KR101732095B1 - 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널 및 그 시공방법 - Google Patents

내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

내화(Fireproof) 기능 및 저수(Water Storage) 기능을 갖는 내화저수 마감재를 터널의 천정에 설치하고, 내화저수 마감재가 물분무(Water-Spraying) 방식으로 분무된 냉각수를 흡수하여 장대터널의 내부를 용이하게 냉각시킬 수 있고, 또한, 해저터널과 같은 장대터널의 온도를 경제적으로 일정하게 유지할 수 있는, 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널 및 그 시공방법이 제공된다.

Description

내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널 및 그 시공방법 {TUNNEL HAVING COOLING SYSTEM OF WATER-SPRAYING TYPE USING FINISHING MATERIAL OF FIREPROOF FUNCTION AND WATER STORAGE FUNCTION, AND CONSTRUCTION METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 터널의 냉각에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 내화(Fireproof) 기능 및 저수(Water Storage) 기능을 갖는 내화저수 마감재를 터널의 천정에 설치하고, 내화저수 마감재가 물분무(Water-Spraying) 방식으로 분무된 냉각수를 흡수하여 장대터널의 내부를 냉각시키는, 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널 및 그 시공방법에 관한 것이다.
최근 도로가 통과하게 되는 터널의 길이가 길어지고, 통행 차량이 증가함에 따라 터널 내부에 대한 환기의 중요성이 매우 증대되고 있다. 이러한 터널 내부를 환기하는 목적은 통행 차량에서 배출되는 일산화탄소, 매연 등의 오염물질을 터널 외부로 방출시킴으로써 쾌적하고 안전한 주행 환경 및 쾌적한 환경을 유지하는 것이다. 또한, 화재 발생 시 배연 효과와 함께 비상시 인명의 안전 확보 및 유지 관리를 위하여 오염물질의 농도를 기준치 이하로 낮추는 것이다.
이에 따라, 터널 계획 및 건설시에는 반드시 적절한 환기 대책이 요구되어 터널의 천정 또는 지하차도의 벽면 등에 설치되어 고속의 바람을 일으켜 터널 또는 지하차도 내 오염공기를 밖으로 분출하여 주행안전성과 쾌적성을 확보하기 위한 제트팬(Jet-fan)과 같은 송풍기가 설치된다.
구체적으로, 터널 내부를 환기하는 방식은 크게 자연 환기방식과 기계 환기방식으로 구분되는데, 일반적으로 터널 내를 주행하는 자동차의 피스톤 효과 등에 의해 자연 환기가 가능한 터널의 길이는 약 500m 정도로 볼 수 있다. 그러나 최근에 건설되고 있는 터널들은 500m 이상의 길이를 갖는 장대 터널이 많으며, 이러한 터널들은 기계 환기 방식을 통해 터널 내 환경을 일정 수준 이상으로 유지시켜 주어야 한다.
한편, 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2009-118587호에는 "터널공사용 수분무장치 및 환기시스템, 그 환기방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 터널공사용 환기시스템 중에서 수분무장치를 나타내는 정면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 터널공사용 환기시스템은 터널(20) 내부에 급수(W)를 분무하여 환기시키는 수분무장치(10)를 포함할 수 있다.
특히, 수분무장치(10)는 급수(W)를 펌핑하는 펌프; 펌프와 연결되고 터널(30) 내부에 공사 진행방향을 따라 배관되어 펌프에 의해 펌핑된 급수(W)를 전달하는 급수관(12); 급수관(12)과 연결되어 급수(W)를 전달받고 전달받은 급수(W)를 터널(2) 내 상측으로 유도하는 적어도 하나의 노즐관(14) 및 밸브; 및 각각의 노즐관(14)에 적어도 하나 설치되어 급수(W)를 터널(30) 내 상측에서 하측으로 분무시키는 노즐(16)을 포함할 수 있다.
이러한 수분무장치(10)는 터널(30) 내 상측에서 하측을 향해 급수(W)를 분무함으로써 터널(30) 단면 전체에 대하여 분진을 포집 및 침하시키고, 터널(30) 바닥을 적셔 분진의 비산을 억제함으로써, 터널(30) 내 분진을 신속하고 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 수분무장치(10)는 급수(W)를 분무함으로써 터널(30) 내 산소량을 증가시켜 각종 유해가스를 신속하고 효과적으로 저감시킬 수 있다.
