• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2003년도 춘계학술대회
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• pp.1845-1850
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• 2003

The underground utility tunnels are important facility as a mainstay of country because of communication developments. The communication and electrical duct banks as well as various utility lines for urban life are installed in the underground utility tunnel systems. If a fire breaks out in this life-line tunnel, the function of the city will be discontinued and the huge damages are occurred. In order to improve the safety of life-line tunnel systems and the fire detection, the behaviors of the fire-induced smoke flow and temperature distribution are investigated. In this study we assumed that the fire is occurred at the contact or connection points of cable. Numerical calculations are carried out using different velocity of ventilation in utility tunnel. The fire source is modeled as a volumetric heat source. Three-dimensional flow and thermal characteristics in the underground tunnel are solved by means of FVM (Finite Volume Method) using SIMPLE algorithm and standard ${\kappa}-{\varepsilon}$ model for Reynolds stress terms. The numerical results of the fire-induced flow characteristics in an underground utility tunnel with different velocity of ventilation are graphically prepared and discussed.

• 한국전산유체공학회지
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• 제10권1호
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• pp.94-98
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• 2005

Accurate prediction of the fire-induced air velocity, temperature and smoke flow in underground utility tunnel becomes more important for the optimization of design and placement of heat and smoke detectors. In order to improve the safety of underground utility tunnel systems, the behaviors of fire-induced smoke flow and temperature distributions are investigated. Especially, two different cross-sectional shapes of tunnel, such as rectangular and circular types are modeled. Also, fire source is modeled as a volumetric heat source. Three-dimensional thermal-flow characteristics in an underground tunnel are solved by means of FVM using SIMPLE algorithm. The effects of shape geometry on the fire-induced flow characteristics are graphically depicted. It is desirable that heat and smoke detectors are installed on the cables and the top of the wall.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제18권2호
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• pp.364-373
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• 2022

연구목적: 본 논문은 지하공동구의 초기 화재 감지를 위해 CCTV를 활용한 AI 연기 객체 감지 모델을 개발하는데 목적이 있다. 연구방법:비정형성이 높은 연기 객체의 감지 성능을 제고하기 위해 화재 감지에 특화된 딥러닝 객체 감지 모델을 지하공동구 연기 감지에 특화되도록 학습시켰고, 학습데이터셋의 정제 및 학습 중 Gradient explosion 완화 등 감지 성능 개선을 위한 방법들을 적용해 모델 결과를 비교하였다. 연구결과: 결과는 제안된 방법을 통해 모델 성능을 향상시켰고 mAP 등의 지표를 평가를 통해 개발 모델이 우수한 성능을 보유하고 있음을 보여준다. 최종 모델은 지하공동구 환경의 연기에 대해 미탐이 낮은 반면 오탐이 다수 발견되는 성능을 보였다. 결론: 본 논문의 모델은 지하공동구 관리시스템과 연계를 통해 보완함으로써 지하공동구의 연기 객체 감지에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제28권4호
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• pp.205-213
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• 2024

In the seismic evaluation of underground utility tunnels, selecting an analytical method is critical to estimating reasonable seismic responses. In simplified pseudo-static analysis methods widely applied to typical seismic design and evaluation of underground tunnels in practice, it is essential to check whether the methods provide valid results for cut-and-cover tunnels buried in shallow to medium depth. The differences between the two simplified pseudo-static methods are discussed in this study, and the analysis results are compared to those obtained from FLAC models. In addition to the analysis methods, seismic site classification, overburden soil depth, and sectional configuration are considered variables to examine their effects on the seismic response of underground utility tunnels. Based on the analysis results, the characteristics derived from the concepts and details of each simplified model are discussed. Also, general observations are made for the application of simplified analysis methods.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2003년도 The Fifth Asian Computational Fluid Dynamics Conference
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• pp.225-226
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• 2003

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제19권3호
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• pp.665-672
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• 2023

연구목적: 지하공동구는 도시 지하에 전기, 수도, 가스 등의 인프라를 공동 수용하는 시설로 공기 흐름이 부족하여 계절에 상관없이 결로가 자주 발생한다. 결로는 전기 설비의 누전 화재를 일으키는 원인이 되므로 지하공동구 내의 조명 등 각종 시설물 관리를 위해 필요한 제어반은 결로에 노출되지 않도록 문이 닫힌 상태로 관리되어야 한다. 본 논문에서는 딥러닝 객체인식 기술을 활용하여 수km 거리에 반복 배치된 공동구 제어반의 문 열림 여부를 이동 카메라 조건과 조명이 꺼진 조건에서도 인식하고자 한다. 연구방법: 지하공동구를 순찰하는 로봇이 촬영한 영상데이터를 이용하여 딥러닝 객체인식 모델인 YOLO를 모자이크 이미지 증강기법으로 학습시켜 제어반 문 열림과 문 닫힘을 인식한다. 연구결과: 모자이크 이미지 증강기법으로 학습시킨 모델과 사용하지 않은 모델의 성능을 비교한 결과, 모자이크 학습 모델이 더 우수한 성능(모든 클래스에 대한 mAP가 0.994 이상임)을 보이는 것을 확인하였다. 결론: 지하공동구의 조명이 꺼진 상태에서도, 공동구 내부 시설물이 복잡한 환경에서도 제어반의 문열림 여부를 우수한 성능으로 인식하여 지하공동구 재난안전관리에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제18권4호
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• pp.922-929
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• 2022

