• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제18권1호
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• pp.41-52
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• 2016

터널 화재시 정체차량에 의한 정체길이가 터널연장을 초과할 경우, 환기저항의 증가에 따른 제연설비 용량의 증가가 발생하게 된다. 그러나 현행 방재지침에는 정체길이에 대한 정의가 없기 때문에 합리적 산출식의 제시가 필요하다. 본 연구에서는 터널 화재시 정체차량 대수에 의한 정체길이의 산정식을 제시하고, 터널연장별 적용성 분석을 수행하였다. 일반적인 터널의 경우, 화재시 정체길이의 과도한 적용을 방지하기 위해서는 터널연장 1,200 m 까지는 정체길이와 터널연장과의 상호비교가 필요한 것으로 분석되었고, 모델터널에 대한 적용성 평가결과 제연용 제트팬의 절감효과가 있는 것으로 분석되었다. 더불어 정체길이의 판별여부를 대형차혼입률과 터널연장의 관계로 설명할 수 있는 정량화 선도를 제시하였다. 결과적으로 제연설비 용량결정시, 정체차량에 의한 정체길이가 터널연장을 초과하는 경우에는 터널연장을 초과하는 차량대수는 차량에 의한 환기저항 산정에서 제외하는 것이 타당한 것으로 분석된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.561-573
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• 2018

도로 터널 내의 환기설계를 위해서는 먼저 각 차종별 교통량 구성 비율을 알아야 한다. 일반적인 도로터널의 경우 입구와 출구의 수가 동일하고 일방향이기 때문에 유입된 차종별 구성 비율이 출구에서 나올 때까지 달라지지 않는다. 반면에 네트워크 도로터널의 경우 터널 내의 연결이 복잡한 네트워크로 되어 있기 때문에 차종별 구성 비율이 달라진다. 이에 본 연구에서는 근접행렬을 이용하여 네트워크 도로터널에서 차종별 일교통량 구성 비율을 쉽게 계산할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.141-149
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• 2004

도로터널내 화재가 발생한 경우 자연환기와 종류식 환기시스템에서의 연기유동에 대한 연구가 수행되었다. Froude Scaling에 기초한 1/18 축적의 축소모형실험장치가 제작되었으며, 화원으로는 연료심지를 이용한 14.55kW 규모의 연소기가 사용되었다. 화원으로부터 등비간격으로 터널천정부근과 수직방향의 온도분포가 측정되었으며, 연소가스의 농도가 피난대피구 입구에서 측정되었다. 연구결과로서 자연환기시스템에서 비상대피구가 225m 간격으로 설치되어 있을 경우 비상대피구 구간의 연기확산시간은 256초가 되며, 20MW의 화재강도에 대해 화염역류를 완전히 방지하기 위해서는 터널풍속을 2.8m/s로 형성해 주어야 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.135-148
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• 2013

최근 도로터널은 장대화되고 있으며 도심지 등의 장대 대심도 도로터널의 계획이 추진되고 있다. 이러한 장대, 대심도 터널 굴착공법은 NATM과 TBM 공법 등이 있으며 유럽에서는 약 80%, 기타 선진국에서도 약 30%의 교통터널에서 Shield TBM 공법을 적용하고 있다. 하지만 국내에서는 대부분의 장비가 외국에서 고가에 수입되고 있어 국내의 TBM 터널 보급률이 상당히 낮아 NATM 굴착방식이 보편적으로 적용되고 있는 실정이다. TBM 터널의 보급을 늘리기 위해서는 TBM 장비의 국내 수급을 통한 경제성의 확보가 필요하며 이를 위해 표준화된 TBM 구경의 선정이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 도로터널의 표준화된 TBM 최적단면 선정을 위해 교통량에 따라 차로수의 규모 및 내부형상(단층 혹은 복층), 환기방식에 따른 TBM 굴착 내공단면을 활용 방안 등을 검토하여 최적 단면의 산출방안을 제시하고자 하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제15권2호
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• pp.47-54
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• 2010

In the present study, a numerical simulation for the diffusion of hydrogen leakage of FCV(Fuel Cell Vehicle) in a tunnel was performed to aid the assessment of risk in case of leakage accident. The temporal and spatial distributions of the hydrogen concentration around FCV are predicted from the present numerical analyses. Flammable region of 4-74% and explosive region of 18-59% hydrogen by volume was identified from the present results. Factors influencing the diffusion of the hydrogen jet were examined to evaluate the effectiveness of tunnel ventilation system for relieving the accumulation of the leaked hydrogen gas. The distribution of the concentration of the leaked hydrogen for various cases can be used as a database in various applications for the hydrogen safety.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.619-625
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• 2019

