• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2007년도 특별심포지엄 논문집
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• pp.19-36
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• 2007

열차가 고속으로 터널을 주행하는 경우, 터널내부의 압력변동은 곧 차량내부의 압력변동으로 전달되어 승객의 귀를 아프게 하는 경우가 있다. 이러한 현상을 이명감이라 하며, 이명감은 승객의 불쾌감을 증가시켜 서비스 수준을 저하시키고, 심할 경우 승객의 귀를 손상시킬수 있으므로 고속철도 터널설계시 반드시 고려해야 한다. 이에, 국내 및 해외 고속철도의 경우, 이명감 기준을 수립하여 적용하고 있으나, 개인의 주관적 차이 및 승객에 대한 서비스 수준의 차이 등에 따라 서로 상이한 기준이 적용되고 있다. 따라서, 본 논문에서는 국내 외 이명감 기준을 조사 분석하였으며, 이를 토대로 수치 시뮬레이션을 수행하여 호남고속철도의 터널단면을 검토하였다. 또한, 경부고속철도를 운행하는 열차의 터널통과시 압력변동량을 측정하여, 수치시뮬레이션 입력조건으로 사용된 각종 매개변수 등의 적정성을 비교 검증하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제20권3호
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• pp.62-69
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• 2015

Pressure change inside cabin as well as in tunnel has been calculated to assess the passenger pressure comfort of high-speed train. $C-STA^{TM}$, a CFD program based on axi-symmetric Navier-Stokes equation and Roe's FDS has been used to simulate the pressure change in tunnel during a high-speed train passing through it. To present the relative motion between the train and the tunnel, a modified patched grid scheme based on the structured grid system has been employed. The simulation program has been validated by comparing the simulation results with field measurements. Extensive parametric study has been conducted for various train speed, tunnel cross-sectional area and tunnel length to the pressure change in cabin. KTX-Sancheon(KTX2) high-speed train has been chosen for simulation and the train speed have been varied from 200 km/h to 375 km/h. The tunnel length has been varied from 300 m to 7.5 km and tunnel area from $50m^2$ to $120m^2$. Total 504 simulations have been conducted varying the parameters. Based on the database produced from the parametric simulations, minimum tunnel cross-sectional area has been surveyed for various train speeds based on Korean regulation on pressure change in cabin.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2000년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.495-502
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• 2000

For the tunnel design of the first class on new Seoul-Chunchon railway, we investigated for train speeds to run through tunnels without ear-discomfort of passenger in cabin by application of numerical analysis. Also we analyzed the effect of the wind speed induced by train in tunnel that is very harmful to the workers on railroad and the effect of the air-pressure fluctuations which get the fatigue to the tunnel lining and the car body.

• 터널과지하공간
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• 제26권5호
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• pp.375-383
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• 2016

최근에는 세계 여러 나라에서 고속철도 건설에 대한 계획이 증가하고 있으며, 국내의 경우 수도권 광역 급행철도(GTX)와 같은 대심도 지하 교통망의 건설이 추진되고 있다. 열차가 고속으로 주행할 경우 발생하는 공기 저항을 최소화하기 위하여 열차의 선두부는 유선형으로 설계된다. 열차가 터널 내로 진입할 때, 터널 내에서 발생하는 공기 저항으로 인하여 열차 내 승객은 이명감과 같은 불편함을 느끼게 된다. 이러한 이명감을 감소시키기 위해서는 터널 내에서 발생하는 공기역학적 특성을 고려하여 터널의 단면적을 선정하여야 한다. 이 연구에서는 터널 내에서 열차의 고속 주행을 위해 필요한 공기 압력 제어 시스템이 이명감 감소에 미치는 효과를 분석하기 위하여 1차원 네트워크 모델링 프로그램인 THERMOTUN을 이용하여 공기압 분포에 대한 1차원 네트워크 수치해석을 수행하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제18권6호
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• pp.513-521
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• 2015

수도권광역급행열차(GTX)가 대심도 지하터널을 180km/h로 운행하면, 작은 터널단면적으로 인해 터널 압력파에 의한 승객이명감이 문제될 것으로 예상된다. 이에 대한 대책으로 GTX의 적절한 기밀성능이 확보되어야 한다. 본 논문에서는 1D 전산해석을 수행하여 객실 압력변동 기준을 만족하는 차량기밀도를 도출하였다. A라인 37km 지하터널과 해당구간의 영업운행 상황을 모사하여 차량내부 압력변동을 예측하였다. 전산해석결과 이명감 방지를 위한 차량의 기밀도 요구성능은 복선구간에서 3초 이상, 단선구간에서 6초 이상으로 나타났다. 본 연구의 결과는 GTX 차량 제작 시 차체기밀도 요구성능 결정을 위한 유용한 자료로 활용될 수 있다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.313-336
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• 2007

고속철도는 일반철도와는 달리 터널구간에서 여러 가지 공기역학적인 문제가 발생한다. 개활지와 비교하여 크기가 매우 작은 터널에서 고속으로 운행하는 열차는 큰 공기저항을 받게 되어 주행 안정성이 떨어지고, 터널 내의 급격한 압력변동으로 객차 내 승객의 이명감 발생, 터널출구에서의 소음공해 등 일반철도에서는 예상치 못했던 문제를 유발시킨다. 이 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 고에서는 공기압의 특성 분석에 대하여 소개하고자 한다. 수치시뮬레이션을 통해 이명감 기준을 만족하는 최적의 단면을 검토하였다. 또한, 경부고속철도를 운행하는 열차에서 객차내 압력을 측정하였고, 화신5터널에서 터널내 압력 및 터널출구에서의 미기압을 측정하였다. 동시에 열차주행 모형실험을 수행하여 수치시뮬레이션의 입력조건으로 사용된 각종 매개변수 등의 적정성을 비교 검증하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제15권5호
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• pp.436-441
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• 2012

