인체모형 실험을 통한 침수 흐름 내 보행 안정성 평가 및 적용 가능성 분석

초록

기후 변화로 인한 집중 강우의 빈번한 발생은 도시 및 지하 공간의 침수 위험을 증가시키며, 지하철역과 같은 지하 공간에서 보행자의 안전성을 심각하게 위협한다. 본 연구에서는 이러한 침수 상황에서 지하철 플랫폼 내 보행자의 보행 안정성을 평가하기 위한 보행 한계 조건 도출을 위한 실험을 수행했다. 실험실 규모에서 침수 흐름에 의해 인체가 균형을 잃고 넘어지는 현상을 재현하기 위해 질량 상사(mass similitude)를 고려한 인체모형을 제작했다. 침수 흐름 조건을 변화시키며 인체모형이 넘어지는 흐름조건을 도출하였으며, 이 결과로부터 보행 한계 유속-수심 관계(U-H 관계)를 제시했다. U-H 관계로부터 유속 증가에 따라 보행 한계 수심이 비선형적으로 감소하는 경향을 보여주며, 이 결과는 보행자가 유속 증가에 따라 안정성을 잃는 조건을 정량적으로 평가하는데 활용 가능하다. 실험실 규모에서 도출된 U-H 관계의 실제 침수 흐름 상황에 대한 적용 가능성 평가를 위해 실규모 보행 안전 실험 결과와 비교하였으며, 기존 인체모형 실험 결과와 비교하여 실제 보행 한계 흐름 조건을 더 적절하게 제시했다.

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