조합환기 방식 터널의 환기기 운전 단계에 관한 연구

유지오,신현준,이동호,이용화,Yoo, Ji-Oh,Shin, Hyun-Jun,Lee, Dong-Ho,Lee, Young-hwa 한국터널지하공간학회 2002 터널기술 Vol.4 No.4

최근들어 장대터널이 증가하여 환기시스템의 환기기 용량이 증대하게 되면서 환기방식이 다양화 되어 환기기 운전동력등 터널준공 후 유지관리의 중요성이 부각되게 되었다. 따라서 환기기 운전단계나 환기기 운전모드에 대한 연구의 필요성이 증대하여 본 연구에서는 기 개발된 일교통량의 변화 및 환기기 가동상태에 따라 비정상상태로 터널 환기를 해석할 수 있는 동적 시뮬레이션 프로그램에 의해서 집진기 방식과 수직갱방식에 대한 운전동력을 평가하여 최적운전 모드를 제안하였다. In the past many tunnels have been built to lowest capital investment cost without adequate regard for the cost of operation. But according to increasing the capacity of a ventilation system and to becoming diverse, it is to become more important to come up with the optimal operation stage of ventilation system. In this study, the tunnel ventilation dynamic simulation program had been developed. it is used to calculate the unsteady-state tunnel air velocity and concentration of pollutants according to the assumed average day traffic profile and summarize the energy consumption for the operation of ventilation system. And the operation energy consumption for the electric precipitation system and vertical vent shaft system are evaluated and compared in various operation mode. As the results of this study, the optimal operation stage for these ventilation system are provided.

철도터널 구난역의 제연방식에 따른 제연성능에 관한 수치 해석적 연구

유지오,김진수,서종원 사단법인 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.6

In the long railway tunnel, in order to secure safety in case of fire, it is required a emergency station. However, there is no standard or research results on smoke exhaust method and exhaust flow rate in emergency station, so it is necessary to study the smoke exhaust system for emergency station. In this study, we are created a numerical analysis model for emergency station where the evacuation cross passage connected to the service tunnel or the relative tunnel was installed at regular intervals (40 m intervals). And the fire analysis are carried out by varying the fire intensity (15, 30 MW), the smoke exhaust method (only air supply, forced air supply and exhaust, forced air exhaust only), and the air flow rate (7, 14, 40 m3/s). From the results of fire analysis, temperature and CO concentration are analyzed and ASET based on the limit temperature are compared at various condition. As a result, in the case with fire intensity of 15 MW, it is shown that a sufficiently safe evacuation environment can be ensured by applying forced air supply and exhaust method or forced air exhaust only method when the air flow rate is 7 m3/s above. In case of fire intensity of 30 MW, it is impossible to maintain the safety evacuation environment for more than 900 seconds when the exhaust air volume is below 14 m3/s. And when the air flow rate is 40 m3/s, the exhaust port is disposed at the side portion of the upper duct, which is most advantageous for securing the temperature-based safety. 초장대 철도터널에서는 화재 시 안전성 확보를 위해서 구난역을 설치하도록 하고 있으나, 구난역에서 제연방식 및 제연풍량에 대한 기준이나 연구결과는 없는 실정으로 제연방식과 적정풍량에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 서비스터널이나 상대터널과 연결하는 피난연결통로가 일정간격(40 m 간격)으로 설치된 구난역을 모델링하고 화재강도(15, 30 MW), 제연방식(급기만하는 경우, 강제급배기를 하는 경우, 강제배기만을 하는 경우), 제연풍량(7, 14, 40 m3/s)을 변화시켜 화재해석을 수행하였다. 화재해석결과로 부터 구난역 승강장의 온도 및 CO농도를 분석하고 한계온도기준 ASET을 비교 분석하였다. 그 결과, 화재강도가 15 MW일 때에는 제연풍량이 7 m3/s 이상인 경우에 강제급배기하는 방식과 강제배연을 하는 방식을 적용하면 충분히 안전한 대피환경을 확보할 수가 있는 것으로 나타났다. 또한 화재강도가 30 MW인 경우에는 배연풍량이 14 m3/s 이하에서는 900초 이상 대피환경을 유지하는 것이 불가능하며, 풍량이 40 m3/s일 때에는 상부덕트의 측면부에서 배기하는 경우(SA + EA2, SA + EA4)가 온도측면에서 안전성 확보에 가장 유리한 것으로 나타나고 있다.

