A Study on Fire ventilation design of road tunnel

도로터널에서의 화재환기 설계에 관한 연구

The several assumptions and design parameters to determine the ventilation rate in tunnel ventilation system were examined. In longitudinal ventilating tunnel, the ventilation rate has been determined by the critical velocity above which the smoke propagation to the upstream of ventilating air is prevented. Based upon the examination of assumptions and experimental results, we suggested the improved method to determine the critical velocity. In transverse ventilating tunnel, we found that the ventilation rate has been determined in accordance with the custom rather than fire-smoke dynamics such as the critical velocity in the longitudinal ventilating tunnel. It is because the ventilation rate in the transverse ventilation system has been determined by considering only the ventilation of contaminant by vehicle. To improve the ventilation design parameters based upon the fire-smoke dynamics, we conducted model tunnel fire experiments. From the experimental results, smoke propagating distance and smoke filling were suggested as the design parameter to determine the ventilation rate in transverse ventilating tunnel. And tunnels in Europe designed by the custom is found to have the dangerous nature in view of fire safety.

터널의 환기설계에 관련하여 종류식과 횡류식의 환기용량의 산정을 위해서 필요한 제반 가정들을 검토하였고, 종류식 설계에서의 최종 값인 임계유속 산정을 위한 몇 가지의 공식을 분석하였다. 이를 토대로 특정 공식을 개선하기 위한 방안을 실험결과를 토대로 제시하였다. 횡류식 설계에서 국제적으로 사용되고 있는 용량산정에 관한 지침은 화재공학적 의미가 전혀 없으며 관행적으로 적용되어 온 것임을 알 수 있었다. 뿐만 아니라 기존의 횡류식 환기설계에는 설계개념조차 명확하지 않음을 입증하였다. 즉 횡류식 시스템에서는 종류식에서의 "연기의 역류 방지를 위한 최소 유속의 유지"라는 개념조차 없이 환기용량이 결정되어 왔으며, 이것은 터널의 화재환기가 오염물질의 환기로부터 시작되어 정확한 화재공학적 분석이 결여되었기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 시도로 횡류식 환기의 설계개념으로서 연기전파거리와 연기축적을 제안하였다. 축소모델 터널을 이용하여 연기전파거리에 관한 실험결과를 제시하였고, 이를 이용하여 기존의 관행대로 설계된 유럽의 터널들에 적용하였을 때 안전성에 문제가 있음을 보였다.