신안산선터널 축소모형 실험을 위한 등가저항 계산

초록

본 논문에서 고려하는 신안산선 터널과 월곶- 판교선이 연결되고 연장이 긴경우에는 고려해야 하는 축소모형터널의 길이도 길어지므로 공간의 제약으로 전체구간을 구현하기 힘들다. 제한된 실험공간에서 관심구역의 터널은 연장그대로 축소하여 축소모형을 제작하고 기타구역은 축소모형의 길이를 단축하여 터널화재 및 기류특성을 전체 연장그대로 축소모형을 제작하였을 경우와 동일한 효과를 부여하도록 한다. 이를 위하여 화재기류의 영향이 미치지 않는 터널부분은 기류에 의한 압력강하와 동일한 효과를 줄 수 있는 일종의 기류에 대한 등가저항을 설계하고자 한다. 이러한 등가저항 즉 축소철도터널 등가모델은 구현된 축소철도터널의 경계조건을 구현하는데에도 활용될 수 있다. 축소철도터널 등가모델을 적용하기 전에 터널에서 송풍기 등에 의한 터널기류에 따른 압력강하를 구하여야 한다. 터널에서 기류에 의한 마찰주 손실을 부차적 손실로 대체하는 역할을 하는 것이 축소철도터널 등가모델이며 이를 위하여 이론적으로 잘 구축되어 있는 오리피스를 사용하였을 경우의 압력강하의 부차적 손실을 구현하여 해당하는 등가터널의 길이를 구할 수 있다. 본 연구에서는 수치해석기법을 이용하여 터널유동에 의한 저항 및 등가모델을 산출하여 적용하였다.