KR101239365B1 - 상호 보완적 터널환기장치 및 이를 이용한 터널환기방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 상호 보완적 터널환기장치는, 병렬식터널에 있어서, 일 터널과 타 터널을 연통하도록 하는 연통풍도; 상기 연통풍도에 구성되며, 송풍기가 내재된 환기소; 상기 연통풍도와 연통하며 일 터널에 구성되는 배기덕트; 상기 연통풍도와 연통하며 타 터널에 구성되는 급기덕트;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

Description

상호 보완적 터널환기장치 및 이를 이용한 터널환기방법{Complementary Ventilating apparatus}

본 발명은 도로터널, 철도터널, 지하철 등의 환기장치 및 환기방법에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 병렬식터널에서 양방향 터널 내 차량 통행량의 불균형 시 교통량이 적은 일 터널의 잉여 소요환기량을 교통량이 많은 타 터널로 넘겨주어 환기의 균형을 도모해 주는 것으로, 양방향터널의 환기를 위한 소요공기량의 공급은 수직갱, 경사갱 등 주 환기장치에 의해 외부유입을 원칙으로 하되, 간헐적 부족분은 본 발명에 의해 양방향 터널간 교류를 통해 해결함으로써 주 환기장치의 규모를 대폭 축소할 수 있는 상호 보완적 터널환기장치 및 이를 이용한 터널환기방법에 관한 것이다.

국토의 70%이상이 산지로 이루어진 우리나라는 도로, 철도 건설의 증대 및 지하철 등의 지하 공간 개발로 지하 굴착공사가 크게 급증함으로 인해 대형 터널공사가 현재까지도 활발하게 이루어지고 있다. 이와 같은 터널 구조물은 그 규모의 장대화로 인하여 터널 내 매연, 먼지 및 유해가스 등의 오염공기로부터 터널 이용자를 보호하기 위해 교통량과 터널길이 및 형상에 따라 효율성을 고려한 터널 환기장치(시설)을 갖추어야 한다. 또한 터널 구조물은 그 내부를 주행하는 자동차가 배출한 각종 오염물질이 축적되지 않도록 환기장치가 갖춰져야야 하는데 터널의 길이가 짧아 터널 내 자동차 주행시 발생하는 교통환기력에 의해 자연적인 환기가 이루어지기 어려운 경우는 별도의 기계적인 장비를 부착한 환기장치를 설치하는 것이 의무화되어 있다. 이러한 환기장치는 터널의 규모와 특수성에 따라 자연 환기방식과 기계적인 강제 환기방식이 있으며 기계적인 강제 환기방식에는 종류식(Longitudinal), 반횡류식(Semi-Transverse System), 횡류식(Transverse System) 등으로 구분 될 수 있다.

터널 내 환기대상 오염물질은 인체에 해로운 물질 중 주행차량에서 비교적 많이 배출되는 매연(Smoke), 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOx) 등이며 이들 배출가스의 허용 농도를 적정수준 이하로 유지시켜야 한다. 자동차가 통행하는 도로터널의 경우에는 터널 전 구간에서 오염 물질별 허용농도 C값(여기서 C는 소요환기량과 유입공기량의 비)은 1이하가 되어야 하며, 또한, 이를 위해 터널 내 흐르는 공기의 종 방향 풍속은 10m/s이하를 유지해야 하는 설계원칙을 필수적으로 준수해야 하는 기준이 정립되어 있다. 따라서 터널 구조물의 환기계획 수립 시에는 교통량, 터널형상, 이용자의 편의와 안전, 외부환경, 경제성 등을 충분히 고려하여 설계조건을 만족하는 최적의 시스템을 갖추어야 한다.

