KR101321929B1

KR101321929B1 - High-pressure reservoir having a lining improved in airtightness and stability for compressed air energy storage system

Info

Publication number: KR101321929B1
Application number: KR1020110113395A
Authority: KR
Inventors: 류동우; 김형목; 선우춘; 송원경; 박도현
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2011-11-02
Filing date: 2011-11-02
Publication date: 2013-10-28
Also published as: KR20130048515A

Abstract

본 발명은 유체저장조에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유체저장조는 고압의 유체를 저장하기 위한 것으로서 암반을 굴착하여 형성되는 캐번과, 캐번에 저장되는 유체가 유출되는 것을 방지하고 캐번 내 유체의 압력을 암반에 전달하기 위하여 캐번의 내면에 설치되는 라이닝을 구비하며,
라이닝은, 암반의 굴착면에 숏크리트를 타설하여 형성되는 숏크리트층과, 숏크리트층으로부터 일정 거리 이격되어 설치되어 캐번 내의 유체의 유출을 방지하는 라이너와, 라이너와 숏크리트층 사이에 백필재를 충전하여 형성되는 백필층 및 라이너와 백필층 사이에 개재되는 방수시트를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다.The present invention relates to a fluid reservoir. The fluid reservoir according to the present invention is for storing a high pressure fluid, and a cavern formed by excavating a rock, and to prevent the fluid stored in the cavern from leaking out and to transfer the pressure of the fluid in the cavern to the rock, With lining to be installed,
The lining is a shotcrete layer formed by pouring shotcrete on an excavation surface of a rock, and a liner which is installed at a predetermined distance from the shotcrete layer to prevent the outflow of fluid in the cavern, and a backfill material is formed between the liner and the shotcrete layer. It is characterized in that it comprises a backfill layer and a waterproof sheet interposed between the liner and the backfill layer.

Description

High-pressure reservoir having a lining improved in airtightness and stability for compressed air energy storage system

본 발명은 지하공간에 형성되는 저장조에 관한 것으로서, 특히 천연가스, 압축공기 등의 고압의 유체를 저장할 수 있도록 라이닝이 형성되어 있는 고압의 유체 저장조에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a storage tank formed in an underground space, and more particularly, to a high pressure fluid storage tank in which a lining is formed to store a high pressure fluid such as natural gas and compressed air.

최근 관심이 높아지고 있는 신재생에너지와 원자력에너지 개발의 활성화를 위해서는 잉여전력의 저장수단과 신속한 첨두부하 대응 방법의 개발이 병행되어야 한다. 그 방법의 하나로서 잉여전력으로 압축공기를 저장한 후 이 압축공기를 필요한 때에 가스터빈 발전에 활용하는 CAES-G/T (CompressedAir Energy Storage Gas Turbine System) 기술에 대한 국내외 관심이 높아지고 있다. In order to revitalize the development of renewable energy and nuclear energy, which have recently been gaining attention, it is necessary to develop a means of storing surplus power and a rapid peak load response method. As one of the methods, domestic and foreign interest in the CAES-G / T (Compressed Air Energy Storage Gas Turbine System) technology, which stores compressed air with surplus power and uses it for power generation of gas turbines, is increasing.

최근 미국에서도 대규모 풍력발전단지에서 발생하는 잉여전력을 저장하는 버퍼시설의 유력한 후보로서 CAES식 발전이 큰 주목을 받고 있으며, 국내 산업계에서도 이미 CAES 발전에 대한 관심을 나타내고 있다..Recently, in the United States, CAES-type power generation has attracted great attention as a strong candidate for buffer facilities that store surplus power generated in large-scale wind farms, and domestic industry has already shown interest in CAES power generation.

