• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권5호
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• pp.823-837
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• 2018

도심지 교통정체를 해소하고 지상공간 활용도를 높이기 위해 세계 각국에서는 단일 면적에 최대 교통량을 확보할 수 있고 저수공간등 다목적 활용이 가능한 복층 터널 건설이 각국에서 진행되고 있다. 최근 국내에서도 복층터널 시공에 대한 수요가 증가하고 있으며 단일 노선 복층터널뿐만 아니라 지중에서의 분 합류부 및 교차로 시공까지 가능한 네트워크형 복층터널 개발 연구가 진행 중에 있다. 네트워크형 복층터널에서 지중 분기부 및 합류부 시공 시 형성되는 필라부는 복층터널 본선부와 분기터널간의 상호 간섭효과에 의해 응력집중이 발생되는 취약부로 지반조건에 따른 보강공법 적용이 필요하다. 본 논문은 강연선을 사용하여 loop 형태로 필라부를 구속함으로써 다축 방향으로 구속력을 발휘할 수 있는 보강공법을 제시하였다. 이 방법의 검증을 위하여 실제 복층터널 필라 형성부와 복층터널 상하부에서의 분기되는 구간을 각각 모델링하여 수치해석을 수행하였다. 이를 통해 적정 필라폭 확보에 대한 방안을 제시하였고 기존 보강방법과의 비교 및 보강효과에 대한 수치해석적 검증을 수행하여 실제 현장 적용 전 복층터널 분기부 시공방안을 강구하였다.

• 터널과지하공간
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• 제26권1호
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• pp.32-45
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• 2016

전 세계적으로 도심지 공간의 효율적인 활용을 위한 지하 공간 이용방안에 대해 연구가 진행되어 왔고 미국, 유럽, 중국 등이 복층터널을 건설하여 운영 중이다. 대표적으로, 프랑스의 A86 East, 말레이시아 SMART 터널, 스페인 M30 프로젝트, 미국 시애틀 SR99, 중국 상하이 양쯔강 터널 등을 예로 들 수 있다. 이에 따라서 국내에서도 교통집중을 해소하고 지상 공간 확보를 위해 대심도에 위치하는 네트워크형 복층도로터널 운영에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 기존에 사용하고 있는 일반적인 도로터널의 환기설계 아웃라인의 리뷰를 통해 대심도 복층터널에 추가적으로 필요한 다양한 요소들을 분석해보고, 해외 복층 도로터널설계사례들을 자세히 검토하여 환기방식과 종류에 따른 환기설계인자분석을 통해 네트워크형 복층 도로터널에 적용 가능한 설계인자를 도출해내고 특징적인 환기설계인자를 새롭게 정립해 본다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제30권2호
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• pp.81-86
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• 2016

최근 국내 도심지 도로는 빈번한 교통정체가 발생하고 있다. 도심지 교통정체를 해소하기 위한 방안으로 국내에서는 대심도 복층터널에 대한 계획이 이루어지고 있다. 국내에서 계획되는 대심도 복층터널은 소형차 전용으로 계획되며 네트워크형의 구조를 가지고 있어 차량의 출입이 지하공간에서 이루어지고 있다. 이러한 네트워크형 대심도 복층터널은 터널의 단면 및 높이가 일반도로터널 보다 작고 차량의 출입으로 인한 교통풍의 작용으로 화재연기가 터널 승객의 대피보다 빠르게 전파되어 인명피해 발생이 예상된다. 따라서 본 연구에서는 국내 네트워크형 대심도 복층터널에 화재시 화재연기 확산지연을 방지하고자 화재연기 확산지연 장치 작동시 터널 차단면적에 터널 내 작용하는 유입풍의 저감효과를 분석하였으며, 분석결과 터널 차단면적이 50% 이상일 경우 터널 내 작용하는 풍속을 약 21% 저감시키는 효과가 나타났으며, 면적이 50% 이상일 경우 화재 연기의 확산속도를 약 21% 저감시켜 안전한 대피에 도움이 될 것이라 판단된다.

• 터널과지하공간
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• 제27권1호
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• pp.50-57
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• 2017

본 연구는 네트워크형 복층터널의 환기설계를 위하여 분기부지점에서 발생할 수 있는 충격손실에 대한 실험연구이다. 충격손실양을 결정할 수 있는 충격손실계수는 현재까지 종횡비가 일정한 원형이나 사각단면에 관한 설계값 및 이론식만이 존재하고 있다. 하지만 현재 국내에서 검토중인 복층터널이 종횡비가 약 1:3정도로 층고가 낮은 소형차 전용도로이기 때문에 본 조건에 맞는 충격손실계수의 제시가 필요하다. 이를 위하여 Reynolds 상사법칙이 적용된 약 1:23 스케일의 실험모델을 제작하여 큰 종횡비에 따른 분기부 지점 충격손실계수를 측정하였다. 연구 결과 분기부가 존재할 때 직선구간에 작용하는 충격손실 계수 와 분기부에서 작용하는 충격손실 계수 이 선행연구 되었던 설계값 및 이론식보다 2~3배 높게 측정되는 것을 확인하였다. 즉, 큰 종횡비가 충격손실계수에 미치는 영향이 크다는 것을 확인함에 따라서 네트워크형 복층터널의 환기설계 시 보다 정확한 설계값을 제시할 수 있을 것으로 기대한다.

