KR20100049867A - 터널방재 실물실험장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로터널내에서 화재가 발생하는 상황에 대비하여 다양한 실물화재실험을 재현할 수 있도록 된 터널방재 실물실험장치에 관한 것이다.

본 발명은 중공 터널구조체의 내부에는 다수의 열전대가 장착되고, 내면에는 내화보드층이 형성되며, 내부 공간에서 실험용 화재 발생이 이루어지고, 상기 터널구조체의 일측으로는 배연구조체가 연결되어 화재시 발생되는 연기 및 유독가스를 터널구조체의 외부로 이동시키며, 상기 배연구조체의 타측으로는 실험동이 연결되고, 상기 실험동에는 제연및 집진설비들이 구비되어 화재시 발생된 연기및 유독가스를 처리함으로써 도로 터널내의 실물화재실험을 실시한다. 본 발명에 의하면 도로터널내에서 화재가 발생하는 상황에 대비하여 버스, 대형유조차, 대형화물차와 같은 다양한 화염원조건에 따른 각종 실물실험을 효과적으로 실시할 수 있다. 따라서 도로터널내의 각종 화재상황에 대비하여 제연 및 배연 실험, 터널구조체의 내화실험, 방화보드의 실물실험 및 터널 화재시 발생하는 열방출량 실험등 다양한 실험을 실시하고 이에 효과적으로 대응할 수 있는 우수한 효과가 얻어진다.

도로터널, 실물화재실험, 터널구조체, 열전대, 배연구조체

Description

터널방재 실물실험장치{APPARATUS FOR EXPERIMENTING AN ACTUAL FIRE IN A TUNNEL}

본 발명은 도로터널내의 화재실물실험을 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 도로터널내에서 화재가 발생하는 상황에 대비하여 버스, 대형유조차, 대형화물차와 같은 다양한 화염원조건에 따른 제연 및 배연 실험, 터널구조체의 내화실험, 방화보드의 실물실험 및 터널 화재시 발생하는 열방출량 실험등 여러가지 실물화재실험을 실시할 수 있도록 된 터널방재 실물실험장치에 관한 것이다.

최근 국내에서는 기존 및 신설도로에 대한 성능향상의 일환으로 추진되고 있는 도로의 직선화 방침에 따라 장대터널이 증가하면서 화재안전에 대한 중요성이 높아지고 있다. 또한 최근 자주 발생하고 있는 터널의 화재사고로 사후의 터널 구조물 안전성에 대한 진단, 평가 및 보수 기술 개발에 대한 중요성이 높아지고, 화재로 인한 터널 구조물의 손상을 방지하기 위한 내화성능의 확보에 대한 관심이 높아지고 있다.

화재관련 선진국인 외국에서는 최근에 발생한 대규모 터널화재를 계기로 기존의 화재안전기준을 재점검하기 위한 대규모 기술개발이 이루어지고 있으며, 터널 구조체가 입는 피해를 최소화하기 위한 터널 내화설계기준 검토를 중요한 사항으로 취급하고 있다.

일반적으로 터널 화재 발생시의 문제점으로는 터널내에서는 기존의 설계 화재 강도 보다 훨씬 높은 온도의 초기 화재 발생한다. 그리고 터널화재시에는 내부 구조물의 막대한 손상으로 장시간 복구기간 및 복구비용이 발생하게 되며, 체계적인 초기대응의 부재로 추가적 인명 손실의 발생이 일어나기 쉽다.

이와 같은 터널 화재 발생시 주요 복구비 및 복구 손실은 장시간 터널 구조물의 복구와 교통 통제에 기인한다. 또한 화재 긴급 복구로 인한 터널 구조의 국부적 붕괴 위험이 발생할 수 있으므로 기존 운행 터널의 안전성 검토가 필요하다.

뿐만 아니라 터널 화재 발생시 주요 인명피해는 연기에 의해 발생하게 되므로 화염원조건에 따른 성능적 개념 평가와 기술 개발, 실물 실험 등이 필요하다.

