(10)를 더 포함할 수 있다. 상기 통신부(10)는 상기 다수의 지점에 대한 지리정보를 제공하는 서버에 접속할 수 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 통신부(10)는 유선 또는 무선 네트워크를 통해 지리정보를 제공하는 서버(200), 예컨대 GIS(Geographic Information System)에 접속할 수 있으며, 상기 정보 수집부(111)는 상기 서버(200)로부터 상기 다수의 지점에 대한 위치 및 높이 정보를 획득할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 풍하중 산출 장치(100)는 입력부(13)를 더 포함할 수 있으며, 상기 다수의 지점의 위치 및 높이 정보는 상기 입력부(13)를 통해 사용자로부터 입력받을 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 정보 수집부(111)는 전자지도의 표고점, 등고선에서 추출된 절점, 또는 이들 모두로부터 위치 및 높이 정보를 획득할 수 있으나, 위치 및 높이 정보가 획득되는 대상 영역(21) 내 지점은 표고점 및 절점으로 제한되지는 않는다.

전술한 바와 같이, 상기 정보 수집부(111)는 전자지도 및 측량 데이터 중 적어도 하나로부터 상기 다수의 지점의 위치 및 높이 정보를 획득할 수 있으나, 실시예에 따라 대상 영역의 수치표고모델(DEM)로부터 획득할 수도 있다.

예를 들어, 상기 정보 수집부(111)는 일차적으로 상기 대상 영역(21) 내 다수의 지점의 위치 정보 및 높이 정보를 획득한 뒤, 획득한 정보를 기반으로 대상 영역(21)에 대한 수치표고모델(DEM)을 생성할 수 있다. 그러고 나서, 상기 정보 수집부(111)는 상기 수치표고모델(DEM)로부터 상기 대상 영역(21) 내 또 다른 다수의 지점의 위치 및 높이 정보를 획득할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 대상 영역(21) 내 다수의 지점은 동일한 간격마다 위치할 수 있으나, 실시예에 따라 상기 다수의 지점은 상이한 간격으로 배치될 수도 있다. 다시 말해, 상기 다수의 지점은 대상 영역(21) 내에서 균일 또는 불균일하게 분포할 수 있다.

상기 타겟 영역 설정부(112)는 상기 대상 영역(21)으로부터 수집된 위치 정보를 이용하여 새로이 타겟 영역을 설정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 풍하중을 산출하기 위해 설정되는 타겟 영역의 일 예를 나타내는 도면이다.

일 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 타겟 영역 설정부(112)는 구조물(31)을 중심으로 대상 영역(21) 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역을 상기 타겟 영역(22)으로 설정할 수 있다.

여기서, 상기 타겟 영역(22)은 상기 대상 영역(21)보다 크기가 더 작을 수 있다. 그러나, 상기 대상 영역(21) 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리, 또는 상기 수평 거리에 승산되는 값에 따라, 상기 타겟 영역(22)은 상기 대상 영역(21)보다 크기가 더 클 수도 있다.

일 예로, 상기 타겟 영역(22)의 반경을 구하기 위해 상기 수평 거리에 승산되는 값은 0.75로 설정될 수 있으나, 상기 승산되는 값은 이에 제한되지 않고 실시예에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 설정되는 타겟 영역의 일 예를 나타내는 도면이다.

다른 실시예에 따르면, 상기 타겟 영역 설정부(112)는 먼저 구조물(31)을 중심으로 상기 대상 영역(21) 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역을 제 1 영역(예컨대, 도 3의 22)으로 설정할 수 있다.

그러고 나서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 타겟 영역 설정부(112)는 상기 구조물(31)을 중심으로 상기 제 1 영역(22) 내 가장 높은 지점과 상기 대상 영역(21) 내 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역을 타겟 영역(23)으로 설정할 수 있다.