먼저, 도 1a 및 도 1b는 종래 제트팬 종류식 환기장치를 설명하기 위한 평면도 및 횡단면도이다. 제트팬 종류식 환기장치는 터널(t)의 천정면에 환기용 제트팬(p)을 설치하여 외부의 신선한 공기를 터널입구를 통해 강제로 유입함으로써 터널 내 오염물질을 희석하여 환기하는 방식을 취한다. 이러한 제트팬 종류식 환기장치는 환기용 팬의 구동 시 터널 내 종방향 기류가 발생하여 교통환기력을 유효하게 이용할 수 있으므로 동력비의 효율적인 운용이 가능하며, 환기용 팬의 설치 이외에는 별도의 구조가 필요치 않으므로 공사비가 적어 경제적인 장점이 있다. 그러나, 제트팬 종류식 환기장치는 터널이 일정길이 이상으로 장대화되거나 터널을 통과하는 대형차의 비율이 증가하게 되면 소요환기량 또한 증대하게 되고, 터널 입구로부터 유입되는 공기의 유속이 10m/s를 초과하게 되면 제트팬 종류식 환기장치는 국내 및 국외의 설계기준을 준수하기 어려운 문제가 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 터널 내부의 오염된 공기를 터널중앙부에서 외부로 배기하고, 터널 외부의 신선한 공기를 터널중앙부 내부로 급기하여 터널내 풍속 10m/s와 오염농도 C값을 1이하로 만족시켜주는 수직갱 부착 또는 경사갱 부착 환기장치가 개발되었다.

도 2a에 도시된 바와 같이 수직갱 부착 환기장치는 터널(t)의 중간에 배기구(50)와 급기구(60)를 구성하고 이를 터널의 수직상방향의 외부와 연통시키는 수직갱(10)을 구성하게 되며, 터널에 수직한 수직갱(10)과 지상이 만나는 지점에 환기탑을 설치하여 터널내부의 오염공기를 배기하고, 신선공기를 터널내부로 공급하는 구성을 취한다. 여기서 환기소(30)는 지상의 환기탑에 설치 가능하지만 대부분 터널(t)과 수직구(10)가 접하는 지하에 설치(도 2a, 도 2b 참조)하며 여기에는 공기를 급기 및 배기하는 대형 송풍기(40)를 설치한다.

또한, 경사갱 부착 환기장치는 상기 수직갱 부착 환기장치의 구성과 환기를 하는 구조는 동일하나 도 2b에서 보는 바와 같이 수직갱(10) 대신 경사갱(20)이 구성되는 것이 다른 점이며 경사갱(20)을 통해 유지관리시 및 비상시에 관련 차량의 출입이 가능하도록 충분한 규모의 경사갱(20)을 구성하는 경우도 있다.

그러나 도 2a 내지 도 2c에 도시된 수직갱(10) 혹은 경사갱(20)은 터널내 교통 흐름이 원활하여 차량속도가 약 30km/h이상인 경우는 교통환기력이 충분하여 환기장치의 가동이 불필요하게 되며, 반면 터널내부의 교통흐름이 지체 및 정체시(차량의 주행속도가 20km/h이하인 경우)에는 터널 내 교통환기력이 부족하여 수직갱(10) 및 경사갱(20)의 작동을 필요로 한다. 즉 수직갱(10) 및 경사갱(20)은 여름휴가철 성수기, 명절 및 교통사고 등에 의해 발생되는 지체 및 정체 현상에서만 작동하게 된다. 또한 터널연장이 5∼6km이상되는 장대형 터널에서는 수직갱(10) 혹은 경사갱(20) 부착 환기장치를 2개소 이상 설치해야 터널 내부의 공기오염도에 대한 환경기준을 만족하게 된다.