또한 터널 화재발생시 감지, 경보, 소화, 배연 등을 위한 핵심기기들에 대한 신뢰성 평가가 거의 이루어지지 않고 있음에 따라 현장에서의 성능실험을 통한 신뢰성 확보방안 및 관련 장비의 국산화가 시급히 요청되고 있다.

그렇지만 당업계에서는 이와 같은 터널 화재에 대한 관련 분야의 대응 기술 및 기준이 미흡할 뿐만 아니라, 구조물 대응 설계 기술 및 체계적인 위험도 평가가 전무한 실정이고, 터널 내에서의 실물대형 실험도 이루어지고 있지 못한 실정이다.

예를 들면 기존에도 소형가열로나 대형가열로에서 보/기둥(134) 등의 단품 등에 대한 화재실험이 이루어진 바 있으나, 이와 같은 국부적인 구조체의 실험은 도로터널에서 발생하는 화재상황과는 다른 것이어서 정확한 실험 결과를 기대할 수 없다.

또한 화재안전에 관련된 각종 설비와 시설은 다양한 화재조건에서 실험을 통해 신뢰성이 확보되어야 하나, 이를 위한 적절한 실물화재 실험장치가 제시되고 있지 못하고 있다. 따라서 도로터널의 화재시 안전대응을 위한 예측, 평가, 방지 및 대응을 위한 폭넓은 전문분야가 종합된 실물화재 실험장치가 당업계에서는 절실한 요구사항으로 대두되는 상황이다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 도로터널내에서 화재가 발생하는 상황에 대비하여 버스, 대형유조차, 대형화물차와 같은 다양한 화염원조건에 따른 각종 실물실험을 효과적으로 실시할 수 있도록 된 터널방재 실물실험장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 소형가열로나 대형가열로에서 수행하는 국부적인 구조체(보/기둥 등의 단품)의 화재실험의 한계를 뛰어넘어서, 도로 터널내에서의 전체 구조물의 실제 화재실험이 가능하도록 함으로써 제연 및 배연 실험, 터널구조체의 내화실험, 방화보드의 실물실험 및 터널 화재시 발생하는 열방출량 실험등 다양한 실험을 통하여 도로터널내의 화재상황에 효과적으로 대응할 수 있도록 된 터널방재 실물실험장치를 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같이 구성된다.

중공 터널구조체의 내부에는 다수의 열전대가 장착되고, 내면에는 내화보드층이 형성되며, 내부 공간에서 실험용 화재 발생이 이루어지고, 상기 터널구조체의 일측으로는 배연구조체가 연결되어 화재시 발생되는 연기 및 유독가스를 터널구조체의 외부로 이동시키며, 상기 배연구조체의 타측으로는 실험동이 연결되고, 상기 실험동에는 제연및 집진설비들이 구비되어 화재시 발생된 연기및 유독가스를 처리함으로써 도로 터널내의 실물화재실험을 수행한다. 따라서 도로터널내에서 화재가 발생하는 상황에 대비하여 버스, 대형유조차, 대형화물차와 같은 다양한 화염원조건에 따른 각종 실물실험을 효과적으로 실시할 수 있을 뿐만 아니라 이와 같은 실험결과에 기초하여 도로터널내의 화재상황에 효과적으로 대응할 수 있다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 터널구조체는 일정간격을 유지한 기초 콘크리트 상에서 호형의 터널부재들이 조립되어 반원형 단면의 콘크리트 구조체로 구축되고, 상기 호형의 터널부재들은 그 측면모서리의 이음선들이 터널구조체의 둘레방향으로 서로 어긋나게 형성되며, 그 각각의 상단모서리는 터널구조체의 둘레방향으로 요철부를 형성하여 서로 결합된 것이다. 따라서 터널구조체는 조립하기 쉽고,구조적으로 안정된 구조를 갖출수 있다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 터널구조체는 호형의 터널부재들의 요철부 상부에 각각 결속바를 돌출시키고, 이들을 타이바로 서로 고정한 다음 콘크리트로 타설하여 상기 터널부재 상부를 이어주는 크라운빔을 형성하여 서로 결합된 것이다. 따라서 터널구조체는 영구적으로 안정된 구조를 갖출수 있다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 터널구조체는 그 중앙 내측면의 둘레 방향으로 다수의 열전대들을 장착하여 터널구조체의 내부에서 발생되는 화재의 온도를 실시간으로 측정할 수 있다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 내화보드는 2중으로 중첩부착되고, 열전도율은 0.212 w/m˚K 이하로 이루어져서 실물화재 실험시 터널구조체가 손상되는 것을 방지한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 배연구조체는 하부의 이동식 바퀴를 통 해 위치 이동가능하고, 사방의 기둥을 구비하여 자립형으로 이루어진 철골스트럭쳐를 다수 구비하고, 각각의 철골스트럭쳐의 내측에는 상기 터널구조체로부터 실험동으로 이어지는 다수의 케이블들이 고정되며, 상기 케이블에는 천으로 이루어진 배연통로가 고정되어 상기 터널구조체와 실험동을 연결하는 구조이다. 따라서 실물화재실험을 하지 않는 경우에는 이동시켜서 현장정리를 할 수 있다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 배연통로는 상기 터널구조체측에 인접하여 위치된 불연천막과, 상기 불연천막의 타측에 연결된 일반천막으로 이루어진 것이어서 화재에 근접한 부분에는 내화성이 우수한 불연천막으로 시공하여 안전한 배연구조체를 구축할 수 있고, 경제적인 시공이 가능하다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 배연통로는 천막의 둘레를 따라서 고정된 벨크로 천을 통하여 천막간의 연결이 이루어짐으로써 천막의 연결부를 통한 외부로의 연기와 유독가스의 누출이 효과적으로 방지된다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 배연통로는 그 하단이 철제스트럭쳐의 내측으로 일정길이의 접음부를 형성하여 연기 및 유독가스의 외부유출을 효과적으로 방지한다.