연구목적: 본 논문은 지하공동구 내 CCTV에서 촬영된 영상에서 소화기를 탐지하기 위해 딥러닝 모델을 개발하는데 목적이 있다. 연구방법: 딥러닝 기반 지하공동구 내 소화기 탐지를 위해 다양한 소화기 이미지를 수집하였으며 CNN 알고리즘을 기반으로 하여 One-stage Detector 방식을 적용한 모델을 개발하였다. 연구결과: 지하공동구 내 CCTV 영상을 통해 10m 이내의 거리에서 촬영되는 소화기의 검출률은 96%이상으로 우수한 검출률을 보여준다. 다만 10m 이상의 거리에서는 육안으로도 확인하기 힘든 상태로, 소화기 객체 검출률이 급격하게 낮아지는 것을 확인하였다. 결론: 본 논문은 지하공동구 내 소화기 객체를 검출하는 모델을 개발하였으며, 해당 모델이 높은 성능을 보여 지하공동구 디지털트윈 모델 연동에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권12호
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• pp.320-330
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• 2020

화재는 높은 비정형성으로 인해 딥러닝 모델을 이용한 영상인식 분야에서도 좋은 성능을 내기가 어려운 대상 중 하나이다. 특히 지하공동구 내 화재는 딥러닝 모델의 학습을 위한 화재 데이터 확보가 어렵고 열약한 영상 조건 및 화재로 오인할 수 있는 객체가 많아 화재 검출이 어렵고 성능이 낮다. 이러한 이유로 본 연구는 딥러닝 기반의 지하공동구 내 화재 탐지 모델을 제안하고, 제안된 모델의 성능을 평가하였다. 기존 합성곱 인공신경망에 GoogleNet의 Inception block과 ResNet의 skip connection을 조합하여 어두운 환경에서 발생되는 화재 탐지를 위한 모델 구조를 제안하였으며, 제안된 모델을 효과적으로 학습시키기 위한 방법도 함께 제시하였다. 제안된 방법의 효과를 평가하기 위해 학습 후 모델을 지하공동구 및 유사환경 조건의 화재 문제와 화재로 오인할 수 있는 객체를 포함한 이미지에 적용해 결과를 분석하였다. 또한 기존 딥러닝 기반 화재 탐지 모델의 정밀도, 검출률 지표와 비교함으로써 모델의 화재 탐지 성능을 정량적으로 평가하였다. 제안된 모델의 결과는 어두운 환경에서 발생되는 화재 문제에 대해 높은 정밀도와 검출률을 나타내었으며, 유사 화재 객체에 대해 낮은 오탐 및 미탐 성능을 가지고 있음을 보여주었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권1호
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• pp.29-39
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• 2017

본 연구에서는 3면이 지중과 접하는 형태의 전력구에서 온도상승을 방지하기 위한 환기시스템 설계에 필요한 벽면에서 열전달계수 등 열설계 자료를 수치해석적인 방법으로 검토하였다. 수치해석 모델은 터널 벽체에서의 열전달을 고려하기 위해서 전력구의 터널의 라이닝을 포함하는 것으로 모델링하였으며, 전력구에 설치되는 전력케이블의 발열량(117~468 kW/km), 전력구내 풍속(0.5~4.0 m/s)에 따른 터널내 공기온도 및 벽체온도, 벽체를 통한 발열량을 CFD시뮬레이션에 의해서 구하였다. 또한 해석결과로부터 벽체열전달계수를 계산하고 환기구간의 터널내 공기온도를 유지하기 위한 한계거리를 검토하였다. 벽체표면에서 대류열전달계수는 입구영역에서는 불안정한 변화를 보이나 약 100 m정도의 이후에는 일정한 값에 수렴한다. 터널벽체열전달계수는 풍속에 따라 $3.1{\sim}9.16W/m^2^{\circ}C$정도이며, 이를 무차원식으로 표현하면 $Nu=1.081Re^{0.4927}({\mu}/{\mu}_w)^{0.14}$이 된다. 열저항 해석기법에 의해서 터널내 온도 예측방법을 제시하였으며, 약 3%이내의 편차로 예측이 가능한 것으로 평가되었다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권12호
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• pp.29-43
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• 2022

다양한 시설의 지하화가 진행되고 있는 현 상황에서 지중구조물 중 도시 기반시설 기능의 상당 부분을 담당하고 있는 지하공동구의 지진 응답에 대한 합리적 평가 필요성이 높아지고 있다. 본 연구에서는 기존에 제안된 국내외 지중구조물 내진평가방법 중 단순화 2차원 프레임 해석모델을 사용한 의사정적 방법의 주요 내용과 차이점을 살펴보고 국내에 시공된 1련 박스형 단면의 지하공동구에 적용하여 지진거동, 특히 횡방향 뒤틀림 변형에 대한 예측 적합성을 검토한다. 이에 덧붙여, 이러한 방법을 적용하여 지중구조물의 지진응답 평가 시 유의할 점을 논의한다.