이처럼 수직갱(10) 및 경사갱(20)은 환기를 위해 필연적으로 설치해야 하는 구조물이지만 활용성이 미비해 막대한 건설비를 투자해 건설하기에는 경제적 측면에서 불합리한 경우가 발생한다. 더구나 터널이 통과하는 산의 표고가 매우 높아 수직갱(10)의 길이가 높아지거나, 산림보호지역 등의 조건에 해당 되어 수직갱(10) 설치가 불가능한 경우에는 경사갱(20)을 설치해야 되는데 그에 따른 건설공사비가 급증하게 되어 터널시공이 경제적 측면에서 비효율적인 문제를 발생시킬 수 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 터널 설계기준에 적합한 환기량을 확보하기 위해 상기에서 언급한 환기장치에 비하여 시공비를 줄일 수 있으며, 가동시 전력 소모량을 줄일 수 있어 경제성이 뛰어난 환기장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

또한 기존 환기장치가 구성된 터널에도 용이하게 적용 가능한 구조로 구성되어 범용성이 뛰어난 환기장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

본 발명의 상호 보완적 터널환기장치는, 병렬식터널에 있어서, 일 터널과 타 터널을 연통하도록 하는 연통풍도; 상기 연통풍도에 구성되며, 송풍기가 내재된 환기소; 상기 연통풍도와 연통하며 일 터널에 구성되는 배기덕트; 상기 연통풍도와 연통하며 타 터널에 구성되는 급기덕트;를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다. 즉 본 발명은 병렬식터널에서 양방향 터널간에 배기 및 급기가 가능하도록 하여 추가의 수직갱 또는 경사갱 등의 설치없이 환기가 가능하도록 하여 초기 투자비 및 운영유지 관리비를 절감시킬 수 있는 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명에 있어, 상기 배기덕트는 일 터널에서 입구측에 구성되며, 상기 급기덕트는 타 터널의 출구측에 구성됨이 바람직한 바, 이는 공기오염도가 상대적으로 작은 입구측에서 배기를 하여 공기오염도가 상대적으로 큰 출구측에 급기를 함으로써 효율적인 환기가 가능하도록 하기 위함이다.

이를 위해 상기 급기덕트는 끝단이 좁아지는 형상으로 구성되도록 하여 급기되는 공기의 풍속을 높임으로써 환기효율을 향상시키도록 함이 타당하다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 있어 상기 병렬식터널의 내부에는 복수의 오염도감지센서가 구성되며, 상기 오염도감지센서와 연동하며 상기 송풍기의 작동을 제어하는 제어부가 구성되도록 하여 통상적인 경우에는 기존의 수직갱 또는 경사갱 등의 환기장치를 이용하여 터널의 환기를 하도록 하며, 일 터널에서 교통정체 등에 의해 오염도가 감지되는 경우에는 상기 제어부가 상기 송풍기를 작동케하여 타 터널로부터 공기를 배기하여 오염도가 감지된 일 터널로 급기를 함으로써 양방향 터널간 환기가 가능하도록 하는 것이다.

이에 더하여 본 발명에서는 상기 배기덕트에는 개폐가 가능하도록 댐퍼가 구성되도록 함이 바람직하다.

상기 댐퍼와 더불어 본 발명에서는 상기 병렬식터널의 내부에는 복수의 화재감지센서가 구성되고, 상기 배기덕트에는 화재연기감지센서가 구비되도록 하여 상기 화재감지센서 또는 화재연기감지센서가 화재 또는 연기를 감지하는 경우 상기 제어부가 상기 댐퍼를 제어하여 상기 배기덕트를 닫도록 함으로써 양방향 터널 간에 유해연기가 유동되는 것을 차단하도록 하는 것이다.