마찬가지로, 상기 타겟 영역(23)의 반경을 구하기 위해 상기 수평 거리에 승산되는 값은 0.75로 설정될 수 있으나, 상기 승산되는 값은 이에 제한되지 않고 실시예에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타겟 영역 설정부(112)는 상기 대상 영역(21) 또는 상기 제 1 영역(22) 내 가장 높은 지점이 둘 이상이거나 가장 낮은 지점이 둘 이상인 경우, 각각의 가장 높은 지점과 각각의 가장 낮은 지점을 잇는 다수의 수평 거리 중 가장 짧은 수평 거리를 이용하여 상기 타겟 영역(23)을 설정할 수 있다.

예를 들어, 대상 영역(21) 내 가장 높은 지점은 하나이나, 가장 낮은 지점이 두 개인 경우, 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리는 두 개가 구해진다. 이 경우, 상기 타겟 영역 설정부(112)는 상기 두 개의 수평 거리 중 가장 짧은 수평 거리를 선택하여 타겟 영역의 설정에 이용할 수 있다.

상기 정점높이 산정부(113)는 상기 타겟 영역(22, 23)으로부터 정점의 높이를 구하고, 상기 대상 영역(21)으로부터 지표면의 높이를 구한 뒤, 정점의 높이와 지표면의 높이를 감산하여 풍하중 산출에 사용되는 정점높이를 산정할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 타겟 영역(22, 23) 내에서 가장 높은 지점을 정점으로 결정할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 대상 영역(21) 내에서 가장 낮은 지점을 지표면으로 결정할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 대상 영역(21) 내 다수의 지점 중에서 최빈수에 해당하는 높이를 갖는 지점을 지표면으로 결정할 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 대상 영역(21) 내 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 도수가 가장 큰 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점을 지표면으로 결정할 수 있다.

또 다른 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 대상 영역(21) 내 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 가장 낮은 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점을 지표면으로 결정할 수 있다.

여기서, 상기 정점 및 상기 지표면의 결정에 사용되는 높이는 해당 지점의 표고값일 수 있다.

실시예에 따라, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 산정된 정점높이를 이용하여 풍하중을 산출하기 위한 다른 파라미터를 더 산정할 수 있다.

예를 들어, 상기 정점높이 산정부(113)는 풍하중을 산출하기 위한 파라미터로 풍상측 수평거리(L_u), 풍하측 수직거리(H_d) 및 구조물 정점 수평거리(x) 중 적어도 하나를 더 산정할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 파라미터 계산 과정을 설명하기 위해 예시적으로 도시된 지형의 풍상측 및 풍하측 단면이다.

일 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 타겟 영역(22, 23)에서 가장 높은 지점(지점 9)을 정점으로 결정할 수 있다.

그리고, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 대상 영역(21)에서 가장 낮은 지점(지점 2)을 지표면으로 결정할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 정점높이 산정부(113)는 대상 영역(21) 내 다수의 지점 중에서 최빈수에 해당하는 높이를 갖는 지점; 상기 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 도수가 가장 큰 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점; 또는 상기 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 가장 낮은 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점을 지표면으로 결정할 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 정점(지점 9)의 높이와 상기 지표면(지점 2)의 높이의 차를 계산하여 정점높이(H)를 산정할 수 있다. 예를 들어, 상기 정점(지점 9)의 높이 h₉가 40 m이고, 상기 지표면(지점 2)의 높이 h₂가 10 m인 경우, 상기 파라미터 산정부(113)는 h₉ - h₂ = 30 m를 정점높이(H)로 산정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 정점의 높이와 상기 풍상측 경사면 상에 위치한 지점들 각각의 높이의 차를 계산할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 상기 정점높이 산정부(113)는 정점(지점 9)과 풍상측 경사면 상에 위치한 지점들(지점 1 내지 지점 8) 각각 간의 높이 차(h₉ - h₁, h₉ - h₂, h₉ - h₃, h₉ - h₄, h₉ - h₅, h₉ - h₆, h₉ - h₇, h₉ - h₈)를 계산할 수 있다.

