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표제지
국문초록
목차
제1장 서론 9
1.1. 연구의 목적과 필요성 9
1.2. 연구범위 10
1.3. 시스템제원 11
(1) 터널제원 11
(2) 차량제원 11
1.4. 프로그램 소개 13
1.4.1. SES (Subway Environment Simulation) 13
1.4.2. FLUENT 6.2.16 15
1.4.3. Simulex 17
1.4.4. 터널 네트워크 공기역학 해석 프로그램 (Train-Tunnel Network Simulation v1.0) 19
제2장 환기설계부문 21
2.1. 환기설계 이론 21
2.1.1. 철도터널 환기설계 21
2.2. 해석결과 23
제3장 공기압해석부문 25
3.1. 공기압해석 이론 25
3.1.1. 터널 내 공기역학 이론 25
3.1.2. 미기압파 관련 이론 27
3.1.3. 미기압파 저감 대책 30
3.1.4. 이명감의 정의 및 평가기준 31
3.1.5. 객실 내 공기압 예측 모델 34
3.2. 해석결과 36
3.2.1. 미기압파 해석결과 37
3.2.2. 이명감 해석결과 37
제4장 방재설계부문 41
4.1. 지배방정식 41
4.1.1. 운동량방정식 (URANS - Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes' Equation) 41
4.1.2. 난류모델과 에너지방정식 42
4.1.3. 임계유속 산정 43
4.2. 해석결과 43
4.2.1. 터널 입구 화재 발생시 43
4.2.2. 터널 중앙부 화재 발생시 45
4.2.3. 터널 출구 화재 발생시 46
제5장 정량적 안정성 분석 (QRA) 47
5.1. QRA이론 47
5.1.1. 안정성 분석의 개념과 필요 요소 47
5.1.2. 시스템 위험분석 및 위험도 평가 수행 절차 48
5.1.3. 평가기준 52
5.1.4. 철도사고 통계 53
5.1.5. 해석조건 56
5.2. 해석결과 56
제6장 결론 58
참고문헌 60
ABSTRACT 62
표 1.1. 터널제원 11
표 1.2. 열차제원 11
표 1.3. 1일 열차운행시간 12
표 1.4. 오전 첨두시 각 열차별 터널 통과시간 13
표 1.5. 대피자의 신체치수 19
표 1.6. TTNS에 적용된 수치해석 기법 20
표 2.1. 디젤열차 오염물질 배출량 21
표 2.2. 터널내 오염물질에 대한 허용기준 23
표 3.1. BR에서 정한 기압변동의 허용기준 32
표 3.2. 고속철도 네트워크에서의 기압변동기준(ERRI) 32
표 3.3. 복선터널에 대한 이명감 기준(열차교향의 극한조건) 33
표 3.4. 고속열차 KTX의 차체기밀도와 등가누기면적 35
표 5.1. 화재안전목표설정 예-Bukowski et al,. 1991 50
표 5.2. 00터널 QRA case 및 화재 시나리오 구성 50
표 5.3. 고온 공기 노출에 대한 허용시간 52
표 5.4. 각국의 사회적 기준범위 위험도 53
표 5.5. 철도청 통계연감, (1985~2004, 20년합계) 53
표 5.6. 국내철도의 화재사고 발생빈도 54
표 5.7. 미국철도의 화재사고 발생빈도 55
그림 1.1. 연구 수행 흐름도 10
그림 1.2. 피난연락갱 및 대형 대피소 위치 11
그림 1.3. SES 프로그램 구성도 14
그림 1.4. FLUENT S/W Package 구성 16
그림 1.5. 사람의 보행속도 18
그림 1.6. 대피자의 신체치수 19
그림 1.7. TTNS 프로그램 구성도 20
그림 2.1. 철도터널 오염농도에 대한 개념도 22
그림 2.2. 환기설계결과-1 23
그림 2.3. 환기설계결과-2 24
그림 3.1. 열차의 돌입과 압축파의 발생 25
그림 3.2. 열차교향시 터널 내 압력변동 27
그림 3.3. 압축파의 발생 및 전파, 터널출구에서의 미기압파 발생 28
그림 3.4. 00터널 벨마우스식 갱문형상 31
그림 3.5. 미기압파 해석결과 37
그림 3.6. KTX 단독·교행시 객실내 압력변동 38
그림 3.7. 새마을호 단독·교행시 객실내 압력변동 38
그림 3.8. 시간에 따른 압력분포결과 39
그림 3.9. 각 관측점의 압력변동 40
그림 3.10. KTX열차 관측점의 압력변동 40
그림 4.1. 터널입구 화재발생시 해석결과 44
그림 4.2. 터널중앙부 화재발생시 해석결과 45
그림 4.3. 터널출구 화재발생시 해석결과 46
그림 5.1. 안정성분석 수행흐름도 48
그림 5.2. 열차사고 Event Tree 49
그림 5.3. 방재계획 Event Tree 49
그림 5.4. 화재시나리오 51
그림 5.5. CO 농도에 따른 피난의지 상실시간 51
그림 5.6. F-N Curve 52
그림 5.7. 사고유형별 철도사고 비율 53
그림 5.8. 여객 수송실적 및 철도사고 사망자 통계,(1985~2004) 54
그림 5.9. QRA 분석결과 57
초록보기 더보기
최근 철도노선의 신설과 노선 개량사업이 증가함에 따라 산악지형이 많은 국내 지형 여건상 터널구조물의 개소수가 증가하고 있는 추세이다.
터널구조물은 운송시간과 거리를 최소화 시켜주는 장점이 있지만 열차화재사고가 발생할 경우, 외부연결(대피)통로가 한정되어 있고 공기가 밀폐되어 있어 많은 양의 연기와 열이 생성 될 수 있기 때문에 외부 또는 지상에서의 상황 파악, 탈출, 진화, 방어 및 구조활동을 취하는데 큰 어려움을 가지고 있어 적절한 대응조치가 실패할 경우 인명안전에 심각한 문제를 야기할 수 있다.
따라서 터널방재시설은 방재기준에 맞춰 최대한 안전성을 확보하도록 설계되어야 하며 아울러 방재시설설계에 대한 검증을 필요로 하고 있다.
본 연구에서는 ○○구간에 위치한 터널을 모델로 하여 터널 설계시 화재로 인한 인명피해를 줄이기 위해 구비된 방재설비 설계에 대해 정량적 위험도 평가(QRA)를 통해 검증하여 방재설비 계획에 대한 적정성을 검토하였다.
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