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초장대 해저터널의 공사중 환기 특성에 관한 기초연구 - 현황 및 개선필요사항 중심
A study on the characteristics for temporary ventilation of long subsea tunnels - focused on the current situation and improvement requirements 원문보기

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.17 no.2, 2015년, pp.153 - 166  

조형제 ((주)범창종합기술) ,  전규명 ((주)범창종합기술) ,  김종원 ((주)범창종합기술) ,  이주경 ((주)범창종합기술)

초록
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일반적인 장대 철도터널에 비해 해저터널은 환기 및 방재를 위한 별도의 연직갱 또는 경사갱 설치에 공간상 많은 제약을 받게 되므로, 인공섬을 건설하여 환기를 수행할 필요가 있다. 그러나, 인공섬 설치에는 시공상의 문제 뿐만 아니라 건설비용이 증가하게 되므로, 인공섬 설치를 최소화하여 환기구간 거리를 늘려야 한다. 이에 따른 환기거리의 증가시, 누풍에 의한 신선공기 공급량이 커지게 된다. 공급풍량이 과대해지면, 구조물 한계에 의해 설치가능한 덕트직경이 제한적이므로, 팬 정압 및 동력도 상당히 증가하게 된다. 따라서, 초장대 해저터널을 건설하기 위해서는 이러한 현실적인 문제를 극복하고, 시공중 터널내 환경을 쾌적한 상태로 유지할 수 있는 기술력이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 초장대 해저터널에 적합한 공사중 환기 방식을 개발하기 위한 기본연구로써, 국내외의 공사중 환기용량 산정방법 비교를 통해, 스위스의 SIA 196 코드가 초장대 해저터널계획에 적합함을 확인하였다. 또한, 덕트 접속부의 누출에 관한 실험을 통해, 국내의 덕트 접속방식은 100 m당 누풍율이 1.5~3.0% 사이임을 확인하였다. S등급 덕트의 경우 환기가능거리가 10.2 km 이므로, 덕트의 접속방법을 개선한다면, 환기가능거리는 더 길어질 수 있다. 따라서, 공사중 덕트의 누풍개선이 초장대 해저터널의 공사중 환기의 주요 이슈임을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Long subsea tunnel to be built below the seabed, as compared to the general railway tunnel, is subject to many restrictions in terms of spatial limitation when vertical or inclined shafts are built for the purpose of ventilation and fire safety. So, the construction of some artificial island is requ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 국내 및 일본기준은 상기의 문제점으로 인해 환기구간이 긴 초장대 해저터널의 환기풍량 계산에는 부적합하다. 그러므로, 대안으로써 스위스 SIA 196 코드(1998)의 환기량 계산방식의 적용가능성을 분석해 보았다.
  • 다음 절에는 이러한 덕트에서의 누풍 관련한 국내외 현황을 조사분석하여 초장대 해저터널의 30 km 구간 환기목표를 달성하기 위해 확보되어야 할 덕트의 누풍성능에 대하여 분석하고자 한다.
  • 따라서, 본 논문에서는 국내외 환기용량 계산법에 대한 검토를 통해 초장대 해저터널에 적용가능한 계산방식을 고찰하고, 덕트설치 현황 분석 및 덕트성능에 대한 실험을 수행하여 국내 덕트 접속부의 누풍율 수준을 분석하였다. 이를 통해 인공섬 최소화로 인해 공사중 환기구간이 증가할 경우에 터널내 작업환경 확보를 위한 환기측면의 기술적 개선사항에 대해 분석하였다.
  • 그러나 이 접합방식은 시공자의 결속능력 및 접속장치 결함 등으로 누풍율이 일정하지 않아 공사중터널의 환기계획 수립에 어려움이 많다. 따라서, 본 연구에서는 공사중 터널에 주로 사용하고 있는 풍관접속방법으로 누풍율 측정실험을 수행하여 현재의 누풍수준을 평가하였다.
  • 본 연구에서는 이러한 기존의 연구결과에 더불어, 국내에서의 덕트 접속방식에 대한 누풍수준을 확인하기 위해 다음과 같은 조건의 덕트 누풍실험을 수행하였다.
  • 본 절에서는, 덕트의 다양한 접속법을 조사하고, 현재 국내에서 사용되는 덕트 접속 현황을 분석하여 현재의 누풍수준을 평가하고, 초장대 해저터널의 환기연장 목표 30 km를 확보하기 위한 덕트 접속부의 누풍 개선방안을 도출해 보고자 한다.
  • 본 절에서는, 초장대 해저터널의 적절한 환기용량을 결정하기 위한 국내 및 국외의 환기용량 계산법과 환기연장에 미치는 영향을 분석하여 초장대 해저터널 건설에 적합한 환기용량 계산법을 고찰해 보고자 한다.
  • 이러한 누설정도는 덕트 등급에 따라 달라지게 되므로, 덕트등급별로 환기가능거리를 분석하여 인공섬 최소화를 달성하기 위한 환기연장 목표 30 km에 적합한 환기시스템 설치방안을 강구하고자 한다.