본 발명에 따른 터널방재 실물실험장치에 의하면 중공 터널구조체의 내부에서 실험용 화재 발생이 이루어지고, 화재시 발생되는 연기 및 유독가스는 배연구조체를 통해 외부로 이동되며, 실험동에서 제연및 집진설비들에 의해서 처리됨으로써 도로터널내에서 화재가 발생하는 상황에 대비하여 버스, 대형유조차, 대형화물차와 같은 다양한 화염원조건에 따른 각종 실물실험을 효과적으로 실시할 수 있게 된다.

그리고 본 발명에 의하면 소형가열로나 대형가열로에서 수행하는 국부적인 구조체의 화재실험이 아닌 전체 구조물의 실제 화재실험을 도로터널내에서 실시할 수 있기 때문에 도로터널내의 화재상황에 대비하여 제연 및 배연 실험, 터널구조체의 내화실험, 방화보드의 실물실험 및 터널 화재시 발생하는 열방출량 실험등 다양한 실험을 효과적으로 실시하고 대응할 수 있는 우수한 효과가 얻어진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 터널방재 실물실험장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 내부에서 실험용 화재(F) 발생이 이루어지는 중공 터널구조체(110)와 그 일측에 연결되어 연기와 유독가스(S)의 배출이 이루어지는 배연구조체(130) 및 상기 배연구조체(130)를 통하여 이동된 연기와 유독가스(S)를 처리하는 실험동(170)을 포함한다.

상기 터널구조체(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 조립식 구조물로 이루어지는데, 일정간격을 유지한 기초 콘크리트(112)상에서 호형의 터널부재(114)들이 조립되어 반원형 단면의 콘크리트 구조체로 구축된다. 즉 복수의 터널부재(114)들이 그 각각의 하단은 기초 콘크리트(112)에 고정되고, 그 상단 모서리는 터널구조체(110)의 둘레방향으로 요철부(114a)를 형성하여 서로 결합된다.

한편 이와 같은 호형의 터널부재(114)들은 각각의 요철부(114a) 상부에 각각 결속바(114b)들을 돌출시키고, 이들을 타이바(114c)로 서로 고정한 다음 콘크리트(114d)로 타설하여 상기 터널부재(114) 상부를 이어주는 크라운빔(116)을 형성하여 서로 결합된 것이다. 따라서 터널구조체는 영구적으로 안정된다.