현재 운영 중인 CAES 방식의 발전소는 독일의 Huntorf 발전소와 미국의 McIntosh 발전소가 있으며 이들은 암염층을 용해시켜 만든 동굴을 압축공기 저장 공간으로 활용하고 있다. 그러나 암염층이 존재하지 않는 국내에서 CAES방식의 발전소를 건설할 경우 지형적 특성상 지하 암반터널에 압축공기를 저장하는 방식이 채택될 가능성이 크다. 아직까지는 세계적으로 암반 터널식 CAES 발전소의 건설경험이 전무한 실정이지만 암반터널식 압축공기 저장시설에 대한 관심은 꾸준히 유지되고 있다.Currently operating CAES-based power plants include the Huntorf power plant in Germany and the McIntosh power plant in the United States, which utilize caves made by melting rock salt as compressed air storage. However, if a CAES-type power plant is constructed in Korea where there is no rock salt layer, the compressed air is likely to be stored in underground rock tunnels due to the topography. Although there is no experience in the construction of rock tunnel CAES power plants worldwide, interest in rock tunnel compressed air storage facilities has been maintained.

압축공기 저장시설의 설계에 있어서 중요한 포인트 중 하나는 압축공기 저장시설의 기밀성을 확보하는 것이다. 압축공기 저장조의 경우 최소 50bar 이상의 고압으로 유체가 저장되기 때문에 기밀성이 확보되지 않는다면 유체가 암반에 형성된 균열을 통해 용이하게 유출될 수 있기 때문이다. One of the important points in the design of compressed air storage facilities is to ensure the confidentiality of the compressed air storage facilities. In the case of a compressed air reservoir, since the fluid is stored at a high pressure of at least 50 bar, if the airtightness is not secured, the fluid can easily flow out through a crack formed in the rock.

압축공기 저장조의 기밀성과 안정성을 확보하는데 있어서, 기본 모암의 물성과 더불어 라이닝의 구성이 큰 영향을 미친다. 이에 기밀성과 안정성이 개선된 라이닝 설계기술을 확보하는 것은 국가에너지 개발계획의 차질 없는 수행을 위해 매우 중요한 과제로 여겨지고 있다. In securing the airtightness and stability of the compressed air storage tank, the configuration of the lining, in addition to the physical properties of the base hair has a great influence. Therefore, securing lining design technology with improved confidentiality and stability is considered to be a very important task for smooth implementation of the national energy development plan.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기밀성과 안정성이 향상된 라이닝을 구비하여 유체의 유출을 최소화할 수 있도록 구조가 개선된 고압의 유체저장조를 제공하는데 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has an object of providing a high pressure fluid storage tank having an improved structure to minimize leakage of fluid by providing a lining having improved airtightness and stability.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유체저장조는, 고압의 유체를 저장하기 위한 것으로서 암반을 굴착하여 형성되는 캐번과, 상기 캐번에 저장되는 유체가 유출되는 것을 방지하고 상기 캐번 내 유체의 압력을 암반에 전달하기 위하여 상기 캐번의 내면에 설치되는 라이닝을 구비하며, 상기 라이닝은 상기 암반의 굴착면에 숏크리트를 타설하여 형성되는 숏크리트층과, 상기 숏크리트층으로부터 일정 거리 이격되어 설치되어 상기 캐번 내의 유체의 유출을 방지하는 라이너와, 상기 라이너와 숏크리트층 사이에 백필재가 충전되어 형성되는 백필층 및 상기 라이너와 백필층 사이에 개재되는 방수시트를 포함하여 이루어진 것에 특징이 있다. A fluid storage tank according to the present invention for achieving the above object is to store a high-pressure fluid, and the cavern formed by excavating a rock, and to prevent the fluid stored in the cavern to flow out and to reduce the pressure of the fluid in the cavern Lining is provided on the inner surface of the cavern in order to deliver to the rock, the lining is a shotcrete layer formed by pouring shotcrete on the excavation surface of the rock, and a predetermined distance from the shotcrete layer is installed in the fluid in the cavern It is characterized in that it comprises a liner for preventing the leakage of, a backfill layer formed by filling a backfill material between the liner and the shotcrete layer and a waterproof sheet interposed between the liner and the backfill layer.

본 발명에 따르면, 상기 라이너는 스틸 소재이며, 상기 백필재는 콘크리트 소재인 것이 바람직하다.According to the invention, the liner is a steel material, the backfill material is preferably a concrete material.