소형차 전용 도로터널의 환기기 제어방안에 대한 연구

유지오,이후영,장지돈 사단법인 한국터널지하공간학회 2019 한국터널지하공간학회논문집 Vol.21 No.6

최근 들어 대도시의 교통난 해소 및 녹지공간 확보를 위해서 도로의 지하화가 추진되고 있으며, 대형차 혼입률이 낮기 때문에 소형차 전용 도로터널로 계획되거나 건설되고 있다. 또한, 도시에 건설되고 있는 터널은 간선도로의 기능을 수행하기 위해서 장대화되는 추세이다. 따라서 환기시스템의 용량이 증대하고 다양한 환기방식이 요구되고 있으며, 환기기 운전비용 등 터널준공 후, 유지관리의 중요성이 부각되게 되었다. 따라서 환기기 소비전력의 절감을 위한 운전단계의 최적화나 환기기 운전제어로직에 대한 연구의 필요성이 증대하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 소형차 전용도로 터널에 ①제트팬방식과 조합환기방식, ② 제트팬 + 공기정화방식, ③ 제트팬 + 수직갱방식, ④ 제트팬 + 급기반횡류환기방식을 적용하여 에너지 절약적인 환기기 운전을 실현하기 위해서 운전단계 및 제어로직 최적화 방안의 필요성에 대한 연구를 수행하였다. 연구의 결과로 조합환기방식의 터널의 경우, 다양한 운전조합이 있을 수 있으며, 발생되는 환기량이 동일할 지라도 운전조합에 따라 소요동력이 크게 차이가 나며, 일반적으로 수행하고 있는 제트팬 우선 운전방식보다는 축류팬을 우선 운전하는 것이 동력절감에 효과가 있는 것으로 나타났다. In recent years, in urban areas, underground of roads are being promoted in order to resolve traffic congestion and to secure green spaces, and due to the low ratio of large vehicles, they are planned or constructed as road tunnels for small cars only. In addition, the tunnels being built in the city is a tendency to be enlarged to play the role of main roads. Accordingly, the capacity of the ventilation system is increasing and various ventilation methods are required, and the importance of maintenance after the completion of the tunnel such as the operating cost of the ventilation system is emphasized. Therefore, the need for optimization of the operation stage for reducing the power consumption of the ventilation system and the study of the ventilation system operation control logic is increasing. In this study, the study on the necessity of the optimization of operation stage and control logic of the ventilation system was carried out to realize the energy-saving operation for the small car only passing through tunnels which is applied of ① jet fan and combination ventilation system (② jet fan + air purifying equipment, ③ jet fan + vertical shaft , ④ jet fan + supply air semi-transverse). As a result of this study, there can be various operating combinations in the case of the combined ventilation system, and even though the amount of ventilation air is the same, the operating power varies greatly according to the operating combinations. It was found that operating the axial fan first rather than the jet fan first operation method has an effect on power saving.

