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표제지
목차
1세세부과제 - 도로터널 환기시스템 개발 2
제출문 3
요약문 4
SUMMARY 28
목차 36
제1장 서론 43
제1절 연구개발의 필요성 43
제2절 연구의 목표 45
제3절 연구의 내용 46
제4절 연구추진체계 47
제2장 국내 및 국외의 관련기술 기술동향 48
제1절 최근의 기술개발동향 48
제2절 기술동향 분석 결론 50
제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 51
1. 설계인자 기준 연구 51
1.1. 연구목적 51
1.2. 연구내용 및 결과 52
1.2.1. 벽면마찰계수 53
1.2.2. 차량항력계수 58
1.2.3. 자연환기력 64
1.2.4. 제트팬 승압력과 운전효율 71
1.2.5. 기준 매연배출량 76
1.2.6. 터널별 교통량 패턴 85
2. 설비 설치기준 연구 91
2.1. 연구목적 91
2.2. 연구내용 및 결과 91
2.2.1. 제트팬 가동에 따른 기류유동 CFD분석 91
2.2.2. 터널내 기류유동 3D 현장연구 96
2.2.3. 제트팬 설치방안별 영향분석 110
2.3 연구결과 115
3. 설계모델 연구 116
3.1. 연구목적 116
3.2. 연구내용 및 결과 117
3.2.1. ID 환기시뮬레이터 117
3.2.2. 출구확산 예측모델 121
3.2.3. 전문가 모델 124
3.2.4. 정량적 평가모델 (소요환기량 특성도) 129
3.2.5. 자연환기력 추정 모델 134
3.2.6. 소요동력 추정 모델 138
3.2.7. 계측 DB 분석모델 141
4. 터널 환기시스템 설치기준(안) 연구 147
4.1. 연구목적 147
4.2. 연구내용 및 결과 147
제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 155
제1절 연구개발목표 및 평가의 착안점 155
1. 최종 목표 155
2. 년차별 연구목표 및 내용 156
3. 평가의 착안점 157
제2절 연구개발 목표의 달성도 159
1. 연구개발 목표의 달성도 159
2. 상기 평가의 착안점에 따른 달성도에 대한 자체 평가 164
3. 계획대비 수행실적 169
4. 연구성과 170
제5장 연구개발결과의 활용계획 174
제1절 추가연구의 필요성 및 타 연구에의 응용 174
제2절 연구의 파급효과 및 기대효과 176
제3절 활용계획 177
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 179
제7장 참고문헌 181
판권기 187
별첨 : 도로터널 환기시스템 설계기준(안) 및 해설자료 188
목차 189
I. 제안 목적 193
II. 환기시스템 설계기준 제안서 194
1. 적용 194
1.1. 목적 194
1.2. 적용 범위 194
2. 계획 194
2.1. 계획순서 195
2.1.1. 터널의 노선 선정 195
2.1.2. 환기 설계시 필요한 자료 수집 195
2.1.3. 소요환기량 산정 195
2.1.4. 환기의 기본계획 작성 (환기방식의 선정) 195
2.1.5. 단면계획 및 환기력계산 196
2.1.6. 환기설비 제원의 결정 196
2.1.7. 환기기의 제작, 시공 196
2.1.8. 운전 조정 196
2.2. 조사 196
2.2.1. 교통조사 196
2.2.2. 기상 조사 197
2.2.3. 환경조사 197
2.2.4. 지형, 지물, 지질 조사 198
2.2.5. 관련법규 조사 198
3. 소요환기량 산정 199
3.1. 환기대상 오염물질 199
3.2. 차량의 사용연료에 따른 등록구성비 및 주행거리비 현황 199
3.3. 제작차 허용배출량 기준과 기준배출량 검토 200
3.3.1. 1안 (현 환기설계 기준) 200
3.3.2. 2안 (인제터널 기준) 201
3.3.3. 3안 (환경부 2006년 이후 기준) 201
3.3.4. 4안 (EURO기준) 202
3.3.5. 5안 (배출계수(2010년) 적용 기준) 203
3.4. 소요환기량 206
3.4.1. 소요환기량 산출공식 206
3.4.2. 오염물질별 설계농도 209
3.4.3. 승용차 환산계수의 적용 211
4. 환기력 검토를 통한 환기방식 선정 212
5. 환기계획시 추가 고려사항 212
5.1. 단계건설 212
5.2. 단터널의 저속시 CO 처리 문제 212
5.3. 대기확산에 따른 터널내 허용농도 기준의 규제 213
5.4. 정량적 환기평가 모델의 도입 216
5.5. 동적 환기해석 모델의 도입 219
III. 해설 자료 221
1. 오염물질 허용농도 222
2. 배출량 기준 225
3. 입자상 물질(PM) 배출량 기준 229
4. 제트팬 설치 방법 및 승압계수 232
5. 계측기 설치방법 239
6. 벽면마찰계수 243
7. 차량항력계수 246
8. 자연환기력 추정 250
9. 소요환기량 특성도 253
10. 국내외 설계기준 비교 257
판권기 259
2세세부과제 - 도로터널 방재시스템 개발 260
제출문 261
요약문 262
SUMMARY 283
목차 284
제1장 서론 297