열차가 터널에 고속으로 진입하면, 압력파가 발생한다. 열차 선두부의 진입에 의하여 발생한 압축파는 터널을 따라 진행되어 터널 출구에서 반사되어 팽창파로 되돌아오며, 후미부의 진입에 의하여 발생한 팽창파도 터널을 따라 전파되어 터널 출구에서 압축파로 반사되어 터널 입구로 되돌아 온다. 열차 선두부 및 후미부에 의하여 발생한 이러한 압력파는 터널 입구 및 출구에서 각각 반사되어 터널 내부를 왕복하며, 차량 객실에 탑승한 승객들에게는 이명감을 일으키고, 터널 출구에서는 환경소음의 일종인 미기압파를 발생시킨다. 터널에서의 큰 압력 변동은 터널의 최적 단면적 설계에도 주요 인자로 고려되고 있으며, 차체의 반복 피로 하중으로 작용하므로, 이에 대한 정량적 및 정성적 분석이 필요하다. 본 연구에서는 고정 격자계를 이용한 특성 해법을 개발하였으며, KTX를 이용한 실차 시험 결과와 비교하였으며, 해석 결과는 시험 결과와 잘 일치하였다.

• 터널과지하공간
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• 제28권3호
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• pp.247-257
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• 2018

고속 열차는 승객과 화물을 대량으로 빠른 시간에 운송할 수 있어 세계 여러 나라에서 고속철도 건설이 증가하고 있다. 열차가 고속으로 주행할 경우 열차의 전두부에 공기 저항이 발생하며, 이러한 공기 저항을 감소시키기 위하여 열차의 형상을 유선형으로 설계한다. 고속으로 주행하는 열차가 터널에 진입할때, 터널 내에서 발생한 공기 저항으로 인하여 개활지 주행 시 보다 훨씬 큰 동력이 요구된다. 따라서 열차가 터널에 진입할 때 열차에 작용하는 공기 저항을 감소시키기 위하여 열차의 주행 속도를 감소시킨다. 이렇게 열차의 속도를 감소시킬 경우, 고속 열차의 운송 능력 및 장점이 감소되기 때문에 터널 내에서 열차 주행으로 인하여 발생되는 공기 저항을 감소시키는 설비가 필수적이다. 이 연구에서는 터널 내에서 열차의 고속 주행을 위하여 필요한 공기 압력 제어 시스템의 효과를 분석하기 위하여 1차원 수치해석을 수행하였다. 1차원 수치해석 프로그램을 통하여, 터널의 단면적 및 공기압력 제어 덕트의 단면적과 배치 간격이 터널 내에서 발생하는 공기 저항에 미치는 영향을 상세히 분석하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권4호
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• pp.61-70
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• 2016

Dong-tan Station, shared by high-speed railway and urban express railway, is a very complicated underground station having 6 tracks together with barrier and shafts between them, therefore it seems very hard to investigate the aerodynamic effects including the pressure variation and train gust in the station when a high-speed train runs through it. In this study, the aerodynamic effects on the structures and platform passengers when a high-speed train runs through an underground station have been studied using Computational Fluid Dynamics. STAR-CCM+ has been employed for numerical simulation based on Navier-Stokes equation and 2-equation turbulence model and moving mesh scheme supported by STAR-CCM+ has also been used to represent the relative motion between a train and station. Based on the simulation results, the unsteady flow fields in the underground station induced by the high-speed train have been analyzed and the pressures on the PSDs and pressure variation at the platform have quantitatively assessed.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권6호
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• pp.454-459
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• 2013

열차가 터널에 고속으로 진입하면, 압력파가 발생한다. 열차 선두부의 진입에 의하여 발생한 압축파는 터널을 따라 진행되어 터널 출구에서 반사되어 팽창파로 되돌아오며, 후미부의 진입에 의하여 발생한 팽창파도 터널을 따라 전파되어 터널 출구에서 압축파로 반사되어 터널 입구로 되돌아 온다. 열차 선두부 및 후미부에 의하여 발생한 이러한 압력파는 터널 입구 및 출구에서 각각 반사되어 터널 내부를 왕복하며, 차량 객실에 탑승한 승객들에게는 이명감을 일으키고, 터널 출구에서는 환경소음의 일종인 미기압파를 발생시킨다. 터널에서의 큰 압력 변동은 터널의 최적 단면적 설계에도 주요 인자로 고려되고 있으며, 차체의 반복 피로 하중으로 작용하므로, 이에 대한 정량적 및 정성적 분석이 필요하다. 본 연구에서는 고정 격자계를 이용하여 개발한 특성 해법을 교행하는 열차에 대하여 적용하였으며, 교행시의 열차 선두부 및 후미부의 경계 조건식을 개발하여, X-t선도와 같이 해석하였다. 해석 결과, 교행 열차의 특정 터널진입 시간에 압력파 간의 상쇄가 일어남을 알 수 있었다.