국내의 국지성 집중호우와 같은 기후변화와 토지피복율 증가 등 복합적인 원인으로 인한 표면 유출수의 증가로 도시에서의 내수침수가 매년 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 도심지 돌발홍수로 인한 피해에 대한 구조적인 대책으로 지하방수로가 효과적인 방안으로 대두되고 있으며, 현재 신월빗물저류배수시설이 설계단계에 있다. 그러나 미국, 일본 등의 국외의 기설치된 지하방수로에서 발생되는 Geyser 현상으로 인한 피해에 대한 연구는 국외에 비해 미비한 편이므로, 선행적으로 Geyser에 대한 물리기반의 동수역학적인 이해가 필요한 실정이다. Geyser는 홍수 시 급격한 유량의 유입으로 단파가 발생하여 지하방수로 내 공기의 압축이 발생하고 수직관을 통해 공기가 물과 함께 지상으로 분출되면서 발생된다. 따라서 공기와 물의 혼합 유동을 모의해야 하며 동시에 단파의 불연속성을 모의하기 위해서는 기존의 상용프로그램으로는 다소 어려움이 있다. 이에 본 연구에서는 지하방수로의 Geyser 현상의 발생 예측을 위해 1차원 Saint-Venant 방정식을 지배방정식으로 선정하였으며, 단파 발생을 수치적으로 안정적으로 모의하기 위해 Roe Approximate Riemann 수치기법을 사용하였다. 또한 공기의 압력항을 고려하기 위해서 수정된 형태의 Preissmann slot 모형을 적용하였다. Geyser 현상의 영향인자로서 지하방수로 수평관의 직경, 마찰계수, 바닥경사, 초기수위, 유입유량을 고려하였으며 상류에서 유입되는 유량에 의한 하류에서의 동수역학적 거동을 분석하였다. 5개의 영향인자의 변화에 따른 단파의 유입속도 및 공기부 압력의 변화를 관찰하여 Geyser 현상에 대한 동수역학적 검토를 수행하였다. 추후 본 연구결과를 적절히 활용한다면 지하방수로의 사용 안정성을 확보하고, 홍수발생 시 모니터링 인자도출에 도움이 될 것으로 예상된다.
본 연구에서는 지하 압축공기에너지 저장공동 주변 지하수 및 압축공기의 유체유동과 열전달 거동 해석을 위한 다상다성분 열유동 해석 결과를 이용하여 지하 저장공동의 열역학적 에너지수지 분석을 통한 에너지 효율평가를 실시하였다. 복공재인 콘크리트 라이닝이 충분한 기밀성능을 발휘할 경우, 주입 압축과정에서 저장공동으로부터 손실되는 에너지의 대부분은 콘크리트 라이닝 및 주변 암반에의 열전도를 통해 발생함을 확인하였다. 지하 압축공기에너지 저장공동의 에너지 효율은 압축공기 주입온도에 민감한 결과를 보였으며, 주입온도가 주변 암반의 온도에 근사할 경우, 손실된 에너지의 대부분이 토출 팽창과정에서 저장공동으로 유입 회수되는 결과를 보였다. 한편, 콘크리트 라이닝의 열전도특성이 저장공동의 에너지효율에 미치는 영향은 크지 않았다.
급속한 도시화와 인구 과밀화에 인한 교통 문제를 해결하기 위해 건설된 지하철과 부대시설은 일반시민들의 생활형태를 변화시키고 있으며 그에 따른 실내환경 문제로 야기 시키고 있다. 그리고 지하 공간의 증가와 함께 일반 시민들의 지하 공간에서의 생활시간이 길어지고 있으며 지하 공간 내의 공기질 악화도 가속화되고 있다. 미세먼지와 더불어 지하공간의 공기를 악화시키는 원인중 하나인 휘발성 유기화합물질(Volatile Organic Com pounds)은 인체에의 유해성 측면에서 중요시 되고 있다.(중략)
도시 집중화로 교통난과 토지 과부족 현상이 야기되었으며, 초고층빌딩과 지하공간의 개발이 급속히 진행되고 있다. 또한, 지하공간의 이용률 급등에 따라 지하공기를 포함한 실내공기질에 관한 관심이 높아지고 있다. 기존 연구문헌에 의하면, 현대인의 대부분은 하루 중 80 ∼ 95 %를 다양한 실내 공간에서 생활하고 있으며 (Wiley et al., 1991), 실내오염원이 존재할 경우 실외대기보다 실내공기의 오염도가 극심하다는 연구결과도 있었다 (Hines et al., 1993). (중략)
최근 지하공간에서 체류하는 시간이 점차 증가됨에 따라 지하공간상의 특성상 지하공간내 실내공기오염에 따른 위해성에 대한 논의가 계속되고 있다. 지하공간으로 대표적인 지하철 역사의 경우 근무자들이 노출되는 NO$_2$를 포함한 여러 가지 실내공기오염물질들이 역사에 설치된 각종 공조설비의 운영이 적절치 못할 경우 근무자들 뿐만 아니라 지하철 이용 승객들에게도 건강상 악영향을 미칠 우려가 있으므로 그 실태 파악이 요구된다.(중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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