그러고 나서, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 계산된 높이 차가 정점의 높이와 지표면의 높이의 차(즉, 정점높이(H))의 절반에 가장 가까운 지점을 결정할 수 있다. 도 5를 참조하면, 정점(지점 9)과의 높이 차가 정점높이의 절반(H/2)에 가장 가까운 지점은 지점 6에 해당한다.

그러고 나서, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 결정된 지점과 정점 간의 수평거리를 계산하여 풍상측 수평거리(L_u)를 산정할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 상기 파라미터 산정부(113)는 지점 6과 정점인 지점 9 간의 수평거리를 계산하여 풍상측 수평거리(L_u)를 산정할 수 있다.

일 실시예에 따라 상기 지점들이 동일한 간격만큼 이격되어 위치하는 경우, 상기 간격의 배수를 계산하여 풍상측 수평거리(L_u)를 산정할 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 지점들 간의 간격이 10 m로 설정된 경우, 상기 정점높이 산정부(113)는 10 × (9 - 6) = 30 m를 풍상측 수평거리(L_u)로 산정할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 보간을 이용하여 높이 차가 H/2에 해당하는 지점을 결정할 수 있다.

이 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 정점의 높이와 풍상측 경사면 상에 위치한 지점들 각각의 높이의 차를 계산할 수 있다. 그러고 나서, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 높이 차가 정점의 높이와 지표면의 높이의 차의 절반(H/2)에 가장 가까운 제 1 지점 및 두 번째로 가까운 제 2 지점을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 높이 차가 H/2에 가장 가까운 제 1 지점은 지점 6이고, 두 번째로 가까운 제 2 지점은 지점 7에 해당한다.

그러고 나서, 상기 파라미터 산정부(113)는 상기 제 1 지점 및 상기 제 2 지점으로부터 보간을 이용하여, 상기 정점과의 높이 차가 정점의 높이와 지표면의 높이의 차의 절반(H/2)에 해당하는 지점을 산정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 보간을 이용하여 지형물의 풍상측 수평거리를 계산하는 과정을 설명하는 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 정점높이 산정부(113)는 제 1 지점(지점 6) 및 제 2 지점(지점 7)으로부터 보간을 이용하여 정점(지점 9)과의 높이 차가 H/2에 해당하는 지점(65)을 산정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 지점(지점 6)의 높이가 22 m이고, 제 2 지점(지점 7)의 높이가 29 m이고, 정점(지점 9)의 높이가 40 m이고, 지표면(지점 2)의 높이가 10 m이고, 제 1 지점(지점 6)과 제 2 지점(지점 7) 간의 수평거리가 10 m인 경우, 정점(지점 9)과의 높이 차가 H/2 = (h₉ - h₂)/2 = 15 m에 해당하는 지점(65)의 높이는 25 m이다. 일 실시예로 1차 함수를 사용하여 선형보간을 수행하는 경우, 지점(65)와 지점 7 간의 수평거리는 10 X (h₇ - h₆₅)/(h₇ - h₆) = 10 X (29 - 25)/(29 - 22) ≒ 5.7 m로 계산된다.

그러고 나서, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 지점(65)과 정점(지점 9) 간의 수평거리를 계산하여 상기 풍상측 수평거리(L_u)를 산정할 수 있다. 예를 들어, 상기 지점(65)과 지점 7 간의 수평거리가 5.7 m이고, 지점 7과 지점 9 간의 수평거리가 10 X (9 - 7) = 20 m이므로, 상기 정점높이 산정부(113)는 25.7 m를 상기 지형물의 풍상측 수평거리(L_u)로 산정할 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 정점높이 산정부(113)는 다수의 지점의 위치 정보 및 높이 정보 중 적어도 하나를 사용하여 지형물의 풍상측 수평거리(L_u)를 산정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 위치 정보 및 상기 높이 정보 중 적어도 하나를 사용하여 지형물의 풍하측 수직거리(H_d)를 산정할 수도 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 정점과 풍하측 경사면 상에 위치한 지점들 각각 사이의 직선거리를 계산할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 상기 정점높이 산정부(113)는 정점(지점 9)과 풍하측 경사면 상에 위치한 지점들(지점 10 내지 지점 21) 각각 사이의 직선거리 L을 계산할 수 있다.

