Experimental study on the effect of exhaust ventilation by shafts for case of fire in long traffic tunnels

장대 교통터널 화재시 수직갱의 배연효과에 관한 실험적 연구

The objective of this study was to analyze the smoke movement and to investigate the effect of exhaust ventilation using by shafts for case of fire in long tunnels. Based on Froude modeling, the 1/50 scaled model tunnel (20 m long) was constructed by acrylic tubes and test were carried out systematically. The results of the shaft height test show that the effect on exhaust ventilation by a shaft delays the propagation time of backlayering, and the temperature decreases as the shaft height increases. If the fire occurs downstream of the shaft, the backlayering develops to get stronger by the shaft exhaust effect and then the propagation of CO and temperature increase along with propagation of CO. That is to say, in the case of fire downstream of the shaft, the shaft has the advantage of smoke exhaust effects, but it might result in a dangerous situation for the escaping passengers due to the more developed backlayering.

본 연구에서는 장대 터널 화재시 연기의 거동 특성 파악과 수직갱에 의한 배연 능력을 검토하기 위하여 축소 모형실험을 실시하였다. Froude 상사를 기본으로 수직갱을 포함하는 터널을 1/50로 축소하여 20m의 모형 터널을 제작하였다. 화재시 발생되는 연기의 배연실험을 수갱의 높이를 변화시키며 한 결과, 수직갱에 의한 배연은 화재 후방으로의 역기류 전달 시간을 지체시키는 효과를 보였으며, 수직갱의 높이가 증가할수록 온도도 감소하였고, 중앙 높이에서의 온도차이는 수직갱이 없을 경우보다 다소 감소하기는 하나 그 영향은 미비하였다. 수직갱을 지난 지점에서 화재가 발생하였을 경우 수직갱의 높이가 증가하면 수직갱으로의 배연에 의한 역기류 활성화로 CO농도의 전파속도가 증가되며, 단면의 온도도 증가한다. 즉, 수직갱을 지난 지점에서 화재가 발생할 경우 수직갱은 화재 발생으로 인한 연기의 배연에는 유리하나, 오히려 역기류를 증가시켜 화재 초기 승객들의 안전한 대피에는 불리한 상황을 초래한다.