KR101455761B1 - 후드 구조체 및 이를 이용한 터널 미기압파 저감 시스템 - Google Patents

Abstract

후드 구조체가 개시되며, 상기 후드 구조체는 철도 터널의 입구에 배치되어, 내부와 외부를 연통시키는 복수의 홀이 형성된 후드; 및 흡입관 및 상기 흡입관을 통해 공기를 흡입하는 흡입기를 포함하는 공기흡입장치를 포함하되, 상기 공기흡입장치는 상기 복수의 홀을 통해 배출되는 공기가 상기 흡입관으로 유입되도록 상기 후드에 설치된다.

Description

후드 구조체 및 이를 이용한 터널 미기압파 저감 시스템{HOOD STRUCTURE AND SYSTEM FOR REDUCING TUNNEL MICRO PRESSURE WAVE USING THE SAME}

본원은 후드 구조체 및 이를 이용한 터널 미기압파 저감 시스템에 관한 것이다.

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

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

그러나 최근의 열차의 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.

또한, 180km/h급 이상의 고속철도 건설에서 공사비를 절감하기 위하여 터널 내공단면적이 계속 작아지는 추세이며, 이러한 소단면 터널에서는 터널 출구 미기압파에 의한 소음/진동이 매우 커지게 된다. 이를 효율적으로 대폭 저감시키기 위한 대책이 필요하다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 보다 효율적으로 터널 미기압파를 저감시킬 수 있는 후드 구조체 및 이를 이용한 터널 미기압파 저감 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제1 측면에 따른 후드 구조체는, 철도 터널의 입구에 배치되어, 내부와 외부를 연통시키는 복수의 홀이 형성된 후드; 및 흡입관 및 상기 흡입관을 통해 공기를 흡입하는 흡입기를 포함하는 공기흡입장치를 포함하되, 상기 공기흡입장치는 상기 복수의 홀을 통해 배출되는 공기가 상기 흡입관으로 유입되도록 상기 후드에 설치될 수 있다.

한편, 본원의 제2 측면에 따른 터널 미기압파 저감 시스템은, 본원의 제1 측면에 따른 후드 구조체; 상기 후드로의 철도차량의 접근을 감지하여 신호를 출력하는 센서; 및 상기 신호를 전달받으면 상기 공기흡입장치를 가동시키는 제어부를 포함할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 후드 내부의 공기가 기계적으로 배출될 수 있어 높은 효율의 터널 미기압파 저감이 이루어지는 후드 구조체가 구현될 수 있다.

또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 센서 및 제어부를 포함함으로써 센서가 철도차량의 접근을 감지하여 출력한 신호를 제어부가 전달받아 설정된 시간 이후에 공기 흡입장치를 가동시킬 수 있어 터널 미기압파 저감 효과가 극대화할 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 후드 구조체를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 공기흡입장치가 후드 둘레를 따라 설치되는 일 구현예를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이다.
도 3은 본원의 일 실시예에 따른 경유부를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 공기흡입장치가 후드의 종방향을 따라 설치되는 다른 구현예를 설명하기 위해 상측에서 바라본 개략적인 단면도이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 공기흡입장치가 이젝터인 경우를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 공기흡입장치가 이젝터인 경우를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 7은 도 5의 이젝터의 다른 구현예를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이다.

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 터널을 기준으로 하여 설정한 것이다. 예를 들어 도 1을 보았을 때, 전반적으로 9시 방향이 전방, 전반적으로 3시 방향이 후방 등이 될 수 있다.

본원은 후드 구조체 및 이를 이용한 터널 미기압파 저감 시스템에 관한 것이다.

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

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 후드 구조체를 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 공기흡입장치가 후드 둘레를 따라 설치되는 일 구현예를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이며, 도 3은 본원의 일 실시예에 따른 경유부를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 4는 본원의 일 실시예에 따른 공기흡입장치가 후드의 종방향을 따라 설치되는 다른 구현예를 설명하기 위해 상측에서 바라본 개략적인 단면도이다. 또한, 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 공기흡입장치가 이젝터인 경우를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이고, 도 6은 본원의 일 실시예에 따른 공기흡입장치가 이젝터인 경우를 설명하기 위한 개략적인 개념도이며, 도 7은 도 5의 이젝터의 다른 구현예를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이다.

본 후드 구조체는 후드(11)를 포함한다.