저심도 터널에서는 온도차에 의한 부력을 이용한 자연배기시스템이 많이 사용되고 있지만 이는 연기배출을 인위적으로 조절할 수 없다. 그러므로 자연배기시스템에서는 수직환기구에서 연기 배출량이 설계된 연기 배출량보다 적어지는 Plug-holing 현상을 고려한 설계가 필수적이다. Plug-holing 현상은 터널과 수직환기구의 형상 위치, 화원의 위치와 발열량 등에 영향을 받는다. 본 연구에서는 터널과 자연 환기구의 단면적 비와 화원의 열방출률이 자연배기시스템에서 발생하는 Plug-holing 현상에 미치는 영향에 대하여 실험적으로 분석하였다. 1/20 크기로 축소시킨 실험모델에서 터널과 수직환기구의 종횡비는 고정시키고 터널과 수직환기구의 단면적 비를 달리하여 Plug-holing 현상에 미치는 영향을 확인하였다. 화원의 열방출율은 0.55 kW, 0.98 kW, 1.67 kW로 고정시켰다. 실험결과, 연기 경계층온도와 수직환기구 내의 온도와의 비교를 통한 Plug-holing 발생을 판단하였고, 터널과 수직환기구의 단면적 비가 증가함에 따라서 수직환기구 하부의 유동과 온도분포 특성이 변함을 확인하였다. 터널 화재 시 Plug-holing 현상은 터널과 수직환기구의 단면적 비에 영향을 받으며 단면적 비가 클수록 Plug-holing 발생 가능성이 증가하였다.

• 한국방재학회 논문집
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• 제8권3호
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• pp.37-42
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• 2008

본 연구는 지하철에서 화재발생시 최적의 제연모드 예측을 목적으로 수치해석을 수행하였다. 현재 국내 지하철 화재발생시 제연모드는 승강장 내 화재구역 배기, 비화재구역 급기 또는 정지로 설정 되어있다. 수치해석 조건은 2가지 국내 비상시 제연모드 및 발화 4분(승강장 피난허용시간, NFPA 130) 이전까지 승강장에서 배기를 하며, 발화 4분이 후 터널 배기로 전환되는 스위치모드의 3가지 경우에 대하여 비교 분석하였다. 승객 호흡높이(1.7 m)를 기준으로 열, 일산화탄소 및 가시거리를 비교하였다. 수치해석 결과 급기팬 작동은 연기를 교란시키고 확산시킬 수 있으며, 또한 승강장 및 터널 제연모드로 작동할 경우 승강장의 제연모드로만 작동한 경우에 비하여 연기 배출에 효과적임을 확인할 수 있었다.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제66권2호
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• pp.273-283
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• 2018

Currently, the dynamic amplification effect of suction is described using the wind vibration coefficient (WVC) of external loads. In other words, it is proposed that the fluctuating characteristics of suction are equivalent to external loads. This is, however, not generally valid. Meanwhile, the effects of the ventilation rate of louver on suction and its WV are considered. To systematically analyze the effects of the ventilation rate of louver on the multi-dimensional WVC of ultra-large cooling towers under suctions, the 210 m ultra-large cooling tower under construction was studied. First, simultaneous rigid pressure measurement wind tunnel tests were executed to obtain the time history of fluctuating wind loads on the external surface and the internal surface of the cooling tower at different ventilation rates (0%, 15%, 30%, and 100%). Based on that, the average values and distributions of fluctuating wind pressures on external and internal surfaces were obtained and compared with each other; a tower/pillar/circular foundation integrated simulation model was developed using the finite element method and complete transient time domain dynamics of external loads and four different suctions of this cooling tower were calculated. Moreover, 1D, 2D, and 3D distributions of WVCs under external loads and suctions at different ventilation rates were obtained and compared with each other. The WVCs of the cooling tower corresponding to four typical response targets (i.e., radial displacement, meridional force, Von Mises stress, and circumferential bending moment) were discussed. Value determination and 2D evaluation of the WVCs of external loads and suctions of this large cooling tower at different ventilation rates were proposed. This study provides references to precise prediction and value determination of WVC of ultra-large cooling towers.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권2호
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• pp.68-74
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• 2016

도로터널에 적용하는 반횡류환기방식은 터널의 전연장에 걸쳐서 단위길이당 풍량이 균일하게 될 수 있도록 포트의 개도 조정이 필수적이다. 그러나 현재 국내에서 운영중인 터널의 경우에는 설계시 이에 대한 고려가 적절히 이루어지지 못하고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 개도계산을 위한 프로그램을 개발하고 반횡류환기방식의 터널에서 포트의 운영방안을 제시하였다. 연구결과, 포트의 개도는 급기방식의 덕트에서는 환기소측에서 덕트의 말단(bulk head)쪽으로 갈수록 증가하였다가 감소하는 경향을 가지며, 최소 개도는 56% 정도로 나타나고 있다. 또한 배기방식에서는 환기소측이 15% 정도로 가장 작고 bulk head 쪽으로 갈수록 증가하는 경향을 보이고 있다. 화재시 300 m 구간의 배연풍량을 검토한 결과, 포트사이즈를 조정하지 않는 경우와 급기방식으로 포트사이즈을 조정한 경우에는 터널중앙부의 배연량이 각각 8.1%와 12.5%로 터널중앙부의 배연풍량이 저조한 것으로 나타났다. 따라서 반횡류환기방식의 터널에서는 평상시 환기효율이 저하하더라도 배연시 균일한 풍량을 얻을 수 있도록 포트의 개도를 설정하여 운영하는 것이 반드시 필요한 것으로 판단된다.