도로터널 화재시 열부력이 제연용 제트팬 댓수에 미치는 영향에 대한 해석적 연구

유지오,신현준,Yoo, Ji-Oh,Shin, Hyun-Jun 한국터널지하공간학회 2013 한국터널지하공간학회논문집 Vol.15 No.3

현재 도로터널에는 화재시 임계풍속을 유지할 수 있도록 제트팬을 설치하고 있으며, 제트팬 댓수는 임계풍속을 유지하기 위한 유동저항, 자연풍에 의한 환기저항, 열부력에 의한 환기저항을 고려하여 산정한다. 그러나, 국내의 경우, 제트팬 댓수 산정시 열부력은 고려하지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 열부력이 제트팬 댓수에 미치는 영향을 검토하기 위해서 터널연장(500, 750, 1000, 1500, 2000, 3500 m) 및 경사도(-1.0, -1.5, -2.0%)를 변수로 하여 화재성장곡선에 따른 비정상상태의 수치 시뮬레이션을 수행하였으며, 열기류의 평균온도 및 열부력에 의한 압력손실을 검토하여 열부력이 제트팬 댓수에 미치는 영향을 검토하였다. 이에 본 연구에서는 화재로 인한 열부력을 고려하는 경우에 제트팬 댓수의 증가가 필요하며, 특히, 설계화재강도를 100 MW로 하는 경우에는 본 해석조건의 모든 범위에서 열부력에 의한 압력손실이 차량저항에 의한 압력손실의 최대치보다 증가하며, 현행설계기준을 적용하는 경우보다. 최소 2~11대의 제트팬 대수의 증가가 필요한 것으로 분석되었다. 따라서 제연용 제트팬 용량 산정시 열부력에 대한 고려가 반드시 필요한 것으로 나타났다. Jet fans are installed in road tunnels in order to maintain critical velocity when fire occurs. Generally the number of jet fans against fire are calculated by considering critical velocity and flow resistance by wall friction, vehicle drag force, thermal buoyance force and natural wind. In domestic case, thermal buoyance force is not considered in estimating the number of jet fans. So, in this study, we investigated the pressure loss due to the thermal buoyance force induced by tunnel air temperature rise and the impact of thermal buoyance force on the number of jet fans by the numerical fire simulation for the tunnel length(500, 750, 1000, 1500, 2000, 3500m) and grade (-1.0, -1.5, -2.0%). Considering the thermal buoyance force, number of jet fans have to be increased. Especially in the case of 100MW of heat release rate, the pressure loss due to thermal buoyance force exceed the maximum pressure loss due to vehicle drag resistance, so it is analyzed that number of 2~11 jet fans are needed additionally than current design criteria. Thus, in case of estimating the number of jet fans, it must be considered of thermal buoyance force induced tunnel air temperature rise by fire.

조합환기 방식 터널의 환기기 운전 단계에 관한 연구

유지오,신현준,이동호,이용화 사단법인 한국터널지하공간학회 2002 한국터널지하공간학회논문집 Vol.4 No.4

In the past many tunnels have been built to lowest capital investment cost without adequate regard for the cost of operation. But according to increasing the capacity of a ventilation system and to becoming diverse, it is to become more important to come up with the optimal operation stage of ventilation system. In this study, the tunnel ventilation dynamic simulation program had been developed. it is used to calculate the unsteady-state tunnel air velocity and concentration of pollutants according to the assumed average day traffic profile and summarize the energy consumption for the operation of ventilation system. And the operation energy consumption for the electric precipitation system and vertical vent shaft system are evaluated and compared in various operation mode. As the results of this study, the optimal operation stage for these ventilation system are provided. 최근들어 장대터널이 증가하여 환기시스템의 환기기 용량이 증대하게 되면서 환기방식이 다양화 되어 환기기 운전동력등 터널준공 후 유지관리의 중요성이 부각되게 되었다. 따라서 환기기 운전단계나 환기기 운전모드에 대한 연구의 필요성이 증대하여 본 연구에서는 기 개발된 일교통량의 변화 및 환기기 가동상태에 따라 비정상상태로 터널 환기를 해석할 수 있는 동적 시뮬레이션 프로그램에 의해서 집진기 방식과 수직갱방식에 대한 운전동력을 평가하여 최적운전 모드를 제안하였다.

지하공동구 터널내 풍속 변화에 따른 열특성에 관한 수치 해석적 연구

유지오,김진수,라광훈,Yoo, Ji-Oh,Kim, Jin-Su,Ra, Kwang-Hoon 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.1

