KR101360846B1

KR101360846B1 - 각각 다른 횡단면적을 갖는 복수의 후드를 포함하는 후드 구조체

Info

Publication number: KR101360846B1
Application number: KR1020130040447A
Authority: KR
Inventors: 김동현
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2014-02-12

Abstract

후드 구조체가 개시되며, 상기 후드 구조체는 각각 다른 횡단면적을 가지고 터널 입구의 전방에 순차적으로 배치되는 복수의 후드; 및 상기 복수의 후드 사이에 형성되는 개구부를 포함하되, 상기 복수의 후드 중 후방 후드보다 상대적으로 전방에 배치되는 전방 후드는 상기 전방 후드에 대해 후방으로 이웃하게 배치되는 상기 후방 후드보다 큰 횡단면적 갖는다.

Description

각각 다른 횡단면적을 갖는 복수의 후드를 포함하는 후드 구조체{HOOD STRUCTURE INCLUDING HOODS HAVING DIFFERENT SECTIONS}

본원은 각각 다른 횡단면적을 갖는 복수의 후드를 포함하는 후드 구조체에 관한 것이다.

일반적으로 철도 차량이 터널 내부로 진입하면 압력파가 형성되는데, 이러한 압력파는 터널 내부로 전파되어 터널 출구를 통해 미기압파 형태로 외부로 방사된다. 이러한 미기압파는 소음 및 진동을 유발하기 때문에 철도 터널을 설계하는데 있어서 미기압파를 저감하는 것은 매우 중요하다.

이에 따라, 종래에는 미기압파 저감을 위해 터널 입구에 아치형 단면을 가진 후드가 설치되었다. 이러한 후드는 미기압파를 저감하는데 상당히 유용하였다.

그러나 최근의 철도 차량의 주행 속도가 빨라지고 철도 터널의 길이가 증가하는 추세에 의해 미기압파가 더욱 증가하게 되는 바, 터널 입구에 후드를 설치하는 종래 기술을 이용하여 미기압파를 저감시키기 위해서는 후드의 내공 단면적 확폭과 길이도 길어져야 한다. 하지만 다음과 같은 문제점이 발견되었다.

철도는 노반 폭의 한계가 있으며, 터널 입구에는 가선 장치를 위한 지주 등의 시설물이 많이 배치되어 있으므로 후드를 크게 설치하거나 길게 설치하는데 상당한 애로사항이 있었다. 또한, 후드의 길이와 내공 단면적이 커지게 되면 구조적인 안정성 확보 등을 위해서 후드의 두께, 강성 등도 더욱 증가되어야 하는 바, 건설 비용이 커지는 문제점이 있었다. 이러한 문제점들로 인해 종래의 후드를 길이를 늘려 설치하는 방법이나 후드 내공 단면적을 확폭하는 방법으로는 미기압파를 저감하는데 한계가 있었다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 효율적으로 미기압파를 저감시킬 수 있는 후드 구조체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 후드 구조체는, 각각 다른 횡단면적을 가지고 터널 입구의 전방에 순차적으로 배치되는 복수의 후드; 및 상기 복수의 후드 사이에 형성되는 개구부를 포함하되, 상기 복수의 후드 중 후방 후드보다 상대적으로 전방에 배치되는 전방 후드는 상기 전방 후드에 대해 후방으로 이웃하게 배치되는 상기 후방 후드보다 큰 횡단면적을 가질 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 복수의 후드 사이에 형성된 개구부를 통해 압력파를 방사시킴으로써, 압력파의 파면 구배 및 압력파의 크기를 낮춰 미기압파를 저감시킬 수 있다.

또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 복수의 후드 각각의 횡단면적이 터널 입구로 갈수록 순차적으로 작아지도록 함으로써, 공기의 압축 및 배출이 보다 효율적으로 이루어질 수 있어, 압력파의 파면 구배 상승을 보다 효과적으로 저감 또는 지연시킬 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 후드 구조체의 구조를 설명하기 위한 개략적인 종단면도이다.
도 2는 개구부를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절개한 개략적인 횡단면도이다.
도 4는 종방향에 대해 경사지게 형성된 홀을 설명하기 위한 개략적인 종단면도이다.
도 5는 홀을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 외장하우징을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 경사 구조부를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 8은 연장가이드가 설치된 경우 홀 충진재가 구비되는 예를 설명하기 위한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~ 를 위한 단계"를 의미하지 않는다.