제1절 연구개발의 필요성 297
제2절 연구목표 300
1. 최종 연구목표 300
2. 1차년도(2003. 12 ~ 2004. 12) 연구목표 300
3. 2차년도(2004. 12 ~ 2005. 12) 연구목표 300
4. 3차년도(2005. 12 ~ 2006. 12) 연구목표 300
5. 4차년도(2006. 12 ~ 2007. 12) 연구목표 301
6. 5차년도(2008. 1 ~ 2008. 12) 연구목표 301
제3절 연구의 내용 302
1. 총괄 302
2. 연차별 연구내용 303
제4절 연구추진체계 307
제2장 국내 및 국외 관련기술 동향 308
제1절 국내·외 기술동향 308
제2절 기술동향 분석결론 310
제3장 연구개발 수행내용 및 결과 311
제1절 국내외 도로터널 방재시설 기준 분석 311
1. 국내 관련법 및 기준현황 311
2. 국외 기준 검토 316
3. 각국의 세부설치기준 비교 324
4. 기타시설에 대한 검토 328
제2절 터널화재사고 사례분석 333
1. 국내 도로터널의 사고사례분석 333
2. 국외터널 화재사고 분석 343
3. 터널화재 사고분석결과 요약 354
제3절 터널 위험도 평가기법 358
1. 위험도평가 개요 358
2. 위험도 평가기법 360
3. 위험도 평가 프로그램 392
제4절 종류환기 시스템의 설계기술 개발 395
1. 화재시 터널풍속해석 프로그램 395
2. 임계풍속 산정기법 402
3. 터널화재시 연기의 이동특성 검토 424
제5절 종류환기 시스템의 운영방안 개발 430
1. 젯트팬에 의한 교란특성 시뮬레이션 430
2. 정체터널 및 대면통행터널 화재시 제연팬 운전 436
3. 젯트팬에 의한 가압운전 검토 440
4. 터널 화재시 환기기 운전방안 451
제6절 횡류환기 방식의 설계기술 및 운영기법 개발 454
1. 연구의 필요성 454
2. 횡류환기방식의 설계이론 455
3. 덕트, 도로내압 및 포트개도율 계산 프로그램 464
4. 횡류환기 방식의 덕트 및 차도의 유동 특성 분석 466
제7절 횡류환기방식의 최적 배연랑 산정 475
1. 외국기준에 대한 분석 475
2. 수치시뮬레이션에 의한 배연량 해석 479
3. 모형실험에 의한 배연량 검토 488
4. 최적 배연량 산정결과 492
제8절 설계기준 정립을 위한 요소기술시험 및 평가 494
1. 자동화재탐지설비 성능기준 도출 494
2. 물분무설비에 대한 평가 522
3. 영상감지기 및 속도탐지기 성능 현장시험 539
4. 옥내소화전 방수거리 평가시험 560
5. 중규모터널 제연팬 설치기준 작성을 위한 연구 562
6. 피난연결통로 적정간격에 대한 평가 569
제9절 도로토널 방재시설 설치기준 593
1. 도로터널 방재시설 설치를 위한 터널등급 593
2. 터널등급별 방재시설 설치기준 599
3. 방재시설별 설치기준(안) 주요내용 603
제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 606
제1절 연구개발목표 및 평가의 착안점 606
1. 최종 목표 606
2. 연차별 연구목표 및 내용 607
3. 평가의 착안점 608
제2절 연구개발 목표의 달성도 609
1. 연구개발 목표의 달성도 609
2. 상기 평가의 착안점에 따른 달성도에 대한 자체 평가 610
3. 계획대비 수행실적 613
4. 연구성과 614
제5장 연구개발결과의 활용계획 616
제1절 추가연구의 필요성 및 타 연구에의 응용 616
제2절 연구의 기대효과 616
1. 기대효과 616
제3절 활용계획 617
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 619
제7장 참고문헌 622
판권기 626
3세세부과제 - 터널운영시스템 개발 627
제출문 628
요약문 629
Summary 634
목차 641
제1장 서론 643
제2장 국내 및 국외의 관련기술동향 649
제3장 연구개발 수행내용 및 결과 651
제1절 개요 651
1. 기존 터널 관리 시스템 현황 651
2. 통합 관리 시스템 분석 655
제2절 오염물질 배출량 추정 알고리즘 656
1. 오염물 동적모델 656
2. 오염물질 배출량 추정 알고리즘 659
3. 알고리즘 평가 664
제3절 동적 해석 프로그램 및 환기 제어알고리즘 668
1. 터널 내 유동모델 668
2. 환기량 산정 알고리즘 671
3. 예측제어 알고리즘 677
4. 제어 알고리즘 평가 681
제4절 PC 기반 터널 통합운영시스템 699
1. 계층별 시스템 구성 699
2. 자동화계층과 관리계층의 통신을 위한 표준체계 713
제5절 통합운영시스템의 표준화 724
1. 개요 724
2. 표준화 대상 724
3. 시스템 구조 727
4. 프로세스 740
5. 인터페이스 756
6. 데이터베이스 765
7. 보안 780
제6절 통합 운영 시스템 개발 785
1. 통합 제어 알고리즘 785
2. 터널전용 HMI 개발 792
3. 현장 적용실험 799
제4장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도 805
제5장 연구개발결과의 활용계획 814