한편 본 발명에서는 상기에서 언급한 상호 보완적 터널환기장치를 이용한 터널환기방법에 대해서도 제시하고 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 상호 보완적 터널환기장치 및 이를 이용한 터널환기방법은 병렬터널에 있어 양방향 터널 내에 차량 통행량의 흐름이 불균형 시 교통량이 적은 일 터널의 잉여 소요환기량을 교통량이 많은, 즉 공기 오염도가 높은 타 터널로 유입시킬 수 있도록 함으로써 양방향 터널 간의 환기의 균형을 도모할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 상호 보완적 터널환기장치 및 이를 이용한 터널환기방법은 교통정체시 등의 소요환기량을 만족하기 위해 수직갱, 경사갱 등 환기장치의 규모를 크게 하거나 추가 설치할 필요없이 적정의 수직갱, 경사갱 등 환기장치와 상호보완적으로 사용할 수 있으므로 공사비 및 전력소모량을 절약할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 상호 보완적 터널환기장치 및 이를 이용한 터널환기방법은 기 완공된 터널에도 용이하게 적용이 가능하므로 범용성이 높은 장점이 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래 제트팬 종류식 환기장치를 설명하기 위한 평면도 및 횡단면도이고,
도 2a는 종래 수직갱 부착 환기장치가 적용되는 경우를 나타내는 평면도이고,
도 2b는 종래 경사갱 부착 환기장치가 적용되는 경우를 나타내는 평면도이고,
도 2c는 종래 터널 내부의 급기, 배기 덕트 설치에 대한 종단 개념도이고,
도 3은 본 발명에 따른 상호 보완적 터널환기장치를 나타내는 평면도이고,
도 4a 내지 도 4d는 터널을 통과하는 차량에서 배출된 배기가스에 의한 터널 내부 오염농도 분포 특성을 환기방식별로 도시한 그래프이고,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 상호 보완적 터널환기장치가 설치된 예를 나타내는 개략도들이다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따른 상호 보완적 터널환기장치(100)는 도 3에서 보는 바와 같이 병렬식터널에 있어서, 일 터널과 타 터널을 연통하도록 하는 연통풍도(130); 상기 연통풍도(130)에 구성되며, 송풍기(40)가 내재된 환기소(30); 상기 연통풍도(130)와 연통하며 일 터널에 구성되는 배기덕트(110); 상기 연통풍도(130)와 연통하며 타 터널에 구성되는 급기덕트(120);를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

상기 연통풍도(130)는 병렬식터널에서 나란히 구성되는 양방향의 터널을 횡방향으로 연통하도록 구성된다. 상기 연통풍도(130)에는 환기소(30)가 구성되며 상기 환기소(30)에는 송풍기(40)가 구성되는 바, 상기 환기소(30) 및 송풍기(40)는 공지기술이므로 그 설명을 생략한다.

상기 배기덕트(110)는 일 터널에 구성되는 것으로 상기 연통풍도(130)와 연통하도록 구성되며, 상기 급기덕트(120)는 타 터널에 구성되는 것으로 상기 연통풍도(130)와 연통하도록 구성된다. 상기 배기덕트(110) 및 상기 급기덕트(120)는 그 형상을 한정하지 않으며, 설치위치도 한정되지 않으나, 도 5b에서는 각각 터널의 상단에 구성된 예가 도시된다.

이러한 구성에 기해 상기 송풍기(40)의 작동으로 공기오염도가 덜한 일 터널에서 잉여 소요환기량을 상기 배기덕트(110)를 통해 유입하고, 이렇게 유입된 공기는 상기 연통풍도(130)를 통해 차량정체 등으로 인한 공기오염도가 상대적으로 심한 타 터널에 구성된 급기덕트(120)를 통해 급기될 수 있도록 하여 터널 양방향 간에 환기가 가능하도록 하는 것이다.

더욱 바람직하게는 상기 급기덕트(120)는 끝단으로 좁아드는 형상으로 구성됨에 의해 급기공기의 토출속도가 30m/s이상이 되도록 하여 적정 승압력이 발휘되도록 함이 타당하다. 즉 급기공기의 토출속도를 높임으로써 신선한 공기가 더 넓은 영역으로 퍼져나갈 수 있도록 하기 위함이다.

한편 도 4a 내지 도 4c에서 보는 바와 같이 일반적으로 터널 입구측에 비하여 출구 출구측의 오염농도비가 높게 분포되는 것을 알 수 있다.