참고로, 본원의 실시예에 관한 설명 중 방향이나 위치와 관련된 용어(전방, 후방 등)는 철도 차량이 이동하는 방향을 후방으로 하여 설정한 것이다. 예를 들어 도 1 및 도 2를 보았을 때 전반적으로 9시 방향이 전방, 전반적으로 3시 방향이 후방 등이 될 수 있다.

본원은 후드 구조체에 관한 것이다.

이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 후드 구조체(이하 '본 후드 구조체'라 함)에 대해 설명한다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 후드 구조체의 구조를 설명하기 위한 개략적인 종단면도이고, 도 2는 개구부를 설명하기 위한 개념도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ선을 따라 절개한 개략적인 횡단면도이고, 도 4는 종방향에 대해 경사지게 형성된 홀을 설명하기 위한 개략적인 종단면도이며, 도 5는 홀을 설명하기 위한 개념도이고, 도 6은 외장하우징을 설명하기 위한 개념도이며, 도 7은 경사 구조부를 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

본 후드 구조체는 복수의 후드(1a, 1b, 1c)를 포함한다.

도 1을 참조하면, 복수의 후드(1a, 1b, 1c)는 각각 다른 횡단면적을 가지고 터널 입구의 전방에 순차적으로 배치된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 후드(1a, 1b, 1c)는 필요에 따라서는 터널 출구에 배치될 수 있다.

도 1에 나타난 바와 같이, 복수의 후드(1a, 1b, 1c)는 철도 차량이 터널 입구로 진입할 수 있는 통로를 형성할 수 있다.

이때, 복수의 후드(1a, 1b, 1c)는 도 1의 (a)와 같이 연이어서 배치될 수 있다. 또는 도 1의 (b)에 나타난 바와 같이 종방향(전후 방향)으로 서로 중첩되어 배치될 수 있다. 또는 도 1의 (c)에 나타난 바와 같이, 종방향으로 갭(a)을 두고 배치될 수 있다.

복수의 후드(1a, 1b, 1c) 각각의 횡단면의 형상은 본원에 한정되지 않으며, 예시적으로, 아치형 또는 제형, 사각형, 7각형 등과 같은 다각형 형상일 수 있다.

또한, 복수의 후드(1a, 1b, 1c)는 도면에 나타난 바와 같이 3개인 경우에만 한정되는 것은 아니다. 이를테면 복수의 후드는 도면에 나타난 바와 다르게 2개 또는 3개 이상일 수 있다. 이러한 복수의 후드의 구체적인 개수는 터널 미기압파 저감 효과가 보다 극대화될 수 있는 방향으로 설정함이 바람직하다.

복수의 후드(1a, 1b, 1c) 중 후방 후드보다 상대적으로 전방에 배치되는 전방 후드는 상기 전방 후드에 대해 후방으로 이웃하게 배치되는 상기 후방 후드보다 큰 횡단면적을 갖는다. 다시 말해, 복수의 후드(1a, 1b, 1c)는 터널 입구에 가까운 후드일수록 작은 횡단면적을 가지도록 단계적으로 배치된다.

전방 후드 및 후방 후드는 상대적인 개념으로서, 도 1에 나타난 바와 같이 제1 후드(1a), 제2 후드(1b) 및 제3 후드(1c)가 배치된 경우, 예시적으로, 제1 후드(1a)와 제2 후드(1b)에 대해서는 제1 후드(1a)가 전방 후드가 되고, 제2 후드(1b)가 후방 후드가 될 수 있다. 또 다른 예로서, 제2 후드(1b)와 제3 후드(1c)에 대해서는 제2 후드(1b)가 전방 후드가 되고, 제3 후드(1c)가 후방 후드가 될 수 있다.

또한, 전방 후드가 후방 후드보다 큰 횡단면적을 갖는다는 것은 전방 후드의 후단의 횡단면적이 후방 후드의 전단의 횡단면적보다 크다는 것을 의미한다. 참고로, 전방 후드의 후단의 횡단면적이 후방 후드의 전단의 횡단면적보다 크기만 하다면, 필요에 따라서는 복수의 후드(1a, 1b, 1c) 각각은 횡단면적이 종방향을 따라 변하는 변단면 형태로 구비될 수도 있을 것이다.

