• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제16권1호
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• pp.105-115
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• 2014

터널내의 연기거동 및 대피안전성을 평가하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 본 연구의 목적은 최근 더욱 길어지고 있는 장대터널의 화재로 인한 연기 및 온도 분포와 안전성을 평가할 수 있는 수치적 방법을 구현하는데 있다. 계산에 사용되는 컴퓨터자원을 최소화하기 위하여 모델로 선정한 터널의 전체길이인 3 km을 사용하는 대신 여러 개의 대피터널이 포함되는 1.5 km만을 해석영역으로 사용하였다. 터널내의 연기거동에 의한 대피자의 안전성을 평가하기 위하여 연기의 밀도에 의한 기시도와 바닥으로부터의 높이를 고려한 SE (smoke environment)값을 사용하였다. 공기 중에 포함된 연기의 밀도는 3차원 전산유체역학을 통하여 구하였다. 이러한 연기 거동에 영향을 미치는 온도분포를 정확하게 모사하기 위하여 터널 벽면을 단열 혹은 일정한 열유속(heat flux) 가정을 사용하는 대신 1차원 열전도(heat conduction)방정식을 이용하여 터널벽면의 온도를 계산하였다. 대피터널간의 거리가 가까울수록 대피자의 안전성은 높아지겠지만 상대적으로 건설비용이 증가하게 된다. 본 연구에서 대피터널의 길이는 250 m로 하였으며 화재 시 제연팬의 운전 조건을 3가지 (팬이 가동되지 않는 조건, 임계풍속이하조건, 임계풍속이상조건)로 나누어 연기의 거동과 온도분포를 고찰하였다. 그리고 화재가 발생한 시간부터 플래쉬오버가 발생한 시간까지의 연기의 거동과 대피자의 상황을 SE를 이용하여 고찰하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권1호
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• pp.51-59
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• 2004

본 연구에서는 3차원 전산유체역학 기법을 이용하여 열차터널 내 10MW급 화재발생 시, 대피환경에 대한 1차원 임계속도의 유효성을 평가하였다. 또한 터널의 입구속도가 1m/s, 2m/s (임계속도) 그리고 3m/s일 때의 터널 내 기류분포, 온도분포, 가시거리분포 및 오염물질분포가 대피환경에 미치는 영향을 각각 검토하였다. 그 결과, 세 가지 경우모두, 승객의 안전한 대피환경을 충분하게 제공하지 못할 것으로 예상되어 승객들은 유동방향 하류로 대피하여야 한다. 그러나 3m/s 입구속도의 경우는 1m/s, 2m/s의 경우 보다 승객의 대피환경에 있어서 좀 더 나은 결과를 보인다. 따라서 터널의 방재시스템의 설계 시, 안전한 대피환경을 확보하기 위해서는 임계속도보다 큰 입구속도의 시용이 요구된다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2012년도 춘계학술발표회 초록집
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• pp.428-431
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• 2012

본 연구에서는 터널 화재 시 보다나은 대피 안전성확보를 위해 2차적 사고예방에 목적을 둔 정보표지판(Variable Message Sign)을 제연막으로 활용함으로써 터널 대피자의 안전성을 확보하고 대피취약자로 하여금 충분한 대피시간의 확보를 위한 최적의 조건을 제시하고자 하였다. 정보표지판의 다양한 설치 조건에 따라 화재연기가 전파되어지는 거리를 화재 시뮬레이션인 FLUENT와 피난 시뮬레이션인 SIMULEX를 이용하여 통근자와 고령자의 안전거리를 비교하고 대피 안전성을 검토하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.215-226
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• 2015

본 연구에서는 정량적 위험도 평가를 위한 시나리오 구축시 제반인자가 화재안전성에 미치는 영향을 검토하기 위하여 대피로 폭에 따른 하차시간을 분석하고 단면적별로 제연풍속, 제연방향, 대피방향의 상관관계에 따른 화재특성 및 대피특성을 분석하였다. 적용 단면적은 복선고속철도는 $97m^2$, 단선고속철도는 $58m^2$, 단선일반철도는 $38m^2$로 하였으며, 터널풍속은 0.5~3.5 m/s 조건으로 하였다. 본 연구 결과, 터널의 단면적이 작아지면 터널내 유해가스의 농도가 단면적 감소비 이상으로 증가하는 것으로 나타났으며, 단면적이 작은 경우에는 화재초기에서부터 열차주변의 환경이 성능위주설계기준에서 제시하고 있는 한계기준을 초과하는 것으로 나타났다. 대피특성파악을 위한 유효대피시간을 분석에서는 가시도에 의해서 유효대피시간을 평가하는 경우가 가장 짧게 나타났다. 또한 유해가스에 대한 유효호흡분량(FED)을 해석하여 등가사망자가 발생하는 시점을 기준으로 하여 구한 유효대피시간과는 상당한 차이가 있는 것으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권5호
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• pp.1157-1163
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• 2015