특히, 노즐관(14)은 급수관(12)과 연결되고 수직하게 설치되는 수직부(14a), 터널(30)의 상측부에 터널(30)의 횡방향으로 수평하게 설치되어 수직부(14a)와 연결되고 복수 개의 노즐(16)이 터널(30)의 횡방향을 따라 설치된 수평부(14b)를 포함할 수 있다. 노즐관(14)은 수직방향에 대하여 수직부(14a)의 상단으로부터 수평부(14b)를 향해 기울어져서 수직부(14a)와 수평부(14b)를 연결하는 연결부(14c)를 더 포함함으로써, 터널(30) 단면이 대략 아치(arch)형상이고, 급수관(12)이 터널(30)의 가장자리에 설치될지라도 수평부(14b)를 높이 설치할 수 있다.
종래의 기술에 따른 터널공사용 환기시스템에 따르면, 터널의 상측에서 하측을 향해 급수를 분무함으로써 분진이 확산되지 않도록 분진을 포집, 침하하고, 분진의 비산을 방지할 수 있어 터널을 보다 신속하고 효과적으로 환기시킬 수 있다. 또한, 급수를 분무하는 수분무장치와 송풍력을 발생시키는 송풍장치가 병행 가동됨으로써, 두 장치의 상승효과에 의해 터널 환기시간이 보다 단축될 수 있다.
한편, 최근에는 토목, 건축공학의 발달과 함께 도심의 교통문제를 해소하기 위한 대안으로서, 기존 지상도로나 기 지하시설물의 간섭을 받지 않는 대심도 터널이나, 섬과 섬을 잇거나 강바닥을 지나는 해저터널 등 많은 통행량과 길이가 긴 장대터널의 시공이 활발히 이루어지고 있다.
이와 같이 도로상에 설치되는 기존의 터널 환경은 물론이고, 특히 대심도 터널, 해저 터널 등 장대터널과 같이 외부 환경으로부터 독립된 큰 규모의 터널 환경에서는 작은 규모의 차량화재가 발생하게 되더라도 사고 후처리 과정에서 신속한 상황 파악과 접근성이 어려워 심대한 대형재난으로 확대될 가능성이 매우 높다.
일반적으로, 터널은 구조상 개방된 공간이 아닌 반밀폐 공간으로, 화재의 발생 시 인명, 터널 시설물 및 터널 구조물의 보호를 위해 터널 내 소화시스템의 설치가 요구된다. 이에 따라 화재를 신속히 자동으로 소화 또는 화재성장의 억제를 수행하는 자동식 화재진압장치를 도로터널 내에 설치하고 있으며, 그 대표적인 시스템이 물분무 시스템이다. 국내의 경우, 건교부의 설치 지침에 따라 터널의 위험도에 따라 설치를 권고하고 있다.
이러한 터널 내 소화시스템은 화재의 진압을 1차적인 요건으로 가져야 하겠지만, 터널 환기조건, 구조적 문제 및 차량의 차체 구조 부분의 특성 상 화재의 완전 진압을 달성하기 힘든 환경에서는 소화시스템의 특성에 따라 적절한 화재의 억제(suppression) 및 제어(control)를 목적으로 할 수도 있다.
한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1437596호에는 "터널용 방재장치"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 터널 방재장치를 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 터널 방재장치는, 터널(60)의 일측에 구비되는 인도(61)에 인접하도록 설치되는 대피출구(40); 유해가스를 터널(60)의 타측으로 송풍하도록 대피출구(40)에 인접하게 배치되는 인도(61)의 바닥면에 설치되는 송풍팬(41); 터널(60)의 타측 천장에 설치되고, 터널(60)의 길이 방향으로 배치되어 터널(60) 외측으로 연장되는 배기덕트(80); 배기덕트(80)에 설치되어 터널(60) 내부에서 발생되는 유해가스를 터널(60) 외측으로 배출시키는 배풍팬(81); 대피출구(40)와 연통되게 형성되고, 터널(60) 외측으로 낮아지는 경사를 이루도록 형성되는 슬라이드통로(50); 대피출구(40)를 통해 운전자가 진입하면 슬라이드통로(50)의 상단으로부터 슬라이드통로(50)의 하단 측으로 물이 흐르도록 물을 공급하는 급수부(70)를 포함한다.
