[국내논문]터널 환경 측정 시스템 개발 및 측정 III -솔안터널 측정결과 분석- Development of Tunnel-Environment Monitoring System and Its Installation III -Measurement in Solan Tunnel-원문보기
본 논문은 터널 환경 측정 시스템 개발 및 측정 I [1], II [2]의 후속논문이다. 본 연구의 대상이 되는 터널인 솔안터널은 백두대간을 관통하는 연장 16.7 km의 루프식 단선 터널로 산악지형에 위치하며 화물열차와 승객열차가 혼용인 일반철도 터널이다. 본 논문에서는 솔안터널의 환경 측정을 위하여 터널 내부에 3개의 위치에 설치된 환경 측정 장치에서 약 1년간 측정된 온도 및 습도를 분석하였다. 선행의 연구에서는 도심지 및 도심지 인근에 위치한 터널 내부에서 측정 결과 결과에 대하여 분석하였지만, 본 논문에서는 산악지형에 위치한 터널 내부에서 측정한 온도 및 습도 등을 외부에서의 기상 측정 결과와 비교한 것으로 선행 연구와 차별성을 지닌다. 솔안터널 내부에 측정된 온도 및 습도를 월별로 지역에서의 기상 측정 결과와 비교하였으며, 여름과 겨울을 대표하는 대표적인 일자에 대해서 철도터널에서의 시간별 온도 및 습도의 변화도 분석하였다. 또한 터널 내 측정 위치에 따른 환경 특성도 분석하였다. 본 연구에서 제시한 철도터널의 환경측정 분석 결과는 터널의 환기 및 화재 시뮬레이션 등 터널의 기류의 컴퓨터 해석 및 터널의 공기질 및 온열환경과 관련된 연구에 폭넓게 사용될 수 있다.
본 논문은 터널 환경 측정 시스템 개발 및 측정 I [1], II [2]의 후속논문이다. 본 연구의 대상이 되는 터널인 솔안터널은 백두대간을 관통하는 연장 16.7 km의 루프식 단선 터널로 산악지형에 위치하며 화물열차와 승객열차가 혼용인 일반철도 터널이다. 본 논문에서는 솔안터널의 환경 측정을 위하여 터널 내부에 3개의 위치에 설치된 환경 측정 장치에서 약 1년간 측정된 온도 및 습도를 분석하였다. 선행의 연구에서는 도심지 및 도심지 인근에 위치한 터널 내부에서 측정 결과 결과에 대하여 분석하였지만, 본 논문에서는 산악지형에 위치한 터널 내부에서 측정한 온도 및 습도 등을 외부에서의 기상 측정 결과와 비교한 것으로 선행 연구와 차별성을 지닌다. 솔안터널 내부에 측정된 온도 및 습도를 월별로 지역에서의 기상 측정 결과와 비교하였으며, 여름과 겨울을 대표하는 대표적인 일자에 대해서 철도터널에서의 시간별 온도 및 습도의 변화도 분석하였다. 또한 터널 내 측정 위치에 따른 환경 특성도 분석하였다. 본 연구에서 제시한 철도터널의 환경측정 분석 결과는 터널의 환기 및 화재 시뮬레이션 등 터널의 기류의 컴퓨터 해석 및 터널의 공기질 및 온열환경과 관련된 연구에 폭넓게 사용될 수 있다.
This paper is a follow-up to previous papers entitled, "Development of Tunnel-Environment Monitoring System and Its Installation" I [1] and II [2]. The target tunnel of these studies is the Solan Tunnel, which is a loop-type, single-track, 16.7-km-long tunnel located in mountainous terrain and passi...