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 820
참고문헌 821
부록 827
부록 1. 표준설비신호 분류표 827
부록 2. 터널군통합운영시스템 설계 기준 831
제1장 총칙 832
제2장 터널군통합관리시스템 837
제3장 터널통합관리계층 840
제4장 개별터널관리계층 시스템 878
부록 3. 방재시 풍속제어 로직 893
붙임 : 자체평가의견서 910
판권기 913
1세세부과제 - 도로터널 환기시스템 개발 39
Table 1. 12차 International Symposium on Aerodynamic and Ventilation of Vehicle Tunnels에 발표된 논문의 환기관련 주요 연구과제 48
Table 2. International Symposium on Aerodynamic and Ventilation of Vehicle Tunnels에 발표된 논문의 분야별 연구과제 구성비 (1991년 이후) 49
Table 3. 연구대상 터널제원 52
Table 4. 주요터널 벽면마찰계수 56
Table 5. 차종별 전면투영면적 변화추이 59
Table 6. CFD분석 대상 터널 및 차량 주요 제원 61
Table 7. 서비스별 차량항력 변화 62
Table 8. 기압장벽고에 의한 자연환기력 69
Table 9. 주요터널 자연환기력 69
Table 10. 자연환기력과 제트팬승압력 71
Table 11. 입력자료 78
Table 12. 시나리오 1의 분석결과 79
Table 13. 규제기준에 따른 환기검토(시나리오 1) 80
Table 14. 시나리오 2의 분석결과 81
Table 15. 배출계수 적용사례 입력자료(시나리오 3) 82
Table 16. 시나리오 3의 분석결과 82
Table 17. 대상터널 현황 85
Table 18. 연간 교통량 패턴 86
Table 19. 월 교통량 패턴 87
Table 20. 터널별 계측값 특징 89
Table 21. 교통량 패턴별 특징 90
Table 22. 분석 대상 터널 및 제트팬 사양 91
Table 23. 현장실험 대상 터널 96
Table 24. 장성터널 풍속자료의 단순통계량 98
Table 25. 장성터널 t-test 결과 98
Table 26. 피반령터널 풍속자료의 단순통계량 99
Table 27. 피반령터널 t-test 결과 100
Table 28. 수정산터널 t-test 결과 101
Table 29. 백양산터널 t-test 결과 103
Table 30. 수정산터널의 수평 및 수직터널 분포 105
Table 31. 백양산터널 수평 및 수직 풍속분포 단순통계량 107
Table 32. 임고 4터널 풍속계측값 단순통계량 109
Table 33. 제트팬 설치간격에 따른 영향 분석을 위한 시나리오 110
Table 34. 전문가 시스템 주요 기능 124
Table 35. 최적 환기시스템 선택기준 125
Table 36. Procedural Data 126
Table 37. 터널 데이터 관리 현황 141
Table 38. 국내 및 일본 기준 비교 148
Table 39. 국내 및 PIARC 기준 비교 149
Table 40. 환기설계기준 도출을 위한 국내외 주요 관련 자료 150
별첨 : 도로터널 환기시스템 설계기준(안) 및 해설자료 191
Table A1. 환기설비용량 결정을 위한 허용농도 (1995년, 2004년 권고기준과 동일) 222
Table A2. PM 10 타이어 마모분진 배출량 229
Table A3. 브레이크 마모분진 배출량 229
Table A4. 도로 마모분진 배출량 (미국 자료) 230
Table A5. 비 차량배출 입자상물질(non exhaust PM) 배출량[mg/km] 230
Table A6. 제트팬 설치간격 232
Table A7. 제트팬 특성값 232
Table A8. 제트팬 승압계수 Kj(이미지참조) 232
Table A9. 일본의 제트팬 설치기준 정리 234
Table A10. 국외 연구결과 243
Table A11. 주요터널 벽면마찰계수 245
Table A12. 등가저항면적의 변화 247
Table A13. 차종별 전면투영면적 변화추이 247
2세세부과제 - 도로터널 방재시스템 개발 287
〈표 1.1.1〉 도로터널방재 기술 분야별 소요기술 299
〈표 3.1.1〉 도로터널 방재시설 관련법 현황 313
〈표 3.1.2〉 국내 도로터널 방재기준 비교 314
〈표 3.1.3〉 각국의 도로터널 기준현황 317
〈표 3.1.4〉 프랑스의 제연설비 설치기준 322
〈표 3.1.5〉 오스트리아의 터널 위험등급기준 323
〈표 3.1.6〉 도로터널방재 기준 비교요약 324
〈표 3.1.7〉 터널경사도에 기준(Flammable Liquids의 Drain과 Collect를 위함) 329
〈표 3.1.8〉 교통량 및 주행속도 모니터링 330
〈표 3.1.9〉 전력공급선 및 장비의 내열한도 331
〈표 3.1.10〉 각국의 기준의 연장별 방재시설 설치 332
〈표 3.2.1〉 터널내 발생 화재사고 및 인명피해 현황 334
〈표 3.2.2〉 터널화재사고 원인 335
〈표 3.2.3〉 도로유형별 화재사고 현황 336