여기서, 급수부(70)는, 슬라이드통로(50)의 상단에 설치되는 복수 개의 노즐; 노즐과 연결되고, 물을 공급하는 공급관; 공급관에 설치되고, 공급관을 개방 또는 차단시키는 밸브; 공급관에 설치되고, 물을 노즐 측으로 압송하는 펌프; 공급관에 연결되고, 우수가 담기도록 상면 일부분이 개방되고, 개방되는 상면에 이물질이 유입되는 것을 방지하는 거름망이 설치되는 탱크; 대피출구(40)를 통해 슬라이드통로(50)에 운전자가 진입하면 이를 감지하여 감지신호를 송신하는 센서; 및 센서로부터 감지신호가 수신되면 펌프에 전원을 인가하고, 밸브를 개방시키도록 제어신호를 송신하는 제어부를 포함한다.
종래의 기술에 따른 터널 방재장치에 따르면, 터널 내부에서 화재가 발생할 시에 터널 중앙부에 위치한 사람들이 용이하게 탈출할 수 있고, 사람들이 대피하는 동안 터널 내부에 발생되는 유해가스에 의해 인명피해가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 도 3은 종래의 기술에 따른 소화 배관 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 종래의 기술에 따른 소화배관 시스템은, 터널의 외부에 소화수조가 별도로 별치되고, 급수 펌프(92)가 소화수조(91)에 부설하여 설치된다. 또한, 주배관(94)이 종방향으로 공동구 내에 연속적으로 설치된다. 이때, 터널 내에서 화재 발생시 소화배관 말단에서의 용수분사가 최단 시간으로 이루어져야 하므로 주배관(94) 내에는 상시로 충수가 되어있어야 한다. 이러한 경우, 동절기 외기온도 저하에 의하여 용수결빙이 발생하고 배관이 동파될 수 있다. 따라서 주배관(94) 및 소화배관(95)에는 전열선등을 적용하여 동파를 방지해야 한다. 또한, 소화배관(95)에는 자동밸브(96)가 설치되어 물의 공급을 조절할 수 있다.
이러한 구조를 가진 종래의 기술에 따른 소화 배관 시스템의 경우, 터널 천정에 부착된 화재감지센서에서 화재가 감지되면, 중앙 제어시스템에서 펌프를 동작시키는 제어신호를 출력한다. 이에 따라 해당 펌프가 동작하여 주배관(94) 및 소화배관(95)을 통해 물이 공급되며, 자동밸브(96)가 동시에 개방되어 송수배관 말단에 연결된 분사노즐을 통해 물이 분무되어 소화가 이루어진다.
한편, 현재 국내의 경우, 수로터널 또는 해저터널과 관련된 어떠한 기준도 제정되어 있지 않는 실정이다. 현재 터널의 소화설비에 대한 기준은 도로터널 및 철도터널에 대한 것이 있으며, 화재사고 빈도가 높은 도로터널에 적용되는 기준이 상대적으로 엄격하다. 하지만, 경부 운하와 같은 인공수로 건설시에 적용되는 수로터널 또는 해저터널에서는 화재진압을 위한 소화설비가 필요하며, 현재의 도로 터널에 대한 기준을 적용하는 경우에는 바닥면적 1㎡당 최대 6liter/분의 소화용수가 필요한 것으로 명시되어 있다.
이때, 수로터널 또는 해저터널의 바닥 면적이 일반적인 도로터널이나 철도터널 등에 비하여 상대적으로 크기 때문에 용수를 공급하기 위한 배관의 크기가 기하급수적으로 증가하며, 화재시 즉각 사용이 가능하도록 충수 상태를 유지하므로 동절기 동파방지를 위한 설비와 대용량의 송수펌프가 함께 구비되어야 한다. 이러한 경우, 초기공사비가 비약적으로 증가하고 수로터널 또는 해저터널의 공동구 내에 배관을 설치하기 위한 공간이 크게 넓어지므로 사업의 경제성에 영향을 미치게 된다.
