공사 중 환기덕트 누풍 최소화를 위한 접속부 개발 및 성능평가 연구

조형제,전규명,민대기,김종원,백종훈,Jo, Hyeong-Je,Jun, Kyu-Myung,Min, Dea-Kee,Kim, Jong-Won,Beak, Jong-Hoon 한국터널지하공간학회 2018 한국터널지하공간학회논문집 Vol.20 No.1

초장대 해저터널은 환기를 위한 연직갱 또는 경사갱 설치에 공간적으로 많은 제한을 받게 되므로 일부 인공섬을 건설하여 환기를 수행할 필요가 있다. 그러나 인공섬 설치는 건설의 어려움뿐만 아니라 건설비용이 증가하게 되므로 인공섬 설치를 최소화할 필요가 있다. 이에 따라 환기거리가 증가하여 누풍에 의한 공급 풍량이 커지게 되면, 공사 중 환기를 위한 덕트 설치가 불가능해지거나 팬 정압 및 동력이 상당히 증가하게 된다. 따라서 초장대 해저터널을 건설하기 위해서는 이러한 현실적인 문제를 극복하고 시공 중 터널 내 환경을 쾌적한 상태로 유지할 수 있는 기술력이 필요하다. 선행 연구에서 우리는 누풍이 이 문제들을 해결하는 핵심 인자이며 실험 결과 새로운 접속방식의 누풍율은 대략 $1.46mm^2/m^2$임을 밝혔다(Jo et al., 2017). 본 연구에서는 새로운 접속방식이 적용된 시제품의 누풍율 측정 결과를 제시하고 기존 접속방식의 누풍 성능 개선을 위해 덕트 내부에 연질막 적용시의 누풍 성능 개선을 실험적으로 분석하였다. Long subsea tunnel is subject to many restrictions in terms of spatial limitation when vertical or inclined shafts are built for tunnel ventilation. So, the construction of some artificial island is required to provide ventilation. But, because of construction difficulty and cost increase, it is necessary to minimize the artificial island construction. As a result, ventilation distance become longer and supply airflow becomes excessive due to air leakage, So, duct mounting for temporary ventilation is impossible or fan pressure and power increase exponentially. Therefore, in order to build a long subsea tunnel, it is necessary to overcome these practical problems and to develop technical solution that can keep the comfortable condition of tunnel environment during construction. In previous study, we have found that air leakage is the key factor in solving these problems and experimental results show that the new connection method has a leakage rate of about $1.46mm^2/m^2$ (Jo et al., 2017). In this study, we present the experimental results of the measurement of the leakage rate of the prototype with the new connection method, and analyze experimentally the improvement of the leakage rate when applying the flexible cover inside the duct to improve the leakage performance of the existing connection method.

초장대 해저터널의 공사중 덕트 접속부의 누풍 성능 개선에 관한 연구

조형제,민대기,김종원,이주경,백종훈,Jo, Hyeong-Je,Min, Dea-Kee,Kim, Jong-Won,Lee, Ju-Kyung,Beak, Jong-Hoon 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.2

The construction of long sub-sea tunnel does not provide the favorable condition for the installation of ventilation system to be used during construction due to the constrained construction space. For the ventilation system required during construction, the artificial island where ventilation shaft is located is constructed at some location along the sub-sea tunnel route, which requires a high construction cost. Therefore, it is intended, as much as possible technically, to minimize the construction of artificial island. However, this requires a longer distance between ventilation shafts, there-by causing increased air leakage at the ventilation duct connection points due to the higher fan pressure being required to deliver ventilation air. Previously the air leakage was studied as an important issue. In this study experiments were carried out to develop the improved duct connection method considering various conditions such as, tunnel length, etc. Additionally, its performance results with leakage rates are shown and compared to the "S" class leakage rate of SIA. As a result, the new duct coupling type of improved method is analyzed as applicable to such a 30 km long tunnel with the leakage rate of $1.46mm^2/m^2$, which is better performance than SIA leakage rates. 초장대 해저터널의 건설은 건설공간의 제약 및 건설비용 측면에서, 공사중에 사용되는 환기 시스템 설치에 유리한 조건을 갖고 있지 않다. 공사중 환기시스템을 제공하기 위해, 환기갱이 설치되는 인공섬들이 해저터널의 루트를 따라서 일부위치마다 건설됨으로써, 건설 비용이 많이 소요된다. 따라서 이러한 인공섬의 수를 최소화하는 것이 경제적으로 필요하다. 그러나 이것은 환기갱 사이의 거리가 더 길어지게 되므로, 필요한 환기풍량을 이송하기 위한 높은 팬 압력으로 인해 환기 덕트 접속부에서 누풍이 더 많이 발생하게 된다. 선행 연구에서 공기 누설이 중요한 문제임을 조명하였다. 본 연구는 개선된 덕트 접속 방식을 개발하기 위한 실험들을 소개하고, 또한 SIA 의 "S" 등급 누풍율 및 다양한 조건들을 비교하여 터널 연장에 따른 달성된 누풍율의 환기 성능을 제시한다. 본 연구의 결과로 누풍율이 $1.46mm^2/m^2$인 새로운 접속방식을 개발하였으며, 개선된 방식이 30 km규모의 장대터널에 적합한 것으로 분석되었다.

