Construction of the Smoke Exhaust System and Its Applicability by the Fire Model Test for a Bidirectional Tunnel

In a bidirectional tunnel, the accident rate is 1.5 times as high as that of one directional tunnel , the risk of a fire is increased. On fire, there is a problem that the jet fan should not be operated until completion of refuge. To be special, as the great damages occur owing to the expansion of smoke in long tunnels, there is a need to minimize fatality by constructing cross passage and smoke removal system. This study aims at verifying the efficiency of smoke exhaust system through fire propagation simulation as well as scale model test. The results show that completion of escape through emergency exit requires 335 seconds, while addition of smoke exhaust system reduce the escape time to 185 seconds. Also, near the fire source temperature decreased by about $60^{\circ}C$. Without the exhaust system, fire propagation speed was in the range of 0.36 and 0.82 m/s, and it dropped to $0.27\~0.58\;m/s$ with the exhaust system on. Taking into account the escape speed of tunnel users, usually $0.7\~1.0\;m/s$, the emergency exit built every 150m is sufficient for the safe egress. The ultimate goal of this study is to provide fundamental information for the smoke exhaust system in bidirectional tunnels.

대면교행터널에서 배연시스템의 구축과 화재모형실험에 의한 적정성 평가

대면 교행 터널의 경우 차량의 교행으로 사고 위험성이 일방향 터널에 비해 1.5배 정도 높으므로 화재가 발생할 위험성도 커지게 되며, 터널내 화재시 입출구로 이용객이 대피하므로 인명 대피 완료전까지 제트팬을 가동하지 못하는 문제가 있다. 특히 장대터널의 경우 연기확산으로 인하여 대형 인명 피해가 발생하기 때문에 터널내에 별도의 인명 대피 통로와 배연 시스템을 구축하여 인명 피해를 최소화하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 화재 시뮬레이션 및 축소모형실험을 수행하여 터널내에 구축된 배연시스템의 효과를 검증하였다. 실험결과 대피 통로만 설치시는 최종 인명 대피 시간이 335초가 소요되었으나, 배연 시스템을 구축할 때는 185초가 소요되었다. 또한 화재원 부근의 온도가 $60^{\circ}C$ 정도 감소되었으며, 연기 확산 속도는 배연 시스템 미가동시 $0.36\~0.82\;m/sec$이고, 가동시는 $0.27\~0.58\;m/sec$로 현격히 감소하였다. 위 결과로부터 대피자의 이동속도가 $0.7\~1.0\;m/sec$인 점을 고려할 때, 150 m 간격으로 설치된 피난문을 통해 안전한 대피가 가능하였다. 본 연구는 배연시스템에 대한 화재모형실험 분석을 통해 향후 대면 교행 터널의 방재에 대한 기초자료를 제공하는데 그 의미가 있다.