도 4a는 제트팬 종류식 환기장치가 적용된 경우를 나타내는 것으로 터널의 출구측으로 갈수록 오염농도비가 높게 나타나는 것을 보여준다. 또한, 도 4b는 터널의 연장이 일정길이 이상으로 장대화되어 터널중앙부에 수직갱 또는 경사갱 부착 환기장치(이하, 각각 "수직갱" 또는 "경사갱"이라함)가 구성된 경우에 오염농도비를 나타낸 것으로 공기의 오염농도비가 터널의 입구에서 중앙부로 갈수록 상승하다가 수직갱 또는 경사갱이 설치된 구간에서는 오염농도비가 급격히 감소됐다가 다시 터널의 출구로 갈수록 오염농도비가 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 또한, 도 4c는 터널 상부 전체에 설치된 환기덕트를 이용하여 급기, 배기하는 횡류식 환기장치를 적용한 것으로 이 경우도 터널입구에서 터널출구로 갈수록 오염농도비가 증가하는 것을 알 수 있다.

여기서 명세서 전체에서 터널의 "입구"라 함은 차량진행 방향에 따라 차량이 터널로 진입하는 터널의 일 끝단 지점을 의미하며 터널의 "출구"라 함은 그 반대 방향 즉, 차량이 터널을 빠져나가는 타 끝단 지점을 의미한다.

상기 도 4a 내지 도 4c에서 보는 바와 같이 종래 환기장치가 적용되더라도 터널출구측의 높은 오염농도비를 감쇄시켜 터널내부 환경기준에 적합하도록 조정하기 위한 환기장치가 더 구성되는 것이 요구된다. 더욱이, 터널을 통과하는 차량의 주행속도가 10km/h ~ 30km/h 인 지체 또는 정체 상태일 때는 터널 내 오염농도가 급작스럽게 상승하여 터널출구 측의 오염농도 수준이 기준을 초과하는 사태가 발생하게 되므로 이러한 환기장치가 더욱 요구되는 것이다.

이를 위해서 본 발명은 도 3에서 보는 바와 같이 병렬식터널의 양단부에 한쌍으로 구성되되, 각각 배기덕트(110)는 각각의 터널에서 입구측에 구성되며, 각각 급기덕트(120)는 각각의 터널의 출구측에 구성되도록 한다. 즉 나란히 평행하게 양방향 터널이 배치된 병렬식터널에서 오염농도비가 낮은 일 터널의 입구측 공기를 오염농도비가 높은 타 터널의 출구측으로 급기되도록 함으로써 환기효율을 높이기 위함이다.

도 4d는 병렬식터널에 본 발명이 장착된 예를 도시하는 것으로, 도 4b에서 보는 바와 같이 터널의 연장이 일정길이 이상으로 장대화 되어 터널중앙부에 수직갱 또는 경사갱이 기 구성된 터널에 본 발명이 장착된 예를 도시하는 것이다.

우선 점선으로 도시된 그래프는 양방향 교통이 원활하여 기 구성된 수직갱 또는 경사갱만으로 환기가 충분히 되는 경우를 상정한 것이다. ⑪부분은 수직갱 또는 경사갱으로 배기직전 지점이며 ⑫부분은 수직갱 또는 경사갱으로 급기직후 지점으로 급기에 의해 오염농도비가 저하된 상태를 나타내며, 이렇게 중앙부에서 오염농도비가 저하된 상태에서 터널출구측으로 가면서 공기오염도가 높아져 터널출구 ⑬지점에서의 오염농도비는 기준 내로 수직갱 또는 경사갱에 의해 충분히 환기가 이루어지는 상태를 나타낸다.