특히, 해저터널과 같은 장대터널의 경우, 통행 차량 등에 의해 터널 내부의 온도가 상승할 수 있고, 이에 따라 터널 내부의 온도를 일정하게 유지할 필요가 있지만, 아직까지 적당한 터널 냉각 시스템이 없는 실정이다. 예를 들면, 해저터널과 같은 장대터널의 냉각을 위해서 공조기 등을 설치할 경우에는 비용이 지나치게 상승할 수 있고, 또한, 전술한 물분무 방식의 시스템은 화재소화용으로 설치되고 있고, 냉각용 시스템에 적용하는 것은 용이하지 않다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허번호 제2009-118587호(공개일: 2009년 11월 18일), 발명의 명칭: "터널공사용 수분무장치 및 환기시스템, 그 환기방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1437596호(출원일: 2013년 7월 31일), 발명의 명칭: "터널용 방재장치" 대한민국 공개특허번호 제2009-111922호(공개일: 2009년 10월 28일), 발명의 명칭: "수로 터널의 개별식 소화 배관 시스템" 대한민국 등록실용신안번호 제20-441997호(출원일: 2006년 11월 28일), 고안의 명칭: "냉매 기화열을 이용한 전력구/터널 냉각시스템" 대한민국 공개실용신안번호 제20-2008-1466호(공개일: 2008년 6월 2일), 고안의 명칭: "위치별 차등냉각이 가능한 소화겸용 전력구/터널냉각시스템" 대한민국 등록특허번호 제10-756010호(출원일: 2006년 3월 31일), 발명의 명칭: "다 기능성 물분무 헤드"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 내화(Fireproof) 기능 및 저수(Water Storage) 기능을 갖는 내화저수 마감재를 터널의 천정에 설치하고, 내화저수 마감재가 물분무(Water-Spraying) 방식으로 분무된 냉각수를 흡수하여 장대터널의 내부를 냉각시킬 수 있는, 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널 및 그 시공방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널은,
장대터널을 형성하도록 터널 길이방향으로 연결되어 터널 세그먼트; 냉각수를 공급하도록 상기 터널 세그먼트의 천정에 터널 길이방향으로 설치되는 냉각수 분기배관; 상기 냉각수 분기배관을 따라서 일정 간격으로 냉각수를 공급할 수 있도록 배치되고, 상기 냉각수 분기배관의 양측에 각각 체결되어 상기 냉각수를 분무하는 물분무 노즐; 터널 길이방향을 따라 상기 냉각수 분기배관의 하측에 설치되고, 상기 장대터널을 냉각시키도록 상기 물분무 노즐로부터 분무된 물을 흡수하는 내화저수 마감재; 및 상기 내화저수 마감재를 상기 터널 세그먼트의 천정으로부터 이격시켜 고정하는 내화저수 마감재 고정장치를 포함하되, 상기 물분무 노즐은 상기 냉각수를 상기 내화저수 마감재 상에 분무하고, 상기 내화저수 마감재에 흡수된 냉각수가 상기 장대터널을 냉각시키며, 상기 내화저수 마감재는 상부 내화저수 마감재 및 하부 내화저수 마감재로 이루어진 적어도 2개 이상의 마감재가 적층된 것을 사용하며, 상기 상부 내화저수 마감재는 저수 성능이 있는 마감재로서 상기 냉각수가 상기 내화저수 마감재 표면을 전체적으로 균일하게 적셔줄 수 있도록 흡수하는 역할을 하며, 상기 하부 내화저수 마감재는 내화 성능이 있는 마감재로서, 상기 상부 내화저수 마감재에서 흡수한 냉각수와 함께 내화 성능을 향상시키는 역할을 하며, 상기 내화저수 마감재 고정장치는 상기 내화저수 마감재를 상기 터널 세그먼트의 천정에 고정시키는 행거(Hanger)로서, 상기 스펀지(Sponge)인 상부 내화저수 마감재에 적셔진 냉각수가 증발하면서 터널 내부를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
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여기서, 상기 내화저수 마감재는 상기 터널 세그먼트의 천정에서 터널의 양측 벽면 상부까지 연장되는 아치(Arch) 형상일 수 있다.