In this research, thermal design data such as heat transfer coefficient on the wall surface required for ventilation system design which is to prevent the temperature rise in the underground utility tunnel that three sides are adjoined with the ground was investigated in numerical analalysis. The numerical model has been devised including the tunnel lining of the underground utility tunnel in order to take account for the heat transfer in the tunnel walls. The air temperature in the tunnel, wall temperature, and the heating value through the wall based on heating value(117~468 kW/km) of the power cable installed in the tunnel and the wind speed in the tunnel(0.5~4.0 m/s) were calculated by CFD simulation. In addition, the wall heat transfer coefficient was computed from the results analysis, and the limit distance used to keep the air temperature in the tunnel stable was examined through the research. The convective heat transfer coefficient at the wall surface shows unstable pattern at the inlet area. However, it converges to a constant value beyond approximately 100 meter. The tunnel wall heat transfer coefficient is $3.1{\sim}9.16W/m^2^{\circ}C$ depending on the wind speed, and following is the dimensionless number:$Nu=1.081Re^{0.4927}({\mu}/{\mu}_w)^{0.14}$. This study has suggested the prediction model of temperature in the tunnel based on the thermal resistance analysis technique, and it is appraised that deviation can be used in the range of 3% estimation. 본 연구에서는 3면이 지중과 접하는 형태의 전력구에서 온도상승을 방지하기 위한 환기시스템 설계에 필요한 벽면에서 열전달계수 등 열설계 자료를 수치해석적인 방법으로 검토하였다. 수치해석 모델은 터널 벽체에서의 열전달을 고려하기 위해서 전력구의 터널의 라이닝을 포함하는 것으로 모델링하였으며, 전력구에 설치되는 전력케이블의 발열량(117~468 kW/km), 전력구내 풍속(0.5~4.0 m/s)에 따른 터널내 공기온도 및 벽체온도, 벽체를 통한 발열량을 CFD시뮬레이션에 의해서 구하였다. 또한 해석결과로부터 벽체열전달계수를 계산하고 환기구간의 터널내 공기온도를 유지하기 위한 한계거리를 검토하였다. 벽체표면에서 대류열전달계수는 입구영역에서는 불안정한 변화를 보이나 약 100 m정도의 이후에는 일정한 값에 수렴한다. 터널벽체열전달계수는 풍속에 따라 $3.1{\sim}9.16W/m^2^{\circ}C$정도이며, 이를 무차원식으로 표현하면 $Nu=1.081Re^{0.4927}({\mu}/{\mu}_w)^{0.14}$이 된다. 열저항 해석기법에 의해서 터널내 온도 예측방법을 제시하였으며, 약 3%이내의 편차로 예측이 가능한 것으로 평가되었다.

도로터널 환기시설 T.A.B.(제트팬 방식)

유지오 대한설비공학회 2001 설비저널 Vol.30 No.7

터널 환기 설비는 터널에서 발생하는 오염물질을 희석 배출하여 터널에서의 안전운행 및 쾌적한 환경을 유지함을 목적으로 한다. 이를 위해서 각종 환기설비가 필요하게 되며, 이에 대한 설계 검토가 요구되고 있다. 본 원고에서는 제트팬 방식의 터널에서 풍속 측정을 중심으로 하여 측정결과 및 분석결과를 소개하고자 한다.

도로터널 화재시 연기의 전파특성과 구조체에 미치는 영향에 관한 수치 해석적 연구

유지오,오병칠,김효규,Yoo, Ji-Oh,Oh, Byung-Chil,Kim, Hyo-Gyu 한국터널지하공간학회 2013 한국터널지하공간학회논문집 Vol.15 No.3

This study numerically considered the characteristic of smoke movement and the effect of hot smoke gas on tunnel wall surface temperature during road tunnel fire under boundary condition of fire growth curve that is applied to fire analysis in road tunnels. The maximum heat release rate were 20 MW and 100 MW and tunnel air velocities were 2.5 m/s and velocity induced by thermal buoyancy respectively, also the cooling effect of tunnel wall was considered. As results, when tunnel air velocity was constant at 2.5 m/s during tunnel fire, due to the cooling effect of tunnel wall, the smoke layer was rapidly descent after some distance and it flowed the same patterns at the downstream. When heat release rate was 100 MW (and jet fan was not installed), the maximum temperature of tunnel wall surface has risen up to $615^{\circ}C$. The heat transfer coefficient of tunnel wall surface was varied from 13 to $23W/m^2^{\circ}C$ approximately. 본 연구에서는 도로터널 화재해석에 적용하는 화재성장곡선을 적용하여 도로터널 화재시 열기류의 전파특성과 터널벽면에 미치는 열적특성을 수치 해석적으로 고찰하였다. 최대화재강도는 20, 100 MW로 하였으며, 터널내 풍속은 2.5 m/s로 유지하는 경우와 열부력에 의한 풍속으로 하는 경우에 대해서 터널연장 및 경사도에 따른 연기의 전파특성을 분석하고 열기류가 벽체에 미치는 영향을 평가하기 위해서 벽체표면온도와 벽체표면 열전달계수를 분석하였다. 터널내 열기류는 풍속을 2.5 m/s로 하는 경우에 벽체의 냉각효과에 의해서 일정거리 이후에는 급격하게 하강하여 하류까지 동일한 양상으로 흐르는 특성을 보이고 있으며, 벽체표면의 최대온도는 화재강도가 100 MW일 경우에 최대 $615^{\circ}C$까지 상승하고 있으며, 표면온도가 $380^{\circ}C$를 초과하는 면적은 아주 작은 것으로 나타나고 있다. 벽체의 표면열전달계수는 화재강도 및 터널내 풍속에 따라서 변하며 약 $13{\sim}23W/m^{\circ}C$의 범위에 있는 것으로 나타났다.