한편 실선으로 도시된 그래프는 교통정체 등이 발생하는 경우를 상정한 것으로 ①지점은 본 발명의 작동에 기해 터널입구측에서 배기가 이루어 진 경우로 배기에 의해서도 약간의 오염농도비가 낮아지도록 하는 것을 알 수 있다. ②지점은 수직갱 또는 경사갱 배기직전 지점으로 ⑪지점보다 오염농도비가 현저히 증가된 것을 알 수 있다. 이에 ③지점은 수직갱 또는 경사갱에 의해 급기직후 지점으로 오염농도비가 저하되나 ⑫지점보다는 오염농도비가 높은 것을 알 수 있다. ④지점은 본 발명의 작동에 의한 급기직전으로 거의 오염농도비가 1에 육박하며 ⑤지점은 본 발명의 작동에 기해 터널출구부에서 급기직후로서 타 터널의 터널입구부에서 신선한 공기가 유입되어 공기오염도가 낮아진 상태를 나타낸다. 이에 터널출구 ⑥지점에서는 다시 공기오염도가 높아진 상태를 나타내는 것으로 본 발명에 의해 급기가 되지 않는다면 ⑥지점에서의 오염농도비는 1을 초과하게 되는 것이다.

한편 터널 환기장치에 있어 투자비용 및 유지관리 비용이 가장 저렴한 방식이 상기에서 언급한 제트팬 종류식 환기장치인데, 제트팬의 설치 가능한 대수의 제한과 터널내부 풍속 10m/s이하의 제한 등의 이유로 일부 장대터널에서는 제트팬 종류식 환기장치의 적용으로 터널내부의 환경기준을 만족하지 못하게 되는 경우도 발생하게 된다. 이러한 경우에 적용하게 되는 환기방식이 상기에서 언급한 수직갱 또는 경사갱이다. 그런데 터널내부의 환경기준을 만족하기 위한 터널내부 오염공기의 배기량과 터널외부로 부터의 신선공기 급기량에 따라 수직갱 혹은 경사갱의 규모가 결정되어 지는데, 배기량과 급기량의 규모는 터널을 통과하는 차량의 교통흐름이 지, 정체 상황일 경우에 가장 큰 값을 가지는 것으로 분석된다. 따라서 지체, 정체 교통 발생 빈도가 낮은 터널에서 수직갱 또는 경사갱을 이용한 급기, 배기는 규모를 지, 정체 교통상황을 감안하여 그 규모를 확대하여 설치하는 경우 환기소의 송풍기 용량 확대 및 환기소 규모의 증가가 필요하게 되고, 수직갱 또는 경사갱의 규모도 증가되어야 하므로 공사규모가 증가되고, 공사비가 증가되게 되는 것이다. 그러나 일반적으로 수직갱 또는 경사갱을 채용하고 있는 산악 장대터널 및 고속도로 터널들은 터널을 통과하는 차량의 주행속도가 20km/h 이하 정체교통 흐름이 발생하는 비율이 상당히 미미한 것으로 알려져 있으므로, 정체교통이 발생할 확률이 굉장히 낮은 이러한 경우 공사비 및 유지관리비의 증가로 비 경제적인 수직갱 또는 경사갱 등 주 환기장치(이하 "주 환기장치"라함)의 확대가 아니라 양 방향 터널간 상기에서 언급한 본 발명(100)을 설치하여 일 터널의 입구측 잉여 신선공기를 타 터널 출구측 오염도가 높은 지역으로 공급해서 오염공기를 희석시켜 오염도는 낮추는 것으로 공사비의 절감 및 주 환기장치 가동시간을 줄일 수 있어 에너지 절약에도 도움을 줄 수 있게 되는 것이다.