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본 발명에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널은, 터널의 공동구에 설치되어 상기 냉각수를 저장하는 냉각수 저장탱크; 상기 냉각수 분기배관에 연결되는 냉각수 메인배관; 및 상기 냉각수 저장탱크에 저장된 냉각수를 상기 냉각수 메인배관을 따라 공급하는 냉각수 공급펌프를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널은, 상기 터널의 소정 위치에 다수개 설치되어 상기 터널 내부의 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 온도센서에서 측정된 터널 내부의 온도가 기준온도를 초과하는 경우, 상기 냉각수 메인배관을 따라 냉각수가 공급되도록 상기 냉각수 공급펌프를 작동시키는 제어패널을 추가로 포함할 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널의 시공방법은,
a) 다수의 터널 세그먼트를 연결하여 장대터널을 시공하는 단계; b) 상기 터널 세그먼트의 천정에 냉각수 분기배관 및 물분무 노즐을 고정 설치하는 단계; c) 냉각수 공급펌프에 체결된 냉각수 메인배관에 상기 냉각수 분기배관을 연결하는 단계; d) 상기 터널 세그먼트의 천정에 내화저수 마감재 고정장치의 일측을 체결하는 단계; 및 e) 상기 내화저수 마감재 고정장치의 타측에 내화저수 마감재를 고정 설치하여 내화저수 마감재를 터널 세그먼트의 천정으로부터 이격시켜 고정하는 단계를 포함하되, 상기 물분무 노즐은 상기 냉각수를 상기 내화저수 마감재 상에 분무하고, 상기 내화저수 마감재에 흡수된 냉각수가 상기 장대터널을 냉각시키며, 상기 e) 단계의 내화저수 마감재는 상부 내화저수 마감재 및 하부 내화저수 마감재로 이루어진 적어도 2개 이상의 마감재가 적층된 것을 사용하며, 상기 상부 내화저수 마감재는 저수 성능이 있는 마감재로서 상기 냉각수가 상기 내화저수 마감재 표면을 전체적으로 균일하게 적셔줄 수 있도록 흡수하는 역할을 하며, 상기 하부 내화저수 마감재는 내화 성능이 있는 마감재로서, 상기 상부 내화저수 마감재에서 흡수한 냉각수와 함께 내화 성능을 향상시키는 역할을 하고, 상기 (e) 단계의 내화저수 마감재 고정장치는 내화저수 마감재를 상기 터널 세그먼트의 천정에 고정시키는 행거(Hanger)로서, 상기 스펀지(Sponge)인 상부 내화저수 마감재에 적셔진 냉각수가 증발하면서 터널 내부를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널의 시공방법은, f) 상기 냉각수를 저장하는 냉각수 저장탱크, 상기 냉각수 분기배관에 연결되는 냉각수 메인배관, 및 상기 냉각수 저장탱크에 저장된 냉각수를 상기 냉각수 메인배관을 따라 공급하는 냉각수 공급펌프를 터널의 공동구에 설치하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 내화(Fireproof) 기능 및 저수(Water Storage) 기능을 갖는 내화저수 마감재를 터널의 천정에 설치하고, 내화저수 마감재가 물분무(Water-Spraying) 방식으로 분무된 냉각수를 흡수하여 장대터널의 내부를 용이하게 냉각시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을사용하여 해저터널과 같은 장대터널의 온도를 경제적으로 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 터널공사용 환기시스템 중에서 수분무장치를 나타내는 정면도이다
도 2는 종래의 기술에 따른 터널 방재장치를 나타내는 사시도이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 소화 배관 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널을 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 내화저수 마감재를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널의 시공방법의 동작흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널을 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 내화저수 마감재를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널(100)은, 터널 세그먼트(110), 냉각수 분기배관(120), 물분무 노즐(130), 내화저수 마감재(140), 내화저수 마감재 고정장치(150), 냉각수 메인배관(160), 냉각수 공급펌프(170), 냉각수 저장탱크(180), 온도센서(210) 및 제어패널(220)을 포함한다.
터널 세그먼트(110a~110n)는 장대터널을 형성하도록 터널 길이방향으로 연결된다. 이때, 상기 터널 세그먼트(110a~110n)를 연결하여 형성되는 장대터널은 해저터널일 수 있다.
냉각수 분기배관(120)은 냉각수(200)를 공급하도록 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에 터널 길이방향으로 설치된다.
물분무 노즐(130)은 상기 냉각수 분기배관(120)을 따라서 일정 간격으로 냉각수(200)를 공급할 수 있도록 배치되고, 상기 냉각수 분기배관(120)의 양측에 각각 체결되어 상기 냉각수(200)를 분무한다. 따라서 상기 물분무 노즐(130)은 상기 냉각수(200)를 상기 내화저수 마감재(140) 상에 분무하고, 상기 내화저수 마감재(140)에 흡수된 냉각수(200)가 상기 장대터널을 냉각시킬 수 있다.
