KR100798135B1 - 철도터널용 분진제거장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에너지를 별도로 소비함이 없이 자연적인 방식으로 철도터널에 물을 뿌려 철도터널 내 대기오염물질인 분진의 확산을 방지, 쾌적한 철도터널 대기환경을 조성할 수 있도록 한 철도터널용 분진제거장치에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명은 철도터널에서 암반 내의 지하수가 철도터널을 구성하는 콘크리트층을 통과함으로써 철도터널의 바닥으로 낙하되도록 철도터널의 천장을 형성하는 콘크리트층의 상부에 낙수통로가 다수 개 형성된 것을 특징으로 한다.

분진, 스프레이어, 암반, 지하수, 철도, 터널, 필터

Description

철도터널용 분진제거장치{Equipment for removing dust in tunnel}

도 1은 일반적인 철도터널의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치가 적용된 철도터널을 나타내는 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치를 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치를 나타내는 단면도이다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치가 적용된 철도터널을 나타내는 단면도이다.

도 6a, 6b는 본 발명의 제4실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치가 적용된 철도터널을 나타내는 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 암반 20 : 콘크리트층

50a : 유도구멍 50b : 유도관

51 : 입구 52 : 출구

55 : 낙수통로 60 : 필터

70 : 스프레이어 80 : 격판

82 : 포스트 85 : 집수공간

92 : 물탱크 94 : 물수송관

<기술분야>

에너지를 별도로 소비함이 없이 자연적인 방식으로 철도터널에 물을 뿌려 철도터널 내 분진의 확산을 방지, 쾌적한 철도터널 대기환경을 조성할 수 있게 한 철도터널용 분진제거장치에 관한 것이다.

<철도터널의 일반적인 구조>

암반(10)을 천공하고 그 구멍에 화약을 충전, 발파시킴으로써 형성된 암반면(굴착면)(12)에 숏크리트(shotcrete)공법으로 타설된 숏크리트층(22), 이 숏크리트층(22)에 타설되고 구조적 안정성이 향상되도록 철근이 설계에 따라 배열된 라이닝 콘크리트(lining concrete)층(24), 이 라이닝 콘크리트층(24)과 숏크리트층(22) 사이에 개재되어 숏크리트층(22)을 투과한 지하수를 숏크리트층(22)과 라이닝 콘크 리트층(24) 사이의 하측으로 유도하는 방수시트(30), 이 방수시트(30)를 타고 흐르는 지하수를 받아 배수하도록 방수시트(30)의 하단 측에 설치된 배수관(40) 등으로 이루어진다. 이하 숏크리트층(22)과 라이닝 콘크리트층(24)을 아울러서 콘크리트층(20)이라고 한다. - 도 1 참조

<철도터널의 대기환경>

철도터널은 보통 철도차량의 주행에 의한 자연환기(피스톤효과)(예 : 전동차가 도착할 무렵, 전동차에 의하여 터널로부터 승강장으로 바람이 먼저 휘몰아쳐 오는 현상)나 팬 등을 이용한 강제환기(기계환기), 또는 자연환기와 강제환기를 병용하여 환기하고 있다. 그러나 이처럼 환기를 하여도 터널이라는 곳 자체가 기본적으로 외부의 영향을 적게 받을 수밖에 없는 곳이기 때문에 환기량의 절대적인 부족으로 쾌적하지 못한 것이 현 실정이다.

<종래기술1>

현재 쾌적한 철도터널 대기환경을 조성하기 위한 대책으로 살수차량 및 분진흡입차량을 운행하고 있다. 그러나 이 방법은 인력 동원ㆍ에너지 공급 등이 요구된다는 문제점이 있었다. 아울러 철도차량의 소통에 막대한 지장을 초래한다는 문제점도 있었다. 특히 철도차량 운행 시간대에는 작업할 수가 없어 철도차량이 운행하지 않은 때에 한하여 작업하여야만 하는 시간적 제약을 감수하여야 하였다.