도 1을 참조하면, 후드(11)는 철도 터널의 입구에 배치된다.

도 1에 나타난 바와 같이, 후드(11)는 철도 터널의 입구의 전방에 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 후드(11)는 필요에 따라서는 터널 출구에 배치될 수 있다. 또한, 후드(11)의 횡단면의 형상은 예시적으로 제형, 사각형, 칠각형 등과 같은 다각형 형상, 또는 아치 형상일 수 있다. 또한, 도 1에 나타난 바와 같이, 후드(11)의 전방에는 경사 구조부(15)가 배치될 수 있다. 경사 구조부(15)는 경사갱구 또는 후드(11) 입구의 양측에 배치되는 경사판일 수 있다.

또한, 도 2 및 도 3을 참조하면, 후드(11)에는 후드(11)의 내부와 후드(11)의 외부를 연통시키는 복수의 홀(111)이 형성된다.

도 2 및 도 3에 나타난 바와 같이, 복수의 홀(111)은 후드(11)의 둘레를 따라 간격을 두고 형성될 수 있다.

또는, 도 4에 나타난 바와 같이, 복수의 홀(111)은 후드(11)의 종방향(전후방향)을 따라 간격을 두고 형성될 수 있다.

또한, 본 후드 구조체는 공기흡입장치(13)를 포함한다.

공기흡입장치(13)는 흡입관(131) 및 흡입관(131)을 통해 공기를 흡입하는 흡입기(133)를 포함한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 공기흡입장치(13)는 복수의 홀(111)을 통해 배출되는 공기가 흡입관(131)으로 유입되도록 후드(11)에 설치될 수 있다.

이에 따라, 공기흡입장치(13)는 후드(11) 내부의 공기 또는 후드(11)와 인근하는 터널 내부의 공기를 흡기하여 홀(111)을 통해 배출시킬 수 있다. 공기흡입장치(13)의 흡기에 의해, 철도차량(3)의 진입에 의해 형성된 압력파가 기계적으로 배출될 수 있다. 이에 따라, 압력파의 파면 구배 및 크기의 상승이 저감 또는 지연될 수 있고, 터널 출구에서의 미기압파 발생을 크게 저감시킬 수 있으며, 철도차량(3)에 탑승한 승객이 터널을 통과하며 느끼게 되는 이명감을 줄일 수 있다.

구체적으로, 도 2에 나타난 바와 같이, 흡입관(131)은 복수의 홀(111) 각각에 직접 연결될 수 있다. 이때, 복수의 홀(111)은 후드(11)의 내부와 흡입관(131)을 연통시킬 수 있다.

여기에서, 흡입관(131)이 홀(111)에 직접 연결된다는 것은 후드(11) 내부의 공기가 곧장 흡입관(131)으로 유입되도록 설치되는 것을 의미한다. 예시적으로, 흡입관(131)은 홀(111)에 관입되거나, 홀(111)의 외측 둘레에 흡입관(131)의 외주가 체결됨으로써 홀(111)에 직접 연결될 수 있다.

도 2의 (a)에 나타난 바와 같이, 공기흡입장치(13)가 포함하는 흡입관(131)의 개수는 복수 개일 수 있다. 이러한 경우, 복수의 흡입관(131)은 복수의 홀(111) 각각과 개별적으로 연결될 수 있다. 예시적으로, 도 2의 (a)에 나타난 바와 같이, 후드(11)의 양측 각각에 흡입기(133)가 배치됨으로써 홀(111)과 흡입기(133)를 연통시키는 흡입관(131)의 길이를 최소화 시키고, 흡입관(131)이 길어질 때 발생할 수 있는 흡입력 저하를 방지할 수 있다. 그러나, 흡입기(133)의 배치 위치, 배치 개수 등은 이에 한정되지 않는다. 예시적으로, 도 2의 (b)를 참조하면, 공기흡입장치(13)는 하나의 흡입기(133)를 포함할 수 있으며, 이러한 경우, 복수의 흡입관(131)은 하나의 흡입기(133)에 연결될 수 있다.

또한, 공기흡입장치(13)가 포함하는 흡입관(131)의 개수는 하나일 수 있다. 이러한 경우, 2의 (b)에 나타난 바와 같이, 하나의 흡입관(131)이 복수의 홀(111) 각각에 대해 연결될 수 있다.