내화저수 마감재(140)는 터널 길이방향을 따라 상기 냉각수 분기배관(120)의 하측에 설치되고, 상기 장대터널을 냉각시키도록 상기 물분무 노즐(130)로부터 분무된 물을 흡수한다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 내화저수 마감재(140)는 상부 내화저수 마감재(141) 및 하부 내화저수 마감재(142)로 이루어진 적어도 2개 이상의 마감재(141, 142)를 사용하며, 상기 상부 내화저수 마감재(141)는 저수 성능이 있는 마감재로서 상기 냉각수(200)가 상기 내화저수 마감재(140) 표면을 전체적으로 균일하게 적셔줄 수 있도록 흡수하는 역할을 하며, 상기 하부 내화저수 마감재(142)는 내화 성능이 있는 마감재로서, 상기 상부 내화저수 마감재(141)에서 흡수한 냉각수(200)와 함께 내화 성능을 향상시키는 역할을 한다. 예를 들면, 상기 상부 내화저수 마감재(141)는 상기 냉각수(200)를 흡수하는 스펀지(Sponge)일 수 있다. 또한, 상기 내화저수 마감재(140)는 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에서 터널의 양측 벽면 상부까지 연장되는 아치(Arch) 형상일 수 있다.
내화저수 마감재 고정장치(150)는 상기 내화저수 마감재(140)를 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에 고정한다. 예를 들면, 상기 내화저수 마감재 고정장치(150)는 상기 내화저수 마감재(140)를 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에 고정시키는 행거(Hanger)일 수 있다.
냉각수 저장탱크(180)는 터널의 공동구에 설치되어 상기 냉각수(200)를 저장한다.
냉각수 메인배관(160)은 상기 냉각수 분기배관(120)에 연결된다.
냉각수 공급펌프(170)는 터널의 공동구에 설치되어 상기 냉각수 저장탱크(180)에 저장된 냉각수(200)를 상기 냉각수 메인배관(160)을 따라 공급한다.
온도센서(210)는 상기 터널의 소정 위치에 다수개 설치되어 상기 터널 내부의 온도를 측정한다.
제어패널(220)은 상기 온도센서(210)에서 측정된 터널 내부의 온도가 기준온도를 초과하는 경우, 상기 냉각수 메인배관(160)을 따라 냉각수(200)가 공급되도록 상기 냉각수 공급펌프(170)를 작동시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널(100)은, 다수의 터널 세그먼트(110a~110n)로 형성된 터널(100), 예를 들면 장대터널의 천정 하부에 내화저수 마감재(140)를 설치하되, 상기 터널 세그먼트(110a~110n)에 내화저수 마감재(140)를 내화저수 마감재 고정장치(150), 예를 들면, 행거(Hanger)를 고정하여 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에 일정 간격을 두고 매달려 있는 마감 구조이다.
이때, 상기 터널 세그먼트(110a~110n)와 상기 내화저수 마감재(140) 사이에는 냉각수(200)를 공급하는 냉각수 분기배관(120)이 적어도 하나 이상 위치하게 되고, 상기 냉각수 분기배관(120)을 따라서 일정 간격으로 냉각수(200)를 공급할 수 있는 물분무 노즐(130)이 위치하여 상기 냉각수(200)를 내화저수 마감재(140)에 분사하는 형태가 된다.
본 발명의 실시예에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널(100)에 따르면, 내화(Fireproof) 기능 및 저수(Water Storage) 기능을 갖는 내화저수 마감재를 터널의 천정에 설치하고, 내화저수 마감재가 물분무(Water-Spraying) 방식으로 분무된 냉각수를 흡수하여 장대터널의 내부를 용이하게 냉각시킬 수 있다. 또한, 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을사용하여 해저터널과 같은 장대터널의 온도를 경제적으로 일정하게 유지할 수 있다.
[내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널의 시공방법]
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널의 시공방법의 동작흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널의 시공방법은, 먼저, 터널 길이방향을 따라 다수의 터널 세그먼트(110a~110n)를 연결하여 장대터널을 시공한다(S110).
다음으로, 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에 냉각수 분기배관(120) 및 물분무 노즐(130)을 고정 설치한다(S120). 이때, 상기 냉각수 분기배관(120) 은 냉각수(200)를 공급하도록 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에 터널 길이방향으로 설치되고, 상기 물분무 노즐(130)은 터널을 냉각시키도록 상기 냉각수 분기배관(120)의 양측에 각각 체결되어 상기 냉각수(200)를 분무한다.
다음으로, 냉각수 공급펌프(170)에 체결된 냉각수 메인배관(160)에 상기 냉각수 분기배관(120)을 연결한다(S130).