즉, 횡단면적이 작은 후드일수록 후방에 배치되는 것을 의미한다. 예시적으로 도 1에 나타난 바와 같이, 복수의 후드(1a, 1b, 1c)는 가장 큰 횡단면적을 갖는 제1 후드(1a), 두번째로 큰 횡단면적을 갖는 제2 후드(1b), 세번째로 큰 횡단면적을 갖는 제3 후드(1c) 순으로 배치될 수 있다. 도 1에는 3개의 후드(1a, 1b, 1c)가 도시되었지만, 배치되는 후드의 개수는 이에 한정되지 않으며, 전술한 바와 같이 미기압파 저감 효과를 극대화시킬 수 있는 개수로 배치될 수 있다.

한편, 도 2를 참조하면, 철도 차량이 제1 후드(1a)에 진입하기 시작하였을 때 제1 후드(1a) 내부의 공기는 압축되기 시작하고, 도면과 달리 통풍관(8)이 없는 경우라면, 이렇게 압축된 공기를 통해 압력파의 파면 구배가 상승되다가 제1 후드(1a)와 제2 후드(1b) 사이에 형성된 개구부를 통해 일부 공기가 배출되면서 압력파의 파면 구배 상승이 저감되거나 지연된다.

이와 같이, 후드 내부의 공기는 일정 이상 압축되어야만 그 압축성으로 인한 반작용으로 개구부를 통해 충분히 배출될 수 있고, 이를 통해 압력파의 파면 구배 상승이 보다 효과적으로 저감 또는 지연될 수 있다. 이러한 측면에서, 제2 후드(1b)가 제1 후드(1a)보다 작은 횡단면적을 갖게 되면, 제1 후드(1a)와 제2 후드(1b) 사이의 개구부를 통해 일부 공기가 배출되어 공기압이 다소 낮아진 제2 후드(1b) 내부의 공기가 다시 충분히 압축될 수 있어, 제2 후드(1b)와 제3 후드(1c) 사이의 개구부로의 공기 배출이 보다 원활해질 수 있다.

이와 같이, 복수의 후드(1a, 1b, 1c) 각각의 횡단면적이 터널 입구로 갈수록 순차적으로 작아지도록 함으로써, 공기의 압축 및 배출이 보다 효율적으로 이루어질 수 있어, 압력파의 파면 구배 상승을 보다 효과적으로 저감 또는 지연시킬 수 있다.

또한, 복수의 후드(1a, 1b, 1c) 각각의 종방향으로의 길이는 터널 미기압파의 저감 효율을 고려하여 다양하게 설정될 수 있다. 예시적으로, 도 1을 참조하면, 제1 후드(1a)의 종방향으로의 길이는 약 10m 20cm이고, 제2 후드(1b)의 종방향으로의 길이는 약 9m 40cm이며, 제3 후드(1c)의 종방향으로의 길이는 약 7m 20cm일 수 있다. 그러나, 복수의 후드(1a, 1b, 1c) 각각의 종방향으로의 길이는 본원에 한정되지 않으며, 철도 터널(0)의 길이 및 철도 차량철도 차량의 주행 속도 등을 고려하여 터널 미기압파 저감 효율을 극대화하는 방향으로 결정될 수 있다.

한편, 이하에서는 설명의 편의를 위해 전방 후드 및 후방 후드에 대하여 제1 후드(1a) 및 제2 후드(1b)를 예로 들어 설명하겠다. 이에 따라, 이하에서 언급되는 전방 후드는 제1 후드(1a)를 의미하고, 후방 후드는 제2 후드(2b)를 의미한다.

본 후드 구조체는 복수의 후드(1a, 1b, 1c) 사이에 형성되는 개구부를 포함한다.

본 후드 구조체는 개구부를 통해 공기압을 외부로 방사시킴으로써 압력파의 파면 구배 및 압력파의 크기를 낮춰 미기압파를 저감시킬 수 있다.

본 후드 구조체는 복수의 후드(1a, 1b, 1c) 사이 마다 개구부가 형성될 수 있다. 이러한 경우, 공기압의 외부로의 방사는 복수의 후드(1a, 1b, 1c) 사이마다 구현될 수 있다. 즉, 철도 차량의 진입 시에 형성된 압력파는 제1 후드(1a)를 지나면서 그 파면 구배 및 크기가 커지게 되는데(첫번째 압력 상승), 제1 후드(1a)와 제2 후드(1b) 사이에 형성된 개구부가 첫번째 압력 상승에 영향을 주어 압력파의 파면구배 및 크기를 낮출 수 있다.

