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본 연구는 고속도로 장대터널에서의 오염물질의 농도를 측정하여 터널에서의 대기 중 오염물질의 농도와 분포 특성을 파악하여 오염물질에 대한 영향인자의 파악과 터널 출구에서의 오염도 예측에 활용하고자 수행하였다.차량이 증가하고 우리나라의 지형적 특성과 좁은 국토의 활용측면에서 터널의 시공이 늘어나고 있다. 또한 기술의 발달로 터널의 크기가 점차 장대 화 되고 있는 추세이다. 터널출구에서의 농도를 예측할 경우 이론적인 터널 환기력을 이용한 방법에는 오차가 있어 본 연구는 실제 측정을 통하여 이론값의 오차요인을 알아보고 일본의 건설토목소위원회에서 사용하는 ...

본 연구는 고속도로 장대터널에서의 오염물질의 농도를 측정하여 터널에서의 대기 중 오염물질의 농도와 분포 특성을 파악하여 오염물질에 대한 영향인자의 파악과 터널 출구에서의 오염도 예측에 활용하고자 수행하였다.차량이 증가하고 우리나라의 지형적 특성과 좁은 국토의 활용측면에서 터널의 시공이 늘어나고 있다. 또한 기술의 발달로 터널의 크기가 점차 장대 화 되고 있는 추세이다. 터널출구에서의 농도를 예측할 경우 이론적인 터널 환기력을 이용한 방법에는 오차가 있어 본 연구는 실제 측정을 통하여 이론값의 오차요인을 알아보고 일본의 건설토목소위원회에서 사용하는 실험식을 이용하여 실제 값을 적용하여 터널출구에서의 농도를 예측하여보았다. 이를 위하여 고속도로내의 장대터널에서 차량통행이 많을 것으로 예상되는 오전 11시부터 오후 4시까지 측정하였으며 같은 장소에서 9회에 걸친 반복측정을 수행하였다. 측정항목으로는 PM10, CO, CO2, NOx, O3를 측정하였으며 오염도 예측을 위한 조사항목으로는 구간의 시간별 차량 통과량과 차종, 평균 차량의 속도 및 기상상태를 조사하였다. PM10의 경우 1분 간격으로 측정하였으며 CO, NOx, O3는 5분 간격으로 측정치를 평균 내어 측정 하였다. 이중 CO2는 오염물질의 터널위치에 따른 농도의 분포에 대한 조사의 이유로 실시간으로 약 4.2㎞/h의 속도로 이동하며 약 2m의 높이에서 측정하였으며 측정된 결과를 분석해보면 CO2의 농도는 터널의 주행방향이 일방통행인 경우 입구에서 저농도를 보이며 출구에 가까워질 수 록 그 농도가 높아짐을 알 수 있었다. 이와 같은 결과로 미루어 보아 터널에서의 오염물질의 농도는 차량의 주행방향을 따라 그 농도가 점점 더 높아질 것으로 예상된다. PM10과 CO, NOx, O3는 차량의 통과량과 오염물질의 농도관계의 파악을 위하여 측정하였다. 그 결과 CO 및 NOx의 경우 차량의 통과량에 영향을 받는 것으로 나타났으며, PM10은 차량 통과량 및 다른 요인의 영향을 받는 것으로 나타났다. O3의 경우 터널을 통과하는 차량의 영향보다 외부로부터의 유입이 농도변화에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 연구의 배경인 장대터널의 환기시스템은 수직갱과 제트팬이 설치되어 있었으며, 다른 별도의 환기시스템은 없었다. 4.6㎞에 달하는 터널에서 수직갱의 위치는 출구쪽으로 약 3.5㎞지점에 설치되어 있었다. CO2의 대부분의 측정결과가 출구에 도달하는 시점까지 농도증가율이 줄어들지 않은 것으로 보아 수직갱의 작동 여부에 따라 터널위치별 농도 값의 변화가 발생할 수 있으나 그 변화량이 크지 않기 때문에 수직갱에 의한 영향은 적을 것으로 생각 된다.터널내부의 오염물질농도의 기준치를 유지하기위한 필요 통풍력으로 터널 출구에서의 농도를 예측할 경우 실제 값과 오차가 발생하기 때문에 실제 값의 적용이 필요하다. 실제로 출구를 통하여 배출되는 오염물질의 환기요소는 제트팬과 차량에 의한 환기로 생각해 볼 수 있다. 제트팬의 경우 일정하게 유지 관리되기 때문에 차량에 의한 환기를 변수로 생각해 볼 수 있다. 차량에 의한 환기는 통과하는 차량의 속도, 차량의 종류, 차량의 대수로 계산이 가능하며 속도가 높을수록 차량의 종류가 커질수록 즉 표면적이 넓어질수록 통과하는 차량의 대수가 많을수록 그 값이 더 커지게 된다. 터널 내부에서의 오염물질의 분포 및 차량의 변수에 따른 환기력의 변화를 알아본 결과 위와 같은 연구결과로 터널 출구에서의 오염물질의 절대량 값의 예측이 가능하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, pollutant concentration distribution characteristic inside tunnel was investigated for purpose of estimation of influencing parameters and prediction of pollutant concentration at the exit.The number of tunnels has been recently increased because of geographical features and increased...

In this study, pollutant concentration distribution characteristic inside tunnel was investigated for purpose of estimation of influencing parameters and prediction of pollutant concentration at the exit.The number of tunnels has been recently increased because of geographical features and increased number of vehicles. In addition, owing to upgraded technology, the size of tunnel becomes longer and bigger. The use of ventilation force theory force to expect pollutant concentration at tunnel exit is anticipated to cause some error.In this study, empirical formula with measurement data was utilized to expect concentrations at tunnel outside. Measurement was carried out 9 times from 11 A.M to 4 P.M in each day, when more traffic density was expected. Concentration of PM10, CO, CO2, NOx, O3 were measured, and the number of vehicles passed, average speed and weather condition were examined. Real time PM10 concentration was presented as 1 minute average and other gas pollutants concentration were as 5 minutes average. Real time concentration of CO2 was monitored along the length of 4.6km inside tunnel at 4.2km/hr speed at 2m high to estimate pollutant distribution characteristic.Oneway tunnel CO2 concentration showed smooth increase from entrance of tunnel to exit of tunnel. Based on the result, pollutant concentration would increase smooth according to vehicle moving direction. Concentrations of PM10, CO, NOx and O3 were measured to obtain the influence of a number of vehicles to pollutant concentrations. As a result, concentrations of CO and NOx were strongly correlated with vehicle number, while PM10 was not explained by vehicle number only. There was no significant correlation-ship between vehicle number and O3, which flowed in from tunnel outside. Ventilation system of long tunnel in this study was consisted of jet-fan and vertical pit. Vertical pit is located 3.5km far from entrance in 4.6km of total length of tunnel. Most of CO2 concentration was continuously increased toward exit, indicating vertical pit had little effect on pollutant concentration. The use of both empirical formula and actual data is required to avoid possible error caused by calculation based on simple ventilation force theory in estimating concentrations of pollutants at the tunnel exit.Pollutant concentrations at tunnel outside is influenced by both jet-fan and vehicle ventilations. Vehicle ventilation becomes major variable factor because of the controlled operation of jet-fan. The amount of vehicle ventilation was calculated by the type, speed and number of vehicles. And that value is proportional to the projected area, speed, and the number of vehicles.In summary, more reasonable estimation of pollutant concentration at tunnel outside was possible in this study by means of empirical formula and actual measurement of concentration distribution and the change of vehicle ventilation.

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