도 2를 참조하면, 공기흡입장치(13)의 흡기 가동 시에 후드(11) 내부의 공기는 홀(111)을 통해 흡입관(131)으로 유입되어 관(131)을 따라 흡입기(133)로 유입될 수 있다.

또한, 도 1의 (b) 및 도 3을 참조하면, 후드(11)의 외측에 복수의 홀(111)과 흡입관(131)을 연통시키는 섹터(173)가 형성되도록 후드(11)를 둘러싸는 경유부(17)를 포함할 수 있다. 이때, 복수의 홀(111)은 후드(11)의 내부와 섹터(173)를 연통시킬 수 있다. 또한, 경유부(17)에는 섹터(173)와 흡입관(131)을 연통시키는 경유부 홀(171)이 형성될 수 있다.

이에 따라, 도 3에 나타난 바와 같이, 공기흡입장치(13)의 흡기 가동 시에 후드(11) 내부의 공기는 홀(111)을 통해 섹터(173)로 유입될 수 있다. 섹터(173)로 유입된 공기는 경유부 홀(171)을 통해 흡입관(131)으로 전파되어 흡입관(131)을 따라 흡입기(133)로 유입될 수 있다.

도 3에 나타난 바와 같이, 경유부 홀(171)은 복수 개 형성될 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 흡입 장치(13)가 복수의 흡입관(131)을 포함하는 경우, 도 3의 (a)에 나타난 바와 같이, 복수의 흡입관(131) 각각은 경유부 홀(171) 각각과 개별적으로 연결될 수 있다. 또는, 도 3의 (b)에 나타난 바와 같이, 흡입 장치(13)가 하나의 흡입관(131)을 포함하는 경우 하나의 흡입관(131)이 경유부 홀(171) 복수 개와 연통될 수 있다.

이러한 경유부(17)가 구비됨으로써 압력파의 파면 구배 및 크기의 상승의 지연 및 저감 효과가 보다 효율적으로 실현될 수 있다. 경유부(17)가 배치되는 경우에는, 후드(11) 내부의 공기가 일차적으로 섹터(173)로 배출되기 때문에, 공기의 배출이 이러한 섹터(173)를 통해 한차례 지연되었다가 배출됨으로써, 압력파의 파면 구배 및 크기의 상승이 보다 효과적으로 지연될 수 있어 터널 미기압파 저감이 효율적으로 이루어질 수 있다.

한편, 여기에서 경유부(17)가 후드(11)를 둘러싼다는 것은 도 1의 (b)에 나타난 바와 같이, 후드(11)의 둘레를 종방향으로의 소정의 길이만큼 감싸는 것을 의미할 수 있다. 일정 폭은 공기흡입장치(13), 후드(11) 및 터널의 스펙(specification), 주변 환경 등에 따라 결정될 수 있다.

또한, 경유부(17)는 복수의 섹터(173)가 형성되도록 구획될 수 있다. 이때, 경유부(17)는 복수의 섹터(173) 각각에 복수의 홀(111) 중 하나 이상이 대응하여 형성되도록 구획될 수 있다. 또한, 경유부 홀(171)은 복수의 섹터(173) 각각마다 형성될 수 있다.

복수의 섹터(173) 각각에 복수의 홀(111) 중 하나 이상이 대응하여 형성된다는 것은 도 3을 참조하면, 섹터(173) 각각이 적어도 하나 이상의 홀(111)을 통해 후드(11) 내부와 연통되도록 형성되는 것을 의미한다. 예시적으로, 도 3에 나타난 바와 같이, 섹터(173) 각각은 하나의 홀(111)을 통해 후드(11) 내부와 연통될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 섹터(173) 각각은 복수의 홀(111)을 통해 후드(11) 내부와 연통될 수 있다.

또한, 경유부 홀(171)은 복수의 섹터(173) 각각마다에 형성됨으로써 섹터(173) 각각을 흡입관(131)과 연통시킬 수 있다. 예시적으로, 도 3에는 섹터(173) 각각에 하나의 경유부 홀(171)이 형성된 것이 도시되어 있다.

한편, 복수의 홀(111)이 후드(11)의 둘레를 따라 형성될 때, 복수의 홀(111)은 철도차량(3)의 후드(11) 진입 시 형성되는 상승압력이 최대치에 도달하는 압축시간 및 철도차량(3)의 속도를 통해 산정된 압축거리에 대응하여 후드(11)의 둘레를 따라 형성될 수 있다.