다음으로, 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에 내화저수 마감재 고정장치(150)의 일측을 체결한다(S140).
다음으로, 상기 내화저수 마감재 고정장치(150)의 타측에 내화저수 마감재(140)를 고정 설치한다(S150). 여기서, 상기 내화저수 마감재(140)는 상부 내화저수 마감재(141) 및 하부 내화저수 마감재(142)로 이루어진 적어도 2개 이상의 마감재(141, 142)를 사용하며, 상기 상부 내화저수 마감재(141)는 저수 성능이 있는 마감재로서 상기 냉각수(200)가 상기 내화저수 마감재(140) 표면을 전체적으로 균일하게 적셔줄 수 있도록 흡수하는 역할을 하며, 상기 하부 내화저수 마감재(142)는 내화 성능이 있는 마감재로서, 상기 상부 내화저수 마감재(141)에서 흡수한 냉각수(200)와 함께 내화 성능을 향상시키는 역할을 한다. 이때, 상기 내화저수 마감재(140)는 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에서 터널의 양측 벽면 상부까지 연장되도록 아치(Arch) 형상으로 형성될 수 있다.
후속적으로, 상기 냉각수(200)를 저장하는 냉각수 저장탱크(180), 상기 냉각수 분기배관(120)에 연결되는 냉각수 메인배관(160), 및 상기 냉각수 저장탱크(180)에 저장된 냉각수(200)를 상기 냉각수 메인배관(160)을 따라 공급하는 냉각수 공급펌프(170)를 터널의 공동구에 설치할 수 있다.
이에 따라 상기 물분무 노즐(130)은 상기 냉각수(200)를 상기 내화저수 마감재(140) 상에 분무하고, 상기 내화저수 마감재(140)에 흡수된 냉각수(200)가 상기 장대터널을 냉각시킬 수 있게 된다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 내화(Fireproof) 기능 및 저수(Water Storage) 기능을 갖는 내화저수 마감재를 터널의 천정에 설치하고, 내화저수 마감재가 물분무(Water-Spraying) 방식으로 분무된 냉각수를 흡수하여 장대터널의 내부를 용이하게 냉각시킬 수 있다. 또한, 해저터널과 같은 장대터널의 온도를 경제적으로 일정하게 유지할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 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.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110, 110a~110n: 터널 세그먼트
120: 냉각수 분기배관
130: 물분무 노즐(Nozzle)
140: 내화저수 마감재
141: 상부 내화저수 마감재
142: 하부 내화저수 마감재
150: 내화저수 마감재 고정장치
160: 냉각수 메인배관
170: 냉각수 공급펌프
180: 냉각수 저장탱크
200: 냉각수
210: 온도센서
220: 제어패널

Claims (12)

  1. 장대터널을 형성하도록 터널 길이방향으로 연결되어 터널 세그먼트(110a~110n);
    냉각수(200)를 공급하도록 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에 터널 길이방향으로 설치되는 냉각수 분기배관(120);
    상기 냉각수 분기배관(120)을 따라서 일정 간격으로 냉각수(200)를 공급할 수 있도록 배치되고, 상기 냉각수 분기배관(120)의 양측에 각각 체결되어 상기 냉각수(200)를 분무하는 물분무 노즐(130);
    터널 길이방향을 따라 상기 냉각수 분기배관(120)의 하측에 설치되고, 상기 장대터널을 냉각시키도록 상기 물분무 노즐(130)로부터 분무된 물을 흡수하는 내화저수 마감재(140); 및
    상기 내화저수 마감재(140)를 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정으로부터 이격시켜 고정하는 내화저수 마감재 고정장치(150)를 포함하되,
    상기 물분무 노즐(130)은 상기 냉각수(200)를 상기 내화저수 마감재(140) 상에 분무하고, 상기 내화저수 마감재(140)에 흡수된 냉각수(200)가 상기 장대터널을 냉각시키며,
    상기 내화저수 마감재(140)는 상부 내화저수 마감재(141) 및 하부 내화저수 마감재(142)로 이루어진 적어도 2개 이상의 마감재(141, 142)가 적층된 것을 사용하며, 상기 상부 내화저수 마감재(141)는 저수 성능이 있는 마감재로서 상기 냉각수(200)가 상기 내화저수 마감재(140) 표면을 전체적으로 균일하게 적셔줄 수 있도록 흡수하는 역할을 하며, 상기 하부 내화저수 마감재(142)는 내화 성능이 있는 마감재로서, 상기 상부 내화저수 마감재(141)에서 흡수한 냉각수(200)와 함께 내화 성능을 향상시키는 역할을 하며,
