• 대한토목학회논문집
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• 제41권6호
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• pp.727-736
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• 2021

국내 도로터널은 2010년과 2019년과 비교시 1,300개소, 1,102 km 증가하고 있으며, 연평균 7.6 %씩 증가하고 있는 수치이다. 또한, 도로터널 연장이 3,000 m이상 되는 장대터널도 64개소, 276.7 km에 달하고 있다. 도로터널은 폐쇄적인 공간적 특성으로 인해 화재사고 발생시 대형 인명피해로 연결될 가능성이 높으므로 안전시설 설치를 고려해야 한다. 현재 국토교통부의 지침을 통하여 방재시설 설치 기준이 제시되고 있으나, 대심도의 특성을 반영하는데 한계가 있는 것으로 사료된다. 본 연구에서는 다양한 피난연결통로의 설치간격과 피난연결문의 폭을 적용한 시뮬레이션을 통하여, 적정한 기준값을 도출하고자 하였다. 안전성의 척도가 되는 피난시간 산정은 피난 분석 시뮬레이션 소프트웨어 building EXODUS Ver.6.3과 화재/연기 분석 소프트웨어 SMARTFIRE Ver.4.1을 활용하였다. 시나리오는 피난연결문 폭 0.9 m, 1.2 m 두 종류와 피난연결통로간격 150~250 m를 20 m간격으로 설정하였다. 또한, 대심도 특성인 경사도를 고려하기 위해서 종단경사 6 %와 0 %를 각각 적용하였다. 피난완료시간이 연기확산시간보다 짧은 경우 "안전"으로 판단하였다. 시뮬레이션 결과 종단경사 6 %인 경우, 피난연결통로 간격이 150 m인 경우에는 피난연결문 너비에 상관없이 연기확산 전에 모든 재실자들이 피난을 완료할 수 있었다. 종단경사 0 %인 경우, 피난연결통로 간격이 200 m이고 피난연결문의 폭이 1.2 m인 경우 모든 재실자가 피난을 완료할 수 있었다. 종단경사에 따른 피난 속도의 차이로 0 % 경사에서는 6 %에 비해 대피시간이 114초(190 m연결통로 기준) 단축되는 것으로 나타났다. 피난연결통로 간격이 짧아질 수록 빠르게 대피할 수 있으나 경제적, 구조적인 문제로 연결통로를 촘촘하게 배치하기는 어렵다. 피난연결문의 폭이 1.2 m로 늘어난다면 0.9 m 폭인 경우와 비교하여 재실자들이 더 빠르게 대피가 가능할 것이다. 연결통로간격을 적정하게 유지하면서 1.2 m폭의 연결문을 적용한다면, 피난 안전을 확보하면서 경제성을 높이고 구조적인 안전까지 해결하는 방법이 될 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.249-256
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• 2015

현재 목포-제주간 해저터널은 타당성 검토를 위한 기본계획 중에 있으며, 노선의 길이가 108 km인 고속여객 전용선으로 단면형태는 유로터널과 같은 서비스터널을 설치한 단선쌍굴터널로 검토되고 있다. 또한 교통량은 10량 1편성의 열차가 일일 76편/편도 운행하는 것으로 계획하고 있다. 이에 본 연구에서는 터널의 피난연결통로의 적정 간격을 정량적 위험도 평가기법에 의해서 검토하는 것을 목표로 정량적 위험도 평가기법을 정립하였다. 또한 터널의 단면형태를 복선터널(Type 3), 쌍굴터널(Type 1) 및 복선터널을 격벽으로 분리하는 형태의 터널(Type 2)을 대상으로 단면형태별로 적정 피난연결통로 간격을 산정하였다. 본 연구결과, Type 2의 단면이 대피안전확보에 가장 효과적이며, 현행 국내 사회적 위험도 평가기준을 만족하기 위해서는 단면형태별로 350 m (Type 1), 400 m (Type 2), 1,500 m (Type 3)의 피난연결통로 간격이 요구되는 것으로 나타나고 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.809-822
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• 2018

철도터널의 방재시설 설계 시 성능위주설계의 일환으로 화재위험을 정량적으로 평가하는 정량적 위험도평가기법이 도입되어 적용되고 있다. 그러나 각종 위험인자가 위험도에 미치는 영향을 검토하기 위한 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 피난개시 시간지연(210~873초) 및 화재성장곡선(1량 화재, 1량 화재지속, 화재중첩)이 정량적 위험도 평가에 미치는 영향을 검토하기 위해서 모델터널(연장: 15 km, 경사도 1.5%, 단면적 $57m^2$, 단굴 양방향 터널)을 대상으로 위험도 평가를 수행하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다. 시나리오(270개)에 대한 분석결과, 사망자는 주로 화재연기의 이동방향과 동일한 방향으로 대피하는 경우가 발생하고 있으며, FED가 0.3을 초과한 후에는 최대 10분 이내에 최대인원이 사망하는 것으로 나타났다. 위험도가 비교적 낮은 범위에서는 피난연결통로간격 및 피난개시시간, 화재성장곡선이 위험도에 영향을 미치는 것으로 나타나고 있으나, 위험도가 한계치에 도달하는 조건에서는 이들의 영향이 거의 없는 것으로 나타났다. 특히 본 연구에서는 피난연결통로의 간격이 1,500 m 이상인 경우에는 피난개시시간지연의 축소나 화재강도 및 화재지속시간의 감소효과가 거의 나타나지 않는 것으로 평가되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.917-930
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• 2018

