KR20010092623A - 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널내에서 인화성 물질을 운반하는 차량사고에 의해 발생하는 화재의 확산을 방지하고, 자연 소화를 유도할 수 있는 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템과 그 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 소화 배수시스템은 터널의 노면(50)에 설치하여 지하수를 배수하도록 주배수관로(20, 20')를 구비하되, 주배수관로(20, 20')의 상부에 수평하게 연장 배치되고, 일 측면 상부에 슬릿(11)을 형성한 연속측구(10, 10', 10")와, 상기 연속측구(10, 10', 10")와 연결되고, 지하수를 챔버(33, 34, 35)에 채울 수 있게 주배수관(20, 20')과 연결되는 본체(30, 30')로 이루어지며, 상기 본체(30, 30')내에는 방화벽(31)과 차수벽(32)이 설치된다. 이러한 본 발명은 연속측구로 사고현장에서 유출되는 인화성 유체와 화염을 일차 유입 진화시킨 다음, 본체의 방화벽과 차수벽에 의해 완전소화시키므로써, 터널내에서 발생하는 화재가 일정 구간 외로 확산됨을 방지하게 되는 것이다.

Description

터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템 및 그 장치{Drainage system for self fire-off of tunnel fire and apparatus thereof}

본 발명은 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템 및 그 장치에 관한 것으로, 특히, 터널 내에서의 화재 발생시, 지하수를 배수하는 배수관을 통해서 화재가 확산되는 것을 방지하고, 화염과 폭발의 원인이 되는 기화작용을 억제하므로써, 화재의 현장에서의 인명이나 시설 피해를 최소화하기 위한 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템 및 그 장치에 관한 것이다.

최근 산업의 발달과 경제수준 향상으로 인하여 자동차 보유대수 및 물동량이 급격히 증가하여 교통량이 폭증함에 따라 자동차가 운행할 수 있는 도로 등 교통 시설의 확충 문제가 사회의 현안으로 대두 되고 있다.

이러한 교통량의 폭증을 해결하기 위하여 신규 도로의 건설이나 철도의 고속화, 기존도로 및 철도노선의 선형개량 등이 이루어지고 있으며, 이에 따라 많은 터널이 새롭게 개통되고 있고, 터널의 길이도 점차 장대화 되는 추세이다.

또한, 인화성이 강한 유류나 휘발성과 폭발성이 높은 액체연료 및 화학제품의 유통량 증가로 인하여, 도로상에서 화재나 폭발 사고가 빈발하고 있으며, 특히 터널내에서의 이러한 사고는 치명적인 결과를 초래한다. 아래의 표 1은 근년에 보고된 터널내에서의 차량사고로 인한 화재사고와 그 피해정도를 나타내고 있다.

년도	터널명길이(m)	지역국가	최초 화재 차량	추정원인	화재지속	인 명	차 량	터 널
1978	발센770m	발센네덜란드	트럭 1자동차 4	앞뒤충돌	1시간20분	사망자 5부상자 5	소형화물차 2승용차 4	30m가량의 치명적손상
1983	뻬꼬릴레600m	젠사본이태리	트럭 1	속도감속시 충돌	-	사망자 8부상자 22	승용차 10	가벼운손상
1986	아름1,105m	니스프랑스	컨테이너트럭 1	과속으로미끄러짐	-	사망자 3부상자 5	대형차 1승용차 4	설비에중대한손상
1987	구메펜스340m	베른스위스	트럭 1	미끄러운 차도에서 연쇄충돌	2시간	사망자 2	대형차2소형화물차1	가벼운손상
1993	세라리폴리442m	볼로뉴-플로렌스이태리	자동차1	펄프를 적재한 화물차의 충돌 후 전복	2시간 30분	사망자 4부상자 4	대형차 5소형차 11	가벼운손상
1994	후구에놋6,111m	남아프리카	버스 1/승객 40	전기 회로문제	1시간	사망자 1부상자 28	버스 1	중대한손상
1995	판데어6,719m	오스트리아	컨테이너화물차 1	정면충돌	-	사망자 3부상자 4	승용차 4	가벼운손상
1949	홀랜드2,550m	뉴욕미국	이황화탄소 11톤을 수송하던 트럭 1	적재물추락	4시간	부상자 66(중독)	대형차 10승용차 13	200m 가량 심하게 파손
1979	니혼자카2,045m	시즈오카일본	트럭 4자동차 2	전후 충돌	4일	사상자 7부상자 2	대형차 127승용차 46	1,100m가량 심하게 파손
1980	가지와라740m	일본	트럭 2( 3,600L의 페인트 200통 적재)	측벽 추돌후 전복	-	사상자 1	대형차 2	280m 파손
1982	캘드콧1,028m	오클랜드미국	유류 33,000L를 적재한 유조차	전후 충돌	2시간40분	사상자 7부상자 2	대형차 3버스 1승용차 4	580m 심하게 파손
1996	이솔라델레페미네148m	빨레르모이태리	액화가스수송차량	노면이젖어 충돌	폭발	사상자 5부상자 10	대형차 1버스 1승용차 18	심한 파손