그러고 나서, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 직선거리가 정점의 높이와 지표면의 높이의 차의 다섯 배(5H)에 가장 가까운 지점을 결정할 수 있다. 도 5를 참조하면, 정점(지점 9)과의 직선거리가 정점높이의 다섯 배(5H)에 가장 가까운 지점은 지점 21에 해당한다.

그러고 나서, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 결정된 지점의 높이와 상기 정점의 높이의 차를 계산하여 풍하측 수직거리(H_d)를 산정할 수 있다. 도 5를 참조하면, 상기 정점높이 산정부(113)는 지점 21과 정점(지점 9) 간의 높이 차를 구하여 풍하측 수직거리(H_d)를 산정할 수 있다. 예를 들어, 지점 21의 높이가 11 m인 경우, 상기 정점높이 산정부(113)는 h₉ - h₂₁ = 40 - 11 = 29 m를 풍하측 수직거리(H_d)로 산정할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 보간을 이용하여 직선거리가 5H에 해당하는 지점을 결정할 수 있다.

이 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 정점과 풍하측 경사면 상에 위치한 지점들 각각 사이의 직선거리 L를 계산할 수 있다. 그러고 나서, 상기 직선거리가 정점의 높이와 지표면의 높이의 차의 다섯 배(5H)에 가장 가까운 제 1 지점 및 두 번째로 가까운 제 2 지점을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 직선거리가 5H에 가장 가까운 제 1 지점은 지점 21이고, 두 번째로 가까운 제 2 지점은 지점 20에 해당한다.

그러고 나서, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 제 1 지점 및 상기 제 2 지점으로부터 보간을 이용하여, 상기 정점과의 직선거리 L가 정점의 높이와 지표면의 높이의 차의 다섯 배(5H)에 해당하는 지점을 산정할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 보간을 이용하여 지형물의 풍하측 수직거리를 계산하는 과정을 설명하는 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 정점높이 산정부(113)는 제 1 지점(지점 21) 및 제 2 지점(지점 20)으로부터 보간을 이용하여 정점(지점 9)과의 직선거리가 5H에 해당하는 지점(205)을 산정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 지점(지점 21)의 높이가 11 m이고, 제 2 지점(지점 20)의 높이가 13 m이고, 정점(지점 9)의 높이가 40 m이고, 지표면(지점 2)의 높이가 10 m이고, 제 1 지점(지점 21)과 제 2 지점(지점 20) 간의 수평거리가 10 m이고, 정점(지점 9)과 제 1 지점(지점 21) 간의 직선거리 L₂₁가 152 m이고, 정점(지점 9)과 제 2 지점(지점 20) 간의 직선거리 L₂₀가 146 m인 경우, 상기 정점높이 산정부(113)는 다음과 같이 지점 20과 지점(205) 간의 높이 차 h를 구할 수 있다:

h = (L₂₀₅ - L₂₀)/(L₂₁ - L₂₀) × (h₂₀ - h₂₁) = (150 - 146)/(152 - 146) × (13 - 11) ≒ 1.3 m