• 터널과지하공간
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• 제27권3호
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• pp.132-145
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• 2017

과거 도로터널 환기에 있어서 충격 손실은 설계에 반영되지 않았지만, 터널 내 네트워크형 구조로 인해 분기 합류부가 존재하는 복층 도로터널에서는 충격 손실에 의한 압력 손실이 크게 발생할 것이다. 이에 본 연구에서는 네트워크형 구조를 가지는 복층 도로터널 최적 환기 설계를 위하여 분기 합류 지점에서 발생하는 충격 손실에 대한 3D 전산유체역학(CFD) 수치해석 연구를 수행한다. 이를 위해 복층 도로터널 표준단면을 적용한 실제 스케일 모델을 활용하여 전산 유체 역학을 수행하였고 다양한 각도와 차도폭에 대한 충격 손실 계수를 도출하여 기존의 설계 값과 비교 분석하였다. 연구 결과, 분기 구간에서는 30도의 분류 각도를 가진 모델의 충격 손실 계수가 높게 측정되었고, 합류 구간에서는 2차선으로 설계된 모델의 충격 손실 계수가 낮게 측정됨을 확인할 수 있었다. 따라서 분기 합류 각도와 차도폭이 충격 손실 산정에 있어서 중요한 설계 요소가 될 수 있으므로 환기기 용량 산정에 있어서 정확한 설계 인자를 제시할 것으로 판단된다. 본 연구는 3D 전산유체역학(CFD)를 활용하여 확폭 교차 유 무에 따른 분기 합류 지점에서의 충격 손실 계수를 도출하고, ASHRAE 설계 값과 결과를 비교 분석하였다. 확폭 구간이 반영되지 않은 모델은 ASHRAE 값에 비해 최대 3배의 충격 손실 값을 확인하였고, 확폭 구간이 반영된 모델은 최대 2배의 값을 확인할 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제28권1호
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• pp.111-124
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• 2018

본 연구는 전세계적으로 활발하게 기술 개발 중인 네트워크형 복층 도로터널에서의 환기 설계를 위해 새롭게 요구되는 설계인자를 분석한다. 분류 및 합류부 지점에 존재하는 확폭구간에서 단면적의 변화에 따라 발생하는 충격손실계수를 결정하기 위해 전산유체역학(CFD)를 통한 수치해석 연구를 진행하였다. 수치해석에 사용된 모델은 실제 스케일을 반영하였고 이전의 선행 연구의 충격손실계수 값과의 비교분석을 통해 그 값의 신뢰성을 확보하였다. 수치해석 연구의 결과로 단면적비의 변화에 따른 충격손실계수 값을 도출해냈고 급확대부와 급축소부 두 경우 모두 이전의 선행 연구에서 제시된 충격손실계수 값보다 높게 계산되어졌다. 이는 네트워크형 복층 도로터널의 기하학적 구조의 특성이 충격손실계수에 미치는 영향이 크다고 판단된다. 따라서 본 연구의 결과 값은 앞으로 네트워크형 복층 도로터널의 환기 설계에 있어 좀 더 정확한 설계에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권1호
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• pp.115-126
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• 2019

최근 도심지 차량 정체 해소와 주변환경을 개선하기 위하여 도심지 지하공간을 활용하는 대심도 복층터널 설계 및 시공 기술개발 연구가 진행되고 있으며, 네트워크형 복층터널은 단면이 작고, 평지 하부에 시공됨에 따라 입 출구의 경사가 가파른 특징이 있는 교차로 형태를 가지며 화재발생시 화재연기가 매우 빠르게 전파되어 인명피해 발생이 우려된다. 따라서 본 연구에서는 교차로에 화재연기 확산지연장치를 설치한 경우와 미설치된 경우에 대하여 화재연기 확산지연효과를 분석하였다. 화재연기 확산지연장치를 교차로에 설치하였을 시 화재발생 후 270초까지 화재연기가 지연되었으며, 화재연기 확산지연장치의 차단면적이 커질수록 인명피해 예방에 도움이 될 것으로 분석되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권5호
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• pp.675-687
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• 2019

최근 대도시에는 교통량의 증가와 높은 토지 보상비 등으로 인해 도로 확충 시 대심도 복층 터널의 필요성이 증가하고 있으며, 국내에서도 일반적인 터널보다 단면이 작고 지하에서 다른 터널과 교차하는 네트워크형 터널이 계획되고 있다. 본 연구에서는 쉴드 터널 분기부에 있어서 기존 터널과 확폭부를 연결하는 연결상세에 있어 기존의 전단면 강재 접합부 대신 휨모멘트가 크게 발생하는 연결부에만 강재를 사용하는 부분 강재-콘크리트 접합부 상세와 쉴드 터널 분기부의 확폭 구간의 해석은 3차원 거동효과를 반영하기 위해 확폭부 시종점 구간의 기둥 효과와 종방향 부재의 강성효과를 고려할 수 있는 2차원 해석모델을 검토하였다. 2차원 해석기법으로 확폭부 시종점 구간에서 종방향 부재의 강성을 횡방향 모델에서 연결부의 탄성스프링 지점으로 고려하여 종방향 부재의 강성과 시종점부의 기둥효과를 반영하는 방법을 제안하였다. 제안된 2차원 해석기법을 이용한 구조해석 결과 일정값 이상의 강성을 갖는 종방향부재를 도입하면 접합부와 박스부의 휨모멘트를 저감 시킴으로써 부분 강재-콘크리트 접합부의 구조 안전성을 확보할 수 있는 것으로 검토되었다.