상술한 표 1에서도 확인할 수 있듯이, 터널에서는 운행중인 인화성 및 폭발성 화학제품 운반용 대형 탱크 로리(tanker lorry)의 추돌사고나 전복사고로 인하여 대형 화재가 발생하고 심지어 폭발사고 까지 수반되어, 대규모 인명 및 재산피해는 물론, 터널 구조에도 손상을 주어 그 안정성에도 심각한 영향을 미친다.

일반적으로 터널은 발파에 의하여 암반을 굴진하고, "H-beam"의 아아치형 스틸리브(steel rib)를 설치하며, 암벽면에 와이어매쉬를 현설하고, 건조상태의 모래와 자갈, 시멘트의 혼합물을 분사하면서 별도의 노즐을 통하여 물을 분사하는 소위 숏크리팅(Shotcreteing) 방법에 의하여 1차 지보를 형성한 다음, 락볼트(rock bolt)를 매립한 후 l차 지보인 숏크리트층 표면에 배수포와 방수막을 표면에 현설하는 공정으로 거대한 원통형 거푸집을 이용하고, 라이닝 콘크리트층을 타설하고, 이런 공정을 터널의 길이방향으로 진행함으로써 완성된다.

이렇게 완성된 터널은 길이방향인 종방향으로 종단구배를 갖고, 또한 터널의 폭방향인 횡방향으로 횡단구배를 갖게 되며, 측벽에는 지하수와 지면에서 발생한 하수를 터널 밖으로 배출시키기 위한 배수시스템이 구비되어 있다.

종래 기술에 따른 터널의 배수시스템은 터널 측벽으로부터 지하수를 집수하는 다수의 오수 파이프들과, 이런 파이프들에 연결되고, 터널 측벽의 안쪽에서 터널의 길이방향으로 연장된 주배수관 및, 주배수관의 유지 관리를 위한 맨홀과 같은 집수구로 구성되어 있다.

이런 종래의 터널의 배수시스템은 터널의 길이방향인 종방향의 주배수관에 소정 간격으로 집수구들을 배치하고 있으며, 터널 측벽이나 노면에 존재하는 지하수와 하수를 주배수관을 통해 터널 외부로 배출시키고 있다.

그러나, 종래 기술에 따른 터널의 배수시스템은 단순히 집수와 배수 역할을 할 뿐, 화재 발생시 터널의 종단구배에 따른 인화성 및 폭발성 물질의 유동에 의해서, 터널 전구간으로 화재가 확산됨을 억제하는 기능이 없다.

따라서, 종래의 배수시스템을 갖는 터널 내에서는 화재가 터널 전구간으로 확대되므로써, 터널안에 갇힌 운전자 및 승객이 쉽게 대피할 수 없으며, 바로 화재 및 폭발에 노출되어서 인명 피해가 컸고, 구조대의 터널내 진입과 구조활동 역시 매우 어렵게 하는 단점이 있었으며, 화재 및 폭발피해를 줄이기위해, 별도의 대피공간 등 구난시설이 필요하여, 터널 시공 비용의 상승을 초래할 뿐 아니라 화재나 폭발에 의한 구조물 자체의 손상도 방지할 길이 없었다.