한편 터널에서 본 발명을 적용하려 하는 경우, 본 발명의 일 구성인 송풍기(40)의 용량 및 그에 따른 터널의 주 환기장치의 용량은 설계자가 적용하고자 하는 터널의 교통량, 터널의 토목제원, 터널 개통 시 예상되는 교통흐름의 패턴, 지체 및 정체 교통 발생빈도 등을 고려하여 결정해야 한다. 이는 본 발명을 이용하여 터널을 환기하는 것은 터널내부의 교통흐름과 밀접하게 연관되기 때문이다. 즉, 본 발명을 적용한 병렬식터널에서 양방향 터널간 상호 보완적 환기방식은 일반적으로 환기설비의 규모를 결정할 때 적용되지 않는 양 방향 터널간 교통 흐름의 불균형 및 잉여 신선공기의 재활용 등을 적용하여 건설 공사비 절감과 주 환기장치 가동을 위한 전력 소모비 절약을 위한 발명이므로, 이를 위해서는 설계시에 터널 방향별 교통흐름과 터널 내 오염농도 계측 등을 이용하여 주 환기장치와 본 발명을 이용한 상호 보완적 환기를 유기적으로 운영할 수 있도록 제어부(180)가 구성되어야 한다.

이러한 제어부(180)의 구성에 더해 본 발명에서는 병렬식터널의 내부에는 복수의 오염도감지센서(170)가 구성되며, 상기 제어부(180)는 상기 오염도감지센서(170)와 연동하며 상기 송풍기(40)의 작동을 제어하도록 하는 것이다.

이러한 제어부(180)는 교통이 원활하여 통상적인 경우에는 기존의 주 환기장치를 이용하여 터널의 환기를 하도록 하며, 일 터널에서 교통정체 등에 의해 상기 오염도감지센서(170)에 의해 오염도가 감지되는 경우에는 상기 제어부(180)가 상기 송풍기(40)를 작동케함으로써 타 터널로부터 공기를 배기하여 오염도가 감지된 일 터널로 급기를 하도록 하여 양방향 터널간 환기가 가능하도록 하는 것이다. 상기 오염도감지센서(170)는 공기오염도를 감지하는 공지의 센서가 구성될 수 있으며, 경우에 따라 차량의 속도 등을 감지하도록 하는 센서를 포함하는 개념일 수 있다.

또한, 상기 제어부(180)는 각 환기소(30)에 설치된 송풍기(40)에 대한 이상 유무를 감시를 할 수 있는 감시수단(m)으로부터 전송되는 신호를 송신받고, 이를 관리자 모니터링기기(도면에 도시된 바 없음)에 알려지도록 구성될 수 있다. 여기서 모니터링기기는 개인PC, 휴대폰 등이 될 수 있다. 만일, 어느 환기소(30)의 송풍기(40)에 이상이 발생된다면 즉시 관리자의 모니터링기기로 알람이 되도록 하며, 이에 관리자는 하자가 발생한 송풍기(40)를 보수하거나 교체가 가능하도록 하는 것이다.

한편, 병렬식터널에서 일 터널에서 화재가 발생하여 연기가 터널 내부에 퍼지고, 아울러 화재연기가 본 발명(100)을 통해 타 터널로 유입되게 되면, 화재발생 터널에 위치한 사람들이 타 터널로 대피해야하는데 양방향터널에 모두 연기가 퍼지게 되어 대피에 혼돈을 초래하게 되는 바, 사람들이 위험에 처할 수 있게 된다.

이를 위하여, 본 발명에서는 도 3 등에서 보는 바와 같이 상기 배기덕트(110)내부에 개폐 가능한 댐퍼(140)가 구성되며, 상기 댐퍼(140)는 상기 제어부(180)에 의해 배기덕트(110)의 개폐가 제어된다. 또한, 상기 제어부(180)는 병렬식터널에 복수로 구성되는 화재감지센서(160)와 연동되어 일 터널에 화재가 발생하는 경우 상기 화재감지센서(160)에 의해 화재가 감지되며, 이에 상기 제어부(180)는 상기 댐퍼(140)를 제어하여 상기 배기덕트(110)를 폐쇄하도록 함으로써 타 터널로 화재연기가 유입되는 것을 차단토록 하는 것이다. 이에 더하여 상기 배기덕트(110) 끝단에는 화재연기감지센서(150)가 더 구성되어 상기 제어부(180)와 연동토록 하는 것이 타당하다. 이는 상기 배기덕트(110) 바로 하단에서 화재가 발생하는 경우 터널 내부에 설치된 화재감지센서(160)가 감지하기 전에 배기덕트(110)로 화재연기가 유입 될 수 도 있으므로 화재연기감지센서(150)를 상기 배기덕트(110) 끝단 즉 입구측에 설치하여 화재연기감지센서(160)가 화재연기를 감지하게 되면 그 신호를 제어부(180)에서 인지하여 상기 댐퍼(140)를 제어함으로써 상기 배기덕트(110)를 패쇄토록 하는 것이다.