철도터널의 방재기준에 대한 고찰

조형제,김종원,김영신,Jo, Hyeong-Je,Kim, Jong-Won,Kim, Yeong-Sin 한국방재학회 2013 한국방재학회지 Vol.13 No.2

철도터널의 이명감 및 미기압 평가에 관한 연구

조형제,한철,서성한,신인섭,김종원,Jo, Hyeong-Je,Han, Cheol,Seo, Seong-Han,Sin, In-Seop,Kim, Jong-Won 한국터널지하공간학회 2010 자연, 터널 그리고 지하공간 Vol.12 No.4

초장대 해저터널의 공사중 환기 특성에 관한 기초연구 - 현황 및 개선필요사항 중심

조형제,전규명,김종원,이주경,Jo, Hyeong-Je,Chun, Kyu-Myung,Kim, Jong-Won,Lee, Ju-Kyung 한국터널지하공간학회 2015 한국터널지하공간학회논문집 Vol.17 No.2

일반적인 장대 철도터널에 비해 해저터널은 환기 및 방재를 위한 별도의 연직갱 또는 경사갱 설치에 공간상 많은 제약을 받게 되므로, 인공섬을 건설하여 환기를 수행할 필요가 있다. 그러나, 인공섬 설치에는 시공상의 문제 뿐만 아니라 건설비용이 증가하게 되므로, 인공섬 설치를 최소화하여 환기구간 거리를 늘려야 한다. 이에 따른 환기거리의 증가시, 누풍에 의한 신선공기 공급량이 커지게 된다. 공급풍량이 과대해지면, 구조물 한계에 의해 설치가능한 덕트직경이 제한적이므로, 팬 정압 및 동력도 상당히 증가하게 된다. 따라서, 초장대 해저터널을 건설하기 위해서는 이러한 현실적인 문제를 극복하고, 시공중 터널내 환경을 쾌적한 상태로 유지할 수 있는 기술력이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 초장대 해저터널에 적합한 공사중 환기 방식을 개발하기 위한 기본연구로써, 국내외의 공사중 환기용량 산정방법 비교를 통해, 스위스의 SIA 196 코드가 초장대 해저터널계획에 적합함을 확인하였다. 또한, 덕트 접속부의 누출에 관한 실험을 통해, 국내의 덕트 접속방식은 100 m당 누풍율이 1.5~3.0% 사이임을 확인하였다. S등급 덕트의 경우 환기가능거리가 10.2 km 이므로, 덕트의 접속방법을 개선한다면, 환기가능거리는 더 길어질 수 있다. 따라서, 공사중 덕트의 누풍개선이 초장대 해저터널의 공사중 환기의 주요 이슈임을 확인하였다. Long subsea tunnel to be built below the seabed, as compared to the general railway tunnel, is subject to many restrictions in terms of spatial limitation when vertical or inclined shafts are built for the purpose of ventilation and fire safety. So, the construction of some artificial island is required to provide ventilation. But, because of construction difficulty and cost increase, it is necessary to minimize the artificial island construction. The longer ventilation distance is, the more fresh air requirement is needed. When supply airflow becomes excessive, duct size is restricted by the limitations of structure clearance and fan pressure and power increase exponentially. Therefore, in order to build a long subsea tunnel, it is necessary to overcome these practical problems and to develop technical solution that can keep the comfortable condition of tunnel environment during construction. In this study, as on ventilation method development suitable for long subsea tunnel, through comparison of temporary ventilation capacity calculation methods during construction phase, domestic and abroad, the application of Swiss SIA 196 code is found suitable for long subsea tunnel. And, through experiment on leakage of the duct connector, we confirmed that the leakage ratio per 100 m of domestic duct connection type is between 1.5~3.0%. Based on S-class duct of SIA 196 code, ventilation distance is 10.2 km, So, ventilation distance can be longer if duct connection method is improved. So, we confirmed that the improvement of leakage ratio is key issue in the construction-phase ventilation of long subsea tunnel.

횡류식 도로터널의 급배기구 개도율 최적화 프로그램 개발 연구

조형제,전규명,민대기,김종원,백종훈,Jo, Hyeong-Je,Chun, Kyu-Myung,Min, Dea-Kee,Kim, Jong-Won,Beak, Jong-Hoon 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.3