최근 들어 도로의 선형 개량 및 설계속도 향상으로 인해 장대터널에 대한 수요가 증가함에 따라 대피 시간의 지연과 같은 이용자 취약성이 더욱 높아지고 있다. 향후 도로터널의 장대화 경향은 심화될 전망이므로 화재에 대한 이용자 취약성을 검토하고 효율적 대피 방안을 세우지 못한다면 더 큰 인명 피해가 발생할 수 있을 것이다. 이에 본 연구는 적정시간 안에 이용자들이 대피해야 사상자 발생이 최소화 될 수 있다는 점을 고려해 다양한 상황 조건 아래 대피 시간을 산정하는 연구를 수행하였다. 개발된 모형에서 행위자는 이용자이며, 이들은 퇴피성, 직진성, 좌향성 등의 행위 규칙에 따라 대피를 진행하도록 모형을 설계하였다. 개발된 모형은 ODD 규약에 따라 설명하였고 시뮬레이션을 위해 NetLogo 5.2를 활용해 구현하였다. 이 모형과 두 가지 시나리오를 활용해 현행 피난연결통로 설치지침을 평가하였다. 그 결과 터널 내부의 차량이 정체 수준일 경우 현행 지침은 다소 미흡한 것으로 판명되었다.

• 터널과지하공간
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• 제15권6호
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• pp.452-461
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• 2005

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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.535-546
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• 2019

본 연구는 터널 내 안전에 대한 인적위험 요소와 대피행동 단계 간의 관계분석을 위해 실시되었다. 따라서 본 연구는 터널을 이용하는 운전자로서 터널 환경을 이해하는 141명을 대상자로 하여 인적위험 요소와 대피행동에 대하여 터널 안전을 위해 안전시설물과 안전행동의 최적화된 상호작용을 이끌어 내기 위해 구조화된 설문을 통하여 관계 조사연구를 진행하였다. 설문조사 기간은 2018년 6월 24일부터 9월 28일까지 진행하였다. 자료 분석방법은 빈도분석, 다중회귀분석(Multiple Regression Analysis), Independent Sample t-test를 실시하였다. 연구결과 인적위험 요소와 대피행동 주요 변인간의 상관관계에 있어서 대피단계 1, 2, 3 가속화와 지연의 관계는 모두 상관관계가 있었으며, 인적위험 요소는 부분적으로 상관관계가 나타났다. 다음으로 다중회귀분석을 이용해 인적위험 요소와 대피행동 간의 영향관계에 영향을 미치는 요인으로 법규준수의지(${\beta}=0.188$, p=0.034)와 터널 내 정보인지(${\beta}=0.220$, p=0.009)로 나타나, 인적위험 요소가 대피행동 3 가속화에 미치는 영향력에 대한 12%의 설명력을 나타냈다. 본 연구에서 인적위험 요소와 대피행동 간의 중요한 변인은 법규준수와 터널 내 정보인지임을 확인하였다. 따라서 터널 내 환경과 상호작용하는 요소의 연구가 필요하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권2호
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• pp.117-125
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• 2015

철도터널에 대한 정량적 위험도 평가는 다양한 시나리오를 작성하고 사고발생빈도 및 사고의 결과의 곱으로 위험도를 정량화하는 것이다. 정량적 위험도 평가는 터널제원, 화재특성, 제연방법, 제연과 대피방향의 관계 등 다양한 인자에 의해서 영향을 받는다. 이에 본 연구에서는 터널연장(2, 3, 4, 5, 6 km) 및 경사도(5, 15, 25‰)를 변수로 하여 제연방법 및 제연과 대피방향의 관계가 정량적 위험도 평가에 미치는 영향을 검토하였다. 이 결과로 복선터널 단면(단면적 $97m^2$)에서는 열차화재시 열차중 화재차량의 위치와 무관하게 제연반대방향으로 대피하는 것이 가장 효과적인 것으로 나타났다. 또한 이와 같은 조건에서 기계환기시 위험도지수가 자연환기 보다 약 1/10까지 감소하는 것으로 평가되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.401-417
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• 2020

증가하는 도심지 전철 급행화의 요구에 따라, 완행과 급행철도를 동시에 운영할 수 있도록 하는 부본선의 건설이 필요하다. 그러나 기존 대피선 설치 방안은 열차의 운행을 차단한다는 점에서 긴 공사기간이 필요할 뿐만 아니라 막대한 경제적 손실을 발생시키는 문제점이 있다. 이를 개선하고자 기존 지하철 터널 운영 중이라는 특수한 상황에서의 대피선 설치 방안 연구가 필요하며 대피선 건설방안 적용에 따른 시공 리스크 분석 또한 요구된다. 따라서 본 논문에서는 지하철 4호선 과천정부청사역을 가상의 대피선 건설 대상역으로 선정하여 최적의 대피선 건설방안을 도출하였으며, 기존 지하철 터널운영 중 대피선 건설 예비 설계단계 시 발생 가능한 리스크 사건에 대한 리스크 식별 및 대응계획 수립, 리스크 평가, 리스크 통제 및 관리의 일련의 리스크 관리 프로세스를 수행하였다. 총 8가지의 발생 가능한 리스크 사건과 리스크 저감 대책을 선정하였으며 5단계의 리스크 사건 발생확률 및 영향도 기준을 활용한 리스크 평가 매트릭스를 구축하여 리스크 및 잔류 리스크 평가를 수행하였다. 리스크 평가 결과를 바탕으로 각 리스크 사건의 평가 점수와 리스크 저감 대책공법의 저감효과를 확인하였다.

• 자연, 터널 그리고 지하공간
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• 제19권2호
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• pp.23-29
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• 2017