철도차량(3)이 후드(11)로 진입하기 시작하면 후드(11) 내부의 공기는 압축되어 압력 구배를 따라 상승압력을 형성하게 된다. 이때, 상승압력이 최대치에 도달하는 시간이 압축시간일 수 있다. 또한, 후드(11)로의 철도차량(3)의 진입 시 후드(11) 내부의 공기압의 상승이 시작되는 지점으로부터 압력파의 크기가 최대가 되는 지점까지의 거리가 압축거리일 수 있다. 즉, 철도차량(3)의 이동속도에 압축시간을 곱하면 압축거리가 산정될 수 있다.

또한, 여기에서 철도차량(3)의 속도는 철도차량(3)의 터널 통과시의 미리 설정된 속도일 수 있다. 일반적으로, 철도차량(3)은 터널 통과 시에 미리 설정된 일정한 속도로 이동하므로, 철도차량(3)의 속도는 설정된 일정한 속도값으로 정하여 압축거리의 산정, 압축파의 터널 출구 도달시간, 철도차량(3)의 터널 통과 시간 등을 산정할 수 있다.

또한, 홀(111)이 압축거리에 대응하여 형성된다는 것은 압력파의 크기가 최대가 되는 지점을 기준으로 근거리 이내에 설치되는 것까지 포함하는 개념이다.

즉, 복수의 홀(111)은, 압력파의 크기가 최대가 되는 지점을 기준으로 근거리 이내에 후드(11)의 둘레를 따라 형성될 수 있으며, 공기흡입장치(13)는 압력파의 크기가 최대가 되는 지점에서 흡기 가동함으로써, 효율적으로 압력파의 파면 구배 상승 및 크기를 저감 또는 지연시킬 수 있다.

한편, 도 4에 나타난 바와 같이, 전술한 복수의 홀(111)이 후드(11)의 종방향을 따라 간격을 두고 형성되는 경우에, 흡입기(133)는 후드(11)의 입구보다 터널의 입구에 가깝게 배치될 수 있다.

또한, 복수의 홀(111)이 후드(11)의 종방향을 따라 간격을 두고 형성되는 경우, 도 4의 (a)에 나타난 바와 같이, 흡입기(133)로부터 하나의 흡입관(131)이 연장되어 각 홀(111)마다 분기되도록 장치가 구비될 수 있다. 다른 예로는, 도 4의 (b)에 나타난 바와 같이, 흡입기(133)로부터 복수의 흡입관(131)이 연장되어 복수의 홀(111)마다 일대일 대응하여 연결될 수 있다.

이와 같이 복수의 홀(111)이 후드(11)의 종방향을 따라 간격을 두고 형성되는 경우, 복수의 홀(111) 중 흡입관(131)을 통해 가장 짧은 길이로 흡입기(133)와 연결되는 홀(111)(도 4 참조, 최후방에 위치한 홀(111))이 가장 강한 흡입력을 가질 수 있다. 이에 따라, 상승압력이 터널 내로 유입되기 전에 온전히 제거될 수 있도록, 터널의 입구와 가장 가깝게 형성된 홀(111)이 가장 강한 흡입력을 가지도록 흡입기(133)는 후드(11)의 입구보다 터널의 입구에 가깝게 배치될 수 있다.

또한, 공기흡입장치(13)는 진공펌프(vacuum pump), 압축기(compressor) 및 이젝터(ejector) 중 어느 하나일 수 있다.

여기에서, 진공펌프, 압축기 및 이젝터는 공기를 흡입하여 외부로 배출시키는 것을 목적으로 하는 장치를 말한다. 보다 구체적으로, 진공펌프는 기체분자를 제거하는 장치로서, 기체를 흡입하여 배출시킬 수 있다. 이러한 진공펌프를 이용하여 후드(11) 내부의 공기를 외부로 배출시킬 수 있다. 또한, 압축기는 공기를 흡입하여 압축시킨 후 압축된 공기를 배출시키는 장치로서, 압축기를 사용함으로써 후드(11) 내부의 공기를 외부로 배출시킬 수 있다.

또한, 이젝터는 벤트리 효과를 이용하는 펌프의 일종으로서 고압의 유체가 지닌 압력 에너지를 이용하여 유체를 빨아들여 이송시키는 기계장치이다.