이후, 철도 차량이 제2 후드(1b)를 지나면서 압력파는 다시 그 파면구배 및 크기가 커지게 된다(두번째 압력 상승). 이때도 첫번째 압력 상승때와 마찬가지로 제2 후드(1b) 및 제3 후드(1c) 사이에 형성된 개구부가 두번째 압력 상승에 영향을 주어 압력파의 파면구배 및 크기를 낮출 수 있다.

또한, 필요에 따라 복수의 후드의 사이 중 일부에는 개구부가 형성되지 않을 수도 있다. 예시적으로, 도 1을 참조하면, 제1 후드(1a) 및 제2 후드(1b) 사이에는 개구부가 형성될 수 있지만, 제2 후드(1b) 및 제3 후드(1c) 사이에는 개구부가 형성되지 않을 수 있다.

한편, 개구부는 다음과 같이 형성될 수 있다.

도 1을 참조하면, 전방 후드(1a)와 후방 후드(1b)의 사이에는 전방 후드(1a)와 후방 후드(1b) 각각이 갖는 횡단면적의 차에 의해 단차면(3)이 형성될 수 있다.

단차면(3)은 도 3의 (a) 및 (b)에 나타난 바와 같이, 전방 후드(1a)와 후방 후드(1b) 사이의 둘레를 따라 형성될 수 있다.

그리고 도 1을 참조하면, 개구부는 전방 후드(1a)의 내부와 단차면(3)을 연통하여 형성될 수 있다.

즉, 도 3를 참조하면, 개구부는 전방 후드(1a)의 내부와 단차면(3)을 연통하도록 형성된 홀(21)을 포함한다. 구체적으로, 개구부의 홀(21)은 도 3의 (a) 및 (b)에 나타난 바와 같이 원형, 슬롯 형상 등 다양한 형상을 갖는 하나 이상의 통공일 수 있다. 또는, 이러한 홀(21)은 도 3의 (c)에 나타난 바와 같이 단차면 전체에 걸쳐 형성되는 통공일 수 있다. 이러한 홀(21)의 개수나 형상은 터널 미기압파를 보다 효율적으로 저감시킬 수 있는 방향으로 설정됨이 바람직하다.

이에 따라, 전방 후드(1a) 내의 공기압은 개구부의 홀(21)을 통해 외부로 방사될 수 있다.

이러한 개구부의 형상 및 그로 인한 작용을 예를 들어 설명하면, 개구부는 물고기의 아가미와 같은 역할을 한다고 볼 수 있다. 구체적으로, 물고기는 수중에서 고속으로 유영하며 먹이를 흡입할 때 먹이만을 빨아들이는 것이 아니라, 많은 양의 물 또한 함께 입속으로 빨아들이게 된다. 이로 인해 물고기의 입속에는 순간적으로 높은 수압이 형성될 수 있다. 하지만, 물고기는 높은 수압이 형성되기 전에 아가미를 통해 물을 배출함으로써 수압 구배의 상승을 지연시키거나 낮춘다. 특히, 이러한 아가미는 먹이가 흡입되어 들어가는 방향과 대략 유사한 방향으로 물을 외부에 배출하도록 구멍이 형성되어 있다. 본 후드 구조체의 개구부는 이렇게 물고기(후드)가 먹이(철도 차량)를 흡입할 때 함께 급격하게 흡입되는 물(공기)을 배출하여 내부 수압(공기압)을 저감시키는 아가미와 유사한 역할을 한다고 볼 수 있다.

예시적으로, 개구부는 도 1의 (b) 및 도 5의 (a)를 참조하면, 후방 후드(1b)의 둘레 방향을 따라 종방향에 대해 평행하게 형성된 하나 이상의 홀(21)을 포함할 수 있다.

홀(21)은 다음과 같이 형성될 수 있다.

도 1의 (b)를 참조하면, 전방 후드(1a) 및 후방 후드(1b)는 종방향으로 서로 일부 중첩된 구간을 가질 수 있다. 다만, 전방 후드(1a) 및 후방 후드(1b)가 언제나 일부 중첩되는 것은 아니며, 필요에 따라 도 1의 (b)나 (c)에 나타난 바와 같이 배치될 수 있을 것이다.

또한, 일부 중첩된 구간의 종방향으로의 길이는 본원에 한정되지 않지만, 예시적으로, 1m 20cm 또는 60cm일 수 있다.