그러고 나서, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 지점(205)과 정점(지점 9) 간의 수직거리를 계산하여 상기 풍하측 수직거리(H_d)를 산정할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 상기 지점 20과 지점 205 간의 수직거리가 1.3 m이고, 지점 9와 지점 20 간의 수직거리가 h₉ - h₂₀ = 40 - 13 = 27 m 이므로, 상기 정점높이 산정부(113)는 28.3 m를 상기 지형물의 풍하측 수직거리(H_d)로 산정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 정점높이 산정부(113)는 정점과 구조물에 가장 가까운 지점 간의 수평거리를 계산하여 구조물 정점 수평거리(x)를 산정할 수 있다. 예를 들어, 도 5에서 구조물에 가장 가까운 지점이 지점 18인 경우, 상기 정점높이 산정부(113)는 10 × (18 - 9) = 90 m를 구조물 정점 수평거리(x)로 산정할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 구조물이 두 지점 사이에 위치하는 경우, 상기 정점높이 산정부(113)는 상기 두 지점으로부터 보간을 이용하여 구조물 정점 수평거리(x)를 산정할 수도 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 풍하중 산출 장치(100)는 풍속할증계수 산출부(114)를 더 포함할 수 있다.

상기 풍속할증계수 산출부(114)는 산정된 파라미터를 기반으로 지형의 풍속할증계수를 산출할 수 있다. 상기 풍속할증계수 산출부(114)는 상기 산정된 H, L_u, H_d, x와 설계풍속을 계산할 지표면으로부터의 높이 z를 전술한 수학식 2에 대입시켜 풍속할증계수를 계산할 수 있다.

전술한 정보 수집부(111), 타겟 영역 설정부(112), 정점높이 산정부(113) 및 풍속할증계수 산출부(114)는 풍하중을 산출하는 프로그램을 실행하여 풍하중 산출 작업을 수행하는 프로세서, 예컨대 CPU로 구성될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 저장부(12)에 저장되어 있을 수 있고, 상기 풍하중 산출 장치(100)는 상기 저장부(12)로부터 상기 프로그램을 불러와 실행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍하중 산출 장치(100)는 출력부(14)를 더 포함할 수 있다. 상기 출력부(14)는 본 발명의 일 실시예에 따라 산출된 파라미터 또는 풍하중을 출력하여 사용자에게 제공할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 출력부(14)는 소정의 정보를 시각적으로 표시하는 디스플레이, 예컨대 LCD, PDP를 포함할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍하중 산출 방법을 설명하는 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 풍하중 산출 방법(300)은 대상 영역(21) 내 다수의 지점의 위치 및 높이 정보를 수집하는 단계(S310), 상기 위치 정보를 이용하여 상기 대상 영역(21)과 상이한 타겟 영역(22, 23)을 설정하는 단계(S320), 및 상기 타겟 영역(22, 23)의 정점의 높이로부터 상기 대상 영역(21)의 지표면의 높이를 감산하여, 구조물에 가해지는 풍하중을 산출하기 위한 정점높이를 산정하는 단계(S330)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 위치 및 높이 정보를 수집하는 단계(S310)는 구조물(31)을 중심으로 기 설정된 형상과 크기를 갖는 영역을 상기 대상 영역(21)으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 위치 및 높이 정보를 수집하는 단계(S310)는 다수의 지점에 대한 위치 및 높이 정보를 포함하는 전자지도, 및 다수의 지점을 측량하여 얻은 측량 데이터 중 적어도 하나로부터 위치 및 높이 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 상기 위치 및 높이 정보를 수집하는 단계(S310)는 상기 전자 지도 및 상기 측량 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대상 영역(21)에 대한 수치표고모델을 생성하는 단계, 및 상기 수치표고모델로부터 위치 및 높이 정보를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 타겟 영역을 설정하는 단계(S320)는, 구조물(31)을 중심으로 대상 영역(21) 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역을 타겟 영역(22)으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 타겟 영역을 설정하는 단계(S320)는, 구조물(31)을 중심으로 대상 영역(21) 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역을 제 1 영역(22)으로 설정하는 단계; 및 상기 구조물(31)을 중심으로 상기 제 1 영역(22) 내 가장 높은 지점과 상기 대상 영역(21) 내 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역을 타겟 영역(23)으로 설정하는 단계를 포함할 수 있다.