This paper is a follow-up to previous papers entitled, "Development of Tunnel-Environment Monitoring System and Its Installation" I [1] and II [2]. The target tunnel of these studies is the Solan Tunnel, which is a loop-type, single-track, 16.7-km-long tunnel located in mountainous terrain and passing through the Baekdudaegan mountain range. It is an ordinary railway tunnel designed for both freight and passenger trains. We analyzed the environmental conditions of the tunnel using temperature and humidity data recorded over approximately one year. The data were recorded using the Tunnel Rough Environment Measuring System (TREMS), which measures environmental data in subway and high-speed train tunnels and is installed in three locations inside the tunnel. Previous studies analyzed environmental conditions inside tunnels located in or near a city, whereas the tunnel in this study is located in a mountainous area. The tunnel conditions were compared with those measured outside the tunnel for each month. Hourly changes during summer and winter periods were also analyzed, and the environmental conditions at different locations inside the tunnel were compared. The results are widely applicable in studies on the thermal environment and air quality of tunnels, as well as for computer analysis of tunnel airflow such as tunnel ventilation and fire simulations.
This paper is a follow-up to previous papers entitled, "Development of Tunnel-Environment Monitoring System and Its Installation" I [1] and II [2]. The target tunnel of these studies is the Solan Tunnel, which is a loop-type, single-track, 16.7-km-long tunnel located in mountainous terrain and passing through the Baekdudaegan mountain range. It is an ordinary railway tunnel designed for both freight and passenger trains. We analyzed the environmental conditions of the tunnel using temperature and humidity data recorded over approximately one year. The data were recorded using the Tunnel Rough Environment Measuring System (TREMS), which measures environmental data in subway and high-speed train tunnels and is installed in three locations inside the tunnel. Previous studies analyzed environmental conditions inside tunnels located in or near a city, whereas the tunnel in this study is located in a mountainous area. The tunnel conditions were compared with those measured outside the tunnel for each month. Hourly changes during summer and winter periods were also analyzed, and the environmental conditions at different locations inside the tunnel were compared. The results are widely applicable in studies on the thermal environment and air quality of tunnels, as well as for computer analysis of tunnel airflow such as tunnel ventilation and fire simulations.
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문제 정의
- TREMS를 통하여 솔안터널의 온도 및 상대습도 변화를 알 수 있었으며, 이를 통해 터널의 환기장치 가동방법이나 터널 내부의 오염물질 제거를 위한 기술적용 환경조건 등의 연구를 위한 기초 자료를 확보할 수 있었다.
본 논문에서는 솔안터널의 환경 측정을 위하여 터널 내부에 3개의 위치에 설치된 환경 측정 장치에서 약 1년간 측정된 온도 및 습도를 분석한 결과를 담고 있다. 선행의 연구에서는 도심지 및 도심지 인근에 위치한 터널 내부에서 측정 결과 결과에 대하여 분석하였지만, 본 논문에서는 산악지형에 위치한 터널 내부에서 측정한 온도 및 습도 등을 외부에서의 기상 측정 결과와 비교한 것으로 선행 연구와 차별성을 지닌다.
본 논문은 터널 환경 측정 시스템 개발 및 측정 I -개발 시스템 및 지하철터널 측정- [1]에서 개발한 시스템을 터널에 설치하여 환경 측정에 관련된 논문이다. 본 연구에서 활용한 개발 시스템은 온도, 습도, 풍향, 풍속 등의 환경을 측정하여 실시간 전송하여 분석 가능한 터널 환경 측정장치(TREMS; Tunnel Rough Environment Measuring System)이다.
외기 온도와 터널 내부 온도의 상관 관계를 알아보기 위하여 2013년 7월부터 2014년 7월까지 1년 동안 솔안 터널이 위치한 태백 지역의 온도[6]와 TREMS에서 측정된 터널의 온도를 비교하고자 하였다. Fig.
제안 방법
솔안터널 내부에 측정된 온도 및 습도를 월별로 지역에서의 기상 측정 결과와 비교하였으며, 여름과 겨울을 대표하는 대표적인 일자에 대해서 철도터널에서의 시간별 온도 및 습도의 변화도 분석하였다. 또한 터널 내 측정 위치에 따른 환경 특성도 분석하였다. 본 연구에서 제시한 철도터널의 환경측정 분석 결과는 터널의 환기 및 화재 시뮬레이션 등 터널의 기류의 컴퓨터 해석 및 터널의 공기질 및 온열환경과 관련된 연구에 폭넓게 사용될 수 있다.
