본 논문에서는 대심도 지하철역사의 승강장 종류에 따라 화재시 연기의 전파특성을 비교하였다. 본 연구에서 비교 대상역사로서 상대식 승강장은 서울 숭실대입구역사(47m)로, 섬식은 부산 만덕지하역사(65m)를 선정하여 각 역사에 대하여 화재전산모사를 수행하였다. 해석을 통하여 화재의 연기전파특성을 파악하였으며, 그 결과를 이용하여 각 승강장 종류별로 대심도 지하역사의 방재대책을 세우고자 한다.
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.
철도교에서 철도역사의 경우 도로교와 달리 승객의 이동시 필요한 승강장이 존재하기 때문에 승강장의 통로를 위해 개구부가 존재할 수밖에 없다. 따라서 철도교의 철도역사에 대한 구조해석 시 슬래브에 위치한 개구부에 대한 고려가 필수적이다. 그러나 최근까지의 철도교의 철도역사에 대한 구조해석은 2차원 평면 해석에 의존하는 경우가 많아서 개구부에 대한 고려가 없거나 소홀했던 것이 사실이다.(중략)
국내 여객열차 전용 승강장은 높이에 따라 두 가지 종류로서, 일반 간선열차에서 주로 사용하는 저상 승강장과 수도권 전동차에서 주로 사용하는 고상승강장으로 구분된다. 중 고속 열차가 수도권 전철구간과 본 선구간에서 혼용할 경우에 안전운전 및 승객편의를 함께 고려하기 위해서는 저상/고상 승강장에 상관없이 승하차할 수 있는 승강문 스텝장치가 필요하다. 본 연구에서는 전철역사 및 일반 철도역사에서 모두 승하차가 가능한 저상/고상 승강장 겸용 승강문 스텝 개념설계(안)의 구조해석 및 강도시험을 수행하고 이의 안전성을 검토하였다.
도시철도 지하역사에 설치되어 운영중인 승강장 안전문(PSD)은 승객의 추락방지 등 안전사고 예방에 큰 기여를 하고 있지만, 기존 승강장 선로 배기설비의 차단으로 인해, 일부 역사에서 승강장내 환기효율 저하문제를 발생시키고 있다. 본 연구에서는 PSD가 설치된 승강장의 기존 급배기 시스템의 환기효율 개선을 위해, 승강장과 대합실로 통하는 계단부 하부공간의 무효한 공간(창고)에 국부적인 하부 배기시스템을 추가하고, 승강장 배기용 덕트를 선로부의 기존 배기시스템에 연결하여 연동함으로써 기존 시스템에 무리 없이 승강장 실내환경을 개선하고자 하였다. 즉, PSD 설치이후 승강장 내부의 전체적인 기류혼합효과와 오염된 실내공기를 효율적으로 배출하기 위한 하부배기 방식을 연구하였다. 이러한 하부배기 방식의 효과를 예측하기 위하여, 서울지하철 2호선 역사를 선정하여 급배기량을 실측하고, 이를 바탕으로 전산수치해석 연구를 수행하여 개선효과를 예측해보았다. 하부 배기시스템의 적용은 승강장 기류의 지체상태 및 환기효율 특성을 나타내는 공기연령 측면에서 약 16.5%의 개선효과가 있는 것으로 분석되었다.
지하철 역사에서의 신조명 방식을 적용(특히 승강장)하기 위하여, 우선 지하철역사의 조명 특성 및 현황을 살펴보고, 최근의 주요 신조명 방식 몇 가지를 점검해 본 후, 그중 현실적인 여건상 바람직한 조명이라고 생각되는 광파이프 조명을 중심으로 현재 일반적으로 설치된 형광등 조명 방식과 비교/검토해 보았다. 광파이프 국내공급사에서 입수한 조명 프로그램으로써 국내의 지하철 역사 승강장을 시뮬레이션 해본 결과로는, 광파이프 조명시스템(프리즘 방식)은 초기 투자가 너무 크고 효율적인 광원이 없어, 현재까지는 형광등조명보다도 약 배 이상 고비용이며 원래의 라인 조명으로서의 양호한 균제도 특성도 충분히 살리지 못하여 좀 더 발전시켜야 적합해질 것이라고 판단되었다.
본 논문에서는 대심도에 위치한 지하역사(지하 6층) 및 터널에서 화재가 발생했을 경우 제연설비 작동에 따른 연기의 거동을 측정하였다. 열풍기를 이용하여 열부력 효과를 구현한 연기발생장치를 이용하여 화재연기를 생성하였다. 화재발생 위치는 승강장 위 및 스크린도어 외부에 위치한 터널부의 승강장 위의 2가지 위치를 선정하였다. 승강장 화재발생시 승강장에 설치된 환기구를 통하여 연기가 배출되도록 하는 제연모드가 일반적인데 본 연구에서는 승강장 양단에 위치한 터널부의 환기구를 통한 배기도 같이 동작되도록 설정하여 실험을 수행하였다. 다양한 위치에서 연기농도 및 풍향풍속을 측정하였고 화면을 취득하여 연기의 이동 및 제연을 분석하였다. 승강장 내부에서 화재가 발생하였을 경우와 선로부에서 화재가 발생하였을 경우 승강장의 송풍기의 제연모드 동작과 터널의 송풍기의 배연 동작으로 인하여 연기배출이 원활하였고 화재 발생 인근 구역으로의 연기전파가 억제되었다. 본 연구에서 제시한 승강장 및 승강장 양단부의 터널에 적용되는 송풍기를 같이 운전하는 제연모드를 통하여 승강장 화재 및 화재열차 정차시 화재 연기로부터 승객들에게 보다 안전한 대피환경을 제공할 수 있을 것이다.
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.
본 연구는 서울지역 지하철역 실내 공기 중 라돈분포를 조사하여 그 발생원을 추적 확인하기 위하여 수행되었다. 1998년부터 2004년까지 232개 역사를 대상으로 알파비적검출기를 사용하여 실내 공기 중 장기라돈을 측정하였으며 지하수중 라돈농도는 알파입자계수법에 의하여 측정하였다. 라돈의 주 발생원을 추적하기 위하여 8개 역사를 선정하여 각 역사의 승강장과 인접터널에 대한 공기 중 라돈농도를 조사하였다. 전체역사에 대한 라돈농도 분석결과 기하평균 및 산술평균은 각각 $1.40{\pm}1.94pCi/L,\;1.65{\pm}1.07$였으며, 승강장과 매표소의 기하평균은 각각 $1.54{\pm}1.96pCi/L,\;1.23{\pm}1.88pCi/L$로 승강장에서의 라돈농도가 매표소의 농도보다 더 높게 나타났다. 지질구조와 지하역사의 라돈분포는 밀접한 상관성을 보였으며 터널내부와 지하수중의 라돈농도는 역사 승강장의 라돈농도에 크게 영향을 미치고 있었다. 또한 역사의 승강장이 위치하고 있는 깊이 정도에 따라 라돈농도의 차이를 보였다(p<0.05).
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)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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