또한, 상기 라이너와 백필층 사이의 마찰면에서 전단력을 감쇄시키도록, 상기 방수시트와 라이너 사이에는 유동성을 가지는 보완재가 도포되며, 보완재로는 역청(bitumen) 또는 그리스(grease)가 사용될 수 있다. In addition, a complementary material having fluidity is applied between the waterproof sheet and the liner so as to reduce the shear force at the friction surface between the liner and the backfill layer. Bitumen or grease may be used as the complementary material.

본 발명에서는 방수시트를 라이너와 백필층 사이에 설치하여 라이너의 부식을 방지하고 캐번의 방수성을 강화하는 한편, 역청과 같은 보완재가 지하수에 의해 씻기는 문제를 해결한다. In the present invention, the waterproof sheet is installed between the liner and the backfill layer to prevent corrosion of the liner and enhance the waterproofness of the cavern, while solving a problem in which a supplement such as bitumen is washed by groundwater.

또한, 방수시트를 라이너와 백필층 사이에 설치함으로써, 기존의 방식에 의한 방수시트를 설치할 때 발생할 수 있는 압력전달의 균일성 저하 문제를 해결하여 저장조의 안정성과 내구성을 향상시켰다.In addition, by installing the waterproof sheet between the liner and the backfill layer, the problem of pressure uniformity degradation that may occur when installing the waterproof sheet by the conventional method to solve the problem of improving the stability and durability of the reservoir.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체저장조가 채용된 CAES 시스템의 개략적 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 유체저장조의 라이닝 부분의 확대도이다. 1 is a schematic diagram of a CAES system employing a fluid reservoir according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the lining portion of the fluid reservoir shown in FIG. 1. FIG.

본 발명에 따른 유체저장조는 천연가스 등 다양한 유체를 고압으로 저장하기 위한 것인데, 본 실시예에서는 CAES(Compressive Air Energy Storage) 시스템에서 사용되며 고압의 압축기체를 저장하기 위한 유체저장조를 예로 들어 설명하기로 한다. Fluid storage tank according to the present invention is to store a variety of fluids, such as natural gas at high pressure, in this embodiment is used in a CAES (Compressive Air Energy Storage) system to explain a fluid storage tank for storing a high-pressure compressor body as an example Shall be.

CAES 시스템은 압축공기를 저장하기 위한 공동인 유체저장조, 이 유체저장조에 공기를 압축하여 저장하기 위한 압축기, 유체저장조로부터 공급받은 고압의 공기를 이용하여 발전을 하는 터빈, 압축기 및 터빈과 캐번을 연결하기 위한 연결라인 및 복수의 열교환기를 구비한다. 본 실시예는 CAES 시스템에서 압축공기를 저장하기 위한 유체저장조에 관한 것이다. CAES system is a cavity for storing compressed air, a compressor for compressing and storing air in the fluid storage tank, and a turbine, compressor, and turbine that generate electricity by using high pressure air supplied from the fluid storage tank. It is provided with a connection line and a plurality of heat exchangers. This embodiment relates to a fluid reservoir for storing compressed air in a CAES system.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 CAES 시스템에 채용된 유체저장조에 대하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, it will be described in more detail with respect to the fluid reservoir employed in the CAES system according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체저장조가 채용된 CAES 시스템의 개략적 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 유체저장조의 라이닝 부분의 확대도이다. 1 is a schematic diagram of a CAES system employing a fluid reservoir according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a lining portion of the fluid reservoir shown in FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 유체저장조(100)는 캐번(10)과 플러그(20) 및 라이닝(30)을 구비한다. 1 and 2, the fluid reservoir 100 according to the present embodiment includes a cavern 10, a plug 20, and a lining 30.

캐번(10,cavern)은 고압의 유체를 저장하기 위한 공동으로서 지하의 심부에 형성된다. 캐번(10)에 저장되는 유체, 본 실시예에서는 CAES 시스템의 압축공기는 적어도 5MPa 이상의 고압으로 저장되는 것이 일반적이다. 이러한 고압의 유체를 저장하기 위해서는 지하의 수백미터 심부에 캐번을 형성하는 것이 바람직하다. 국내의 지질조건에서는 암염층 등이 없기 때문에 캐번(10)은 주로 지하의 암반(g)을 굴착하여 형성한다. Cavern 10 is a cavity for storing high pressure fluid and is formed in the basement deep. Fluid stored in the cavern 10, in this embodiment the compressed air of the CAES system, is typically stored at a high pressure of at least 5 MPa or more. In order to store such high pressure fluids, it is desirable to form caverns in the depths of several hundred meters underground. Since there is no rock salt layer in domestic geological conditions, Cavern 10 is mainly formed by excavating underground rock (g).