그리고 이와 같은 호형의 터널부재(114)들은 도 4a에서 평면으로 도시된 바와 같이 그 측면모서리의 이음선(118)들이 터널구조체(110)의 둘레방향으로 서로 어긋나게 형성되는데, 이와 같은 터널구조체(110)는 이러한 구조를 통하여 그 측면모서리의 이음선(118)들이 서로 터널구조체(110)의 둘레방향으로 일치하지 않고 어긋나게 되어서 구조적으로 더욱더 안정된 구조로 이루어진다.

또한 상기 터널구조체(110)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 그 둘레 방향으로 다수의 열전대(120)들을 장착한 구조인데, 그 위치는 바람직하게는 터널구조체(110)의 중앙에 형성된다.

그리고 상기 터널구조체(110)는 그 내측면에 내화보드(122)가 부착되는데, 상기 내화보드(122)는 2중으로 중첩부착되고, 열전도율은 0.212 w/m˚K 이하로 이루어진다. 이와 같은 내화보드(122)는 터널구조체(110)의 내부에서 강한 화재와 반복실험이 이루어지는 경우, 터널구조체(110)의 내화성능을 유지하기 위하여 2겹의 층으로 보드의 이음세가 나타나지 않도록 겹침 형식으로 부착된다.

즉 터널화재실험 시, 터널구조체(110)를 이루는 PC 터널부재(114)들은 화재에 의한 고열로 구조물이 손상되는데, 이를 방지하기 위하여 2겹의 내화보드(122)가 부착되고, 이와 같은 내화보드(122)는 화재강도로 2시간 조건에서 터널부재(114)의 표면 온도가 400℃이하를 유지되도록 한다. 또한 터널에 시공되는 내화 보드(122)는 4회 이상의 화재실험이 가능하도록 내구성이 요구되어진다.

상기 터널구조체(110) 내에서의 화재 지속 시간은 120분까지 지속되며, 5분 이내에 1100℃에 도달하게 되고, 한 시간 후에는 1350℃의 최고 온도에 도달하게 된다. 이와 같은 경우 내화보드(122)는 이러한 고열로부터 터널부재(114)의 손상을 방지하게 된다.

아래의 표 1은 본 발명에서 사용되는 내화보드(122)의 물성값이다.

표 1)

특성(Properties)	사양(Description)
물성 (Neutral designation)	콘크리트 또는 cast iron 터널의 내화보드용으로 규산칼슘 알루미네이트 보드
가연성 (Combustibility)	DIN4102에 의거 A1 EN 13501, PART 1 (EN ISO 1182, EN ISO 1716)에 의거 A1
보드규격 (Board format)	BS 476에 의거 불연제임 1200mm * 2500mm
보드두께 (Board thickness)	12, 15, 20, 25, 35, 40mm 다른 두께는 요청할 경우 생산 본 내화 실험에는 23mm 두께 사용
비중 - 건조시 (Density -dry)	900kg/M3±10%
열전도율 (Thermal Conductivity)	Ca 0.212 w/m ˚K ASTM C 518-75, 20˚C에 의거 FLUX METER 방식에 의함
알칼리 (Alkalinity)	Ca PH 10
수분에 의한 저항성 (Water damp diffusion resistance)	Ca 5
함수율 (Typical moisture content)	5% 미만
길이 및 폭의 tolerance (Tolerances on length and width)	±1mm
표면 (Surface description)	상부표면은 smooth하고 뒷면은 texture진 상태임
쓰레기 처리 (Waste disposal)	일반 건축 폐기물임
두께 tolerance (Tolerances on thickness)	±0.5mm

그리고 본 발명에 따른 터널방재 실물실험장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 배연구조체(130)가 하부의 이동식 바퀴(132a)를 통해 위치 이동가능하고, 사방의 기둥(134)을 구비하여 자립형으로 이루어진 철골스트럭쳐(132)를 다수 구비하고, 각각의 철골스트럭쳐(132)의 내측에는 상기 터널구조체(110)로부터 실험동(170)으로 이어지는 다수의 케이블(140)들이 고정된다.