〈표 3.2.4〉 지역별 화재사고 현황 337
〈표 3.2.5〉 터널연장별 위치별 화재사고 현황 338
〈표 3.2.6〉 최근 도로터널화재시 감지수단 340
〈표 3.2.7〉 최근 국내도로터널 화재사례 요약 341
〈표 3.2.8〉 각국의 터널별 사고발생율 344
〈표 3.2.9〉 기준 및 설계적용 터널화재사고 발생율 344
〈표 3.2.10〉 세계의 주요 터널사고 사례 346
〈표 3.2.11〉 차종별 사고 발생율 350
〈표 3.2.12〉 차종별 화재사고 건수(일본수도 고속도로 공단) 350
〈표 3.2.13〉 터널 화재사고 원인 352
〈표 3.2.14〉 터널 화재사고시 주 연소물질 352
〈표 3.2.15〉 화재시 사용 소화설비(일본 수도고속도로 공단) 354
〈표 3.2.16〉 화재지속시간 및 사망자수 비교 354
〈표 3.3.1〉 위험도평가를 위한 검토요소 및 상세내용 359
〈표 3.3.2〉 차종별 화재강도 및 성장시간 362
〈표 3.3.3〉 화재강도(측정치 및 각 기준의 권고치) 363
〈표 3.3.4〉 사고발생율 분석 365
〈표 3.3.5〉 화물차와 승용차에 대한 사고발생율(건/108Veh·km)(이미지참조) 366
〈표 3.3.6〉 버스 및 화물차화재에 대한 시나리오 적용기준 368
〈표 3.3.7〉 터널화재시 온도 및 유해가스의 영향 371
〈표 3.3.8〉 Mass Optical Density 374
〈표 3.3.9〉 화재강도 및 성장률, 총발열량 376
〈표 3.3.10〉 차종별 연기 및 CO발생량 377
〈표 3.3.11〉 대피특성 및 확률분포 (by Anders Noren) 379
〈표 3.3.12〉 대피속도에 대한 각국의 설계자료 381
〈표 3.3.13〉 허용온도 및 복사열량 386
〈표 3.3.14〉 사회적 위험도 평가기준 390
〈표 3.3.15〉 Simulex와 대피모델에 의한 대피시간 비교 392
〈표 3.4.1〉 젯트팬 운전단계 설정표 398
〈표 3.4.3〉 화재시 정량화 테이블(임계풍속 2.19 m/s의 예) 398
〈표 3.4.4〉 제어결정표(일부생략) 398
〈표 3.4.5〉 화재강도 및 화재위치에 따른 젯트팬 댓수 및 풍속 해석결과 401
〈표 3.4.7〉 임계풍속에 대한 연구동향 404
〈표 3.4.8〉 임계풍속 해석결과 407
〈표 3.4.9〉 해석조건 410
〈표 3.4.10〉 화재입력조건 410
〈표 3.4.11〉 해석모델 및 경계조건 411
〈표 3.4.12〉 경사도및 화재강도별 임계풍속(수치해석결과) 412
〈표 3.4.14〉 실험범위 418
〈표 3.4.15〉 화재강도 및 성장률, 총발열량 428
〈표 3.5.1〉 대인용 피난연결통로 출입문의 유동손실계수 443
〈표 3.5.2〉 해석결과와 시뮬레이션결과의 비교 444
〈표 3.5.3〉 가압운전해석조건(3D) 446
〈표 3.5.4〉 가압운전모드 검토 450
〈표 3.6.1〉 모델터널의 차도터널 및 덕트제원 467
〈표 3.6.2〉 모델터널에 대한 덕트부 압력손실 계산 472
〈표 3.7.1〉 터널연장별 적용환기방식(독일, RABT) 476
〈표 3.7.2〉 각국의 배연량 비교 478
〈표 3.7.3〉 수치해석조건 479
〈표 3.7.4〉 횡류환기방식의 최적배연량 해석결과 481
〈표 3.7.5〉 실험장치 제원 및 단면형상 488
〈표 3.7.6〉 균일배기방식의 경우 연기의 이동거리 (터널풍속 : 0 m/s) 490
〈표 3.7.7〉 균일배기방식에서 터널내 풍속에 따른 연기이동거리 491
〈표 3.7.8〉 연기이동 가시화 결과 491
〈표 3.7.9〉 터널풍속별 최적배연량에서 연기이동 가시화 492
〈표 3.7.10〉 터널풍속 및 배연량 변화에 따른 연기이동거리 검토(대배기구방식) 492
〈표 3.7.11〉 횡류환기방식의 최적배연량 해석결과 493
〈표 3.8.1〉 실물실험차량 및 발화조건 496
〈표 3.8.2〉 일반적으로 터널에 설치되는 자동화재 탐지설비의 종류 502
〈표 3.8.3〉 외국의 자동화재 감지기 성능기준 503
〈표 3.8.4〉 차동식 분포형 감지기의 감도시험(감지기의 형식승인 및 검정기술기준 제15조) 503
〈표 3.8.5〉 실험조건 514
〈표 3.8.6〉 감지기 성능실험 결과 517
〈표 3.8.7〉 물분무설비에 대한 각국의 기준현황 523
〈표 3.8.8〉 화재강도 및 성장률, 총발열량 525
〈표 3.8.9〉 화재강도 20MW, 터널내 풍속 0.0m/s - 온도분포 527
〈표 3.8.10〉 화재강도 20MW, 터널내 풍속 0.0m/s - 연기농도분포 528
〈표 3.8.11〉 화재강도 20MW, 터널내 풍속 2.5m/s - 온도분포 530
〈표 3.8.12〉 화재강도 20MW, 터널내 풍속 2.5m/s - 연기농도분포 531
〈표 3.8.13〉 화재강도 50MW, 터널내 풍속 0.0m/s - 온도분포 534
〈표 3.8.14〉 화재강도 50MW, 터널내 풍속 0.0m/s - 연기농도분포비교 535
〈표 3.8.15〉 화재강도 50MW, 터널내 풍속 2.5m/s - 온도분포 536
〈표 3.8.16〉 화재강도 50MW, 터널내 풍속 2.5m/s - 연기농도분포 537
