• 한국지반공학회논문집
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• 제28권7호
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• pp.17-30
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• 2012

본 연구에서는 기존 비개착 터널공법의 지반침하, 공기지연, 재원낭비 등의 문제점을 해결하기 위해 새롭게 가압식지보를 이용한 비개착 터널공법을 개발하고 현장에 적용하였다. 가압식 지보를 이용한 비개착 터널공법은 강재(H-beam)의 외부 플랜지면과 굴착면 사이에 자루형태의 토목섬유를 삽입 후 가압 그라우팅하여 지반에 압력을 가함으로써 굴착시 발생한 지반변위를 회복시킬 수 있는 공법이다. 내공변위제어법 및 실내시험과 유한요소해석을 통해 개발 공법의 변위억제 효과 및 지보재의 안정성을 검증하였다. 또한 광교택지개발지구 영동고속도로 하부 0.8m 토피구간의 비개착 터널($10.7m{\times}7.9m{\times}85m$)에 적용하여 상부지반의 변위를 거의 발생시키지 않고 시공을 완료하였으며 기존 비개착 터널공법대비 공기를 약 35% 단축하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.538-538
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• 2012

최근 기후변화에 따른 이상홍수의 발생으로 인하여 댐의 수문학적 안정성 확보가 필요하다. 이에 따라 댐의 비상여수로를 건설하여 이상홍수에 대비한 대책을 마련하고 있다. 여수로의 운영상 고유속의 흐름이 방류되는데 이때 공동현상이 발생하며, 공동현상으로 인해 발생된 공동이 파괴되면서 구조물에 큰 피해를 주고 있다. 이러한 피해예방을 위해 현재까지 개발된 가장 경제적이고 효과적인 대책은 공기혼입장치이며, 국내에는 최근에 적용되고 있으나, 세부적인 설계기준과 설계기법, 절차등이 부족한 현실이다. 본 연구에서는 여수로 구조물을 대상으로 발생하는 공동현상에 대해서 이론적, 실험적인 분석을 실시하고자 한다. 공동현상에 대한 이론적인 배경과 최근의 연구동향을 분석하고, 국내 기존댐에 적용한 공기혼입장치 설치에 대해서 사례연구를 실시하여 적정성을 검토하였다. 또한 여수로의 대표단면인 개착식 여수로의 구형단면에 대해서는 주암조절지댐을 선정하고 터널식 여수로의 원형단면에 대해서는 임하댐 비상여수로를 대상구조물로 선정하여 각각 1차원 수치해석을 실시한 결과를 토대로 공기혼입장치의 위치 및 최적규모를 산정하고자 한다. 1차원 수치해석을 통해 분석된 공동현상 및 공기혼입장치에 대해서 3차원 수치해석을 실시하여 압력변화 및 공기혼입량등 공기혼입장치의 설치전과 설치후에 대한 효과를 검증하고 마지막으로 수리모형실험을 실시하여 1차원, 3차원 수치해석 결과에 대한 검증과 구조물의 안정성 증대를 확인하고, 추후 기타 여수로 구조물의 설계시 참고할 수 있는 기초자료가 될 수 있도록 하고자 한다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권6호
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• pp.723-729
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• 2007

환경부는 2006년 12월에 ${\ulcorner}$대중교통수단 실내공기질 관리 가이드라인${\lrcorner}$을 마련하였다. 관리항목으로 이산화탄소$(CO_2)$와 미세먼지(PM10)에 대해 각각 Level 1(평상시)과 Level 2(혼잡시)고 가이드라인을 제시하였다. 이에 따라 현재는 법적 기준이 아니지만, 열차와 전동차에 대해 실내공기질 관리가 필요하게 되었다. KTX는 터널 진입시 발생하는 고압의 압력파로 인한 이명현상을 방지하기 위해 여압장치가 설치되어 있다. 외부 신선공기는 플랩의 작동에 의해 공기 순환이 이루어진다. 본 연구는 2008년까지 진행되고 있는 코레일 기본연구과제로, 2006년 7월에 KTX가 운행하는 경부선(서울-부산)과 호남선(용산-목포)을 대상으로 실내공기청정도를 측정하였다. 터널구간에서 KTX 여압장치 작동에 따른 실내공기질 변화를 측정하고, KTX ATESS 레코더 기록파일과 비교 분석하였다. 측정결과 미세먼지 농도는 환경부 가이드라인에 매우 양호하였고, 이산화탄소 농도는 터널 일부구간으로 옥산-오탄, 고등-휴대, 개착-일직 터널에서 변화가 있지만, KTX 객실 공기청정도는 환경부에서 제시하고 있는 가이드라인에 만족한 수준으로 나타났다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제17권3호
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• pp.189-204
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• 2015