이와 같은 철골스트럭쳐(132)는 도 6에 도시된 바와 같이, 철골프레임 형태로 이루어지고, 그 기둥(134)의 하단 지지부 4개소에는 각각 바퀴(132a), 예를 들면 캐스터AC-1300F를 달아 이동이 용이한 구조이다. 따라서 실물화재실험이외에는 통행에 지장이 없도록 배연구조체(130)를 터널구조체(110)와 실험동(170)의 사이로부터 이동시켜 해체가능하도록 한 것이다.

상기 바퀴(132a)와 기둥(134)을 이루는 H형강간의 접합부는 베이스 플레이트(미 도시)를 대고 이를 천공하여 볼트접합하거나, 또는 용접으로 견고하게 체결한다.

그리고 상기 철골스트럭쳐(132)는 각각의 기둥(134) 간에 "X"형으로 각각 브레이스(136)를 고정하여 사각 직립형으로 안정적인 구조물을 구축한다.

또한 상기와 같은 철골스트럭쳐(132)에는 각각 케이블(140)을 고정하는 방법을 쓰는 것이 케이블의 처짐과 작업성에서 보다 유리하다.

만일 케이블(140)을 중간 철골스트럭쳐(132)에 고정된 고리를 통과시켜 터널구조체(110)와 실험동(170) 양쪽에만 체결할 경우에는 잭(Jack)으로 팽팽하게 당겨 고정하여야 처짐에 대비할 수 있고 유효한 배연 면적을 확보할 수 있다. 이와 같은 경우에는 터널구조체(110)와 실험동(170)의 케이블(140) 연결부위에 과도한 부하가 가해지게 되어 바람직하지 않다.

따라서 본 발명에서는 철골스트럭쳐(132)와 철골스트럭쳐(132) 사이를 1개의 구간으로 하여 케이블(140)을 철골스트럭쳐(132)에 연결한다. 그 연결법은 도 7에 도시된 바와 같이, 철골스트럭쳐(132)에 ㄷ자 모양의 후크(144)를 케이블(140)의 연장방향과 수직으로 용접하여 이곳에 고리모양으로 만들어진 케이블(140)에 장력을 주어 걸어 매는 방법을 사용한다.

이와 같은 케이블(140)간의 장력도입방법은 철골스트럭쳐(132) 간의 중앙부에 턴버클(150)을 이용하여 연결하도록 한다. 이러한 방법은 케이블(140)에 장력을 도입하기 용이하며, 해체나 재시공 시 장력도입의 오차를 줄일 수 있어 균일한 시공이 가능하다. 이때 케이블(140)간의 이음개수는 각 철골스트럭쳐(132) 간의 중앙부에 1개소씩으로 한다.

그리고 상기 케이블(140)에는 천으로 이루어진 배연통로(160)가 고정되어 상기 터널구조체(110)와 실험동(170)을 연결하게 된다.

이와 같은 배연통로(160)에는 그 외면에 각각 케이블(140)에 끼워지기 위한 걸고리(162)를 다수 형성하고 있는데, 이와 같은 걸고리(162)는 케이블(140)을 따라서 각각 배연통로(160)의 길이방향으로 다수 형성되는 구조이다.

한편 상기 배연통로(160)는 상기 터널구조체(110)측에 인접하여 위치된 불연천막(164a)과, 상기 불연천막(164a)의 타측에 연결된 일반천막(164b)으로 이루어진 구조이다. 이와 같은 불연천막(164a)은 단가가 고가이기 때문에, 실물화재 실험시 터널상부로 흘러나오는 연기의 온도가 영향을 미치는 범위는 터널의 외곽에서 일정거리만 적용하면 충분하다. 따라서 배연통로(160) 전체를 불연천막(164a)으로 쓰지 않고, 터널로부터 첫번째 철골스트럭쳐(132)의 구간에만 적용한다.

상기 불연천막(164a)과 터널구조체(110)와의 접합은 도2에 도시된 바와 같이, 터널구조체(110)의 끝에서 내측으로 1M 정도를 불연천막(164a)으로 감싸고, 터널구조체(110)의 외부면과 긴밀한 밀착을 위하여 케이블(140)과 앵커(147)를 이용하여 터널구조체(110)의 길이방향에 수직으로 터널구조체(110)의 외부 면에 밀착시키고 그 양단을 당겨서 지반에 고정시킨다.