본 연구에서는 16.7 km로 긴 고리 모양의 똬리 형태인 솔안터널에 개발한 TREMS를 설치하고, 이를 이용하여 솔안터널의 환경을 2013년 7월부터 2014년 7월까지 1년간 분당 모든 환경데이터를 매일 24시간 지속적으로 모니터링하여 얻은 데이터를 이용하여 터널 내부의 시간대별 및 계절별 환경을 분석하였다.
본 연구에서는 똬리형 터널인 솔안터널에 TREMS를 설치하고, 이를 이용하여 온도 및 상대습도를 측정하였으며, 이를 분석하여 다음과 같은 결론을 제시하였다.
395 km 위치(Point 3)에 설치하였다. 본 연구에서는 위 세 개 지점에서 2013년 7월부터 2014년 7월까지 측정한 온도와 습도 환경을 분석하여 제시하였다.
본 논문에서는 솔안터널의 환경 측정을 위하여 터널 내부에 3개의 위치에 설치된 환경 측정 장치에서 약 1년간 측정된 온도 및 습도를 분석한 결과를 담고 있다. 선행의 연구에서는 도심지 및 도심지 인근에 위치한 터널 내부에서 측정 결과 결과에 대하여 분석하였지만, 본 논문에서는 산악지형에 위치한 터널 내부에서 측정한 온도 및 습도 등을 외부에서의 기상 측정 결과와 비교한 것으로 선행 연구와 차별성을 지닌다. 솔안터널 내부에 측정된 온도 및 습도를 월별로 지역에서의 기상 측정 결과와 비교하였으며, 여름과 겨울을 대표하는 대표적인 일자에 대해서 철도터널에서의 시간별 온도 및 습도의 변화도 분석하였다.
솔안 터널 내부에 TREMS를 3개 지점에 설치하고, 그 설치위치를 Fig. 1에 나타냈는데, 설치 위치를 사갱, 본선, 수직구로 서로 다르게 하여 설치 위치에 따른 환경 비교가 가능하도록 하였다. 사갱의 경우 영동선 시점 106.
선행의 연구에서는 도심지 및 도심지 인근에 위치한 터널 내부에서 측정 결과 결과에 대하여 분석하였지만, 본 논문에서는 산악지형에 위치한 터널 내부에서 측정한 온도 및 습도 등을 외부에서의 기상 측정 결과와 비교한 것으로 선행 연구와 차별성을 지닌다. 솔안터널 내부에 측정된 온도 및 습도를 월별로 지역에서의 기상 측정 결과와 비교하였으며, 여름과 겨울을 대표하는 대표적인 일자에 대해서 철도터널에서의 시간별 온도 및 습도의 변화도 분석하였다. 또한 터널 내 측정 위치에 따른 환경 특성도 분석하였다.
온도와 마찬가지로 상대습도의 변화도 알아보았다. 위의 온도 측정과 동일 기간 동안 태백지역의 연중 월별 상대습도를 Fig.
대상 데이터
지하철의 터널 및 지하역사의 환경에 대한 측정에 대한 기존 연구도 있다. [3,4] 본 연구의 대상이 되는 터널인 솔안터널은 백두대간을 관통하는 연장 16.7 km 의루프식 단선 터널로 산악지형에 위치하며 화물열차와 승객열차가 혼용인 일반철도 터널이다. 또한 금정터널과 같은 고속철도 터널과는 달리 영동선의 솔안터널의 경우 방재 및 환기의 목적으로 송풍기가 설치되어 기계환기를 하고 있으며 이에 따른 터널 내의 환경은 터널 외부환경과 매우 밀접한 관계를 보일 수 있다.
성능/효과
- 솔안터널의 온도는 여름에는 외부보다 온도가 낮았고, 겨울에는 높았는데, 여름에는 터널 내부로 태양광이 유입되지 않으므로 터널의 온도가 더 낮은 반면에, 겨울에는 지열의 영향과 열차 폐열 등의 영향으로 온도가 더 높았다.