도 6에 나타난 바와 같이, 공기흡입장치(13)가 이젝터인 경우, 흡입기(320) 및 흡입관(330)을 포함할 수 있다. 이때, 흡입기(320)는 외기가 유입되는 공급관, 외기가 배출되는 배출관 및 좁은 내경을 갖는 노즐부(310)와 노즐부(310)의 전방 (도 6 에서 3시와 4시 사이를 향하는 방향)에 노즐부(310)에 비해 넓은 내경을 갖도록 형성된 디퓨저부를 포함하며 공급관과 배출관을 연결하는 공기흐름통로를 포함할 수 있다. 그리고, 도 6에 나타난 바와 같이, 흡입관(330)은 디퓨저부와 연결되어 있을 수 있다.

도 6을 참조하면, 공급관을 통해 유입된 외기는 공기흐름통로를 지나는 과정에서 좁은 내경을 갖는 노즐부(310)를 빠른 유속으로 지나가게 되고, 베르누이의 정리에 의해 디퓨저부에서는 압력이 거의 진공상태로 낮아지게된다. 낮아진 압력으로 인해 후드(11) 내부의 공기는 흡입관(330)을 통해 흡입기(320)의 디퓨저부로 빨려들어오게 되어, 외기와 함께 배출관을 향하게 됨으로써 외부로 배출될 수 있다.

이에 따라, 공기흡입장치(13)가 이젝터인 경우, 도 6에 나타난 흡입기(320)는 도 5에 도시된 흡입기(133)에 대응한다. 도 5를 참조하면, 이러한 흡입기(133)를 통해 후드(11) 내부의 공기를 흡입할 수 있다. 또한, 도 6에 나타난 흡입관(330)은 도 5에 도시된 흡입관(131)에 대응한다. 도 5를 참조하면, 이러한 흡입관(131)을 통해 홀(111)과 흡입기(320)가 연통될 수 있다.

또한, 예시적으로, 도 6에 나타난 바와 같이, 노즐부(310)는 공기흐름통로에 배치될 수 있다. 또는, 공기흐름통로 자체가 좁은 내경을 갖는 부분을 포함함으로써 노즐부(310)가 공기흐름통로와 일체형으로 형성될 수 있다.

또한, 공기흡입장치(13)가 이젝터인 경우, 공기흡입장치(13)는 도 5에 나타난 바와 같이, 외기를 공급하는 외기공급장치(137)를 포함할 수 있다. 그리고 도 5를 참조하면, 흡입기(133)는 연결관(135)을 통해 외기공급장치(137)로부터 외기를 유입받을 수 있다.

이러한 경우, 도 5에 나타난 바와 같이, 복수의 흡입기(133)는 하나의 연결관(135)을 통해 외기공급장치(137)와 연결될 수 있다. 도 5를 참조하면, 외기공급장치(137)로부터 유입된 외기는 연결관(135)을 따라 복수의 흡입기(133)를 모두 거쳐 각 흡입기(133)가 후드(11) 내부로부터 흡입한 공기와 함께 배출될 수 있다.

또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 복수의 흡입기(133) 각각은 외기공급장치(137)와 개별적으로 연결될 수 있다. 외기의 빠른 유속을 위해 흡입기(133) 각각은 개별적으로 외기공급장치(137)와 연결됨이 바람직하다.

한편, 도 7을 참조하면, 외기공급장치(137)는 후드(11)의 양측에 구비될 수 있다. 도 5에 나타난 바와 같이, 외기공급장치(137)가 후드(11)의 일측에만 구비되는 경우에는, 후드(11)의 타측에 연결관(135)의 말단이 형성되므로, 후드(11)의 타측으로 고압 공기가 뿜어져 나올 수 있다. 하지만, 외기공급장치(137)가 후드(11)의 양측에 구비되는 경우에는, 도 7에 나타난 바와 같이, 연결관(135)의 말단이 후드(11)의 상측에 각각 형성되므로, 후드(11)의 상측으로 고압 공기가 뿜어져 나오게 된다.

이에 의하면, 주변 환경으로의 고압 공기의 배출로 인한 영향이 최소화될 수 있다. 이 경우, 각각의 연결관(135)의 말단은 서로 마주 향하지 않도록 구부러져 연장 형성됨이 바람직하다. 주변 환경에 대한 영향 최소화의 측면에서 보았을 때, 각각의 연결관(135)의 말단은 도 7에 도시된 바와 같이, 상향으로 구부러져 연장 형성되는 것이 바람직할 것이다.