<종래기술2>

물탱크의 물을 워터펌프의 압력작용에 의하여 철도터널의 벽에 그 길이방향을 따라 설치된 급수관으로 공급, 급수관에 간격을 두고 설치된 노즐에서 분출되게 함으로써 물을 뿌리는 장치가 제안된 바 있다. 이는 종래기술1(살수차량 및 분집흡입차량 운행)과는 달리 분진을 실시간으로 제거할 수 있다는 이점이 있다. 그렇지만 이 또한 에너지 공급이 요구된다는 문제점을 가지고 있고, 게다가 기계적 장치이기 때문에 그 구조가 복잡한 편이라는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 암반 내의 지하수가 철도터널의 천장을 통과하여 그대로 낙하되게 하는 방식으로 철도터널에 물을 뿌림으로써 분진의 확산으로 철도터널 대기환경이 오염되는 것을 인력 동원과 에너지 소비 없이 방지할 수 있는 철도터널용 분진제거장치를 제공하는 데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 지하수만이 철도터널의 천장을 통과 가능하도록 구성함으로써 이물질이 철도터널로 투입되는 것을 방지할 수 있는 철도터널용 분진제거장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 높이차를 이용, 지하수를 암반 내의 수맥으로부터 철도터널의 천장 측으로 공급함으로써 지하수 양의 부족으로 물을 철도터널에 뿌릴 수 없게 되는 것을 방지할 수 있는 철도터널용 분진제거장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 철도터널에 뿌려지는 물의 무화(霧化)를 이룸으로써 물이 분산되면서 뿌려지므로 물을 보다 넓은 범위에 효과적으로 분포시킬 수 있는 철도터널용 분진제거장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 실현하기 위한 본 발명은 철도터널에서 암반 내의 지하수가 철도터널을 구성하는 콘크리트층을 통과함으로써 상기 철도터널의 바닥으로 낙하되도록 상기 철도터널의 천장을 형성하는 콘크리트층의 상부에 낙수통로가 다수 개 형성된 것을 특징으로 한다. 또 상기 콘크리트층의 상부와 암반 사이에는 지하수가 모이는 집수공간이 형성되도록 격판이 상기 콘크리트층과 간격을 두고 설치된 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명은 상기 철도터널보다 상측에 위치되도록 암반 내 수맥 상에 설치되고 지하수가 내부로 유입되도록 상부에 유입구멍이 다수 개 형성된 물탱크와, 상기 물탱크의 지하수가 상기 철도터널의 천장 측으로 수송되도록 상기 철도터널의 천장 측과 물탱크를 연결하는 물수송관을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

여기에서 상기 낙수통로는 지하수가 유입되는 입구에 이물질의 유입이 방지 되도록 필터가 각각 설치되고, 지하수가 흩어짐으로써 물보라의 형태로 유출되도록 출구에 스프레이어가 각각 설치된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치가 적용된 철도터널을 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 제1실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 철도터널의 콘크리트층(20)(숏크리트층 - 22 및 라이닝 콘크리트층 - 24)에 다수 개의 낙수통로(55)가 형성되고, 이 낙수통로(55)에 필터(60)와 스프레이어(70)가 설치된 것을 특징으로 한다.

낙수통로(55)는 철도터널에서 암반(10) 내의 지하수가 암반(10)의 암반면(굴착면)(12)에 타설된 콘크리트층(20)을 통과, 철도터널의 바닥으로 낙하되도록 하는 것으로서, 콘크리트층(20)의 상부, 즉 철도터널의 천장에 일정한 간격을 두고 형성된다.

여기에서 낙수통로(55)는 콘크리트층(20)의 상부를 각각 관통하는 형태로 형성된 유도구멍(50a)으로서, 철도터널의 전 구간에 걸쳐 형성될 수도 있고, 일부 구 간에 한하여 형성될 수도 있다. 또 지하수의 유입이 용이하도록 입구(51)(지하수가 유입되는 곳, 즉 낙수통로의 상단)의 안쪽둘레가 출구(52)(지하수가 유출되는 곳, 즉 낙수통로의 하단)에 비하여 더 크도록 형성된다.

필터(60)는 지하수에 포함된 이물질이 낙수통로(55)로 유입되는 것을 방지하는 바, 이를 위하여 낙수통로(55)의 입구(51)에 각각 설치된다.

스프레이어(70)는 지하수가 낙수통로(55)의 출구(52)로부터 물보라의 형태로 유출되도록 지하수의 무화(霧化)를 이루는 역할을 한다.

이와 같은 스프레이어(70)는 낙수통로(55)의 출구(52)에 각각 설치되는 것으로서, 출구(52)에 꼭 맞게 끼워지는 크기로 형성되고 끝에 다수 개의 미세구멍(72)이 형성된 마개이다. 물론 스프레이어(70)가 반드시 이 같이 구성되어야만 할 이유는 없는 바, 지하수가 낙수통로(55)의 출구(52)에서 유출될 때 분산되어 흩어지게 할 수 있는 것이라면 어떤 타입이라도 적용 가능하다.