캐번(10)의 형태는 다양할 수 있지만, 본 실시예와 같이 수평방향을 따라 길게 배치되는 터널형이 일반적이다. 터널의 길이는 규모에 따라 다르지만, 수십 미터에서 수백 미터의 규모로 캐번(10)을 형성할 수 있다.Although the shape of the cavern 10 may vary, a tunnel type that is disposed long in the horizontal direction as in the present embodiment is generally used. The length of the tunnel varies depending on the scale, but can form the cavern 10 on the scale of tens of meters to hundreds of meters.

또한 사일로(silo) 형태의 캐번이 사용될 수도 있다. 사일로 형태의 캐번은 굴착과 시공에 어려움이 있지만, 터널 형태에 비하여 구조적으로 훨씬 안정하다는 이점이 있다. It is also possible to use a silo-type cavern. The silo type cavern has difficulty in excavation and construction, but has the advantage of being much more structurally stable than the tunnel type.

캐번(10)을 굴착하면 개방된 단부가 형성되는데, 이 개방된 단부에는 플러그(20)가 설치되어 캐번(10)을 폐쇄한다. 플러그(20)는 캐번으로부터 멀어질수록 직경이 점차 커지다가 다시 작아지는 형태의 쐐기형, 캐번으로부터 멀어질수록 직경이 점차 작아지는 테이펴형 또는 블럭형 등이 사용될 수 있다. When the cavern 10 is excavated, an open end is formed, and the plug 20 is installed at the open end to close the cavern 10. The plug 20 may have a wedge shape in which the diameter gradually increases as the distance from the cavern increases and decreases again, and a tapered or block shape in which the diameter gradually decreases as the distance from the cavern decreases.

지상의 압축기로부터 압축된 공기는 연결라인(미도시)을 통해 캐번(10)에 고압으로 저장되며, 발전이 필요한 시점에는 캐번(10)의 압축공기를 연결라인을 통해 지상으로 송출하여 터빈을 가동시킨다. The compressed air from the ground compressor is stored at high pressure in the cavern 10 through a connecting line (not shown), and when generation is required, the compressed air of the cavern 10 is sent to the ground through the connecting line to operate the turbine. Let's do it.

발파 및 굴착에 의해 캐번(10)을 형성하면 라이닝(30)을 설치한다. 라이닝(30)은 캐번(10) 내의 압축공기가 암반(g)의 균열을 통해 유출되는 것을 막기 위한 밀폐기능과 압축공기의 압력을 주변의 암반으로 전달하는 역할을 수행한다. When the cavern 10 is formed by blasting and excavation, the lining 30 is installed. The lining 30 serves to seal the compressed air in the cavern 10 to prevent leakage of the compressed air through the crack of the rock g and to transmit the pressure of the compressed air to the surrounding rock.

본 발명에서 라이닝(30)은 숏크리트층(31), 라이너(32), 백필층(33) 및 방수시트(34)로 이루어진다. In the present invention, the lining 30 is composed of a shotcrete layer 31, a liner 32, a backfill layer 33, and a waterproof sheet 34.

즉, 굴착에 의해 캐번(10)이 형성되면 숏크리트를 굴착면(s)에 타설하여 숏크리트층(31)을 형성함으로써 굴착면을 안정화시킨다. 숏크리트는 급결재 등을 이용하여 분사되는 즉시 양생이 되어 굴착면(s)이 붕괴되지 않도록 안정화시킨다. That is, when the cavern 10 is formed by excavation, the shotcrete is poured on the excavation surface s to form the shotcrete layer 31 to stabilize the excavation surface. The shotcrete is cured as soon as it is sprayed using a fastener to stabilize the excavation surface (s) so as not to collapse.