    상기 내화저수 마감재 고정장치(150)는 상기 내화저수 마감재(140)를 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에 고정시키는 행거(Hanger)로서,
    스펀지(Sponge)인 상부 내화저수 마감재(141)에 적셔진 냉각수가 증발하면서 터널 내부를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내화저수 마감재(140)는 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에서 터널의 양측 벽면 상부까지 연장되는 아치(Arch) 형상인 것을 특징으로 하는 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    터널의 공동구에 설치되어 상기 냉각수(200)를 저장하는 냉각수 저장탱크(180);
    상기 냉각수 분기배관(120)에 연결되는 냉각수 메인배관(160); 및
    상기 냉각수 저장탱크(180)에 저장된 냉각수(200)를 상기 냉각수 메인배관(160)을 따라 공급하는 냉각수 공급펌프(170)
    를 추가로 포함하는 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 터널의 소정 위치에 다수개 설치되어 상기 터널 내부의 온도를 측정하는 온도센서(210); 및
    상기 온도센서(210)에서 측정된 터널 내부의 온도가 기준온도를 초과하는 경우, 상기 냉각수 메인배관(160)을 따라 냉각수(200)가 공급되도록 상기 냉각수 공급펌프(170)를 작동시키는 제어패널(220)
    을 추가로 포함하는 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널.
  9. a) 다수의 터널 세그먼트(110a~110n)를 연결하여 장대터널을 시공하는 단계;
    b) 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에 냉각수 분기배관(120) 및 물분무 노즐(130)을 고정 설치하는 단계;
    c) 냉각수 공급펌프(170)에 체결된 냉각수 메인배관(160)에 상기 냉각수 분기배관(120)을 연결하는 단계;
    d) 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에 내화저수 마감재 고정장치(150)의 일측을 체결하는 단계; 및
    e) 상기 내화저수 마감재 고정장치(150)의 타측에 내화저수 마감재(140)를 고정 설치하여 내화저수 마감재(140)를 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정으로부터 이격시켜 고정하는 단계를 포함하되,
    상기 물분무 노즐(130)은 냉각수(200)를 상기 내화저수 마감재(140) 상에 분무하고, 상기 내화저수 마감재(140)에 흡수된 냉각수(200)가 상기 장대터널을 냉각시키며,
    상기 e) 단계의 내화저수 마감재(140)는 상부 내화저수 마감재(141) 및 하부 내화저수 마감재(142)로 이루어진 적어도 2개 이상의 마감재(141, 142)가 적층된 것을 사용하며, 상기 상부 내화저수 마감재(141)는 저수 성능이 있는 마감재로서 냉각수(200)가 상기 내화저수 마감재(140) 표면을 전체적으로 균일하게 적셔줄 수 있도록 흡수하는 역할을 하며, 상기 하부 내화저수 마감재(142)는 내화 성능이 있는 마감재로서, 상기 상부 내화저수 마감재(141)에서 흡수한 냉각수(200)와 함께 내화 성능을 향상시키는 역할을 하고,
    상기 (e) 단계의 내화저수 마감재 고정장치(150)는 내화저수 마감재(140)를 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에 고정시키는 행거(Hanger)로서,
    스펀지(Sponge)인 상부 내화저수 마감재(141)에 적셔진 냉각수가 증발하면서 터널 내부를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널의 시공방법.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서,
    상기 내화저수 마감재(140)는 상기 터널 세그먼트(110a~110n)의 천정에서 터널의 양측 벽면 상부까지 연장되도록 아치(Arch) 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널의 시공방법.
  12. 제9항에 있어서,
    f) 상기 냉각수(200)를 저장하는 냉각수 저장탱크(180), 상기 냉각수 분기배관(120)에 연결되는 냉각수 메인배관(160), 및 상기 냉각수 저장탱크(180)에 저장된 냉각수(200)를 상기 냉각수 메인배관(160)을 따라 공급하는 냉각수 공급펌프(170)를 터널의 공동구에 설치하는 단계를 추가로 포함하는 내화저수 마감재를 이용한 물분무 방식의 냉각 시스템을 구비한 터널의 시공방법.
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