〈표 3.8.17〉 차량검지기 사양 541
〈표 3.8.18〉 루프코일 부제어기 사양 542
〈표 3.8.19〉 영상유고감지설비 설치현황 542
〈표 3.8.20〉 영상유고감지설비 실험내용 543
〈표 3.8.21〉 영상유고감지 성능 실험 대상 시스템 543
〈표 3.8.22〉 영상유고감치설비 실험항목 및 내용 545
〈표 3.8.23〉 영상감지기 실험 결과 - 종합 547
〈표 3.8.24〉 A사 영상유고감지설비에 대한 실험결과 557
〈표 3.8.25〉 E사 영상유고감지설비에 대한 실험결과 557
〈표 3.8.26〉 영상유고감지기 실험결과 - 화재감지(판교지하차도) 558
〈표 3.8.27〉 이격거리에 따른 승압효율 및 풍량 567
〈표 3.8.28〉 위험도 평가대상 터널 제원 569
〈표 3.8.29〉 화재시 풍속조건 570
〈표 3.8.30〉 자연환기시 시나리오 따른 발생빈도 및 회귀기간(Return year) 572
〈표 3.8.31〉 화물차량 화재시 기류, 교통류조건에 따른 발생빈도 및 회귀기간 분석 573
〈표 3.8.32〉 화재 시나리오 따른 사상자수 추정결과 577
〈표 3.8.33〉 화재시나리오에 따른 risk index비교 578
〈표 3.8.34〉 기계환기시 사상자수 추정결과 588
〈표 3.9.1〉 도로터널 위험도지수 평가기준 594
〈표 3.9.2〉 터널연장 및 위험도지수에 따른 터널등급 595
〈표 3.9.2(a)〉 국도 일방통행 터널에 대한 등급별 현황 597
〈표 3.9.2(b)〉 국도 대면통행 터널에 대한 등급별 현황 597
〈표 3.9.2(c)〉 고속도로 터널에 대한 등급별 현황 598
〈표 3.9.3〉 기준안 주요 개정내용 600
〈표 3.9.4(a)〉 현행 도로터널 방재시설 설치기준 601
〈표 3.9.4(b)〉 도로터널방재시설 설치기준(안) 602
〈표 3.9.5〉 방재시설별 설치기준(안) 요약 603
1세세부과제 - 도로터널 환기시스템 개발 41
Figure 1. 터널내부 풍속분포 54
Figure 2. 벽면마찰계수 실험시간동안의 속도분포 54
Figure 3. 단면적, 제트팬 대수 및 벽면마찰계수 관계도 55
Figure 4. 조명설비 크기, 벽면마감재 시공비율 및 벽면마찰계수 관계도 56
Figure 5. 차량등록대수 및 차종구성비 변화추이 59
Figure 6. 승용차 및 대형트럭 전면투영면적 분포 59
Figure 7. 차량등가면적의 변화추이(일본고속도로주식 회사, 2006) 60
Figure 8. 터널내 차량분포 61
Figure 9. 압력분포 62
Figure 10. 터널 입출구에서의 기압차(임고 4터널) 65
Figure 11. 임고4터널의 자연환기력 (2007/06/07) 65
Figure 12. 고창터널의 자연환기력(2007/01/26) 66
Figure 13. 장성터널의 자연환기력(2007/02/11) 66
Figure 14. 기압장벽고 개념(Roche, 1991) 67
Figure 15. 투영거리별 기압장벽고의 비(장성터널) 68
Figure 16. 임고4터널 종단면 지형 68
Figure 17. 임고4터널에서의 기압장벽고 68
Figure 18. 팬가동시 풍속 71
Figure 19. 제트팬 승압력 및 운전효율 분포 72
Figure 20. 제트팬 가동에 따른 자연환기력과 관련변수 관계 73
Figure 21. 터널 MESH 74
Figure 22. 터널내 정압분포 74
Figure 23. 자연환기력과 제트팬승압력 74
Figure 24. 자연환기력과 제트팬운전효율 74
Figure 25. 국내 승용차의 등록구성비 및 주행거리비 77
Figure 26. 유럽의 경유승용차 보급현황 및 전망 77
Figure 27. 시나리오 별 매연 기준배출량 비교 78
Figure 28. 제트팬 가동에 따른 풍속 분포 (높이 3.4m 수평단면) 92
Figure 29. 벽면으로부터의 이격거리별 풍속분포 92
Figure 30. 높이별 풍속분포 (벽면으로부터 30cm 이격 수직단면) 93
Figure 31. 높이별 풍속분포 93
Figure 32. 제트팬으로부터의 이격거리별 단면상 풍속분포 94
Figure 33. 높이별 벽면부근의 풍속분포 94
Figure 34. 장성터널 풍속분포 97
Figure 35. 피반령터널 풍속분포 99
Figure 36. 수정산 터널내 풍속 분포(400m 및 1956m 지점) 101
Figure 37. 수정산 터널내 풍속 분포(900m 및 1456m 지점) 102
Figure 38. 백양산 터널내 풍속 분포(300m 및 2040m 지점) 102
Figure 39. 백양산 터널내 풍속 분포(800m 및 1240m 지점) 103
Figure 40. 수정산 터널의 수직 및 수평 풍속분포 104
Figure 41. 백양산터널 수평 및 수직풍속 분포 106
Figure 42. 임고 4터널 계측값 분포 (1) 108
Figure 43. 임고 4터널 계측값 분포 (2) 108
Figure 44. 임고 4터널 계측값 분포 (3) 109
Figure 45. 설치간격별 터널내 유도풍속 111
