세스랑게 거주지 탑의 물리적 기능에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 세스랑게의 건축물인 탑의 물리적 기능에 관하여 해명하는 것을 목표로 연구를 수행하였다. 이를 위해 현장관찰과 CFD 해석 및 실험을 수행하였다. 현장관찰을 통해 탑 주변의 온도와 바람을 측정하였고 CFD 해석을 통해 탑 내부와 외부에서 발생하는 유동현상을 분석하였다. 또한, 실험을 통해 탑과 땅굴 내부에서 발생하는 공기순환 메커니즘을 밝혀냈다. 마지막으로, 탑의 냉각효과와 공기순환 메커니즘을 통해 그 용도를 확인하였다.

가. 탑의 냉각효과
탑은 한 낮의 태양복사에너지의 차단과 열 흡수 및 방출을 통해 탑 내부통로를 비롯한 땅굴 입구 주변의 온도를 낮춘다. 탑이 있을 때, 탑을 비롯한 입구 주변의 온도는 지표면보다 최대 5℃까지 온도가 낮았다. 탑이 없을 때는 입구 주변의 온도가 지표면 온도와 유사하였다.

나. 탑 내부의 공기순환
바람이 불어옴에 따라 탑 내부의 공기가 밖으로 유출되거나 외부의 공기가 탑 안으로 유입되었다. 바람 유속이 2.5m/s 이상 일 때, 탑의 공기순환 유량이 탑이 없는 경우보다 더 많았다. 2.5m/s 이하의 바람 유속에서는 탑의 공기순환 유량과 탑이 없는 경우의 공기순환 유량이 상대적으로 유사하였다. 탑의 유무에 관계없이, 공기순환 전체 유량의 약 60%가 입구에서 지하 15cm까지의 내부에서 발생하였다. 지하 15~20cm 이하의 깊이에서는 공기순환 유량이 전체 유량에 비해 상당히 희박하였다.

결론적으로, 세스랑게는 탑을 땅굴 상부 근처의 냉각 및 적당한 공기순환에 이용하고 있는 것으로 판단되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The manicure crab Cleistostoma dilatatum construct cone-shaped tower at the entrance of their deep burrow on intertidal mudflats during neat tides. This tower is five times bigger than the crab’s body. Functions of the tower have not been known yet. The purpose of this paper is to clarify physical functions of manicure crab’s residence tower. Field investigation, CFD analysis and experiment were carried out to achieve this goal. In the field investigation, temperature distribution around the tower was measured by thermocouple and taken on infrared-camera. The wind speed was also recorded by a needle anemometer. Flow fields of the air outside and inside the tower were simulated by the commercial CFD code based on the finite volume method with the κ-ε turbulence and laminar model. Air circulation inside the tower was confirmed by the flow experiment, which was specially designed to measure a highly sensitive pressure variation.

A. Cooling effects of the tower
Temperature of the burrow entrance with tower was 5℃ lower than that with no tower, when summer daytime temperatures were the hottest on the mudflats. The tower helped the manicure crab to prevent sunshine, absorb and release heat.

B. Ventilation inside the tower
Ventilation occurred inside the tower due to the pressure fluctuation induced by turbulent wind. Above the wind speed of 2.5m/s, the volume of ventilation with tower was larger than that with no tower. Below the wind speed of 2.5m/s, the volume of ventilation with tower was similar to that with no tower. Regardless of whether or not there was the tower, 60% of total ventilation volume appeared in the inside from the entrance to the underground of 15cm. From the underground of 15 or 20cm to the bottom(the underground of 50cm) of the burrow, the ventilation volume was relatively rare.

Consequently, I concluded that the tower of the manicure crab is a great way to take the heat out and circulate the air of the upper burrow.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론
• 1. 연구배경
• 2. 연구목적 및 내용
• 제 2 장 세스랑게 탑과 주변환경
• 1. 주변환경 관찰
• 2. 결과 및 토론
• 제 3 장 해풍에 기인한 탑 외부의 유동
• 1. 탑 근처 해풍의 특성
• 2. CFD를 이용한 탑 외부의 유동장 해석
• 3. 결과 및 토론
• 제 4 장 해풍에 기인한 탑 내부의 유동
• 1. 내부유동에 대한 전도도 계산
• 2. 송풍실험
• 3. 실험결과와 CFD를 이용한 탑 내부의 유동장 해석
• 4. 결과 및 토론
• 제 5 장 결론