본 발명의 목적은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 일단 사고차량에서 유출된 인화성 및 폭발성 가연물질을 조속히 배수시스템 내로 유입시켜 일차 진화시킨 다음, 이를 본체내의 방화벽과 차수벽에 의해 완전소화 시키므로써, 차량의 충돌, 전복에 따라 발생된 화재가 터널의 구배를 따라 확산되는 것을 방지하고, 화재 및 인명 피해를 줄일수 있는 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템 및 그 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템을 설명하기 위한 평면도,

도 2는 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템의 구성을 나타낸 일부 사시도,

도 3은 본 발명의 연속측구에 의해 일차 진화되는 메카니즘을 설명하기 위한 사시도,

도 4는 본 발명에서 본체에 주배수관로 및 연속측구가 연결된 상태를 보인 평면도,

도 5와 도 6은 도 4의 A-A선 및 B-B선의 단면도,

도 7은 본 발명을 터널에 시공한 일 실시례를 보인 단면도,

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

10, 10', 10" : 연속측구 10a : 제1돌출구

11 : 슬릿 20, 20' : 주배수관로

30, 30' : 본체 30a : 제2돌출구

30b : 결합홈 31 :방화벽

32 : 차수벽 33, 34, 35 : 챔버

36 : 연결공 37 : 경사부

38 : 오리피스 39 : 원형공

40 : 측벽 50 : 노면

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 터널의 노면 양측에 설치하여 지하수를 배수하는 주배수관로와, 상기 주배수관로의 상부에 수평하게 연장 배치되고, 일 측면 상부에 슬릿을 형성하며 내부에 통로가 형성된 연속측구와, 상기 연속 연속측구 및 주배수관과 각기 연결되고 그 내부가 방화벽과 차수벽으로 구획된 본체로 구성되어 있다.

따라서 본 발명은 터널 화재시 발생하는 인화성 유체와 화염을 연속측구의 슬릿을 통해 내부통로로 일거에 유입시켜, 1차적으로 진화시키고, 일부 진화되지 않은 인화성유체와 화염은 본체로 유입되어 방화벽과 차수벽으로 구획된 각 챔버를 경유하는 동안 차례로 진화된다음, 완전 소화된 상태에서 인화성 유체만이 다음 구간의 주배수관로로 배출되게 되므로 결국 화염이 터널의 전구간으로 확산되지 않게 되는 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템을 얻게 되는 것이다.

본 발명에 따른 실시례를 첨부된 도면에 의해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템을 설명하기 위한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템의 구성을 나타낸 일부 절개 사시도이며, 도 3은 연속측구에 의해 1차 진화되는 메카니즘을 설명하기 위한 사시도이다. 또한, 도 4는 본체에 주배수관로 및 연속측구를 연결한 상태를 보인 평면도이고, 도 5와 도 6은 도 4의 A-A선 및 B-B선의 단면도이며, 도 7은 본 발명을 터널에 시공한 일 실시례를 보인 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 소화 배수시스템에서, 슬릿이 형성된 연속측구(10, 10')는 터널 측벽쪽 노면(50)에 설치하여 화재현장에서 유출되는 인화성 액체와 화염을 일거에 유입시킬 수 있도록 본체(30)들의 사이에 연속되어 있다. 연속측구(10, 10')의 하부에 수평하게 연장 배치된 터널의 주배수관로(20, 20')는 터널 내부의 지하수와 하수를 터널 외부로 배출하고, 사고시 유출되는 액체 화학제품, 유류, 인화 및 폭발성 액체를 소화된 상태로 배출시킨다. 또한, 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템은 사이폰 형식의 맨홀(siphon type manhole)인 본체(30)를 구비하고 있다.

주배수관로(20, 20')는 터널의 측벽(40) 안쪽으로 보도블록(42)과 인접하는 노면(50)의 하부에 배치되어, 터널 내부에서 발생된 지하수와 하수를 집수하여 본체(30) 내부로 유동시킨다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본체(30)는 콘크리트재질로서, 사각 상자형상으로 형성되어 있으며, 조립 설치될 수 있다. 이런 본체(30)는 방화벽(31)과 차수벽(32)을 내부에 일체형으로 형성하고, 그러므로써, 제1챔버(33)와 제2챔버(34) 및 제3챔버(35)를 구분하고 있다.

