고속 열차 터널 모델의 압력파 측정에 관한 연구

초록

고속으로 개활지를 주행하는 열차의 선두부(nose of train) 앞에는 매우 압축된 공기영역이 존재한다.이 압축된 공기영역은 고속 열차가 터널에 접근하면, 터널입구에서 압축파로 발달하여 터널내부를 음속으로 전파한다.이 압축파가 터널출구면에 도달하게되면 일부는 펄스 형태의 미기압파(impulse wave)로 외부로 방사하며,나머지는 팽창파로 터널내부로 반사된다.일반적으로 외부로 방사한 미기압파는 충격성소음과 저주파 진동을 발생시켜, 터널 출구주변의 주민이나 민가에 심각한 환경문제를 야기시킨다. 종래 많은 연구에 따르면 이 미기압파의 크기는 터널 입구에서 생성되어,전파하여 터널출구에 도달한 압축파 압력의 시간미분의 최대값에 거의 비례한다. 미기압파의 저감대책으로 압축파 압력의 시간미분의 최대값을 최소화하는 다양한 방법들이 제안되었다. 그러므로 미기압파 저감을 위하여 터널 내부의 압축파 생성 및 전파특성에 대한 상세한 연구가필요하다. 본연구에서는 오송종합시험선, 동해선, 경전선 등에 설치되는 고속열차 터널시스템의 축소모델을 제작하여 터널내부에서 발생하는 압력변동을 측정하였다. 열차모델의 터널 돌입속도는180 km/h ~ 275 km/h로 실제속도를 적용하였다.열차모델 돌입에 따라 터널모델내부에서 발생하는 압력파의 생성 및 전파 특성을 측정하기 위하여 터널모델 입구 및 출구부근에서 압력을 측정하였다.