수학이 빛나는 순간 : 지붕 보존하기 Hurricane

허리케인의 바람, 비, 폭풍 해일로 인한 모든 피해를 예방하는 것은 불가능하지만,

수학에 기초한 새로운 아이디어로 우리의 보금자리에 미치는 바람 피해를 일부 예방할 수 있습니다.

정교하게 설계한 시트를 폭풍이 오기 전에 지붕에 연결하고 이를 땅에 고정하면,

강력한 폭풍의 일부를 통과하게 하고, 힘의 방향을 바꾸어 지붕 위에서 눌러 주어,

위로 밀어 올리는 힘과 균형을 이루게 해 줍니다.

바람이 강할수록 방향이 바뀌어 아래로 가해지는 힘도 커집니다.

이 시트는 미분방정식, 벡터해석 및 삼각법을 기반으로 하는

수학적 모델과 결합된 기발한 공학을 사용하여 만듭니다.

시속 110 마일의 허리케인에 대한 시범 테스트에서,

시트를 설치한 지붕은 단단히 고정되어 있었던 반면,

이웃집들은 지붕의 일부분이나 전체가 손실되었습니다.

밧줄이나 끈 등으로 지붕의 구조를 고정하여 유지하려는 기존의 시도는

풍속이 강한 곳에는 적용할 수 없습니다.

폭풍 때 강풍으로 부양력이 발생하여, 지붕이 비행기 날개와 같은 역할을 하기 때문에

이러한 장치들은 지붕을 지키지 못하곤 합니다.

시트는 반 투과성이기 때문에 바람의 하중을 상당부분 받아냅니다.

연결된 끈이 조여지면, 받아낸 하중을 지붕으로 재분배하여 부양력을 줄여줍니다.

이 시트는 효과적일 뿐만 아니라 지붕보다 훨씬 저렴하고,

여러 장을 설치하는 데에 2-3 시간이면 충분할 정도로 설치가 쉽습니다.

 

For More Information: : “Elastic model for a wind-protection membrane,” Martin J. Körber and Stefan Siegmund, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, Vol. 165 (2017), pp. 131–136.

 

출처 :

대한수학회 http://www.kms.or.kr

미국수학회 https://www.ams.org