예시적으로, 외기공급장치(137)는 압축기일 수 있다.

또한, 도 5의 (b)에 나타난 바와 같이, 후드(11)의 외측에 섹터(17)가 형성된 경우에도 이젝터 형태의 공기흡입장치(13)는 적용될 수 있다.

또한, 도면에는 도시되지 않았지만, 본 후드 구조체는 공력 발전기를 포함할 수 있다. 공기흡입장치(13)가 후드(11) 내부로부터 배출시킨 공기는 버려지지 않고 공력 발전기로 공급됨으로써 전기 에너지를 생산할 수 있다.

또한, 본 후드 구조체는 철도 터널의 출구에 구축될 수 있다. 이러한 경우, 터널 내부에서 터널의 종방향을 따라 터널 출구로 유동한 공기에 의해 형성된 압축파가 제거될 수 있다.

이하에서는 전술한 본원의 일 실시예에 따른 후드 구조체를 이용한 본원의 일 실시예에 따른 터널 미기압파 저감 시스템(이하 '본 터널 미기압파 저감 시스템'이라 함)에 대해 설명한다. 다만, 앞서 살핀 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.

본 터널 미기압파 시스템은 앞서 살핀 본원의 일 실시예에 따른 후드 구조체를 포함한다.

또한, 본 터널 미기압파 시스템은 후드(11)로의 철도차량(3)의 접근을 감지하여 신호를 출력하는 센서를 포함한다.

도면에는 도시되지 않았지만, 예시적으로, 센서는 후드(11)의 전단에 설치될 수 있다. 이를테면, 센서는 철도차량의 접근을 최대한 미리 감지할 수 있도록 후드(11)의 전단의 상측에 설치될 수 있다. 이러한 센서는 적외선 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 접근(거리)을 감지할 수 있는 공지의 센서가 모두 포함될 수 있다. 또한, 이러한 센서는 철도차량(3)의 속도를 감지하여 속도 감지 신호를 출력할 수 있다.

또한, 본 터널 미기압파 시스템은 신호를 전달받으면 공기흡입장치(13)를 가동시키는 제어부를 포함한다.

제어부는, 신호를 전달받으면 설정된 시간 이후에 공기흡입장치(13)를 가동시킬 수 있다.

여기에서, 설정된 시간은, 제어부가 신호를 전달받은 후 철도차량(3)이 후드(11)에 진입하는데 걸리는 진입 시간 및 철도차량(3)의 후드(11) 진입 시 형성되는 상승압력이 최대치에 도달하는 압축시간을 통해 설정될 수 있다.

제어부로 신호를 전달하는 센서는 일반적으로 후드(11)의 전방의 소정의 거리 이내에 철도차량(3)이 도달하였을 때 이를 철도차량(3)의 접근으로 감지하도록 설정된다. 여기서, 진입 시간은 센서가 이러한 접근을 감지하고 신호를 제어부에 전달한 시점을 기점으로 산정될 수 있다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이, 보통 철도차량(3)은 터널 통과 시에 미리 설정된 일정한 속도로 이동하므로, 철도차량(3)의 속도는 설정된 일정한 속도값으로 정하여 진입 시간이 산정될 수 있다. 그러나, 센서의 속도 감지를 통해 철도차량(3)의 속도를 인식하는 경우에는, 센서가 감지한 속도에 따라 진입 시간이 산정될 수 있을 것이다.

한편, 이러한 진입 시간의 종점은 철도차량(3)의 두부가 후드(11)에 진입한 시점으로 설정될 수도 있지만, 철도차량(3)의 후드(11) 진입 시 압력 상승이 이루어지기 시작하는 시점으로 설정될 수 있다. 철도차량(3)의 후드(11) 진입 시 압력 상승이 이루어지기 시작하는 시점은 본 터널 미기압파 저감 시스템이 적용되는 터널 및 후드(11)의 스펙(specification) 및 주변 환경에 따라 다르게 나타날 수 있으므로, 그 적용 환경에 맞게 산정되어야 할 것이다.

또한, 예시적으로, 설정된 시간은 진입 시간 및 압축시간의 합으로부터 산정될 수 있다.

즉, 제어부는 후드(11) 내부에서 압력파가 최대가 될 때 공기흡입장치(13)가 후드(11) 내부의 공기를 흡입하도록 가동시킬 수 있다. 이를 통해 최대로 압축되어 있는 후드(11) 내부의 공기가 일거에 기계적으로 배출될 수 있어, 압력파의 파면구배 및 크기의 상승과 터널 내부의 압력변동량(이명감)이 보다 효과적으로 저감 또는 지연될 수 있다.