숏크리트층(31)이 설치된 후에는 라이너(32)를 시공한다. 본 발명에서 라이너(32)는 캐번(10) 내의 압축공기의 누설을 방지하는 기밀재의 역할을 수행한다. 본 실시예에서는 라이너(32)는 금속 소재, 특히 스틸 소재로 이루어진다. 스틸로 이루어진 복수의 패널을 상호 연결하여 라이너(32)를 설치한다. 도시하지는 않았지만, 패널과 패널이 상호 연결되는 부분에는 실링재를 삽입하여 패널들 사이로 압축공기가 누설되는 것을 방지한다. After the shotcrete layer 31 is installed, the liner 32 is constructed. Liner 32 in the present invention serves as an airtight material to prevent the leakage of compressed air in the cavern (10). In this embodiment the liner 32 is made of a metal material, in particular a steel material. The liner 32 is installed by interconnecting a plurality of panels made of steel. Although not shown, a sealing material is inserted into the panel and the part where the panel is interconnected to prevent leakage of compressed air between the panels.

라이너(32)는 숏크리트층(31)의 외면을 따라서 설치되되, 숏크리트층(31)의 외면으로부터 일정 거리 이격되게 배치된다. 라이너(32)의 시공이 완료되면 라이너(32)의 내측 부분은 완전히 밀폐되며, 이 내부 공간이 압축공기의 저장용 공간으로 사용된다. The liner 32 is installed along the outer surface of the shotcrete layer 31, but is spaced apart from the outer surface of the shotcrete layer 31 by a predetermined distance. When the construction of the liner 32 is completed, the inner portion of the liner 32 is completely sealed, and this inner space is used as a storage space for the compressed air.

라이너(32)와 숏크리트 면 사이에는 백필재가 채워져 백필층(33)을 형성한다. 백필층(33)은 캐번(10) 내 압축공기의 압력을 암반(g)에 전달하는 역할을 수행하는 것으로서, 본 실시예에서는 시멘트를 주재료로 하는 콘크리트가 백필재로 사용된다. A backfill material is filled between the liner 32 and the shotcrete surface to form the backfill layer 33. The backfill layer 33 serves to transfer the pressure of the compressed air in the cavern 10 to the rock g, and in this embodiment, concrete having cement as the main material is used as the backfill material.

라이너(32)가 스틸 소재가 아닌 플라스틱 등 강성이 크지 않은 소재인 경우 콘크리트에 철근을 배근할 수도 있지만, 본 실시예에서는 스틸 소재의 라이너(32)를 사용하여 강도가 보장되므로 콘크리트 백필재에 철근을 추가적으로 배근하지 않는다. If the liner 32 is not a steel material but a rigid material such as plastic, the reinforcing bar may be reinforced in concrete. However, in the present embodiment, since the strength is ensured using the steel liner 32, the reinforcing bar is added to the concrete backfill material. Do not add muscles.

콘크리트 백필재를 라이너(32)와 숏크리트층(31) 사이에 충전할 때에는 부력이 작용하여 기설치된 라이너(32)가 손상될 수 있으므로, 라이너(32) 내측에 부력방지용 물을 함께 충전해가면서 단계적으로 충전하다. 라이너(32)의 내부는 밀폐되어 있으므로, 예컨대 연결라인 등을 통해 라이너(32) 내부에 부력방지용 물을 충전함으로써 라이너(32)가 기설치된 위치에 안정적으로 유지될 수 있도록 한다. 콘크리트 충전 및 양생이 완료되면 라이너(32) 내측의 부력방지용 물을 배출하면 백필 콘크리트의 타설이 완료된다. When the concrete backfill material is filled between the liner 32 and the shotcrete layer 31, buoyancy may act to damage the pre-installed liner 32. charge. Since the inside of the liner 32 is hermetically sealed, the liner 32 can be stably maintained at a pre-installed position by filling anti-buoyancy water in the liner 32 through, for example, a connection line. When the filling and curing of the concrete is completed, when the buoyancy prevention water is discharged inside the liner 32, the pouring of the backfill concrete is completed.

