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해중터널 내 돌발용수 급속차폐를 위한 팽창시스템 적용에 관한 연구

A study on application of inflatable structure system for rapid blocking of sudden water in submerged floating tunnels

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association = 한국터널지하공간학회논문집, v.22 no.4, 2020년, pp.469 - 484  

김연덕 (호서대학교 토목공학과) ,  황병현 (호서대학교 토목공학과) ,  김상환 (호서대학교 토목공학과)

초록
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본 논문은 해중터널에 돌발용수 발생 시 급속팽창구조체를 통한 차폐에 관한 연구이다. 현재 국내에는 터널 내 돌발용수에 대한 대책이 미비한 실정이다. 터널 내 방수로, 수문 등 유입수 처리 시설이 설비되어 있지만 많은 양의 해수 또는 지하수 유입에 대한 한계가 있으며, 수문의 경우 차단하는 시간이 느리기 때문에 피해를 최소화 할 수 없는 상황이다. 이에 따라 급속팽창구조체에 대한 차폐율 및 축 방향 이동거리에 대한 연구를 진행하였다. 축소모형 실험 결과를 통해 급속팽창구조체의 개수 및 내부 공압이 차폐율에 영향을 미치는 것을 확인하였다. 급속팽창구조체의 개수가 한 개에서 두개로 늘어남에 따라 차폐율이 약 35~40% 더 커지게 되었다. 또한 내부 공압이 0.2 bar에서 0.3 bar로 증가함에 따라 차폐율이 약 4% 더 커지는 것을 확인하였다. 실대형 실험을 통해 본 연구에서 확인된 결과를 검증하고 더욱 발전시킨다면 해저터널 또는 해중터널의 돌발용수에 있어 효과적인 방수대책으로 활용 가능할 것이라 판단된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

This study focused on shielding through inflatable structure in the event of sudden water inflow into the submerged floating tunnels. Currently, there is a lack of measures to deal with unexpected water in tunnels in Korea. Although water treatment facilities such as waterproofing and floodgates in ...

주제어

표/그림 (19)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 실험에서는 벽체의 거칠기가 팽창구조체의 성능에 미치는 영향을 확인하기 위하여 아크릴 벽면(매끈한 표면)과 마찰테이프가 부착된 아크릴 터널(거친 표면)에 대해 팽창구조체의 차수 성능 및 변형을 평가하였다. 팽창구조체는 마찰테이프의 평균 마찰계수를 고려하여 길이를 선정하였다.

가설 설정

  • - 20% 수압조건은 실제보다 20% 수압으로 모델링한 경우이며, 이때는 휨강성 값을 20% 감소된다고 가정한다.
  • - 50% 수압조건은 실제보다 50% 수압으로 모델링한 경우이며, 이때는 휨강성 값을 50% 감소된다고 가정한다.
  • - 실제 터널을 콘크리트로 가정하고 아크릴 재질로 축소모형을 제작할 때 휨강성이 일치하도록 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
팽창구조체의 특성은? 팽창구조체는 경제적이며 이동이 용이하도록 가벼운 소재로 만들어졌다. 팽창구조체는 제한된 공간을 폐쇄시켜 돌발용수로 인한 침수사고 시 팽창구조체의 급속차폐를 통해 대피시간 확보 및 인적 물적 자원 등의 보호가 용이하다.
우리 나라의 지상 건설이 비효율적인 이유는 무엇인가? 우리나라는 산악지형이 많다는 지형적 조건으로 인하여 지상 건설이 효율적이지 못하다. 이러한 지형적으로 불리한 조건을 가진 문제의 해결방안으론 대표적으로 대규모 지하공간의 건설, 사회간접시설의 지하화를 들 수 있으며 또한 선박을 이용하거나 육지와 섬, 섬과 섬 사이에 교량을 건설하는 방법을 이용하였다(Yoo et al.
산악지형이 많다는 지형적으로 불리한 조건의 해결방안은? 우리나라는 산악지형이 많다는 지형적 조건으로 인하여 지상 건설이 효율적이지 못하다. 이러한 지형적으로 불리한 조건을 가진 문제의 해결방안으론 대표적으로 대규모 지하공간의 건설, 사회간접시설의 지하화를 들 수 있으며 또한 선박을 이용하거나 육지와 섬, 섬과 섬 사이에 교량을 건설하는 방법을 이용하였다(Yoo et al., 2015).
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참고문헌 (11)

  1. Barbero, E.J., Sosa, E.M., Marinez, X., Gutierrez, J.M. (2013), "Reliability design methodology for confined high presssure inflatable structures", Engineering Structures, Vol. 51, pp. 1-9. 

  2. Kenyon, P. (2012), 35,000 Gallons of preventioncontaining a tunnel flood with an inflatable stopper, Tunnel Talk. 

  3. Kim, Y.D., Kong, M.T., Hwang, B.H., Kim, S.H. (2018), "An experimental study on the operation mode of rapid flooding protection system in tunnel", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 20, No. 6, pp. 1147-1159. 

  4. Kim, Y.I., Cho, S.K. (2003), "Determination of segment sealing material for a subaqueous tunnel under the Han river in the Bundang railway", Proceedings of the 2003 Korean Society of Civil Engineers of Conference, Daegu, pp. 5414-5426. 

  5. Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (2010), Road design manual part 6 tunnel, Ministry of Land, Infrastructure and Transport, pp. 607, 17-607, 18. 

  6. Korean Concrete Society (2012a), Standard analysis of concrete structure, Kimoondang, Seoul, pp. 66-72. 

  7. Korean Concrete Society (2012b), Standard analysis of concrete structure, Kimoondang, Seoul, pp. 73-81. 

  8. Martinez, X., Davalos, J.F., Barbero, E.J., Sosa, E.M., Huebsch, W.W., Means, K., Banta, L., Thompson, G. (2012), "Inflatable plug for threat mitigation in transportation tunnels", Proceedings of the Society for the Advancement of Material and Process Engineering 2012 Conference, Baltimore, pp. 1-14. 

  9. Yoo, K.S. (2016), Design method of large expansion fabric-structure for flood damage mitigation in tunnel, Ph.D. Thesis, Dept. of Civil Engineering, Hoseo University, pp. 29-31. 

  10. Yoo, K.S., Lee, J.H., Kim, Y.D., Kim, S.H. (2015), "Model testing of leakage effect due to multi-cell inflater of rapid protection system in subsea tunnel", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 17, No. 3, pp. 295-303. 

  11. Yoo, K.S., Lee, J.H., Kim, Y.D., Kim, S.H. (2016), "Friction behavior of inflatable structure system to protect rapidly flooding damages in subsea tunnel", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 18, No. 1, pp. 109-117. 

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