이때, 도 5 를 참조하면, 하나 이상의 홀(21)은 일부 중첩된 구간을 따라 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 중첩된 구간에 대하여 후방 후드(1b)의 둘레를 따라 홀(21)이 형성되도록 충진재를 구비할 수 있다. 구비되는 충진재는 도 3의 (a)에 나타난 바와 같이 홀(21)을 감싸는 형태일 수도 있고, 도 3의 (b)에 나타난 바와 같이 홀(21)을 사이에 둔 격벽 형태일 수도 있다. 홀(21)은 예시적으로, 원형 단면을 갖는 형상일 수 있고(도 3의 (a) 참조), 또는 슬롯 형상일 수도 있다(도 3의 (b) 참조). 또는, 홀(21)은 도 3의 (c)에 나타난 바와 같이, 충진재 없이 개구부 전체에 걸쳐 형성된 통공일 수 있다.

이에 따라, 홀(21)은 도 5의 (a)에 나타난 바와 같이, 종방향에 대해 평행하게 형성될 수 있다.

도 5의 (a)에 나타난 바와 같이, 중첩된 구간을 따라 형성된 홀(21)은 종방향으로 소정의 길이를 가질 수 있다. 이러한 소정의 길이에 의해, 중첩된 구간을 따라 형성된 홀(21)로 전파된 공기압의 일부는 압축파의 형태로 외부로 방사되고, 일부는 팽창파의 형태로 내부를 향해 반사될 수 있다. 반사된 팽창파는 홀(21)로 전파되는 공기압에 영향을 줄 수 있다. 예시적으로, 내부로 반사된 팽창파가 압축파와 중첩되면서 이를 상쇄시키거나 감쇄시켜, 공기 압력의 상승을 지연시킬 수 있다.

즉, 중첩된 구간을 따라 형성된 홀(21)은 공기압을 방사시킬 뿐만 공기압에 영향을 줌으로써 압력파의 파면 구배 및 크기를 낮출 수 있다. 이러한 공기압에 대한 팽창파의 영향은 도 1의 (b) 및 도 3을 함께 참조하면, 후방 후드(1b)의 둘레를 따라 구현될 수 있다.

다시 말해, 홀(21)은 공기를 배출하는 역할뿐만 아니라, 홀(21)을 통해 배출된 압축파 중 일부를 자유단 반사를 통해 되돌려 후드 내부의 압축파의 상쇄 또는 감쇄를 유발하는 압축파 반사용 덕트의 역할까지 할 수 있다.

또는 다른 구현예로서, 개구부는 도 4, 도 5의 (b) 및 (c)를 참조하면, 후방후드(1b)의 둘레 방향을 따라 종방향에 경사지게 형성된 하나 이상의 홀(21)을 포함할 수 있다. 종방향에 경사지게 형성된 홀(21)은 다음과 같이 형성될 수 있다.

예시적으로, 도 4, 도 5의 (b) 및 (c)에 나타난 바와 같이, 전방 후드(1a)의 내주 후단에는 내주 테이퍼(taper)(11)가 형성되고, 후방 후드(1b)의 외주 전단에는 외주 테이퍼(13)가 형성되며, 내주 테이퍼와 외주 테이퍼 사이로 홀(21)이 형성될 수 있다.

여기서, 테이퍼(taper)라 함은 후드의 단부의 두께가 끝단으로 갈수록 점차 가늘어지게 형성된 형상을 의미한다. 구체적으로, 외주 테이퍼(13)는 해당 후드 단부의 외주 측이 모서리 따기된 형상을 의미하며, 내주 테이퍼(11)는 해당 후드 단부의 내주 측이 모서리 따기된 형상을 의미한다. 이러한 테이퍼의 형상은 도면을 참조하여 보다 쉽게 이해될 수 있다.

내주 테이퍼(11) 및 외주 테이퍼(13) 사이로 형성된 홀(21)은 종방향에 대하여 경사지게 형성될 수 있다. 예시적으로, 내주 테이퍼(11) 및 외주 테이퍼(13)에 의해 형성되는 홀(21)의 종방향 경사는 약 30도의 각도로 설정될 수 있다.