겨울철 사갱과 본선의 온도가 9~10 ℃로 거의 일정한 반면 수직구에서만 온도가 6~11 ℃로 온도 변화가 크게 나타난 것은 앞서 논의한 바와 같이 수직구에 설치된 환기 장치의 가동에 의해 외기가 터널 내부로 유입되었기 때문이다. 위치에 따른 하루 중 상대습도의 변화를 보면, 사갱과 본선, 수직구 모두 하루 중 큰 변화 없이 여름에는 80~90 % 수준을 유지하였다. 반면에 겨울에는 하루 중 상대습도 변화가 다소 큰 것으로 나타났다.
후속연구
또한 터널 내 측정 위치에 따른 환경 특성도 분석하였다. 본 연구에서 제시한 철도터널의 환경측정 분석 결과는 터널의 환기 및 화재 시뮬레이션 등 터널의 기류의 컴퓨터 해석 및 터널의 공기질 및 온열환경과 관련된 연구에 폭넓게 사용될 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
여름보다 겨울에 외기와 터널 내부의 온도 차이가큰 것의 이유는?
- 여름보다 겨울에 외기와 터널 내부의 온도 차이가큰 것으로 나타났는데, 이는 겨울에 열차의 운행에 의한 열차풍, 환기장치의 가동, 사갱이나 수직구 등을 통한 자연 환기 등을 통한 외기 유입 때문이다.
솔안터널의 온도는 여름에는 외부보다 온도가 낮았고, 겨울에는 높았는데 그 이유는?
- 솔안터널의 온도는 여름에는 외부보다 온도가 낮았고, 겨울에는 높았는데, 여름에는 터널 내부로 태양 광이 유입되지 않으므로 터널의 온도가 더 낮은 반면에, 겨울에는 지열의 영향과 열차 폐열 등의 영향 으로 온도가 더 높았다.
솔안터널의 월간 최고 온도와 최저 온도의 차이가 겨울에는 그 차이가 커져서 7~11 ℃가 되는 이유는?
3~5에서 볼 수 있듯이 계절에 따라 크게 달라지는 것으로 나타났는데, 여름에는 그 차이가 작아져서 5~6℃에 불과한 반면, 겨울에는 그 차이가 커져서 7~11 ℃에 이른다. 이는 외기 온도와 터널 내부 온도의 차이가 겨울에 증가하기 때문인데, 터널 내부는 지열과 열차 운행 중 발생하는 폐열 등에 의하여 항상 외기 온도보다 10 ℃ 이상 높다. 그러나, 수직구나 사갱을 통해 외기가 유입되거나, 열차가 운행하면서 터널 내부로 외기가 유입되는 경우 외기의 영향을 받아 터널의 온도가 낮아지 는데, 겨울에 외기와 터널 내부의 기본적인 온도 차이가더 크기 때문에 겨울에 월간 최고 온도와 최저 온도의 차이가 더 커지는 것으로 보인다.
참고문헌 (6)
W.-H. Park, Development of Tunnel-Environment Monitoring System and Its Installation I -Monitoring System and Measurement in Subway Tunnel-, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, Vol. 16, No. 12 pp. 8608-8615, 2015. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2015.16.12.8608
W.-H. Park, Y. Cho, Development of Tunnel-Environment Monitoring System and Its Installation I-Measurement in Gumjung Tunnel-, Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society, will be printed in Vol. 17. DOI: http://dx.doi.org/10.5762/KAIS.2015.16.12.8608
S. C. Son, J. Kim, The thermal environment and validity of ventilation in subway system, The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea, Vol.28, No.6, pp.443-451, 1999.
G.-S. Kim, Implementation of Indoor Air Quality Monitoring System for Subway Stations, Journal of The Institute of Electronics Engineers of Korea, Vol. 50, No. 6, pp.294-301, 2013. DOI: http://dx.doi.org/10.5573/ieek.2013.50.6.294
D. H. Kim, W. -H. Park, Experiment by using reduced scale models for the fire safety of a rescue station in very long tunnel in Korea, Tunnelling and Underground Space Technology, Vol.21, No.3-4, pp.303, 2006. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.tust.2005.12.159
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