Figure 46. 2차선 터널내 풍속 및 압력분포 112
Figure 47. 3차선 터널내 풍속 및 압력분포 113
Figure 48. ITVS 통합모델 초기화면 116
Figure 49. 환기시뮬레이터 흐름도 118
Figure 50. 네트워크화한 분석대상 환기시스템 119
Figure 51. 실행결과 예 119
Figure 52. 분류/등가배출강도 모델 흐름도 122
Figure 53. Excel 매크로를 이용한 출구확산도 123
Figure 54. 전문가 모델 실행 창 127
Figure 55. 전문가 모델 적용 예 128
Figure 56. 자연환기력 추정 모델 초기화면 136
Figure 57. 계측 DB 분석모델 TNLDAal 초기화면 145
Figure 58. 계측 DB 분석모델 TNLDAal 흐름도 146
별첨 : 도로터널 환기시스템 설계기준(안) 및 해설자료 192
Figure 1. 국내 승용차의 등록구성비 및 주행거리비 200
Figure 2. 경유승용차의 구성비에 따른 기준배출량의 변화 204
Figure 3. 국내외 중량별 매연 기준배출량에 대한 주요 규제기준 비교 205
Figure 4. 매연, CO, NOx에 대한 경사, 속도, 표고보정계수 208
Figure 5. 분류/등가배출 강도 모델 흐름도 214
Figure 6. 분류/등가배출 강도 모델을 이용한 출구확산 형태 215
Figure 7. 소요환기량 특성도 217
Figure A1. 연도별 배출량 및 미립자 비율 변화추이 (일본 기준) 227
Figure A2. 제트팬 가동에 따른 풍속분포 (높이 3.4m 단면) 235
Figure A3. 제트팬 가동에 따른 풍속분포 (제트팬 및 벽면으로부터의 거리별 분포) 235
Figure A4. 팬가동시 풍속분포 236
Figure A5. 제트팬 승압력 및 운전효율 분포 237
Figure A6. 자연환기력과 제트팬운전효율 237
Figure A7 입구 및 출구 부근 풍속 계측값 241
Figure A8. 벽면과의 이격거리에 따른 풍속계측값 비교 (이격거리 20cm, 50cm지점 및 전단면 계측값) 242
Figure A9. 벽면마찰계수 실험시간동안의 속도분포 244
Figure A10. 차량등록대수 및 차종구성비 변화추이 247
Figure A11. 기압장벽고개념 251
Figure A12. 임고4터널에서의 기압장벽고 252
2세세부과제 - 도로터널 방재시스템 개발 291
〈그림 3.2.1〉 연도별 화재사고 발생현황 334
〈그림 3.2.2〉 터널유형별 화재사고 현황 335
〈그림 3.2.3〉 터널화재 원인 336
〈그림 3.2.4〉 터널연장별 화재사고 현황 338
〈그림 3.2.5〉 종단경사별 화재사고 현황 339
〈그림 3.2.6〉 터널폭원별 화재사고 현황 339
〈그림 3.3.1〉 터널화재발생 시나리오 370
〈그림 3.3.2〉 화재강도에 따른 성장곡선 376
〈그림 3.3.3〉 일산화탄소 생성비율에 대한 평가 377
〈그림 3.3.4〉 터널화재시 대피시간 구분 378
〈그림 3.3.5〉 터널대피특성별 확률분포 379
〈그림 3.3.6〉 Traffic Accident Model 380
〈그림 3.3.7〉 전방 대피자와 거리에 따른 보행속도 변화 382
〈그림 3.3.8〉 가시도와 보행속도 관계 383
〈그림 3.3.9〉 각국의 사회적 위험도 평가기준 비교 390
〈그림 3.3.11〉 위험도평가 프로그램의 순서도 393
〈그림 3.3.12〉 대피시간 비교 394
〈그림 3.3.13〉 시간대별 대피인원 비교 394
〈그림 3.4.1〉 Schematic diagram of tunnel ventilation simulation program 397
〈그림 3.4.2〉 제어흐름도 개요 398
〈그림 3.4.3〉 제트팬 가동시 터널내 풍속변화 399
〈그림 3.4.4〉 제트팬 정지시 터널내 풍속변화 399
〈그림 3.4.5〉 임계풍속 비교(종류식) 407
〈그림 3.4.6〉 임계풍속 비교(횡류식) 407
〈그림 3.4.7〉 임계풍속비교(20 MW CFD 시뮬레이션결과 및 계산식) 407
〈그림 3.4.8〉 (a) 경사보정계수에 따른 임계풍속 비교(5MW) (b) 경사보정계수에 따른 임계풍속 비교(20MW) (c) 경사보정계수에 따른 임계풍속 비교(30MW) (d) 20 MW의 임계풍속 비교 408
〈그림 3.4.9〉 화재 강도별 임계풍속산정(터널경사도 : 0%) 413
〈그림 3.4.10〉 화재강도 및 구배에 따른 임계풍속 413
〈그림 3.4.11〉 시험장치의 개요도 및 사진 417
〈그림 3.4.12〉 모형 터널 단면도 418
〈그림 3.4.13〉 임계풍속 결정방법 418
〈그림 3.4.14〉 백레이어 현상 가시화 419
〈그림 3.4.15〉 화재강도 및 구배에 따른 임계풍속 419
〈그림 3.4.16〉 실험 결과와 수치 해석 비교 421
〈그림 3.4.17〉 화재강도에 따른 경사보정계수 비교 423
〈그림 3.4.18〉 임계풍속 비교(경사도 0%) 423
〈그림 3.4.19〉 화재강도가 연기이동특성에 미치는 영향 426
〈그림 3.4.20〉 터널경사도가 연기이동 특성에 미치는 영향 426