한편, 본 발명에서는 라이너(32)의 배면과 콘크리트 백필층(33) 사이에 보완재(35)가 도포되고, 방수시트(34)가 개재된다. Meanwhile, in the present invention, the supplement 35 is applied between the back surface of the liner 32 and the concrete backfill layer 33, and the waterproof sheet 34 is interposed.

보완재(35)는 라이너(32)와 백필층(33)이 접촉되는 마찰면에서의 전단력을 감쇄시키기 위한 것이다. 즉, 캐번(10) 내부에 압축공기가 충전되면, 고압이 라이너(32)를 통해 백필층(33)에 전달되는데, 라이너(32)와 백필층(33)의 접촉면 사이에서 전단력이 발생하는데, 유동성이 있는 보완재를 이 접촉면에 도포하면 압력이 분산되어 전단력을 감쇄할 수 있다. 본 실시예에서 유동성을 가지는 보완재로는 역청(bitumen) 또는 그리스(grease)를 사용한다. Complementary material 35 is for reducing the shear force at the friction surface that the liner 32 and the backfill layer 33 is in contact. That is, when compressed air is filled in the cavern 10, high pressure is transmitted to the backfill layer 33 through the liner 32, and a shear force is generated between the contact surface of the liner 32 and the backfill layer 33. Applying a fluid complementary material to this contact surface can disperse the pressure and reduce the shear force. Bitumen or grease is used as a complementary material having fluidity in this embodiment.

방수시트(34)는 암반(g)으로부터 백필층(33)을 통해 라이너(32)와 접촉되는 것을 방지하기 위한 것이다. 본 실시예에서 라이너(32)는 스틸 재료로 이루어지므로 지하수와 접촉되면 라이너(32)가 부식되는 등의 문제가 생길 수 있다. 또한, 라이너(32)에 방수기능이 있지만, 방수시트로 인해 캐번으로 지하수가 유입되는 것도 방지된다. 이에 방수시트(34)로 라이너(32)를 부식으로부터 방지하며, 캐번 내의 방수성을 확보한다. The waterproof sheet 34 is for preventing contact with the liner 32 through the backfill layer 33 from the rock g. In this embodiment, since the liner 32 is made of a steel material, problems such as corrosion of the liner 32 may occur when contacted with groundwater. In addition, the liner 32 is waterproof, but the ground sheet prevents the inflow of groundwater into the cavern. The waterproof sheet 34 prevents the liner 32 from corrosion and ensures waterproofness in the cavern.

본 발명에서와 같은 고압의 유체저장조가 아닌 일반 도로 터널 등을 시공할 때에는 암반과 콘크리트 라이닝 사이에 방수시트를 설치하는 경우가 일반적이다. 그러나 본 발명에서와 같은 고압의 유체저장조에서는 일반 터널에서와 같은 시공방식을 그대로 이용하는 경우가 문제가 발생한다. When constructing a general road tunnel, such as a high-pressure fluid storage tank as in the present invention, it is common to install a waterproof sheet between the rock and concrete lining. However, in the high pressure fluid storage tank as in the present invention, a problem occurs when the construction method as in the general tunnel is used as it is.

본 실시예를 예로 들어 설명하면, 숏크리트층(31)의 외면에 방수시트를 설치한 상태에서 라이너(32)와 방수시트 사이에 콘크리트 백필재를 충전한다고 가정하면, 울퉁부룽한 숏크리트 타설면과 방수시트 사이에 공간이 발생하고 콘크리트는 이 공간을 채우지 않고 충전된다. 이렇게 백필 콘크리트가 숏크리트층의 외면과 라이너 사이에 완전히 충전되지 못하고, 일부의 영역에 공백이 생기면, 백필층(33)이 캐번(10) 내의 압력을 암반(g)에 고르게 전달하지 못하고 압력의 균일성을 저해하게 된다. 결국 콘크리트가 충전되지 않은 영역의 백필층이 파손되거나 균열이 형성되고, 결과적으로 이 부분의 라이너(32)에도 변형 및 손상이 발생하게 된다.For example, the present invention assumes that the concrete backfill material is filled between the liner 32 and the waterproof sheet while the waterproof sheet is installed on the outer surface of the shotcrete layer 31. A space is created between them and concrete is filled without filling it. If the backfill concrete is not completely filled between the outer surface of the shotcrete layer and the liner, and a gap is formed in some areas, the backfill layer 33 does not evenly transmit the pressure in the cavern 10 to the rock g, and the pressure is uniform. Will impair sex. As a result, the backfill layer in the area where the concrete is not filled is broken or cracks are formed, and as a result, the liner 32 in this part is deformed and damaged.

