승강장 스크린도어(PSD: Platform Screen Door)는 철도, 경전철 및 지하철 승강장 내 추락, 전동차 사이의 끼임 등의 안전사고 방지 및 승강장의 공기오염 개선, 장애인, 노약자 등의 탑승편의에 관한 문제, 승강장내의 쾌적한 환경문제 제공 등을 위해 전동차 승강장의 선단에 고정 및 가동 도어를 설치하여 승강장과 선로를 차단함으로써 이용 고객의 안전사고를 예방하는 설비를 말한다. 국내 업체들은 기술 투자를 통해 종합 제어반 및 각종 조작반, RF장치 등 상당 부분 국산화를 이루었지만, 짧은 기간 동안 승강장 스크린 도어를 설치하면서 승강장 스크린 도어 시스템의 핵심이라 할 수 있는 승강장 스크린 도어용 제어장치(DCU: Door Control Unit)의 완전한 국산화는 이루지 못한 채 외국 제품을 도입하여 설치하고 있거나 DC 모터를 적용한 제어장치를 개발하여 설치하고 있는 실정이었다. 본 연구에서는 BLDC 모터를 적용한 제어장치를 국산화하여 시제품을 제작하였고 월미도의 은하레일에 제어기를 설치하여 성능을 검증하였다.
본 연구는 플랫폼 스크린도어가 설치된 역사에서 화재시 스크린도어에 의한 효과와 화재에 대한 방재연구를 체계적으로 진행하기 위한 기초연구이다. 본문에는 스크린 도어의 종류와 특징에 대하여 기술하였다. 본 연구의 대상이 되는 스크린 도어에는 완전밀폐형이 설치된 역사를 대상으로 하였으며 승강장 종류는 섬식 승강장이다. 스크린 도어가 설치된 역사의 화재유동 전산수치모사에 화재전용 CFD code를 이용하여 수행하였다. 플랫폼 스크린도어의 영향을 분석하기 위하여 스크린도어가 설치된 경우와 설치되지 않은 경우를 해석 하였다. 또한 화원의 위치는 승강장과 선로부에 있는 경우로 나누었다. 화원의 성장시나리오는 Ultrafast model로 하였으며, 화원크기는 10MW로 하였다. 해석결과 플랫폼 스크린도어가 설치된 경우는 화원의 위치가 승강장에 있을 때 온도 및 연기의 전파가 주 탈출구인 계단에까지 4분 이내로 전파된다. 선로부에 있을 때는 스크린 도어에 의해 열, 연기 전파의 차단 효과가 있었다.
이 글은 지하철 위험의 해결책으로 제시된 스크린도어를 대상으로 "기술적 해결"(technological fix)의 가능성과 한계를 검토하고 있다. 지하철 위험은 그 유형에 따라 모두 다섯 종류―"전철운행 사고", "역사 내 사고", "승강장 사고", "지하의 공간적 위험", "범죄 및 테러의 위험"―로 분류할 수 있는데, 가장 중요한 것은 궤도와 역사의 접촉면에 위치한 승강장에서 발생하는 승강장 사고이다. 스크린도어는 승강장 사고를 예방할 수 있는 효과적인 기술적 수단으로 여겨진다. 여기에는 사고를 기술적 수단을 통해 해결하려는 기술적 해결의 이데올로기가 강하게 작용한다. 신설되는 역이 아니라 기존 역의 승강장에 스크린도어를 설치하는 것이 세계적으로 유래를 찾기 힘든 경우라는 사실이 이를 잘 보여준다. 스크린도어는 현실적 수단으로서 가시적 효과를 낳았지만 예상치 못한 비가시적 위험을 가중시킨 측면도 없지 않다. 승강장 내부, 특히 출퇴근 환승역 승강장에서 화재가 발생했을 때, 스크린도어는 승객의 탈출로를 차단하는 "통곡의 벽"으로 돌변할 수 있다. 기술적 해결에 대한 지나친 기대와 의존은 금물이며, 그 한계에 대한 성찰이 요구되는 이유이다.