이상 도 2 및 도 3에서 설명되지 않은 도면부호 30은 방수시트이고, 40은 배수관이다.

설명한 바와 같이 구성되는 제1실시예는 암반(10) 내의 지하수가 철도터널의 천장(낙수통로가 형성된 콘크리트층의 상부)으로 흘러 낙수통로(55)로 유입되면 철 도터널의 바닥으로 낙하되어 철도터널 내 분진의 확산을 방지하는 바, 지하수는 낙수통로(55)의 입구(51)로 유입되는 과정에서 필터(60)의 작용으로 이물질이 제거되고, 낙수통로(55)의 출구(52)로 유출되는 과정에서 스프레이어(70)의 작용으로 물보라 상태가 되어 널리 흩어지게 된다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치를 나타내는 단면도이다.

본 발명의 제2실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치는 도 4에 도시된 바와 같이 제1실시예와 비교하여 볼 때 기타 구성 및 그 작용은 동일한 것에 대하여 낙수통로(55)가 유도관(50b)의 관로로써 형성된다는 점만이 상이하다.

즉 제1실시예는 낙수통로(55)가 유도구멍(50a)이었으나, 제2실시예는 콘크리트층(20)의 상부에 구멍을 천공하고, 이 구멍에 유도관(50b)을 끼워 정착시킴으로써 낙수통로(55)를 형성한 것이다. 물론 제2실시예 또한 제1실시예와 마찬가지로 낙수통로(55)의 입구(51)가 출구(52)에 비하여 더 크도록 형성되고, 입구(51) 및 출구(52)에 필터(60)와 스프레이어(70)가 각각 설치된다.

도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치가 적용된 철도터널을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 제3실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치는 도 5에 도시된 바와 같이 제1실시예 또는 제2실시예와 비교하여 볼 때 기타 구성 및 그 작용은 동일한 것에 대하여 격판(80)을 더 포함하여 구성된다는 것만이 상이하다.

즉 제3실시예는 낙수통로(55)의 상측에 지하수가 모이는 빈 공간인 집수공간(85)이 형성되도록 콘크리트층(20)의 상부와 암반(10) 사이에 격판(80)이 콘크리트층(20)과 일정한 간격을 두고 설치된 것을 특징으로 한다.

여기에서 격판(80)은 콘크리트층(20)과 마주하는 면(하면)에 콘크리트층(20)과의 간격이 유지되도록 격판(80)을 떠받치는 포스트(82)가 다수 개 형성된다.

이러한 제3실시예는 지하수가 콘크리트층(20)의 바깥에 가득 차게 되면(지하수는 방수시트에 의하여 콘크리트층을 투과하지 못하기 때문에 이와 같이 차오르게 된다) 자연히 집수공간(85)으로 흘러 들어와서 모이게 되는 바, 집수공간(85)에 모인 지하수는 낙수통로(55)로 유입된 후 철도터널의 바닥으로 낙하된다. 물론 이 구조(지하수를 집수공간에 모아 낙수통로로 유입되게 하는 구조)는 이물질이 낙수통로(55)로 유입되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있는 것이기도 하다.

도 6a는 본 발명의 제4실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치가 적용된 철도터널을 나타내는 단면도이다.

본 발명의 제4실시예에 따른 철도터널용 분진제거장치는 도 6a에 도시된 바와 같이 제1실시예 또는 제2실시예와 비교하여 볼 때 기타 구성 및 그 작용은 동일한 것에 대하여 자연급수장치(90)를 더 포함하여 구성된다는 점만이 상이하다.

즉 제4실시예는 암반(10) 내의 지하수가 흐르는 줄기(수맥) 상에 위치되도록 설치되고 내부로의 지하수 유입이 가능하도록 상부에 다수 개의 유입구멍(93)이 형성된 물탱크(92)와, 이 물탱크(92)에 모이는 지하수를 철도터널의 천장(낙수통로가 형성된 콘크리트층의 상부) 측으로 수송하는 물수송관(94)으로 구성된다.

여기에서 물수송관(94)의 경우 그 한쪽 끝은 물탱크(92)의 하면에 연결되고, 다른 쪽 끝은 철도터널의 천장 측에 위치된다. 한편 물탱크(20)는 그 내부의 지하수가 물수송관(94)을 따라 흘러 철도터널의 천장 측으로 자연적으로 수송되도록 철도터널에 비하여 높은 곳에 위치된다.