제1챔버(33)는 측면 상부에 연결공(36)을 형성하여, 연속측구(10)의 통로(16)와 관통되어 있다. 제1챔버(33)의 내부에는 연결공(36)을 통해 유입되는 기화성 액체를 바닥면으로 유도하기 위해, 바닥면 일측에서 테이퍼 블록 형상의 경사부(37)가 소정높이를 갖게 형성되어 있고, 바닥면 타측 상부가 제2챔버(34)와 관통한다. 여기에서, 경사부(37)는 내부에 주배수관(20)을 종방향으로 통과시킬 수 있도록 원형공(39)를 형성하고 있다. 그리고, 본체(30)의 측벽에는 제3챔버(35)와 관통하게 다른 주배수관(20')이 배관되어 있다. 따라서, 터널에서 발생한 지하수는 주배수관(20, 20')들을 통하여, 본체(30)의 각 챔버(33, 34, 35)에 채워진다.

또한, 방화벽(31)은 본체(30)의 축심에서 횡방향으로 배치되고, 본체(30)의 천정면에서 하방향으로 연장되며, 제1챔버(33)와 제2챔버(34)를 본체(30)의 바닥면쪽에서 서로 통하게 하도록 공간(S)을 형성한다. 그리고, 차수벽(32)은 본체(30)의 축심에서 종방향으로 배치되고, 본체(30)의 바닥면에서 상방향으로 연장되며, 제2챔버(34)와 제3챔버(35)를 본체(30)의 천정면 쪽에서 서로 통하게 한다. 또한, 차수벽(32)의 상부측에는 지하수의 유동을 원활하게 하기 위한 오리피스(38)들을 형성하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 연속측구(10')는 상부에서 길이방향으로 연장되고, 높이(h) 6㎝ 정도의 슬릿(11)을 형성하며, 슬릿(11)과 관통한 통로(16)를 내부에 길이방향으로 연장되게 형성하고 있다. 연속측구(10')에 형성된 좁은 슬릿(11)을 통하여 화염(70)이 있는 부위에서 공기(71)를 유출시키고, 화염(70)이 없는 부위에서 공기(71)를 유입시키지만, 인화성 액체(72)의 유입때문에, 유입 공기량이 억제되어 통로(16)내에서 1차적으로 자연 소화된다.

연속측구(10')는 일측면에 돌출구(10a)를 형성하고, 돌출구(10a)와 결합될 수 있는 결합홈(도시 안됨)을 타측면에 구비하며, 축방향으로 또 다른 연속측구(10")와 조립식으로 터널에 설치될 수 있게 형성되어 있다. 연속측구(10', 10")들은 제1돌출구(10a) 주위에 통상적인 건축용 밀봉제로 실링되어 있어서, 연결부위의 틈새를 밀봉하고 있다.

또한, 연속측구(10')의 일측 끝단은 결합홈을 다른 본체(30')의 측벽에 형성된 돌출구(30a)에 체결되고, 이때, 통로(16)는 다른 본체(30')의 측벽면에 의해서 폐쇄되어 있다. 즉, 연속측구(10')의 슬릿(11)을 통해 유입되는 터널의 하수와 인화성 액체 및 공기는 종방향의 유동을 제한 받는다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본체(30)의 제3챔버(35)로 연결되는 주배수관(20')은 끝단을 테이퍼 가공하고, 이와 동일하게 테이퍼 가공된 본체(30)의 측벽에 건축용 밀봉제로 실링되어, 관통하게 연결되어 있다.

그리고, 제3챔버(35)에는 주배수관(20, 20')들을 통해 비교적 차가운 온도를 갖는 지하수가 채워진다. 또한, 지하수는 제3챔버(35)에 많이 채워질 경우, 오리피스(38)들을 통과하거나, 차수벽(32)을 범람하여, 제2챔버(34) 및 제1챔버(33)으로 유입된다.

또한, 연속측구(10)는 슬릿(11)을 통해서 1차적으로 자연 소화된 화염과 인화성 액체를 유입시 종방향의 공기 유동을 제한하고, 제1챔버(33)의 연결공(36) 위치에서 2차적으로 자연 소화된다.

도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 연속측구(10)의 통로(16)와 관통하는 제1챔버(33)를 갖는 본체(30)는 콘크리트재료로 분해 조립가능하게 상부와 하부로 형성되어 있으며, 그 체결부위에는 정확하고 용이한 조립을 위해서 연결돌출단과 결합홈(30b)이 형성되어 있다.