F-123 : 기계호흡기 유지 환자에서 횡격막 위축 : 흉부 CT를 이용한 평가

김호철,김완철,임수진,이승준,조유지,정이영,배경수,전경녀,이종덕,황영실 대한결핵 및 호흡기학회 2013 대한결핵 및 호흡기학회 추계학술대회 초록집 Vol.116 No.0

서론: 중환자실 환자는 기계호흡기 유지, 영양결핍, 이화작용, 근수축의 억제 등으로 인해 횡격막 위축이 생길 수 있으며 기계호흡기 이탈의 방해 요인이 될 수 있다. 이전 연구에서 기계호흡기를 유지하는 뇌사자의 횡격막은 위축이 생기는 것으로 보고되었다. 본 연구는 중환자실 환자에서 기계환기를 유지하는 동안 횡격막의 위축 여부를 알아보고자 하였다. 방법: 내과 중환자실에서 기계호흡기를 유지하는 동안 흉부 CT 를 2번 이상 시행한 환자를 대상으로 횡격막의 두께를 측정하여 그 변화를 관찰하였다. 횡격막 두께의 측정은 CT 영상에서 삼차원 영상처리 프로그램(Rapidia 2.8; Infinitt, Seoul, Korea)를 이용하여 복강동맥이 분지하는 축상면에서 척추관의 전면을 지나는 가상의 선을 그리고 양측 횡경막과 만나는 점을 정한 다음 커서를 이용하여 횡격막의 두께를 축상면과 관상면에서 각각 측정하였다. 결과: 총 13명(남:여=8:5, 평균나이=67.8±7.5세)의 환자에서 시행한 28번의 흉부 CT를 분석하였다. CT를 시행한 시간 간격은 16.6±14.6 일이었다. 입원한 원인질환으로 폐렴이 10명으로 가장 많았고 입원시 APACHE II, SAPS 점수는 각각 18±10.5, 8.8±3.9이었다. 첫 번째 흉부 CT에서 좌, 우측 횡격막의 두께는 각각 0.37±0.05, 0.38±0.07 mm이었으나 두 번째 흉부 CT에서는 좌, 우측 횡격막의 두께가 각각 0.33±0.05, 0.34±0.05 mm로 의미있게 감소하였다(p<0.01). 좌, 우 횡격막 두께의 합은 첫 번째 및 두 번째 흉부 CT에서 각각 0.75±0.11 0.67±0.09 mm로 의미있게 두 번째 흉부 CT의 횡격막의 두께가 감소하였다(p<0.01). 첫 번째 및 두 번째 흉부 CT 시행 시 체중은 각각 61.2±12.2, 61.7±12.8 kg, 체질량지수는 각각 19.8±1.9, 21±0.3으로 의미 있는 변화는 없었다. 결론: 기계환기를 유지하는 중환자에서 횡격막의 위축이 생기는 것을 흉부 CT를 통해 확인하였다.

경인고속도로 하부에 설치되는 도시철도 일부 구간의 방재시뮬레이션 설계사례

유지오,김종원,박인기,강문구 한국방재학회 2010 한국방재학회지 Vol.10 No.1