그리고 상기와 같은 불연천막(164a)에 일체로 연결되는 일반천막(164b)은 현장의 치수에 맞게 미리 재단하고 연결하여 사용한다. 이때 철골스트럭쳐(132)의 위치를 정확하게 잡고 그에 맞추어 정밀하게 작업하는 것이 요구된다.

한편 상기 배연통로(160)의 하단부는 그 하단 모서리가 철골스트럭쳐(132)의 내부 하측에서 각각 1m 정도 안쪽으로 접음부(160a)를 형성하여 내부에서 이동하는 연기와 유독가스(S)의 외부 누출을 방지한다.

그리고 천막간의 이음부는 도8에 도시된 바와 같이, 천막의 둘레를 따라서 고정된 벨크로 천(168)을 통하여 천막간의 연결이 이루어짐으로써 천막의 연결부를 통한 외부로의 연기 및 유독가스(S)의 누출이 방지되는 구조이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 터널방재 실물실험장치(100)는 터널구조체(110)의 내부에서 실험용 화재(F) 발생이 이루어지고, 배연구조체(130)를 통하여 연기와 유독가스(S)의 배출이 이루어지며, 실험동(170)에 구비된 제연 및 집진 장치(172)를 통하여 연기와 유독가스(S)를 처리하게 된다.

이와 같은 과정에서 터널구조체(110)의 내부에 마련된 다수의 열전대(120)들은 실물화재(F)로부터 발생되는 열을 감지하여 온도계측장치(미도시)로 터널구조 체(110)내의 온도를 전송하여 외부에서 온도검출이 가능하게 한다.

또한 터널구조체(110)의 내벽면에 2겹으로 부착된 내화보드(122)는 고열로부터 터널부재(114)의 손상을 방지하게 된다.

이와 같은 터널구조체(110)의 내부에서 이루어지는 다양한 화재조건에서 터널구조체(110)의 강도 및 온도 구배의 분석과 구조물에 대한 열역학적 영향성 실험 연구가 가능하게 된다. 따라서 이를 기반으로 도로 터널의 화재강도 및 구조물 내화 성능에 대한 설계 데이타의 제시가 가능하며, 이를 근거로 터널내의 대형화재에도 안전한 설계서 및 시방서 제작이 가능하다.

한편 상기 배연구조체(130)를 통하여 실험동(170)으로 이동된 연기및 유독가스(S)는 제연및 집진장치(172)등을 통하여 무해하게 처리되어 외부로 배출되는데, 이와 같은 실험동(170)에서는 여러 다른 실험장치를 통하여 아래와 같은 추가적인 연구 활용이 가능하다.

먼저 터널내의 화재 감지 및 소화에 필요한 설비의 작동성능을 실험할 수 있다. 터널의 화재(F)는 다양하고 수치적인 해석및 국소적 해석이 불가능하며, 실제 터널에서만 화재 대응 실험이 가능하여 실제 수치에 가까운 터널에서 소화실험이 필요하다.

예를 들면 본 발명에 의하면 터널내 자동차의 화재 시 터널구조체(110)의 내부에 화재 감지기(미 도시)를 장착하고 초속 3m/s의 풍속에서 감지기의 성능을 테스트할 수 있다.

또한 터널구조체(110)의 내부에 터널 환경에 적합한 소화장치를 장착하고 이 를 성능 테스트할 수 있으며, 터널내 소화설비 설계시, 화재시뮬레이션과 피난시뮬레이션의 수행하여 최적의 소화설비 사양을 구축할 수 있다.

그리고 장대터널 전용 물분무헤드 관련 실험을 수행할 수 있다. 예를 들면 장대터널의 경우, 터널내에서 화재가 발생하면 대량의 인명피해가 발생 가능성이 높고, 터널내의 복사열에 의한 화재 메카니즘이 복잡하여 화재를 소화하기 어렵다.

따라서 터널구조체(110)의 내부에 실물화재를 발생시키고, 살수밀도 실험을 수행할 수 있다. 이와 같은 살수밀도 실험은 터널에서의 소화력을 의미하는 것으로 이를 통하여 최적으로 살수밀도를 설계하는 것이 가능하다.