그리고, 본체(30)에서 차수벽(32)은 상술한 방화벽(31)에 의해 제2챔버(34)와 제1챔버(33) 사이의 상술한 공간(S)의 높이보다 높게 형성되어 있다. 이때, 오리피스(38)들은 공간(S)의 높이보다는 약간 높고, 차수벽(32)의 높이보다는 낮은 위치에 형성되어 있다.

따라서, 본체(30)에 유입되는 일부 화염은 제1챔버(33) 및 제2챔버(34)에 채워진 지하수와 방화벽(31)에 의해서 차단되어 여기에서 거의 대부분 소화된다.

또한, 제2챔버(23)와 제3챔버(35)에는 비교적 기온이 낮은 지하수가 채워져 있어 기화 현상을 억제하므로 가열상태의 인화성 액체가 여기에 유입되더라도 인화될 가능성이 없어 완전소화가 이루어지는 것이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템의 본체(30)는 터널의 측벽(40) 안쪽으로 보도블록(42)과 노면(50)의 사이 위치에 설치된다. 이때, 본체(30)는 터널의 종방향으로 약 50m 내외의 간격으로 배치되기 때문에, 화재는 이들 본체 사이의 구간내에서 진화되므로 터널의 전역으로 확산되는 것을 차단할 수 있다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템은 방화벽과 차수벽을 갖는 본체를 주배수관에 일정간격으로 설치하고, 슬릿을 갖는 연속측구에 의해서 자연 소화를 유도하므로 장대 터널의 종단구배에 따라 터널 전역으로 화재가 급속하게 확산되는 것을 막을 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템은 화재의 확산을 억제하여, 운전자와 승객이 용이하게 터널 외부로 신속하게 대피시킬 수 있으며, 외부에서 화재 진압 대원들을 화재의 진원지까지 진입시켜 구조활동을 용이하게 하고, 인명과 재산피해를 최소화 시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템은 자연 소화를 유도하므로써, 터널의 손상을 최소화 시킬 수 있으며, 빠른 시간 내에 터널 화재를진압할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템은 조립식 본체와 조립식 연속측구로 이루어져서, 제작 및 설치가 용이한 장점이 있다.

또한, 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템은 배수관로를 1차, 2차 관로로 2원화하고, 이때, 1차 관로인 연속측구는 집유기능과, 2차 관로인 주배수관은 배수기능을 하도록 하여, 신속하게 가연성 액체를 터널 외부로 배출시켜, 화재확산을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템은 화염과 폭발의 원인이 되는 기화작용을 억제하여 화염 및 폭발의 진행을 차단하는 동시에 위험성 화학제품을 액상상태로 신속히 터널내에서 제거할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템 및 그 장치에 대하여 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 일 실시례를 예시적으로 설명한 것일뿐 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

Claims (2)

1. 터널의 지하수를 배수하는 주배수관로와;

   상기 주배수관로의 상부에 평행되게 연장배치되고, 상부 일측면에 슬릿과 이와 연통된 내부통로가 형성된 연속측구와;

   상기 주배수관 및 연속측구와 연결된 소화용 배수 본체로 구성하되;

   상기 본체의 내부에는 방화벽과 차수벽으로 구획된 다수의 챔버를 형성하여 여기에 일정높이로 지하수를 채우므로써, 일차적으로 상기 연속측구의 슬릿을 통하여 화재현장에서 유출되는 인화성 물질 및 화염을 일거에 유입시켜 진화하고, 다음으로 상기 소화용 본체내의 방화벽과 차수벽으로 구획된 다수의 챔버를 통과하면서 단계적으로 소화시킴을 특징으로 하는 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수시스템.
2. 터널의 지하수를 배수하는 주배수관로와;

   상기 주배수관로의 상부에 평행되게 배치되고, 상부 일측면에 슬릿과 이와 연통된 내부통로가 형성된 연속측구와;

   상기 주배수관 및 연속측구와 연결된 소화용 배수 본체로 구성하되;

   상기 본체의 내부에는 방화벽과 차수벽으로 구획된 제1, 제2, 제3챔버를 형성함을 특징으로 하는 터널 화재의 확산 방지용 소화 배수장치.