〈그림 3.4.21(a)〉 화재성장곡선 428
〈그림 3.4.21(b)〉 터널입구 풍속 428
〈그림 3.4.22〉 평균온도 및 유해물질 평균농도(호흡선높이 기준) 429
〈그림 3.5.1〉 차로수별 터널단면형상 431
〈그림 3.5.2〉 해석 터널 단면 mesh (2차선) 431
〈그림 3.5.3〉 젯트팬을 가동하지 않는 경우 등온면(60℃) 분포 432
〈그림 3.5.4〉 2차선 단면 터널 내부 60℃ 등온선 434
〈그림 3.5.5〉 3차선 단면 터널 내부 60℃ 등온선 434
〈그림 3.5.6〉 4차선 단면 터널 내부 60℃ 등온선 435
〈그림 3.5.7〉 화원에서 200m 떨어진 jet fan 작동시 온도 분포 435
〈그림 3.5.8〉 터널화재시 풍속(경계조건) 437
〈그림 3.5.9〉 연기농도 및 대피거리에 대한 분석 (Ventilation velocity at Vrc, HRR=20MW) 438
〈그림 3.5.10〉 연기농도 및 대피거리에 대한 분석 (Ventilation velocity at 0 m/s, HRR=20MW) 438
〈그림 3.5.11〉 연기농도 및 대피거리에 대한 분석 (Ventilation velocity at Vrc, HRR=50MW) 439
〈그림 3.5.12〉 연기농도 및 대피거리에 대한 분석 (Ventilation velocity at 0 m/s, HRR=50MW) 439
〈그림 3.5.13〉 가압운전 특성검토를 위한 모델터널 440
〈그림 3.5.14〉 가압운전을 하지 않는 경우 압력분포 441
〈그림 3.5.15〉 피난연결통로의 유동손실계수 해석을 위한 그리드형상 443
〈그림 3.5.16〉 상행터널 화재시 터널내 압력분포 445
〈그림 3.5.17〉 하행터널 화재시 터널내 압력분포 445
〈그림 3.5.18〉 가압특성해석 모델 446
〈그림 3.5.19〉 터널내압프로그램의 신뢰성검토 447
〈그림 3.5.20〉 화재시 제연팬 운전 방안 453
〈그림 3.6.1〉 급기 또는 배기 포트가 있는 터널의 검사체적 456
〈그림 3.6.2〉 급기반횡류식의 개요도 457
〈그림 3.6.3〉 배기반횡류방식의 개요도 461
〈그림 3.6.4〉 포트유동손실계수 466
〈그림 3.6.5〉 모델터널 개요도 467
〈그림 3.6.6〉 수치해석모델 개요도 468
〈그림 3.6.7〉 급기 반횡류 방식의 환기특성 470
〈그림 3.6.8〉 배기반횡류 방식의 환기특성 471
〈그림 3.6.9〉 균일 급배기방식을 적용하는 터널의 내압분포 및 포트개도율 473
〈그림 3.6.10〉 배기운전모드로 전환하여 운전하는 경우 특성 474
〈그림 3.7.1〉 화점풍속 0.0m/s시 터널내 연기농도분포 및 연기이동거리(5MW) 482
〈그림 3.7.2〉 화점풍속 0.0m/s시 터널내 연기농도분포 및 연기이동거리(20MW) 482
〈그림 3.7.3〉 화점풍속 0.0m/s시 터널내 연기농도분포 및 연기이동거리(50MW) 483
〈그림 3.7.4〉 화점풍속 1.25m/s 터널내 연기농도분포 및 연기이동거리[20MW] 484
〈그림 3.7.5〉 화점풍속 1.25m/s 터널내 연기농도분포 및 연기이동거리[50MW] 485
〈그림 3.7.6〉 화점풍속 2.5m/s 터널내 연기농도분포 및 연기이동거리[20MW] 486
〈그림 3.7.7〉 화점풍속 2.5m/s 터널내 연기농도분포 및 연기이동거리[50MW] 487
〈그림 3.7.8〉 시험장치 사진 488
〈그림 3.7.9〉 배기구 및 연기발생기 489
〈그림 3.7.10〉 가시화 사진예 490
〈그림 3.8.1〉 실물화재실험 및 측정장치의 개요도 495
〈그림 3.8.2〉 승용차 화재시 화재강도 측정 현장 497
〈그림 3.8.3〉 승용차 화재시 화재강도 측정 결과 498
〈그림 3.8.4〉 승용차 화재시 오염물질 발생량 평가 498
〈그림 3.8.5〉 승합차 화재시 화재강도 측정 현장 499
〈그림 3.8.6〉 승합차 실물화재 실험결과 500
〈그림 3.8.7〉 승합차 실물화재시 오염물질 산정결과 500
〈그림 3.8.8〉 엔진룸에서 화재가 발생하는 경우(PC0) 풍속 : 0.0 m/s 505
〈그림 3.8.9〉 엔진룸에서 화재가 발생하는 경우(PC0) 풍속 : 3.0 m/s 506
〈그림 3.8.10〉 운전석에서 화재가 발생하는 경우(PC2) 풍속 : 0.0 m/s 508
〈그림 3.8.11〉 운전석에서 화재가 발생하는 경우(PC2) 풍속 : 3.0 m/s 509
〈그림 3.8.12〉 승합차 화재시(SB) 풍속 : 0.0 m/s 510
〈그림 3.8.13〉 승합차 화재시(SB) 풍속 : 3.0 m/s 511
〈그림 3.8.14〉 터널관로연장(외부) 513
〈그림 3.8.15〉 터널관로연장(내부) 513
〈그림 3.8.16〉 멀티덱 형식의 유량 발생장치 513
〈그림 3.8.17〉 풀화재 실험 장면 515
〈그림 3.8.18〉 풀화재에 의한 화재강도 측정결과 515
〈그림 3.8.19〉 화재감지기 실물 실험 개요도 515
〈그림 3.8.20〉 천정부 온도분포 측정결과 (Pool fire 2㎡) 518