한편 도 5a 내지 도 5c는 본 발명(100)이 병렬식터널의 피난연결통로(E)에 구성된 예를 도시하고 있다. 상기 피난연결통로(E)를 활용하여 그 내부에 상기 연통풍도(130) 및 환기소(30)가 구성되도록 하는 바, 이는 기존의 터널에도 적은 공사비용 및 공사기간으로도 본 발명(100)을 구현될 수 있도록 하는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명(100)을 피난연결통로(E)에 구성하는 경우 상기 피난연결통로(E) 일측에 상기 연통풍도(130) 및 환기소(30)를 구성되도록 하는 것이 바람직하다. 이는 본 발명(100)은 평상시, 즉 정상 환기시에 사용하게 되는 설비이고, 피난연결통로(E)는 터널 내 화재사고 등의 비상시 사용하게 되는데, 비상시에는 일반인의 통행이 가능해야 하므로 상기 연통풍도(130) 및 환기소(30)가 설치된 공간과 실질적인 피난연결통로(300)로 사용하게 되는 공간이 분리되어 있어야 한다. 이 두 공간의 분리는 완벽하게 분리될 필요는 없고, 일반인이 송풍기(40)가 설치되어 있는 환기소(30)를 침범할 수 없도록 차폐막(130)의 격리 시설을 설치하여 환기소(30) 및 송풍기(40)를 보호할 수 있도록 하는 것이다. 또한, 장비 설치 및 유지보수시 송풍기(40) 반입 및 반출을 위한 호이스트 크레인(도면번호 도시되지 않음)이 통로 상부에 설치되어야 한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.

100 : 상호 보완적 터널환기장치 110 : 배기덕트
120 : 급기덕트 130 : 풍도
140 : 댐퍼 150 : 화재연기감지센서
160 : 화재감지센서 170 : 오염도감지센서
180 : 제어부

Claims (7)

1. 병렬식터널에 있어서,
   양방향의 터널을 횡방향으로 연통시키되, 일 터널의 입구와 타 터널의 출구를 연통하는 연통풍도;
   상기 연통풍도에 구성되며, 송풍기가 내재된 환기소;
   상기 연통풍도와 연통하며 각 터널의 입구 측을 향하며, 개폐가능한 댐퍼가 구성되는 배기덕트;
   상기 연통풍도와 연통하며 각 터널의 출구 측을 향하도록 구성되는 급기덕트;
   를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 상호 보완적 터널환기장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 병렬식터널의 내부에는 복수의 오염도감지센서가 구성되며, 상기 오염도감지센서와 연동하며 상기 송풍기의 작동을 제어하는 제어부가 구성됨을 특징으로 하는 상호 보완적 터널환기장치.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 병렬식터널의 내부에는 복수의 화재감지센서가 구성되고, 상기 배기덕트에는 화재연기감지센서가 구비되며, 상기 제어부는 상기 화재감지센서 및 상기 화재연기감지센서와 연동하며, 상기 댐퍼의 개폐를 제어하는 것을 특징으로 하는 상호 보완적 터널환기장치.
   
7. 제 1항, 5항, 6항 중 어느 한 항의 상호 보완적 터널환기장치를 이용한 터널환기방법.

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