도 4, 도 5의 (c)에 나타난 바와 같이, 경사지게 형성된 홀(21)은 소정의 길이를 가진다. 이에 따라, 전술한 바와 같이, 홀(21)로 전파된 공기압의 일부는 압축파의 형태로 외부로 방사될 수 있고, 일부는 팽창파의 형태로 반사되어 홀(21)로 전파되는 공기압에 영향을 주어 압력파의 상승을 지연시킬 수 있고 압력파의 파면 구배 및 크기를 줄일 수 있다.

또한, 이러한 홀(21)의 크기(폭)는 전방 후드(1a)와 후방 후드(1b)가 중첩(overlap)되는 정도에 따라 조정될 수 있다. 도 4를 참조하여 설명하면, 전방 후드(1a)의 후단과 후방 후드(1b)의 전단이 도 4의 (a)에 나타난 상태보다 덜 중첩(오버랩)되게 되면, 홀(21)의 크기가 커지게 조절될 수 있다(도 4의 (b) 참조).

아울러, 도 3을 참조하면, 중첩된 구간에 대하여 후방 후드(1b)의 둘레를 따라 홀(21)이 형성되도록 충진재가 구비될 수 있다. 구비되는 충진재는 도 3의 (a)에 나타난 바와 같이 홀(21)을 감싸는 형태일 수도 있고, 도 3의 (b)에 나타난 바와 같이 홀(21)을 사이에 둔 격벽 형태일 수도 있다. 홀(21)은 예시적으로, 원형 단면을 갖는 형상일 수 있고(도 3의 (a) 참조), 또는 슬롯 형상일 수도 있다(도 3의 (b) 참조). 또는, 홀(21)은 도 3의 (c)에 나타난 바와 같이, 충진재 없이 개구부 전체에 걸쳐 형성된 통공일 수 있다.

이러한 홀(21)은 공기를 배출하는 역할뿐만 아니라, 홀(21)을 통해 배출된 압축파 중 일부를 자유단 반사를 통해 되돌려 후드 내부의 압축파의 상쇄 또는 감쇄를 유발하는 압축파 반사용 덕트의 역할까지 할 수 있으므로, 홀(21)의 크기 설정에 있어서의 높은 자유도 확보는 중요하다.

한편, 도 1의 (b)와 도 4의 (a)를 대비하여 보면, 이러한 외주 테이퍼(13) 및 내주 테이퍼(11)가 연계되어 홀(21)이 형성되도록 함으로써, 후방 후드(1b)에 대한 전방 후드(1a)의 단면적 증가율을 보다 용이하게 조절할 수 있게 된다.

구체적으로 도 1의 (b)를 참조하면, 외주 테이퍼(13)와 내주 테이퍼(11)가 구비되지 않는 경우, 소정의 크기를 갖는 홀(21)을 형성하기 위해서는 전방 후드(1a)의 내주가 후방 후드(1b)의 외주보다 외측에 형성되는 정도로 전방 후드(1a)의 횡단면적의 크기가 증가되어야 한다. 하지만 도 4의 (a)를 참조하면, 외주 테이퍼(13)와 내주 테이퍼(11)가 구비되는 경우, 전방 후드(1a)의 내주가 반드시 후방 후드(1b)의 외주보다 외측에 형성되지 않더라도, 소정의 크기를 갖는 홀(21)이 보다 용이하게 형성될 수 있다.

이와 같이, 외주 테이퍼(13) 및 내주 테이퍼(11) 사이에 홀(21)을 형성하게 방식을 적용하게 되면, 전방 후드(1a)의 횡단면적 설정의 자유도가 크게 높아지므로, 터널 미기압파 저감에 있어 보다 효율적인 설계 및 시공이 이루어질 수 있는 장점이 있다.

또한, 도 6을 참조하면, 본 후드 구조체는 하나 이상의 홀(21)이 후방으로 보다 연장되도록 단차면(3)의 외측을 둘러싸는 연장가이드(4)를 포함할 수 있다.

도 5의 (c)에 나타난 바와 같이, 연장가이드(4)는 홀(21)의 종방향으로의 길이를 증가시켜줄 수 있다.

연장가이드(4)에 의해 형성되는 홀(21)의 종방향으로의 길이는 미기압파 저감을 극대화시킬 수 있는 길이일 수 있다. 예시적으로, 후드 내부로 반사되는 팽창파의 형성이 극대화될 수 있는 길이일 수 있다.

또한 도 5의 (c)를 참조하면, 이러한 연장가이드(4)는 소정의 두께를 갖는 막 형태로 시공될 수 있다.