가설 설정

  • 1) 접합부에 철제링을 맞대어 접속하므로, 완전밀착이 어렵고, 2) 철사를 꿰면서 생기는 풍관의 틈새로부터 누풍이 발생하며, 3) 풍량 및 정압 상승시 틈새를 통한 누풍이 증가하기 때문이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
국내에서 운영중이거나 공사중인 해저터널 사례는 무엇이 있는가? 7 km), 자바∼수마트라의 누산타라터널(33 km), 중국의 보하이터널(10 6km) 등 건설을 계획하는 사례가 점차 증가하는 추세에 있다. 국내의 경우 통영시의 충무 해저터널(0.461 km), 부산∼거제의 GK 침매터널(3.7 km)이 운영 중에 있으며, 보령∼태안의 해저터널(6.9 km)이 현재 공사 중에 있다. Fig.
해저터널의 해외 운영 사례에는 무엇이 있는가? 터널은 육상의 두 지역을 연결하기 위해 산악 또는 지중에 설치되는 것이 일반적이나, 해저터널의 경우 선박운송에 비해 기상조건 악화시에도 운행이 가능하고 물류 이동속도가 빠르며, 해양 및 연안 환경에 미치는 악영향이 없어, 연안도서 및 해협, 국가 사이를 연결하는 훌륭한 교통수단이 되고 있다. 해저터널 사례를 살펴보면, 외국의 경우 영국∼프랑스의 유로터널(50.45 km), 일본의 세이칸터널(53.8 km), 터키의 보스포러스터널(13.6 km) 등의 해저터널이 운영 중에있으며, 베링해협(85 km), 지브롤터해협(38.7 km), 자바∼수마트라의 누산타라터널(33 km), 중국의 보하이터널(10 6km) 등 건설을 계획하는 사례가 점차 증가하는 추세에 있다. 국내의 경우 통영시의 충무 해저터널(0.
터널은 어디에 설치되는 것이 일반적인가? 터널은 육상의 두 지역을 연결하기 위해 산악 또는 지중에 설치되는 것이 일반적이나, 해저터널의 경우 선박운송에 비해 기상조건 악화시에도 운행이 가능하고 물류 이동속도가 빠르며, 해양 및 연안 환경에 미치는 악영향이 없어, 연안도서 및 해협, 국가 사이를 연결하는 훌륭한 교통수단이 되고 있다. 해저터널 사례를 살펴보면, 외국의 경우 영국∼프랑스의 유로터널(50.
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참고문헌 (10)

  1. Akutio Engineering (2007), "Guidance on NLF duct for long distance tunnel". 

  2. Anisdahl, L.M., Johansson, B., Thoen, K. (2008), "Study on the performance of ventiflex ducting and couplings", 12th U.S/North American Mine Ventilation Symposium, pp. 609-613. 

  3. International Tunnelling and Underground Space Association (2011), "Guidance on the safe use of temporary ventilation ducting in tunnels ITA WG5 - Health & Safety in Works", pp. 1-9. 

  4. JCOSHA (2012), "Ventilation technical guideline of tunnel construction". 

  5. Khanna, R.K. (2008), "Ventilation of long tunnels", World Tunnel Congress, pp. 1898-1910. 

  6. Korea Rail Network Authority (2012), "KR C-12130", pp. 19-32. 

  7. Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs (2011), "Road design manual part6 tunnel, 621 Construction phase equipments", pp. 621.1-8. 

  8. SAREK (2011), "Air-conditioning and refrigerating engineering manual, 3rd Edition, Part2", pp. 5.2-16. 

  9. Shin, Y.K. (1980), "A study on the friction coefficient for domestic vinyl air duct and leakage ratio of duct connectors", Graduate school of Inha University, pp. 1-18. 

  10. Swiss Society of Engineers and Architects (1998), "SIA 196 - Ventilation in underground". 

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