고속 열차 터널의 지형조건이 미기압파에 미치는 영향

초록

열차가 터널에 터널에 접근하면, 터널 입구에 압축파가 형성된다. 이 압축파는 터널 입구에서 출구까지 음속의 속도로 전파한다. 터널 출구에 도달한 압축파는 터널 출구면에서 개구단 반사하여, 팽창파가 되어 터널 입구로 전파한다. 이 때 압축파의 일부는 터널 출구 외부로 펄스 형태의 압력 파로 방사된다. 이 펄스 형태의 압력파를 미기압파(impulse wave) 라고 한다 . 이 미기압파의 크기가 커지면, 발파음과 같은 충격성 소음과 저주파 진동을 수반하면서 주변으로 전파 한다 . 이로 인하여 인근 주민들의 생활에 불편을 끼칠 뿐만 아니라 지속적인 반복에 의하여 주변 민가나 건물의 균열을 초래하는 심각한 공학적인 문제를 야기한다. 이런 문제는 열차 속도가 고속화됨에 따라 더욱 심각하게 발생할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 수치해석 기법을 활용하여 터널 주변 지형조건이 미기압파 방사패턴에 미치는 영향을 조사하였다. 수치해석의 검증을 위하여 한국 철도기술연구원의 열차터널 모델 주행시험장치로 부터 얻은 시험값과 비교하였다. 본 연구의 결과로부터 얻어지는 터널 출구 주변 지형조건에 따른 방사입체각을 데이터베이스화 하여 향후 신설되는 열차터널 시스템에서 미기압파를 예측하는데 활용 할 예정이다.