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논문 상세정보

지하공간 환경예측 시뮬레이션 개발 연구-핵 폐기물 저장공간 중심으로

A study on simulation modeling of the underground space environment-focused on storage space for radioactive wastes

초록

핵폐기물 저장공간과 같이 대규모 터널형 지하공간내에서의 환기량, 온/습도, 오염물질 농도 예측은 공간건설 및 운영을 위하여서 뿐만 아니라 화재등과 같은 비상시의 대처방안 강구를 위하여 반드시 필요하다. 본 연구에서는 압축성 가정하에서 autocompression의 영향을 고려한 자연환기압 계산 fan 및 regulator의 최적 위치 및 용량 결정, 암반 열물성 및 암반 표면으로부터의 증발, 응축에 의한 수분함유량 변화를 고려한 온/습도 계산, 이류확산에 기초한 오염물질 농도 분포 계산 기능을 갖춘 네트워크형 지하공간 환경예측 모델을 개발하였다. 온/습도 예측 모델을 군수물자 지하 저장공간에 적용한 결과 실측값과 상대오차는 건구온도 1.5~2.9%, 습도온도 0.6~6.1%로 나타났다. 도로터널 2개소를 대상으로한 실험결과 외부 입기만에 의한 확산계수는 9.78과 17.35$m^2$/s 큰 편이었으나 차량 운행과 환기설비의 작동시에는 이류확산만을 고려한 경우 CO 및 매연 농도의 상대오차가 5.88과 6.62%로 비교적 작게 나타났다. 이는 대부분의 터널형 지하공간에서의 농도 분포는 이류확산만에 의하여 추정이 가능함을 의미한다.

Abstract

In underground spaces including nuclear waste repository, prediction of air quantity, temperature/humidity and pollutant concentration is utmost important for space construction and management during the normal state as well as for determining the measures in emergency cases such as underground fires. This study aims at developing a model for underground space environment which has capabilities to take into account the effects of autocompression for the natural ventilation head calculation, to find the optimal location and size of fans and regulators, to predict the temperature and humidity by calculating the convective heat transfer coefficient and the sensible and latent heat transfer rates, and to estimate the pollutant levels throughout the network. The temperature/humidity prediction model was applied to a military storage underground space and the relative differences of dry and wet temperatures were 1.5 ~ 2.9% and 0.6 ~ 6.1%, respectively. The convection-based pollutant transport model was applied to two different vehicle tunnels. Coefficients of turbulent diffusion due to the atmospheric turbulence were found to be 9.78 and 17.35$m^2$/s, but measurements of smoke and CO concentrations in a tunnel with high traffic density and under operation of ventilation equipment showed relative differences of 5.88 and 6.62% compared with estimates from the convection-based model. These findings indicate convection is the governing mechanism for pollutant diffusion in most of the tunnel-type spaces.

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