실시예에 따라, 상기 대상 영역(21) 또는 상기 제 1 영역(22) 내 가장 높은 지점이 둘 이상이거나, 가장 낮은 지점이 둘 이상인 경우, 상기 타겟 영역의 설정에 이용되는 수평 거리는 각각의 가장 높은 지점과 각각의 가장 낮은 지점을 잇는 다수의 수평 거리 중 가장 짧은 수평 거리일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 정점높이를 산정하는 단계(S330)는 상기 타겟 영역(22, 23) 내 가장 높은 지점을 정점으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 정점높이를 산정하는 단계(S330)는 상기 대상 영역(21) 내 가장 낮은 지점을 지표면으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 지표면으로 결정되는 지점은 상기 대상 영역(21) 내 다수의 지점 중에서 최빈수에 해당하는 높이를 갖는 지점, 상기 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 도수가 가장 큰 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점, 또는 상기 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 가장 낮은 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점일 수도 있다.

상기 다수의 지점은 상기 대상 영역(21) 또는 상기 타겟 영역(22, 23) 내에서 균일하게 분포할 수 있으나, 실시예에 따라 불균일하게 분포할 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 풍하중 산출 방법(300)은 상기 산정된 정점높이를 이용하여 풍하중을 산출하기 위한 다른 파라미터를 산정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

예를 들어, 상기 더 산정되는 파라미터는 풍상측 수평거리(L_u), 풍하측 수직거리(H_d) 및 구조물 정점 수평거리(x) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 파라미터를 산정하는 단계는, 정점의 높이와 풍상측 경사면 상에 위치한 지점들 각각의 높이의 차를 계산하는 단계, 높이의 차가 상기 정점의 높이와 상기 지표면이 높이의 차의 절반(H/2)에 가장 가까운 지점을 결정하는 단계, 및 상기 결정된 지점과 상기 정점 간의 수평거리를 계산하여 풍상측 수평거리(L_u)를 산정하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 상기 파라미터를 산정하는 단계는 보간법을 이용하여 풍상측 수평거리(L_u)를 산정할 수도 있다. 예를 들어, 상기 파라미터를 산정하는 단계는, 정점의 높이와 풍상측 경사면 상에 위치한 지점들 각각의 높이의 차를 계산하는 단계, 높이 차가 정점의 높이와 지표면의 높이의 차의 절반(H/2)에 가장 가까운 제 1 지점 및 두 번째로 가까운 제 2 지점을 결정하는 단계, 상기 제 1 지점 및 상기 제 2 지점으로부터 보간을 이용하여 정점과의 높이 차가 H/2에 해당하는 지점을 산정하는 단계, 및 상기 산정된 지점과 정점 간의 수평거리를 계산하여 풍상측 수평거리(L_u)를 산정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 파라미터를 산정하는 단계는 다수의 지점에 대한 위치 정보 및 높이 정보로부터 풍하측 수직거리(H_d)를 산정할 수 있다. 예를 들어, 상기 파라미터를 산정하는 단계는 정점과 풍하측 경사면 상에 위치한 지점들 각각 사이의 직선거리를 계산하는 단계, 직선거리가 정점의 높이와 지표면의 높이의 차의 다섯 배(5H)에 가장 가까운 지점을 결정하는 단계, 및 상기 결정된 지점과 정점 간의 높이 차를 계산하여 풍하측 수직거리(H_d)를 산정하는 단계를 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 상기 파라미터를 산정하는 단계는 보간법을 이용하여 풍하측 수직거리(H_d)를 산정할 수도 있다. 예를 들어, 상기 파라미터를 산정하는 단계는, 정점과 풍하측 경사면 상에 위치한 지점들 각각 사이의 직선거리를 계산하는 단계, 상기 직선거리가 정점의 높이와 지표면의 높이의 차의 다섯 배(5H)에 가장 가까운 제 1 지점 및 두 번째로 가까운 제 2 지점을 결정하는 단계, 상기 제 1 지점 및 상기 제 2 지점으로부터 보간을 이용하여 정점과의 직선거리가 5H에 해당하는 지점을 산정하는 단계, 및 상기 산정된 지점과 정점 간의 수직거리를 계산하여 풍하측 수직거리를 산정하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 상기 파라미터를 산정하는 단계는, 정점과 구조물에 가장 가까운 지점 간의 수평거리를 계산하여 구조물 정점 수평거리(x)를 산정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 풍하중 산출 방법(300)은 상기 산출된 파라미터를 기반으로 지형의 풍속할증계수를 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.