〈그림 3.8.21〉 천정부 온도분포 측정결과 (Pool fire 2㎡) 518
〈그림 3.8.22〉 천정부 온도분포 측정결과 (승용차 화재) 518
〈그림 3.8.23〉 1분간 온도상승율 519
〈그림 3.8.24〉 영상유고감지시스템 개요 539
〈그림 3.8.25〉 영상유고감시시스템 프로그램 예시 540
〈그림 3.8.26〉 차량검지기 주제어기 541
〈그림 3.8.27〉 며느리고개 터널현황 544
〈그림 3.8.28〉 며느리고개터널 카메라설치 위치도 544
〈그림 3.8.29〉 며느리터널 영상유고 감지설비 설치 및 실험장면 545
〈그림 3.8.30〉 봉안터널 일반 현황 548
〈그림 3.8.31〉 봉안터널 전경 및 장비실 549
〈그림 3.8.32〉 봉안터널 카메라설치 위치도 549
〈그림 3.8.33〉 봉안터널 영상분석시스템 실험 사진 550
〈그림 3.8.34〉 봉안터널 영상분석시스템 모니터링 프로그램 550
〈그림 3.8.35〉 유고상황검지(월별 감지횟수총합) 552
〈그림 3.8.36〉 유고상황검지(일별 감지횟수) 552
〈그림 3.8.37〉 시범운영중 실제 교통사고 감지 결과 - 2008.07.09 553
〈그림 3.8.38〉 판교지하차도 카메라설치 및 실험사진 554
〈그림 3.8.39〉 영상감지 카메라 설치도 - 판교지하차도 555
〈그림 3.8.40〉 방수압력 측정기구 560
〈그림 3.8.41〉 방수거리 측정결과 561
〈그림 3.8.42〉 시험장치 개요도 및 측정위치 563
〈그림 3.8.43〉 벽면간의 이격거리에 따른 젯트팬 설치위치 563
〈그림 3.8.44〉 벽면과 이격거리에 따른 격자계 564
〈그림 3.8.45〉 해석모델의 격자계 565
〈그림 3.8.46〉 이격거리에 따른 승압효율 검토를 위한 실험결과 566
〈그림 3.8.47〉 이격거리에 따른 승압효율 검토를 위한 해석결과 566
〈그림 3.8.48〉 젯트팬으로부터 이격거리에 따른 단면풍속분포(실험결과) 567
〈그림 3.8.49〉 종방향 이격거리에 따른 단면풍속 분포해석 결과 567
〈그림 3.8.50〉 종방향 이격거리에 따른 압력분포 및 풍속 해석결과 568
〈그림 3.8.51〉 자연환기시 화물차 화재발생 시나리오 572
〈그림 3.8.52〉 감지후 60초 경과후에 경고방송을 하는 경우 F/N선도 및 사회적 위험도 평가기준(정체빈도 0.18%, 순풍빈도 : 96.8%) 579
〈그림 3.8.53〉 감지후 60초 경과후에 경고방송을 하는 경우 F/N선도 및 사회적 위험도 평가기준(정체빈도 0.18%, 순풍빈도 : 50.0%) 579
〈그림 3.8.54〉 감지후 60초 경과후에 경고방송을 하는 경우 F/N선도 및 사회적 위험도 평가기준(정체빈도 2.0%, 순풍빈도 : 96.8%) 580
〈그림 3.8.55〉 감지후 60초 경과후에 경고방송을 하는 경우 F/N선도 및 사회적 위험도 평가기준(정체빈도 2.0%, 순풍빈도 : 50.0%) 580
〈그림 3.8.56〉 감지후 120초 경과후에 경고방송을 하는 경우 F/N선도 및 사회적 위험도 평가기준(정체빈도 0.18%, 순풍빈도 : 96.8%) 581
〈그림 3.8.57〉 감지후 120초 경과후에 경고방송을 하는 경우 F/N선도 및 사회적 위험도 평가기준(정체빈도 2.0%, 순풍빈도 : 50.0%) 581
〈그림 3.8.58〉 감지후 120초 경과후에 경고방송을 하는 경우 F/N선도 및 사회적 위험도 평가기준(정체빈도 2.0%, 순풍빈도 : 96.8%) 582
〈그림 3.8.59〉 감지후 120초 경과후에 경고방송을 하는 경우 F/N선도 및 사회적 위험도 평가기준(정체빈도 2.0%, 순풍빈도 : 50.0%) 582
〈그림 3.8.60〉 감지후 120초 경과후에 경고방송을 하는 경우 Risk Index비교(정체빈도 2.0%, 순풍빈도 : 50.0%, 3.33%) 583
〈그림 3.8.61〉 감지후 120초 경과후에 경고방송을 하는 경우 Risk Index비교(정체빈도 2.0%, 순풍빈도 : 50.0%, 3.33%) 583
〈그림 3.8.62〉 정체빈도 2.0%, 순풍빈도 50.0%,인 경우에 PA time에 따른 Risk Index비교 584
〈그림 3.8.63〉 기계 환기시 화재발생 시나리오 586
〈그림 3.8.64〉 감지후 120초 경과후에 경고방송을 하는 경우 F/N선도 및 사회적 위험도 평가기준(정체빈도 2.0%, 순풍빈도 : 96.8%) 589
〈그림 3.8.65〉 감지후 120초 경과후에 경고방송을 하는 경우 F/N선도 및 사회적 위험도 평가기준(정체빈도 2.0%, 순풍빈도: 50%) 589
〈그림 3.8.66〉 화재후 180초 경과후에 경고방송을 하는 경우 F/N선도 및 사회적 위험도 평가기준(정체빈도 2.0%, 순풍빈도 : 96.8%) 590
〈그림 3.8.67〉 화재후 180초 경과 후에 경고방송을 하는 경우 F/N선도 및 사회적 위험도 평가기준(정체빈도 2.0%, 순풍빈도: 50%) 590
〈그림 3.8.68〉 자연환기와 기계환기 비교(정체빈도 2.0%, 순풍빈도 : 50%) 591
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