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문제 정의
- 본 연구에서는 남산1호 터널을 대상으로 측정실험을 통해 터널 통과 구간 내 CO2 농도 변화의 특성을 도출하고, 모델 모사를 통해 터널 내 대기질 거동에 대한 현상을 고찰하였으며, 다음 결론을 얻었다.
- 본 연구에서는 터널 내 차량 정체 전ㆍ후의 CO2 농도를 측정하여 터널 진ㆍ출입로의 CO2 농도 변화와 차량 내ㆍ외부의 CO2 농도차를 도출하였다. CO2 농도 측정은 차량의 창문을 개방한 상태(차량외부)와 창문을 닫고 환기시설을 가동하지 않은 상태(차량내부)로 구분하여 출근시간 전ㆍ후 시간대에 상행선(한남1고가～명동, 도심방향) 방향에서 차량 2대를 이용하여 5회 왕복하며 측정하였다.
- 이에 본 연구에서는 측정실험을 통해 터널 내 차량에 의해 배출되는 CO2 농도의 분포 특성을 제시하였으며, 모델 모사를 통해 이러한 현상을 평가 하였다.
가설 설정
- 5 m/s로 가정하여 계산하였다. CO2 배출량은 승용차 평균 배출량 195 g/km(에너지관리공단 수송에너지)를 기준으로 터널 내 대형차량의 통행을 고려하여 차량 1대당 230 g/km로 가정하였고, 1개의 box 모델에 해당하는 부피 1,500 m3/box으로 환산하여 1.33 ppm/sec (3.6 g/sec)를 배출량 자료로 이용하였다. 또한, Seinfeld et al (1998)에서 제시한 multi-box 모델의 100개 box를 1/10로 축소하여 터널 입구에서 출구까지의 전체 길이를 9개 구간으로 적용하였고, 모든 풍속 조건에서 모델 모사 시간을 360초로 가정하였다.
- 6 g/sec)를 배출량 자료로 이용하였다. 또한, Seinfeld et al (1998)에서 제시한 multi-box 모델의 100개 box를 1/10로 축소하여 터널 입구에서 출구까지의 전체 길이를 9개 구간으로 적용하였고, 모든 풍속 조건에서 모델 모사 시간을 360초로 가정하였다. Fig.
- 터널 내 차량이동 및 환기시설 등에 의해 나타나는 현상인 피스톤 효과에 의해 대기오염물질 농도는 터널 출구쪽으로 갈수록 높아질 것으로 예측된다. 또한, 터널 내 오염물질은 이류확산에 의해서 이동ㆍ확산하게 되는데 오염물질의 농도분포는 터널 내 공기 유동이 극히 발달된 난류유동이기 때문에 터널 단면상에서 공기의 유동속도와 마찬가지로 균일한 것으로 가정할 수 있다(Lew et al, 1999).
- Table 2는 모델 모사 시 입력된 초기조건을 나타낸 것으로 본 연구에서는 남산1호 터널을 기준으로 현장측정에서 조사된 기초자료를 초기조건으로 설정하였다. 현장측정 시 시간대 별 터널내 유속은 평균 0.5 m/s～5 m/s로 조사되어 차량 정체에 따른 터널 내 유속의 변화를 통행이 원활한 경우 5 m/s, 교통량 증가로 인한 교통정체가 시작되는 단계를 2 m/s 그리고 교통정체가 심한 단계를 0.5 m/s로 가정하여 계산하였다. CO2 배출량은 승용차 평균 배출량 195 g/km(에너지관리공단 수송에너지)를 기준으로 터널 내 대형차량의 통행을 고려하여 차량 1대당 230 g/km로 가정하였고, 1개의 box 모델에 해당하는 부피 1,500 m3/box으로 환산하여 1.
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