이에 본 발명과 같이 내부에서 고압이 작용하는 조건에서는 방수시트(34)를 일반 터널과 같이 시공할 수 없으며, 스틸 라이너(32)의 배면에 시공하여야 한다. 스틸 라이너(32)의 배면은 평탄하게 형성되므로 콘크리트를 충전할 때에도 공백이 생기는 문제를 피할 수 있다. Therefore, under the conditions in which high pressure acts as in the present invention, the waterproof sheet 34 cannot be installed like a general tunnel, and should be installed on the back of the steel liner 32. Since the rear surface of the steel liner 32 is formed to be flat, it is possible to avoid the problem of voids even when filling the concrete.

한편, 역청 또는 그리스와 같은 보완재(35)를 시공하는 경우에는, 방수시트(34)가 스틸 라이너(32)의 부식 방지와 방수성의 향상 이외에 또 다른 기능을 수행한다. 즉, 역청이나 그리스와 같은 보완재(35)가 지하수에 의하여 씻기는 것을 방지하는 기능을 수행한다. On the other hand, when constructing a complementary material 35, such as bitumen or grease, the waterproof sheet 34 performs another function in addition to the corrosion protection of the steel liner 32 and the improvement of waterproofness. That is, the supplement 35 such as bitumen or grease performs a function of preventing the groundwater from being washed.

예컨대, 방수시트(34)가 설치되지 않은 경우를 가정하면, 암반(g)으로부터 백필층(33)을 거쳐 유입되는 지하수는 유동성 재료인 보완재(35)와 접촉되면서 흘러가므로 보완재가 지하수에 의해 씻겨갈 수 있으며, 이에 따라 라이너(32)와 백필층(33) 사이의 전단력이 감쇄되지 않아 라이너(32)가 변형되는 손상을 일으킬 수 있다. For example, assuming that the waterproof sheet 34 is not installed, since the groundwater flowing from the rock g through the backfill layer 33 flows in contact with the supplement 35, which is a flowable material, the supplement is washed by the ground water. As a result, the shear force between the liner 32 and the backfill layer 33 is not attenuated, causing damage to the liner 32.

정리하면, 본 발명에서 방수시트(34)는 스틸 소재의 라이너(32)가 부식되는 것을 방지하는 역할, 캐번(10) 내부로 지하수가 유입되는 것을 방지하는 역할 및 보완재(35)가 지하수에 의해 제거되는 것을 방지하는 3가지의 역할을 수행한다. In summary, in the present invention, the waterproof sheet 34 serves to prevent corrosion of the liner 32 made of steel, prevents groundwater from flowing into the cavern 10, and the supplement material 35 is grounded. It plays three roles to prevent removal.

그리고 이러한 역할은 방수시트(34)가 기존의 터널과는 달리 보완재(35)가 도포된 라이너(32)의 배면과 백필재(33) 사이에 설치됨으로써 가능한 것이다. 즉, 본 발명에서는 방수시트(34)의 설치 위치를 변경함으로써, 방수시트의 역할을 다변화하고 극대화하였다. And this role is possible because the waterproof sheet 34 is installed between the back of the liner 32 and the backfill material 33 is applied to the supplement material 35, unlike the existing tunnel. That is, in the present invention, by changing the installation position of the waterproof sheet 34, the role of the waterproof sheet was diversified and maximized.