이와 같은 제4실시예는 물탱크(92)가 수맥에 위치되기 때문에 지하수가 수시로 유입되어 모이게 되고, 철도터널의 천장이 물수송관(94)에 의하여 물탱크(92)와 연결되기 때문에 물탱크(92)의 지하수가 철도터널의 천장 측으로 수송되는 바, 지하수가 낙수통로(55)로 유입되어 철도터널의 바닥으로 낙하되는 것을 거의 끊어짐이 없이 이룰 수 있다.

이상에서 설명되지 않은 도면 6b는 제4실시예의 자연급수장치(90)가 제3실시예에도 적용 가능하다는 것을 예시적으로 나타내는 도면이다. 이때 물수송관(94)의 경우 한쪽 끝은 물탱크(92)에 연결되고, 다른 쪽 끝은 격판(80)을 관통하여 철도터널의 천장 측에 위치되도록 설치된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의하여 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위 이내에서 당업자에 의하여 다양한 변형이 이루어질 수가 있음은 물론이다.

설명한 바와 같이 구성되고 작용하는 본 발명은 철도터널의 천장(콘크리트층 상부)에 다수 개의 낙수통로가 형성되어 지하수가 낙수통로를 통하여 철도터널의 바닥으로 자연히 낙하되기 때문에 철도터널 내 분진의 확산을 방지할 수 있고, 이에 철도터널 대기환경을 쾌적하도록 조성할 수 있는 이점이 있다.

아울러 철도터널 내 분진이 자연적인 방식으로 제거되는 것이므로 인력이 불필요하고, 에너지 소비가 전혀 없으며, 유지 및 관리 측면에서 매우 경제적인 것이라는 이점이 있다.

또한 본 발명은 수맥 상에 설치된 물탱크 및 이 물탱크의 지하수를 철도터널의 천장 측으로 수송하는 물수송관을 더 포함하여 구성되기 때문에 철도터널 주변의 지하수 양이 부족하여 물을 철도터널에 뿌릴 수 없게 되는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

또한 본 발명은 콘크리트층의 상부에 격판이 콘크리트층과 간격을 두고 설치된 것과 낙수통로의 입구에 필터가 각각 설치된 것 때문에 이물질이 지하수와 함께 낙수통로로 유입, 낙수통로가 막히거나 이물질이 철도터널로 유입되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.

한편 본 발명은 낙수통로의 출구에 스프레이어가 각각 설치되기 때문에 물을 광범위에 걸쳐 고루 뿌릴 수 있다는 이점도 있다.

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 철도터널을 구성하는 콘크리트층의 상부에 관통된 유도구멍으로 암반 내의 지하수가 통과하여 상기 철도터널의 바닥으로 낙하되도록 상기 철도터널의 천장을 형성하는 콘크리트층의 상부에 다수 개 형성된 낙수통로와, 상기 콘크리트층의 상부와 암반 사이에 지하수가 모이는 집수공간이 형성되도록 콘크리트층과 간격을 두고 설치된 격판과, 상기 격판과 상기 콘크리트층이 마주하는 면에 상기 콘크리트층과의 간격이 유지되도록 떠받치는 포스트가 다수 개 형성된 터널구조물에 있어서,

   상기 철도터널보다 상측에 위치되도록 암반 내 수맥 상에 설치되고 지하수가 내부로 유입되도록 상부에 유입구멍이 다수 개 형성된 물탱크와,

   상기 물탱크의 지하수가 상기 철도터널의 천장 측으로 수송되도록 상기 철도 터널의 천장 측과 물탱크를 연결하는 물수송관을 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 철도터널용 분진제거장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 낙수통로는 지하수가 유입되는 입구에 이물질의 유입이 방지되도록 필터가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 철도터널용 분진제거장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 낙수통로는 지하수가 흩어짐으로써 물보라의 형태로 유출되도록 출구에 스프레이어가 각각 설치된 것을 특징으로 하는 철도터널용 분진제거장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 각각의 낙수통로는 입구가 출구보다 크도록 형성된 것을 특징으로 하는 철도터널용 분진제거장치.
8. 삭제
9. 제7항에 있어서,

   상기 각각의 낙수통로는 상기 콘크리트층의 상부에 관통되도록 설치된 유도관의 관로인 것을 특징으로 하는 철도터널용 분진제거장치.

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