G7 시제 차량의 터널내부 압력파에 대한 수치적 연구

A Numerical Study of the Pressure Wave in the Tunnel for G7 Test Train

열차가 고속으로 터널에 진입하게 되면 터널 내부에서 극심한 압력 교란이 발생하게 되며 이로 인한 이명현상은 승객들에게 불쾌감을 크게 유발시키고, 열차 구조물에 작용하는 반복적인 하중변화 또한 구조상 큰 문제를 일으킬 수 있게 된다. 따라서 이를 해결하기 위해서는 터널 내부의 유동장에 대한 정확한 예측이 필요하다. 본 논문은 긴 터널을 효율적으로 해석하기 위해서 최소 차원의 공간 가정을 통하여 계산 시간을 절약할 수 있는 혼합차원 기법을 이용하여 현재 G7 시제차의 시험 운행 구간내의 터널들에 대해서 수치해석을 수행하였다. 해석 결과 터널 내부에서는 압축파, 팽창파의 상호 작용에 의한 복잡한 압력 교란이 발생하였고, 이러한 압력 변화는 열차 속도, 터널 길이, 측정위치에 따라 각각 다르게 나타났다. 따라서 터널 내부의 유동장을 정확히 예측하려면 열차 속도, 터널 길이, 열차 길이, 열차/터널 단면적 비, 측정 위치 등을 고려하여 해석을 수행하여야 한다. 이러한 수치 해석 결과는 시제차 시험 계획의 수립 및 시험기기의 선택과 설치 위치 등을 결정하는 중요한 자료로 활용될 수 있을 것이며, 고속 열차의 여압 시스템과 외부 부착 구조물에 대해서도 중요한 정보를 제공할 수 있을 것이다.