본 논문에서는 축소 모형실험을 이용한 파쇄대의 공간적 분포 특성이 터널의 거동에 미치는 영향에 대한 내용을 다루었다. 모형실험 조건으로 터널과 파쇄대의 이격 거리 및 지표면과 이루는 경사에 대해서 실험을 수행하였다. 터널 시공 과정을 압축공기기법으로 모사하였으며 실험 중에 터널의 내부 압력을 제거 하는 동시에 터널 및 지반에 발생하는 변형을 모니터링 하였다. 실험 결과 파쇄대 이격 거리에 따라서 터널 거동에 영향을 미치며 파쇄대가 수직일 경우 터널에 가장 큰 영향이 발생하며 파쇄대 경사 45도에서 가장 작은 영향이 발생하는 것으로 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권8호
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• pp.963-972
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• 1997

As a high-speed train enters a tunnel, a compression wave is generated ahead of it due to the piston action of train. The compression waves propagate along the tunnel and reflect at the exit of tunnel. A complex wave phenomenon appears in the tunnel, because of the successive reflections of the pressure waves at the exit and entrance of tunnel. The pressure waves give rise to large pressure transients which impose the fluctuating loads on the running train. It is highly needed that the pressure transients should be predicted to design the train body and to improve the comfortableness of the passengers in the train. In the present study, the pressure transients were calculated numerically for a wide range of train speed and compared with the previous tunnel tests. The calculation results agreed with ones of the tunnel tests, and the mechanism of pressure transients was made clear.

• 대한기계학회논문집B
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• 제21권8호
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• pp.983-995
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• 1997

As a high-speed train enters a tunnel, a compression wave is generated ahead of it due to the piston action of train. The compression waves propagate along the tunnel and reflect backward at the exit of tunnel. A complex wave phenomenon appears in the tunnel, because of the successive reflections of the pressure waves at the exit and entrance of tunnel. The pressure waves can give rise to large pressure transients which impose the fluctuating loads on the running train. It is highly needed that the pressure transients should be predicted to design the train body and to improve the comfort for the passengers in the train. In the present study, the pressure transients and aerodynamic drag for two-trains running in a tunnel were calculated numerically for a wide range of train speed, and compared with the results of the previous tunnel tests and calculations for one train. The present calculation results agreed with ones of the tunnel tests, and the mechanism of pressure transients was made clear.

• 터널과지하공간
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• 제21권5호
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• pp.394-405
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• 2011

본 연구에서는 복공식 지하 압축공기에너지 저장공동의 역학적 변형 및 누출 거동의 복합거동을 파악할 목적으로 비등온 다상다성분 유체유동 및 역학적 거동의 연계해석이 가능한 TOUGH-FLAC 해석을 실시하였다. 지하압축공기에너지 저장 공동의 초기 및 장기 운영 과정에서 고압 압축공기 인입 입출에 따른 콘크리트 라이닝 내부에 발생하는 응력 양상을 살펴보고 저장공동 내부 압력 및 온도 변화를 파악함으로써 기밀성능을 평가하였다. 최대 저장공동 운영압력 8 MPa 조건에서 콘크리트 라이닝 내부에서는 공기침투압에 의한 유효응력의 감소와 접선방향의 인장응력의 증가에 따라 인장균열이 발생할 수 있음을 확인하였다. 콘크리트 라이닝 내부의 인장균열 발생에 따른 투과특성 증가 모델을 이용한 해석 결과, 저장공동 천정부 및 측벽부 일부에서 인장파괴가 발생하여 이들 영역에서의 투과계수는 초기 $10{\times}10^{-20}m^2$에서 $5.0{\times}10^{-13}m^2$까지 증가하였다. 한편, 콘크리트 라이닝 내부 인장균열 발생 및 투과특성 증가에도 불구하고 저장공동 내부 압축공기 압력은 주변 암반의 기밀성능으로 인해 일정하게 유지되고 공기누출량은 일일주입량의 0.02%에도 못 미쳐 복공식 지하 압축공기에너지 저장공동의 유효성을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.174-174
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• 2012