전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 풍하중 산출 방법(300)은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다.

이상의 풍하중 산출 장치 및 방법에 따르면, 풍하중 산출 기준이 되는 주변 지형물이 설계자의 주관적인 판단에 의해 결정되지 않고 객관적이고 정량적으로 결정될 수 있다. 그 결과, 구조물의 주변 지형에 의해 바람에 미치는 영향이 합리적으로 반영된 풍하중이 산출될 수 있어, 구조물의 안전성 및 경제성이 향상될 수 있다.

100: 풍하중 산출 장치
10: 통신부
111: 정보 수집부
112: 타겟 영역 설정부
113: 정점높이 산정부
114: 풍속할증계수 산출부
12: 저장부
13: 입력부
14: 출력부

Claims

대상 영역 내 다수의 지점의 위치 및 높이 정보를 수집하는 정보 수집부;
상기 위치 정보를 이용하여 상기 대상 영역과 상이한 타겟 영역을 설정하는 타겟 영역 설정부; 및
상기 타겟 영역의 정점의 높이로부터 상기 대상 영역의 지표면의 높이를 감산하여, 구조물에 가해지는 풍하중을 산출하기 위한 정점높이를 산정하는 정점높이 산정부를 포함하며,
상기 타겟 영역 설정부는:
상기 구조물을 중심으로 상기 대상 영역 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 제 1 원형 영역; 또는
상기 구조물을 중심으로 상기 대상 영역 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역을 설정하고, 상기 구조물을 중심으로 상기 원형 영역 내 가장 높은 지점과 상기 대상 영역 내 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 제 2 원형 영역;
을 상기 타겟 영역으로 설정하는 풍하중 산출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 정보 수집부는:
상기 구조물을 중심으로 기 설정된 형상과 크기를 갖는 영역을 상기 대상 영역으로 설정하는 풍하중 산출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 정보 수집부는:
상기 다수의 지점에 대한 위치 및 높이 정보를 포함하는 전자지도(digital map); 및
상기 다수의 지점을 측량하여 얻은 측량 데이터;
중 적어도 하나로부터 상기 위치 및 높이 정보를 획득하는 풍하중 산출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 정보 수집부는:
상기 다수의 지점에 대한 위치 및 높이 정보를 포함하는 전자지도; 및
상기 다수의 지점을 측량하여 얻은 측량 데이터;
중 적어도 하나를 이용하여 상기 대상 영역에 대한 수치표고모델(DEM)을 생성하고, 상기 수치표고모델로부터 상기 위치 및 높이 정보를 획득하는 풍하중 산출 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 타겟 영역 설정부는:
상기 가장 높은 지점이 둘 이상이거나, 상기 가장 낮은 지점이 둘 이상인 경우, 각각의 가장 높은 지점과 각각의 가장 낮은 지점을 잇는 다수의 수평 거리 중 가장 짧은 수평 거리를 이용하여 상기 타겟 영역을 설정하는 풍하중 산출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 정점높이 산정부는:
상기 타겟 영역 내 가장 높은 지점을 상기 정점으로 결정하고,
상기 대상 영역 내 가장 낮은 지점;
상기 대상 영역 내 다수의 지점 중에서 최빈수에 해당하는 높이를 갖는 지점;
상기 대상 영역 내 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 도수가 가장 큰 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점; 또는
상기 대상 영역 내 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 가장 낮은 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점;