도로터널의 방재시설 설계에 화재 위험을 정량적으로 평가하기 위한 정량적 위험도 평가기법이 소방시설물에 대한 성능위주 설계의 일환으로 도입되어 전차종이 통과하는 대단면 터널에 대한 방재시설의 적정성을 평가하는데 활용되고 있다. 그러나 현재 도로 터널에 도입하고 있는 정량적 위험도 평가기법은 대단면 터널에만 적용이 가능하기 때문에 최근 건설이나 계획이 증가하는 소형차 전용 도로터널에 대한 정량적 위험도 평가기법의 개발 필요성이 대두되게 되었다. 이에 본 연구에서는 기존의 터널에 대한 정량적 위험도 평가기법을 기반으로 하여 소형차 전용 도로터널에 적합한 화재발생 시나리오를 제시하고 소형차 전용의 모델터널에 대해서 피난연결통로 간격에 따른 위험도를 분석하고 적용성을 검토하였다. 그 결과로 소형차 전용도로터널의 경우, 현행 사회적 위험도 평가기준을 만족하기 위한 피난연결통로의 적정 간격은 200 m로 평가되었다. 또한 소형차 전용터널에 대한 제배연방식에 따른 위험도를 비교한 결과, 제트팬에 의해서 기류제어가 가능한 대배기구방식이 피난안전확보에 효과적인 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.845-856
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• 2017

초장대 철도터널에서는 화재 시 안전성 확보를 위해서 구난역을 설치하도록 하고 있으나, 구난역에서 제연방식 및 제연풍량에 대한 기준이나 연구결과는 없는 실정으로 제연방식과 적정풍량에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 서비스터널이나 상대터널과 연결하는 피난연결통로가 일정간격(40 m 간격)으로 설치된 구난역을 모델링하고 화재강도(15, 30 MW), 제연방식(급기만하는 경우, 강제급배기를 하는 경우, 강제배기만을 하는 경우), 제연풍량(7, 14, $40m^3/s$)을 변화시켜 화재해석을 수행하였다. 화재해석결과로 부터 구난역 승강장의 온도 및 CO농도를 분석하고 한계온도 기준 ASET을 비교 분석하였다. 그 결과, 화재강도가 15 MW일 때에는 제연풍량이 $7m^3/s$ 이상인 경우에 강제급배기하는 방식과 강제배연을 하는 방식을 적용하면 충분히 안전한 대피환경을 확보할 수가 있는 것으로 나타났다. 또한 화재강도가 30 MW인 경우에는 배연풍량이 $14m^3/s$ 이하에서는 900초 이상 대피환경을 유지하는 것이 불가능하며, 풍량이 $40m^3/s$일 때에는 상부덕트의 측면부에서 배기하는 경우(SA + EA2, SA + EA4)가 온도측면에서 안전성 확보에 가장 유리한 것으로 나타나고 있다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.90-94
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• 2010

본 연구에서는 횡류환기방식의 균일배기방식(balanced exhaust)에 대한 터널 내 풍속, 배연풍량에 따른 수치해석을 수행하여 연기의 이동거리를 분석하고 기존의 유동가시화 실험결과와 비교하였다. 그 결과 균일배기방식의 배연시스템에서는 풍속이 존재하지 않는 경우 배연풍량을 연기발생량(Vc = 0)일 때 건설교통부의 도로터널방재시설 지침에 의한 피난연결통로의 간격 250m 이내로 연기가 제한되었으며, 배연효율은 본 실험범위에서 55.1%에서 95.8%로 나타났다. 터널 내 풍속이 존재하면 연기를 배연하기 위한 배연풍량이 급격하게 증가하는 경향을 보이는 것으로 알 수 있으며, 배기구의 풍속이 증가하면 배연효율이 감소하며, 연기의 이동거리를 목표로 하는 거리로 제한하기 위해서 배연풍량은 연기발생량 보다 최대 1.8배에서 1.04배까지 증대하는 것으로 나타나고 있다. 본 연구에서 평가기준으로 선정한 250m 이내로 연기의 이동거리를 제한하기 위한 배연풍량은 터널 내 풍속이 존재하지 않는 경우에는 배연풍량은 최소 $84m^3/s{\cdot}250m$, 1.75m/s인 경우에 배연풍량은 최소 $393m^3/s{\cdot}250m$($Q_E$= 80 + 5Ar)으로 나타났다.