스크린 도어는 승강장에 설치하여 차량운행에 의한 승객의 안전을 확보하고, 승강장 내 공기질을 확보를 통한 쾌적함을 유지하며, 냉난방 에너지를 줄임으로써 다양한 효용성을 확보하고 있다. 이러한 스크린 도어의 안정성을 확보하기 위해서는 내풍압 평가를 고려한 설계가 필요하다. 본 연구에서는 승강장 스크린 도어의 내풍압을 예측하기 위하여 소사역사, 반밀폐형 스크린 도어, 전동차를 모델링하고 해석을 수행하였다. 또한 소사역은 지상역으로 외부에 노출되어 있기 때문에 기후조건에 영향을 받게 된다. 따라서 최악의 기후조건인 태풍의 영향을 고려하여 해석을 수행하였다. 해석결과, 최대 내풍압은 287 Pa이고, 외풍압을 고려한 최대압력은 865 Pa로 설계조건은 2756.25 Pa보다 약 3.1배 차이로 안정성이 확보됨을 알 수 있다.
본 논문에서는 스크린도어가 설치되어 있는 지하역사 승강장에서 화재가 발생시 승강장 환기실에 설치된 송풍기의 작동에 따른 연기거동을 실험적인 방법으로 측정하였다. 스크린도어가 닫힌 승강장에서 모의화재 발생시 승강장의 제연설비가 작동하지 않은 경우와 작동하는 경우에 제연 특성을 비교하였다. 화재연기를 모사하기 위하여 연기발생기에서 발생한 연기를 열풍기를 이용하여 가열하였다. 화재연기를 정량적으로 측정하기 위하여 연기농도계를 이용한 광투과도를 측정하였다. 스크린도어가 닫혀져있고 지하역사의 제연설비가 작동되지 않는 경우 승강장에 화재가 발생하면 연기가 승강장 내부에 축적되어 승객의 피난이 매우 어려우며, 매우 위험한 상황으로 연결될 수 있음을 확인할 수 있었다. 반면에 역사의 제연설비를 가동한 조건에서는 승강장 화재에 의해 발생한 연기가 역사의 제연설비를 통하여 외부로 빠져나가며, 대합실에서 승강장 방향으로 기류가 형성되어 승강장 승객이 대합실 방향으로 대피하는 것이 가능함을 확인할 수 있었다. 후속 논문에서는 승강장 인접부에 위치한 터널환기구를 통한 터널 제연의 병행효과에 대하여 다룰 예정이다.
현재 많은 나라에서 지하철 역사에 승강장 스크린 도어(Platform Screen Door)를 설치하여 열차진입에 따른 승강장부의 공조환경 개선 및 승객의 안전을 확보하고자 하고 있다. 한국에서도 서울 지하철 9호선을 비롯하여 각 도시에서 PSD를 지하철 승강장부에 설치하는 노력이 시도되고 있으나, 이에 대한 검증은 전무한 실정이다 한국에서의 지하철 이용 분담율은 30%정도이며, 향후 약 50%까지 이를 것으로 예상되며, 이에 따라 PSD설비는 증가할 것으로 전망된다. 따라서 PSD 설치에 대한 지하철역사 환기 및 화재시의 배연설비에 대한 연구의 필요성은 날로 논아지고 있는 실정이다.(중략)
승강장에는 승객의 안전사고를 방지하기 위하여 스크린도어를 설치하고 있으며 스크린도어에는 장애물 검지를 위해 Area센서를 설치하고 있다. 그러나 먼지, 햇빛, 눈, 벌레 등으로 인한 스크린도어의 빈번한 동작오류가 원활한 열차운행을 방해하고 있어 장애물 감지 센서의 동작오류 감소와 장애물 검지 기능을 고도화하기 위한 대체 검지기의 연구가 필요하다. 본 논문에서는 대구 문양역에 시범운영 중인 로프타입 상하개폐식 스크린도어에 Area센서와 장애물검지 다중공간분할 검지알고리즘을 적용한 3D센서를 설치하여 검지 데이터를 수집하고 CCTV를 이용한 영상데이터 판독결과를 비교하였다. 3D 센서의 장애물 검지율은 약 86.91%로 Area센서의 약 78.88% 대비 장애물 검지율이 6.87~9.79%가 더 높아 설치비용의 절감과 검지성능을 개선한 3D 센서의 적용 가능성을 확인 할 수 있었다.
In the present study, the wind pressure transients on platform screen door in island platform caused by a passing train are investigated numerically. The transient compressible 3-D full Navier-Stokes solution is obtained with actual operational condition of subway train and the moving mesh technique adopted for the train movement. To achieve more accurate results, detailed shape of train is included in a computational domain and the entrance and exit tunnel of platform are also modeled. Numerical analyses are conducted on three operational conditions of different velocity variation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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