한편, 앞서 살펴본 바와 같이, 도 3을 참조하면, 중첩된 구간에 대하여 후방 후드(1b)의 둘레를 따라 홀(21)이 형성되도록 충진재가 구비될 수 있는데, 연장가이드(4)가 단차면(3)의 외측을 둘러싸는 경우, 이러한 충진재는 도 8에 나타난 바와 같은 형태의 격벽으로 구비될 수 있다. 다만, 충진재는 이러한 형상으로만 한정되는 것은 아니며, 도 3의 (a)에 나타난 바와 같이 홀(21)을 감싸는 형태일 수 있다. 또는, 홀(21)은 도 3의 (c)에 나타난 바와 같이, 충진재 없이 개구부 전체에 걸쳐 형성된 통공일 수 있다.

도 6에 나타난 바와 같이, 연장가이드(4)의 후단부에는 둘레를 따라 복수의 절개부(41)가 형성될 수 있다.

절개부(41)가 형성된 곳에 위치한 홀(21)은 절개부(41)가 형성되지 않은 곳에 위치한 홀(21)보다 짧은 길이를 가질 수 있다. 즉, 연장가이드(4)의 절개부(41)가 형성되지 않은 곳에 위치한 홀(21)은 절개부(41)가 형성된 곳에 위치한 홀(21)보다 후방으로 더 길게 연장될 수 있다(도 5의 (d)).

이렇게 연장가이드(4)의 후단부에 절개부(41)가 형성됨으로써, 개구부를 통해 이동된 압축파의 자유단 반사를 통한 팽창파의 형성이 절개부(41) 부위 및 절개되지 않은 부위마다 다르게 이루어질 수 있어, 본 후드 구조체의 적용성이 다양한 환경여건에 대해 보다 향상될 수 있다.

개구부가 형성되는 다른 구현예로서, 도 1의 (c)를 참조하면, 복수의 후드(1a, 1b, 1c)는 종방향으로 갭(a)을 두고 배치될 수 있다. 그리고 개구부는 갭(a)을 따라 형성될 수 있다. 또한, 도면에는 도시되지 않았으나, 필요에 따라서는 복수의 후드(1a, 1b, 1c) 중 최후방에 위치한 후드(이를 테면 제3 후드(1c))와 터널 입구 사이에도 갭이 형성될 수 있다.

또한 개구부는 도 1의 (c)에 도시된 바와 같이 갭(a) 그 자체로 형성될 수 있다. 다만, 개구부의 형상은 이에 한정되는 것은 아니다. 예시적으로 도면에는 명확하게 도시되지는 않았지만, 개구부는 갭(a)의 둘레를 따라 간격을 두고 형성되는 복수의 홀 형태로 형성될 수 있다. 이러한 홀의 형상은 원형에만 한정되는 것은 아니며, 타원형, 사각형(슬롯형) 등 다양한 형상으로 설정될 수 있다.

또한, 도 1 및 도 7을 참조하면, 본 후드 구조체는 복수의 후드(1a, 1b, 1c) 중 하나 이상의 상부에 형성되는 하나 이상의 통풍관(8)을 포함할 수 있다.

통풍관(8)을 통해 공기압이 외부로 방사될 수 있다. 또는 공기압의 일부가 팽창파의 형태로 반사되어 통풍관(8)으로 전파되는 공기압에 영향을 줄 수 있다. 이에 따라, 압력파의 상승이 지연될 수 있고 압력파의 파면 구배 및 크기가 저감될 수 있으며, 미기압파가 저감될 수 있다.

통풍관(8)의 내경은 예시적으로 약 3m 70cm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 통풍관(8)은 원형단면을 갖는 원통 형상으로만 형성되는 것은 아니다. 통풍관(8)은 다양한 형상의 단면을 가질 수 있으며, 필요에 따라 연직으로 연장되는 것이 아니라 경사지게 연장 형성될 수 있다. 즉, 통풍관(8)은 터널 미기압파 저감에 효과적이라고 판단되는 다양한 형태로 구비될 수 있다.

이러한 통풍관(8)은 복수 개 일 수 있다.

예시적으로, 통풍관(8)은 종방향을 따라 순차적으로 배치될 수 있다.

또한, 통풍관(8)은 복수 개이고, 복수의 후드(1a, 1b, 1c) 각각에는 통풍관(8)이 하나 이상 배치될 수 있다.

