터널라이닝 표면에 부착된 발열체로 인한 라이닝의 온도변화 현장실험

Field Test of Tunnel Lining Temperature Variation due to Heating Element Attached to Tunnel Lining Surface

Abstract

국내 한랭지역의 경우 고속도로터널 및 일반도로터널에서 발생하는 동결피해 사례는 조사 및 보고되고 있지만, 이에 대한 방안대책은 미흡한 상황이다. 한랭지역의 경우 영상권을 유지하는 다른 지역들과는 달리 평균온도가 영하로 떨어지는 지역이며, 동일지역 터널 내에서도 기온이 낮은 입출구에서 손상이 좀 더 발생하는 것으로 조사 되었다. 터널 라이닝의 온도저하를 방지하기 위하여 동절기에 라이닝의 온도를 강제로 상승시킬 수 있는 발열체를 제작하였다. 발열체는 실규모 터널의 라이닝에 부착하여 발열체의 열에 의한 터널 라이닝 주변의 온도변화를 측정하였다. 연구결과 발열체의 발열에 의해 라이닝의 온도상승 정도를 확인하였으며, 일정시간이 경과하면 라이닝의 온도상승이 수렴하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 활용하여 동절기 터널라이닝 및 배면의 동결피해를 줄일 수 있음을 확인하였다.

In the cold region, the frozen damages in highway tunnels and regular road tunnels have widely been investigated and reported, but the measurement has not been sufficient made. The average temperature in cold region is below the zero, resulting in that the damage due to freezing at the entrance/exit of tunnel is more severe than in the middle of tunnel. In this study, a heating element was developed to prevent the tunnel lining from being frozen by enforcing to increase the temperature of tunnel lining. Then field tests using the developed heating element were performed and it was ensured that the temperature of tunnel lining increased after a certain time.

Fig. 1. Tunnel specifications

Fig. 2. Concept diagram

Fig. 3. Temperature variation at start point

Fig. 4. Temperature variation at 1.5 m point

Fig. 5. Temperature variation at 3 m point

Fig. 6. Temperature variation with distance (sensor 2.5 cm)

Fig. 7. Temperature variation with distance (sensor 5 cm)

Fig. 8. Temperature variation with distance (sensor 7.5 cm)

Table 1. Characteristic of Carbon Nano Tube