도심지 터널에 주로 적용되는 횡류식 환기방식은 환기구간 거리가 길어질수록 환기성능이 저하되므로 균일한 풍량분배가 필요하다. 본 연구에서는 환기구간 거리가 길어져도 균일한 풍량분배를 통해 설계값의 환기성능을 확보할 수 있도록 급배기구의 개도율을 최적화하는 프로그램을 개발하였으며, TUNVEN DUCT 프로그램과의 비교를 통해 프로그램의 예측 성능을 검증하였다. 이를 위해 반횡류 급기 환기방식을 적용하였으며, 두 프로그램은 유사한 포트 크기 및 풍량 분배를 예측하고 있으며, 계산값의 변동범위는 각각 11.71% 와 1.36% 인 것으로 나타났다. 이 프로그램은 다양한 터널 연장 및 급배기 포트 설치 조건에 대한 신속한 분석이 가능하므로, 횡류식 및 반횡류 환기방식의 포트 최적화 설계에 상당히 유용할 것으로 판단된다. The transverse ventilation system, commonly applied to urban tunnel, is necessary to be distributed with airflow uniformly. In this study, we developed a program that can optimize the opening ratio of ports to ensure ventilation performance of design criteria through a uniform airflow distribution even though ventilation interval becomes longer. And program's prediction performance was verified by comparison with TUNVEN DUCT program. For comparison, Semi-transverse ventilation system was applied. Both programs predicted a similar port size and air flow distribution, and the variation range of the calculated values was 11.71% and 1.36%, respectively. This program is very useful for port optimization design of transverse and semi-transverse ventilation system, because it is possible to analyze various tunnel lengths and supply/exhaust port installation conditions.

횡류식 도로터널의 급배기구 개도율 최적화 프로그램 개발 연구

조형제(Hyeong-Je Jo),전규명(Kyu-Myung Chun),민대기(Dea-Kee Min),김종원(Jong-Won Kim),백종훈(Jong-Hoon Beak),정형진(Hyung-Jin Jung) 대한설비공학회 2018 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2018 No.6

To decide tunnel ventilation shaft location is difficult in the densely populated urban area because of public complaint and geographically complicated conditions. If ventilation section becomes long from these reasons, ventilation efficiency decreases. So, it is necessary to arrange ventilation ports efficiently for uniform air supply and exhaust over ventilation section. In this study, we developed a program that can optimize the opening ratio of ports to ensure ventilation performance of design criteria through a uniform airflow distribution even though ventilation interval becomes longer. And program"s prediction performance was verified by comparison with Tunven Duct program. For comparison, Semi-transverse ventilation system was applied. This program is very useful for port optimization design of transverse and semi-transverse ventilation system, because it is possible to analyze various tunnel lengths and supply & exhaust port installation conditions.

초장대 해저터널 공사중 누풍 최소화를 위한 덕트 접속부 개발 및 성능 평가

조형제(Hyeong-Je Jo),전규명(Kyu-Myung Chun),민대기(Dea-Kee Min),김종원(Jong-Won Kim),이주경(Ju-Kyung Lee),백종훈(Jong-Hoon Beak) 대한설비공학회 2018 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2018 No.6

Long subsea tunnel is subject to many restrictions in terms of spatial limitation when vertical or inclined shafts are built for tunnel ventilation. So, the construction of some artificial island is required to provide ventilation. But, because of construction difficulty and cost increase, it is necessary to minimize the artificial island construction. As a result, ventilation distance become longer and supply airflow becomes excessive due to air leakage, So, duct mounting for temporary ventilation is impossible or fan pressure and power increase exponentially. Therefore, in order to build a long subsea tunnel, it is necessary to overcome these practical problems and to develop technical solution that can keep the comfortable condition of tunnel environment during construction. In previous study, we have found that air leakage is the key factor in solving these problems and experimental results show that the new connection method has a leakage rate of about 1.46 mm2/m2. In this study, we present the experimental results of the measurement of the leakage rate of the prototype with the new connection method, and analyze experimentally the improvement of the leakage rate when applying the flexible cover inside the duct to improve the leakage performance of the existing connection method.

장대 도로터널의 환기시스템

조형제(Hyeong-Je Jo),이원기(Won-Gi Lee),여인철(In-Cheol Lee),민대기(Dae-Gi Min) 대한설비공학회 2010 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2010 No.11

The design of tunnel ventilation system is closely related to the design of tunnel cross sectional area. The transverse(or semi-transverse) ventilation system adopted normally for urban area tunnel may be excellent in the aspect of safety but requires a high cost of construction. Recently a new ventilation system, in combination of a safer transverse ventilation system and a longitudinal ventilation system with lower construction cost, is introduced to reduce construction cost and also secure safety for tunnel.

조명의 영향을 최소화하기 위한 전처리 기법이 적용된 얼굴 인식

박현남,조형제,Park, Hyeon-Nam,Jo, Hyeong-Je 한국정보처리학회 2000 정보처리논문지 Vol.7 No.3

There are many factors for face recognition. Two of those are orientation and brightness of illumination. In early studies of face recognition, with fixing these factors to good conditions th goal of research was focused on improving recognition rate itself. But they are very important factors to be solved for implementing face recognition system. In this paper, two methods wer proposed to minimize the influence of illumination. One is the local difference filter to reduce the influence fo variation of illumination. The other is weight function considering the horizontal difference of intensity. Applying tow proposed methods, the resultant recognition rate revealed 86.5% for 275 test images.