250km/h급 고속철도 초장대터널의 미기압파 저감대책 연구

초록

고속열차가 터널에 진입할 때 압력파가 생성되어 터널의 끝을 향하여 음속으로 전파된다. 이러한 압력파의 일부분은 충격성 소음？진동의 형태로 터널 출구로부터 외부로 방사되는데 이를 미기압파(micro-pressure wave)라고 부르며, 터널 근처의 민가에서는 폭발음의 환경소음과 함께 심한 저주파 진동을 느끼게 된다[1](그림 1 참조). 최근 철도도상의 선정은 유지관리 측면에서 유리한 콘크리트궤도를 적극적으로 도입하고 있으며, 터널 내공단면적도 최소단면적으로 설계하여 전체 건설비를 낮추는 방향으로 전개되고 있다. 수도권고속철도, 도담-영천 중앙선, 서해선 등 향후 국내 대부분의 철도 건설에서 터널의 최소 내공단면적과 콘크리트궤도를 적용하게 되는데, 이러한 조합의 경우에 터널출구에서 미기압파라는 충격성 환경소음？진동이 크게 터져 나오게 된다. 운행속도 200km/h 이상의 고속철도에서 터널 미기압파 저감 후드 적용대책은 시공비가 저렴하며, 궁극적으로 최적설계의 터널 단면적에서 적용되기 때문에 최선의 터널 건설비 절감 방법이다. 최적단면적과 콘크리트 궤도를 적용한 터널은 터널연장이 길어질수록 터널출구에서 방사되는 미가압파가 매우 커지며, 또한 열차속도의 3승에 비례하여 커진다. 따라서 초장대터널에 대한 미기압파 저감대책은 고효율의 대책이 필요하다. 본 실험적 연구에서는 미기압파 저감율이 매우 큰 고효울의 후드를 개발하여 중앙선 도담-영천 고속철도의 초장대터널인 화북터널(9.16km), 죽령터널(11.17km) 등에 반영하고자 한다.