을 상기 지표면으로 결정하는 풍하중 산출 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 정점높이를 기반으로 지형의 풍속할증계수를 산출하는 풍속할증계수 산출부를 더 포함하는 풍하중 산출 장치.
풍하중 산출 장치가 풍하중을 산출하는 방법에 있어서,
대상 영역 내 다수의 지점의 위치 및 높이 정보를 수집하는 단계;
상기 위치 정보를 이용하여 상기 대상 영역과 상이한 타겟 영역을 설정하는 단계; 및
상기 타겟 영역의 정점의 높이로부터 상기 대상 영역의 지표면의 높이를 감산하여, 구조물에 가해지는 풍하중을 산출하기 위한 정점높이를 산정하는 단계를 포함하며,
상기 타겟 영역을 설정하는 단계는:
상기 구조물을 중심으로 상기 대상 영역 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 제 1 원형 영역; 또는
상기 구조물을 중심으로 상기 대상 영역 내 가장 높은 지점과 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 원형 영역을 설정하고, 상기 구조물을 중심으로 상기 원형 영역 내 가장 높은 지점과 상기 대상 영역 내 가장 낮은 지점 간의 수평 거리에 기 설정된 값을 승산한 길이를 반경으로 하는 제 2 원형 영역;
을 상기 타겟 영역으로 설정하는 단계를 포함하는 풍하중 산출 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 위치 및 높이 정보를 수집하는 단계는:
상기 구조물을 중심으로 기 설정된 형상과 크기를 갖는 영역을 상기 대상 영역으로 설정하는 단계를 포함하는 풍하중 산출 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 위치 및 높이 정보를 수집하는 단계는:
상기 다수의 지점에 대한 위치 및 높이 정보를 포함하는 전자지도; 및
상기 다수의 지점을 측량하여 얻은 측량 데이터;
중 적어도 하나로부터 상기 위치 및 높이 정보를 획득하는 단계를 포함하는 풍하중 산출 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 위치 및 높이 정보를 수집하는 단계는:
상기 다수의 지점에 대한 위치 및 높이 정보를 포함하는 전자지도, 및 상기 다수의 지점을 측량하여 얻은 측량 데이터 중 적어도 하나를 이용하여 상기 대상 영역에 대한 수치표고모델(DEM)을 생성하는 단계; 및
상기 수치표고모델로부터 상기 위치 및 높이 정보를 획득하는 단계;
를 포함하는 풍하중 산출 방법.
삭제
제 9 항에 있어서,
상기 가장 높은 지점이 둘 이상이거나, 상기 가장 낮은 지점이 둘 이상인 경우, 상기 타겟 영역의 설정에 이용되는 수평 거리는 각각의 가장 높은 지점과 각각의 가장 낮은 지점을 잇는 다수의 수평 거리 중 가장 짧은 수평 거리인 풍하중 산출 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 정점높이를 산정하는 단계는:
상기 타겟 영역 내 가장 높은 지점을 상기 정점으로 결정하는 단계; 그리고
상기 대상 영역 내 가장 낮은 지점;
상기 대상 영역 내 다수의 지점 중에서 최빈수에 해당하는 높이를 갖는 지점;
상기 대상 영역 내 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 도수가 가장 큰 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점; 또는
상기 대상 영역 내 다수의 지점의 높이에 대한 도수분포에서 가장 낮은 계급의 계급값에 해당하는 높이를 갖는 지점;
을 상기 지표면으로 결정하는 단계;
를 포함하는 풍하중 산출 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 정점높이를 기반으로 지형의 풍속할증계수를 산출하는 단계를 더 포함하는 풍하중 산출 방법.
컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 있어서,
제 9 항 내지 제 12 항, 및 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 따른 풍하중 산출 방법을 실행하는 프로그램이 기록된 기록매체.