또한, 설정된 시간은 제어부가 신호를 전달받았음을 인식하고 나서 공기흡입장치(13)가 바로 흡기 가동될 수 있도록 0으로 설정될 수 있다. 이러한 경우, 철도차량(3)이 진입하였을 때, 후드(11) 내부의 공기압은 낮아진 상태일 수 있으며, 철도차량(3)이 후드(11)를 통과하더라도 내부의 공기압이 높아지지 않을 수 있다.

설정된 시간은 이에 한정되지 않는다. 제어부는 접근 감지 신호를 전달받으면 터널 미기압파 저감에 효과적인 다양한 시점에 공기흡입장치(13)를 흡기 가동시킬 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.

11: 후드 111: 홀
13: 공기흡입장치 131: 흡입관
133: 흡입기 135: 연결관
137: 외기공급장치 17: 경유부
171: 경유부 홀 173: 섹터
3: 철도차량 310: 노즐부
320: 흡입기 330: 흡입관

Claims (11)

1. 후드 구조체에 있어서,
   철도 터널의 입구에 배치되어, 내부와 외부를 연통시키는 복수의 홀이 형성된 후드; 및
   흡입관 및 상기 흡입관을 통해 공기를 흡입하는 흡입기를 포함하며, 상기 복수의 홀을 통해 배출되는 공기가 상기 흡입관으로 유입되도록 상기 후드에 설치되는 공기흡입장치를 포함하되,
   상기 흡입관은, 상기 복수의 홀 각각에 직접 연결되어 상기 복수의 홀을 통해 상기 후드 내부와 연통되거나, 또는, 경유부를 통해 상기 후드 내부와 연통되고,
   상기 경유부는, 상기 후드의 외측에 상기 복수의 홀과 상기 흡입관을 연통시키는 섹터가 형성되도록 상기 후드를 둘러싸며 형성되는 것인 후드 구조체.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 홀은 상기 후드의 둘레를 따라 간격을 두고 형성되는 것인 후드 구조체.
3. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 홀은 상기 후드의 종방향을 따라 간격을 두고 형성되는 것인 후드 구조체.
4. 제3항에 있어서,
   상기 흡입기는 상기 후드의 입구보다 상기 터널의 입구에 가깝게 배치되는 것인 후드 구조체.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 홀은 상기 후드의 내부와 상기 섹터를 연통시키고,
   상기 경유부에는 상기 섹터와 상기 흡입관을 연통시키는 경유부 홀이 형성되는 것인 후드 구조체.
7. 제6항에 있어서,
   상기 경유부는 복수의 섹터가 형성되도록 구획되되,
   상기 경유부는 상기 복수의 섹터 각각에 상기 복수의 홀 중 하나 이상이 대응하여 형성되도록 구획되고,
   상기 경유부 홀은 상기 복수의 섹터 각각마다 형성되는 것인 후드 구조체.
8. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 홀은, 철도차량의 상기 후드 진입 시 형성되는 상승압력이 최대치에 도달하는 압축시간 및 상기 철도차량의 속도를 통해 산정된 압축거리에 대응하여 상기 후드의 둘레를 따라 형성되는 것인 후드 구조체.
9. 제1항에 있어서,
   상기 공기흡입장치는 진공펌프, 압축기(compressor) 및 이젝터(ejector) 중 어느 하나인 것인 후드 구조체.
10. 터널 미기압파 저감 시스템에 있어서,
    제1 항에 따른 후드 구조체;
    상기 후드로의 철도차량의 접근을 감지하여 신호를 출력하는 센서; 및
    상기 상기 신호를 전달받으면 상기 공기흡입장치를 가동시키는 제어부를 포함하는 터널 미기압파 저감 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 신호를 전달받으면 설정된 시간 이후에 상기 공기흡입장치를 가동시키고,
    상기 설정된 시간은, 상기 제어부가 상기 신호를 전달받은 후 상기 철도차량이 상기 후드에 진입하는데 걸리는 진입 시간 및 상기 철도차량의 상기 후드 진입 시 형성되는 상승압력이 최대치에 도달하는 압축시간을 통해 설정되는 것인 터널 미기압파 저감 시스템.

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