최근 농업용저수지의 경우 기상이변에 따른 수위조절을 위하여 다량의 수문을 일시에 개방하는 사례가 지역적으로 증가하고 있는 추세이다. 그에 따라 당초 목적인 농업용수를 위한 취수시설이 최근 홍수조절용으로 활용됨에 따른 취수시설 내 공동현상이 발생하고 있다. 이러한 공동현상으로 인해 수시설물의 안정성에 문제가 발생하고 그에 따른 2차 재해위험이 있을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 공동현상 방지를 위해 취수시설 공기관 설계기준에 대하여 고찰하였다. 공동현상을 방지하고 홍수량을 적절하게 배제하기 위해서 유입되는 공기량산정식이 필요하다. 공기관 단면결정은 농업생산기반정비사업 설계기준(필댐)의 구조설계 부분에 정리되어 있지만 이는 이수측면에서 설계 및 시공이 진행됨에 따라서 취수에 대한 목적을 달성하기에는 어려움이 있다. 따라서 취수시설의 기능과 역할을 증대시키고자 취수시설 적정 공기관 설계를 분석하여 향후 신규, 개보수 및 현장 유지관리에 활용하기 위한 기초자료를 제시하였다. 이러한 공동현상 및 공기관 설계를 위하여 현장조사, 수치해석, 수리모형시험을 병행하여 문석하였다. 그 결과 취수탑의 형상변수와 수위에 대한 수치해석을 수행하여 변수가 소요공기량에 미치는 영향은 조절게이트 개폐율을 증가시킬수록 소요공기량이 증가하며, 약 80%의 개폐율에서 소요공기량이 최대가 되었다. 방수로 직경이 증가하면, 공기관 입구와 끝단의 압력차가 감소하여 소요공기량이 감소하고, 수위가 증가하면 소요공기량이 증가하는 것으로 분석되었다. 따라서 공동현상 방지를 위해 공기량 산정식은 취수터널에 연직수문이 설치되어 있는 6가지 흐름의 형태에 따라서 $/Q_w=0.04(F-1)^{0.85}$, $Q_a/Q_w=K(F-1)$, $Q_a/Q_w=0.014(F-1)^{1.4}$, $Q_a/Q_w=0.015(F-1)^{1.4}$의 관계식 중 적정한 것을 사용하여야 할 것으로 판단되며, 또한 공기관에 유입부의 허용부압은 수두로부터 1.0m이하로 하고, 공기관 내 풍속은 $45^m/s$를 기준으로 최대 $90^m/s$로 하여야 할 것으로 판단된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.341-348
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• 2001

The purpose of present study is to investigate for reducing pressure fluctuations in the case of installing the air-shafts on the side wall of the tunnel with small cross-sectional area on conventional line. Experiments were performed with a 1/61-scale moving model rig for the tunnel of 0.764 km length in the condition of tunnel cross-section area of $28 m^2$. According to the results, the maximum pressure fluctuation is reduced by 45 % for 19 air-shafts. This results have the speed-up effects of about 33.4 km/h for the train running in tunnel.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.578-584
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• 2001

Purpose of the present study is to investigate the aerodynamic performances of air-shafts with different inner diameters in a single track tunnel for reducing pressure fluctuations and micro pressure waves. Three configurations of air-shafts with different inner diameters were examined for comparison of aerodynamic performances. Experiments were performed with a 1/61-scale moving model rig for the tunnel of 0.764 km length and the train of 4 cars per 1 unit. The results showed the reduction effect of the maximum pressure fluctuations in tunnel and micro-pressure waves radiating towards the surroundings from the tunnel exit according to the increase of the diameter of 10 air-shafts spaced equally.