KR101125506B1

KR101125506B1 - 연돌(煙突)과 환기통을 이용한 자연 대류를 이용한 무동력 터널환기공법.

Info

Publication number: KR101125506B1
Application number: KR1020090024323A
Authority: KR
Inventors: 김대인
Original assignee: 김대인
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2012-03-21
Also published as: KR20100105951A

Abstract

본 발명은 도로터널에서 터널내부와 외부의 온도 차이에 의한 자연대류(Convection)를 이용한 무동력(無動力) 환기공법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 터널 시?종점 터널외부에 1개소 또는 각각 1개소의 연돌(煙突)(1)을 두고 환기통(2)을 연돌에 밀폐 연결하여 터널 크라운(4)에 매달아 터널 중앙부까지 연결한다. 대기는 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 순환하므로 연돌 상단(6)과 터널 내부(5)의 온도차이만 존재하면 발생되는 자연현상이므로, 여름에는 연돌 상단(6)에서 터널 내부(5)로 다시 터널 양단부(7)로 환기 흐름이 형성되고 겨울에는 그 반대로 대류가 발생하여 터널 내 환기가 이루어지는 무동력 터널 환기 공법이 제공된다.

터널(Tunnel), 터널 라이닝(Tunnel lining), 환기(Ventilation), 연돌(Chimney), 환기관(Ventilation Tube), 단열재(Insulation), 대류(Convection)

Description

연돌(煙突)과 환기통을 이용한 자연 대류를 이용한 무동력 터널환기공법.{Convection ventilation in tunnel with Chimney and ventilation duct without power.}

본 발명은 연돌과 환기통을 이용한 자연 대류를 이용한 무동력 터널 환기 공법에 관한 기술이다.

일반적으로 강제 환기가 필요 없는 소(小)규모 터널을 제외한 중규모(길이 상) 이상의 도로터널의 환기는 여러 개의 제트(jet)환풍기(Fan)를 종 방향에 연속으로 설치하던가, 또는 터널 상부에 콘크리트 스라브(Slab)를 추가하여 터널 크라운(Crown)부와 스라브 사이의 공간을 환기 덕트(Duct)로 하고 터널 외부에 동력 환풍 시설을 두어 동력으로 환풍기를 작동하여 터널 내 환기를 하는 방식으로 그 시설들의 관리와 운영에 막대한 정부예산이 소요되고, 동력으로 사용되는 전기(電氣)는 우리나라의 경우 65％를 화력발전에 의존하고 있으므로 현재 전 세계적으로 문제가 되고 있는 탄소배출량과도 직접적으로 연관되는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 동력을 사용하는 도로상 터널의 환기 시스템의 문제점을 해결하고자 무동력의 환기 시스템을 채택함으로써 전기 사용에 따른 정부 예산 지출을 줄이고 궁극적으로 탄소배출량을 줄이는 것을 과제로 한다.

본 발명은 종래의 도로터널 환기에서 동력(電氣)을 사용하는 체계(System)를 무동력(無動力) 환기체계로 전환하기 위하여, 터널 외부에 연돌(煙突)(1)을 터널 일단 또는 양단에 두고 상기 연돌(1) 하부에 환기통(Duct)(2)을 밀폐연결하고, 환기통(Duct)(2) 반대편 단부는 터널 중앙부에서 개방한 채로 터널 크라운(Crown)에 매다는 연돌과 환기통을 이용한 자연 대류를 이용한 무동력 터널 환기 공법을 제공한다. 이때 환기통(Duct)(2)의 재질이 금속(2-1)일 경우 환기통(Duct)(2) 내의 기온과 터널 내부(5)의 기온 차이를 극대화하기 위하여 단열재(2-2)처리를 하고, 그 금속(2-1) 재질이 F.R.P(Fiber Reinforced Plastic)과 같이 열전도율이 크지 않은 경우는 단열재(2-2) 처리를 생략할 수 있다.

