근접 배치 마스트의 풍하중 동적 거동 및 구조 건전성 분석

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확장요약문

군용 차량에 탑재되는 통신 중계 쉘터에는 안테나 전개를 위한 마스트가 사용된다. 본 논문의 대상 체계에는 00 m 급 마스트 2 대가 쉘터 측면에 탑재되며, 차량 적재함의 공간 제약으로 마스트는 0.0 m 간격으로 근접 배치된다. 마스트 운용 시 바람이 같은 방향으로 작용할 때, 후방 마스트는 전방 마스트의 후류 속에 위치하게 된다. 후류 영역에서는 전방 마스트에서 박리된 유동이 불안정해져 와류와 소규모 난류가 생성되며, 후방 마스트에 대한 난류 강도를 증가시킨다. 따라서 후방 마스트는 전방 마스트보다 고주파인 난류 영역에서의 풍하중이 증가하며, 두 마스트는 서로 다른 주파수 특성의 풍하중을 받아 동적 거동이 달라진다.

본 논문에서는 이러한 후류 효과를 풍하중 PSD 에 반영하여 전방 및 후방 마스트의 랜덤 진동 응답을 각각 산출하고, 풍하중에 의한 두 마스트 간 간섭 가능성과 구조 건전성을 평가하였다. 풍하중 PSD 는 Kaimal 스펙트럼을 기준으로 도출하였으며, 해당 진동 프로파일로 유한요소해석 프로그램을 이용하여 구조해석을 수행하였다.

해석 결과 전방과 후방 마스트의 변위와 응력에서 차이를 확인하였으며, 이를 토대로 근접 배치 안테나 마스트의 간격 설계에 활용하였다.