상기한 구성의 라이닝(30) 구조에서 시공순서는 암반(g)에 쇼크리트를 타설한 후, 스틸 라이너(32)를 시공하다. 그리고, 스틸 라이너(32)의 배면에 보완재(35)를 도포하고 방수시트(34)를 부착한다. 최종적으로 방수시트(34)와 숏크리트층(31) 사이에 콘크리트 백필재를 충전 및 양생함으로써 시공이 완료된다. In the structure of the lining 30 having the above-described configuration, after the shockcrete is poured into the rock g, the steel liner 32 is constructed. Then, the supplement 35 is applied to the back of the steel liner 32 and the waterproof sheet 34 is attached. Finally, the construction is completed by filling and curing the concrete backfill material between the waterproof sheet 34 and the shotcrete layer 31.

한편, 콘크리트 백필층(33)에는 배수 파이프(37)를 설치한다. 배수 파이프(37)는 암반(g)으로부터 유입되는 지하수에 의한 과잉지하수압이 인가되는 것을 방지하기 위함이다. 과잉지하수압이 걸리면 캐번(10)과 라이닝(30)의 안정성에 문제가 발생할 수 있으므로, 배수 파이프(37)를 통해 지하수를 배수할 수 있다. 그리고 지하수압의 조건에 따라, 배수 파이프(37)를 펌프(미도시)와 연결하여 흡인력을 제공함으로써 지하수의 배출을 촉진할 수도 있다. On the other hand, the drainage pipe 37 is provided in the concrete backfill layer 33. The drainage pipe 37 is to prevent the application of excess groundwater pressure by groundwater flowing from the rock g. When excessive groundwater pressure is applied, problems may occur in the stability of the cavern 10 and the lining 30, and the groundwater may be drained through the drainage pipe 37. In addition, depending on the conditions of the groundwater pressure, the drainage pipe 37 may be connected to a pump (not shown) to provide a suction force to promote the discharge of groundwater.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 방수시트를 라이너와 백필층 사이에 설치하여 라이너의 부식을 방지하고 캐번의 방수성을 강화하는 한편, 역청과 같은 보완재가 지하수에 의해 씻기는 문제를 해결한다. As described above, in the present invention, the waterproof sheet is installed between the liner and the backfill layer to prevent corrosion of the liner and enhance the waterproofness of the cavern, while solving a problem in which a supplement such as bitumen is washed by groundwater.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation and that those skilled in the art will recognize that various modifications and equivalent arrangements may be made therein. It will be possible. Accordingly, the true scope of protection of the present invention should be determined only by the appended claims.

100 ... 유체저장조 10 ... 캐번
20 ... 플러그 30 ... 라이닝
31 ... 숏크리트층 32 ... 스틸 라이너
33 ... 콘크리트 백필층 34 ... 방수시트
35 ... 보완재 37 ... 배수파이프
g ... 암반100 ... fluid reservoir 10 ... cavern
20 ... plug 30 ... lining
31 ... shotcrete layer 32 ... steel liner
33 ... concrete backfill layer 34 ... waterproof sheet
35 ... Complementary material 37 ... Drainage pipe
g ... rock

Claims

A fluid storage tank, a compressor for compressing and storing air in the fluid storage tank, a turbine for generating electricity using the high pressure air supplied from the fluid storage tank, a connection line for connecting the compressor and the turbine and the fluid storage tank and a plurality of A fluid storage tank employed in a compressed air energy storage system (CAES) having a heat exchanger,
Cavern formed by excavating a rock as a storage for the high pressure fluid,
A lining installed on an inner surface of the cavern to prevent the fluid stored in the cavern from flowing out and to transmit the pressure of the fluid in the cavern to a rock;
The lining is,
A shotcrete layer formed by pouring shotcrete on an excavation surface of the rock;
A liner installed at a predetermined distance from the shotcrete layer to prevent leakage of the fluid in the cavern;
A backfill layer formed by filling a backfill material between the liner and the shotcrete layer;
It is made to include a waterproof sheet interposed between the liner and the backfill layer,
The liner is a steel material, the backfill material is a concrete material,
And a complementary material having fluidity between the waterproof sheet and the liner so as to reduce the shear force at the friction surface between the liner and the backfill layer.

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The method of claim 1,
The complementary material is a fluid storage tank for compressed air energy storage system, characterized in that bitumen or grease (grease).