위와 같이 터널 외부와 내부를 연결하여 공기 순환체계를 형성하면, 연돌 상단(6)과 터널 내부(5) 사이에 온도차이가 발생하여 연돌 상단(6)에서 터널 내부(5)로 또는 터널 내부(5)에서 연돌 상단(6)으로 공기의 흐름이 발생, 즉 대류(Convection) 현상이 발생하여 터널 내 환기 효과를 얻을 수 있다. 계절적으로 하절기에는 연돌 상단(6)의 기온이 터널 내부(5)의 기온보다 높으므로 공기 흐름은 연돌 상단(6)에서 터널 내부(5)로 진행되고 그 결과로 터널 내부(5)에서 터널 양단부(7)로 공기흐름이 발생되어 터널 내 환기가 이루어진다. 동절기에는 공기 흐름이 동절기의 반대의 터널환기가 이루어진다. 기타 계절에도 낮과 밤의 일교차에 의하여 연돌 상단(6)과 터널 내부(5)의 온도 차이는 항상 존재하게 되고 이로 인하여 연돌 상단(6)과 터널 내부(5) 사이의 대류는 연돌 상단(6)에서 터널 내부(5)로 또는 그 반대 방향으로 하루 24시간 1년 365일 끊임없이 터널내 환기가 이루어져 도로터널에서 무동력(無動力) 환기 공법을 얻게 된다.

이상에서와 같이 본 공법에 의하면, 종래의 도로터널의 환기는 여러개의 제트(jet)환풍기(Fan) 또는 외부에 동력 환풍 시설을 두어, 동력(電氣)으로 환풍기를 작동하여 터널 내 환기를 하는 방식으로 그 시설들의 관리와 운영에 연간(年間)수 백억 이상의 막대한 정부예산이 소요되고, 동력으로 사용되는 전기(電氣)는 우리나라의 경우 65％가 화력발전에 의존하고 있으므로 현재 전 세계적으로 문제가 되고 있는 탄소배출량과도 직접적으로 연관되는 문제를 동시에 해소하여 정부예산절감과 교토의정서에 의한 탄소배출 제한에도 유리하여 국제경쟁력 강화의 큰 효과를 기대할 수 있다.

도로터널에서 터널입구 일단 또는 양단에 연돌(煙突)(1)을 두고 상기 연돌(1) 하부에 환기통(Duct)(2)을 밀폐연결하고, 환기통(Duct)(2) 반대편 단부는 터널 중앙부에서 개방한 채로 터널 크라운(Crown)에 매달아 놓는다. 이 체계만으로 도로터널 내 무동력 환기공법은 완성된 것이며, 이때 환기통(Duct)(2)의 재질이 금속(2-1)일 경우 환기통(Duct)(2)내의 기온과 터널 내부(5)의 기온의 차이를 극대화하기 위하여 단열재(2-2) 처리를 하고, 그 금속(2-1)의 재질이 F.R.P(Fiber Reinforced Plastic)과 같이 열전도율이 크지 않은 경우는 단열재(2-2) 처리를 생략할 수 있다.

위와 같이 터널 외부와 내부를 연결하여 공기 순환체계를 형성하면, 연돌 상단(6)과 터널 내부(5) 사이에 온도차이가 발생하여 연돌 상단(6)에서 터널 내부(5)로 또는 터널 내부(5)에서 연돌 상단(6)으로 공기의 흐름이 발생, 즉 대류(Convection) 현상이 발생하여 터널 내 환기 효과를 유발하는 도로터널 내 무동력 환기 공법을 얻는다.

- 도 1 은 터널 양단에 연돌(1)을 두고, 그 하단에 환기통(2)을 밀폐연결하고 환기통 다른 끝단을 터널 중앙부에서 개방한 채로 터널 크라운에 매달아놓은 측면도 .

- 도 2 는 터널 라이닝(3) 및 환기통(2) 단면도

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 연돌(煙突)

2 : 환기통(Duct)

2-1 : 금속

2-2 : 단열재

3 : 터널 라이닝

4 : 터널 크라운

5 : 터널 내부

6 : 연돌 상단

7 : 터널 양단부

Claims

도로 터널 외부에 연돌(煙突)(1)을 터널 일단 또는 양단에 두고 상기 연돌(1) 하부에 단열 처리된 환기통(Duct)(2)을 밀폐 연결하고, 상기 환기통(Duct)(2)의 반대편 단부는 터널 중앙부에서 개방한 채로 터널 크라운(Crown)에 매달아, 온도차에 따라 흡기 또는 배기 기능을 교대로 갖는 연돌과 환기통을 이용한 자연 대류를 이용한 무동력 터널 환기 공법.