또한, 도 2 및 도 7을 참조하면, 복수의 후드(1a, 1b, 1c) 중 최전방에 배치된 후드의 전방에는 경사 구조부(7)가 형성될 수 있다.

도 1, 도 2 및 도 7에는 최전방 후드로 제1 후드(1a)가 도시되어 있다.

경사 구조부(7)는 경사 갱구 또는 양측에 배치되는 경사판일 수 있다.

예시적으로, 최전방 후드의 종단면이 사각형 형상일 경우 최전방 후드의 양측에는 경사판이 형성될 수 있다. 또는, 최전방 후드의 종단면이 아치 형상일 경우에 도 7에 나타난 바와 같이, 경사갱구가 형성될 수 있다.

경사구조부의 경사 각도는 예시적으로 30˚, 45˚, 60˚ 등일 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1a: 제1 후드 1b: 제2 후드
1c: 제3 후드 11: 내주 테이퍼
13: 외주 테이퍼 21: 홀
3: 단차면 4: 연장가이드
41: 절개부 7: 경사 구조부
8: 통풍관 0: 철도 터널

Claims

후드 구조체에 있어서,
각각 다른 횡단면적을 가지고 터널 입구의 전방에 순차적으로 배치되는 복수의 후드; 및
상기 복수의 후드 사이에 형성되는 개구부를 포함하되,
상기 복수의 후드 중 후방 후드보다 상대적으로 전방에 배치되는 전방 후드는 상기 전방 후드에 대해 후방으로 이웃하게 배치되는 상기 후방 후드보다 큰 횡단면적을 갖고,
상기 전방 후드와 상기 후방 후드의 사이에는 상기 전방 후드와 상기 후방 후드 각각이 갖는 횡단면적의 차에 의해 단차면이 형성되며,
상기 개구부는 상기 전방 후드의 내부와 상기 단차면을 연통하여 형성되며,상기 후방 후드의 둘레 방향을 따라 종방향에 대해 평행하게 또는 경사지게 형성된 하나 이상의 홀을 포함하는 것인 후드 구조체.
삭제
제1항에 있어서,
상기 단차면은 상기 전방 후드와 상기 후방 후드 사이의 둘레를 따라 형성되는 것인 후드 구조체.
삭제
제1항에 있어서,
상기 전방 후드의 내주 후단에는 내주 테이퍼(taper)가 형성되고,
상기 후방 후드의 외주 전단에는 외주 테이퍼가 형성되며
상기 내주 테이퍼와 상기 외주 테이퍼 사이로 상기 홀이 형성되는 것인 후드 구조체.
제5항에 있어서,
상기 전방 후드 및 상기 후방 후드는 종방향으로 서로 일부 중첩된 구간을 가지고,
상기 홀은 상기 일부 중첩된 구간을 따라 형성되는 것인 후드 구조체.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 홀이 후방으로 보다 연장되도록 상기 단차면의 외측을 둘러싸는 연장가이드를 더 포함하는 후드 구조체.
제7항에 있어서,
상기 연장가이드의 후단부에는 둘레를 따라 복수의 절개부가 형성되는 것인 후드 구조체.
제1항에 있어서,
상기 전방 후드 및 상기 후방 후드는 종방향으로 서로 일부 중첩된 구간을 가지고,
상기 하나 이상의 홀은 상기 일부 중첩된 구간을 따라 형성되는 것인 후드 구조체.
제1항에 있어서,
상기 복수의 후드는 종방향으로 갭을 두고 배치되고,
상기 개구부는 상기 갭을 따라 형성되는 것인 후드 구조체.
제1항에 있어서,
상기 복수의 후드 중 최전방에 배치된 후드의 전방에는 경사 구조부가 형성된 것인 후드 구조체.
제11항에 있어서,
상기 경사 구조부는 경사 갱구 또는 양측에 배치되는 경사판인 것인 후드 구조체.
제1항에 있어서,
상기 복수의 후드 중 하나 이상의 상부에 형성되는 하나 이상의 통풍관을 더 포함하는 후드 구조체.
제13항에 있어서,
상기 통풍관은 복수 개이고,
상기 복수의 통풍관은 종방향을 따라 순차적으로 배치되는 것인 후드 구조체.
제13항에 있어서,
상기 통풍관은 복수 개이고,
상기 복수의 후드 각각에는 상기 통풍관이 하나 이상 배치되는 것인 후드 구조체.