뿐만 아니라 현재 터널에 설치되는 각종 화재감지기 및 수분무기기의 성능실험은 터널조건(기류가 상존하고 있음)이 아닌 실험실에서 실험이 수행되고 있는 바, 터널에 대한 적용성검토가 완벽하게 이루졌다고 볼 수 없다.

그러지만 본 발명에서는 차량에 대한 화재실험시 이를 실제상황과 동일하게 실험할 수 있으므로 화재감지기에 대한 성능실험을 수행할 수 있고, 이러한 기기에 대한 인증실험까지 가능한 것이다.

이와 같이 본 발명은 콘크리트 조립 구조물로 이루어진 중공 터널구조체(110)의 내부에서 실험용 화재 발생이 이루어지고, 화재시 발생되는 연기 및 유독가스(S)는 배연구조체(130)를 통해 외부로 이동되며, 실험동(170)에서 제연및 집진장치(172)들에 의해서 처리됨으로써 도로터널내에서 화재가 발생하는 상황에 대비하여 버스, 대형유조차, 대형화물차와 같은 다양한 화염원조건에 따른 각종 실물실험을 효과적으로 실시할 수 있다.

또한 본 발명은 소형가열로나 대형가열로에서 수행하는 국부적인 구조체의 화재실험이 아닌 전체 구조물의 실제 화재실험을 도로터널내에서 실시할 수 있기 때문에 도로터널내의 화재상황에 대비하여 제연 및 배연 실험, 터널구조체(110)의 내화실험, 방화보드의 실물실험 및 터널 화재시 발생하는 열방출량 실험등 다양한 실험을 효과적으로 실시하고, 터널 화재에 효과적으로 대응할 수 있는 것이다.

앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 터널방재 실물실험장치를 도시한 외관 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 터널방재 실물실험장치의 작동상태를 설명한 단면도;

도 3은 본 발명에 따른 터널방재 실물실험장치에 구비된 터널구조체의 조립과정을 단계적으로 도시한 공정 설명도;

도 4는 본 발명에 따른 터널방재 실물실험장치에 구비된 터널구조체의 상세도로서, a)도는 평면도, b)도는 정면도;

도 5는 본 발명에 따른 터널방재 실물실험장치에 구비된 배연구조체의 케이블과 철골 스트럭쳐를 도시한 외관 사시도;

도 6은 본 발명에 따른 터널방재 실물실험장치에 구비된 배연구조체의 철골 스트럭쳐를 도시한 상세도로서, a)도는 사시도, b)도는 측면도;

도 7은 본 발명에 따른 터널방재 실물실험장치에 구비된 배연구조체를 단면으로 도시하고, 케이블과 기둥의 연결구조를 확대 도시한 상세도;

도 8은 본 발명에 따른 터널방재 실물실험장치에 구비된 배연구조체의 천막 연결부를 도시한 분해 사시도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100..... 터널방재 실물실험장치 110..... 터널구조체

112..... 기초 콘크리트 114..... 터널부재

114a.... 요철부 118..... 이음선

120..... 열전대 122..... 내화보드

130..... 배연구조체 132a.... 바퀴

134..... 기둥 136..... 브레이스

140..... 케이블 144..... 후크

147..... 앵커 150..... 턴버클

160..... 배연통로 160a.... 접음부

162..... 걸고리 164a..... 불연천막

164b.... 일반천막 168..... 벨크로 천

170..... 실험동 172..... 제연 및 집진 장치

F....... 화재 S...... 연기와 유독가스

Claims (9)

1. 중공 터널구조체의 내부에는 다수의 열전대가 장착되고, 내면에는 내화보드층이 형성되며, 내부 공간에서 실험용 화재 발생이 이루어지고, 상기 터널구조체의 일측으로는 배연구조체가 연결되어 화재시 발생되는 연기 및 유독가스를 터널구조체의 외부로 이동시키며, 상기 배연구조체의 타측으로는 실험동이 연결되고, 상기 실험동에는 제연및 집진설비들이 구비되어 화재시 발생된 연기및 유독가스를 처리함으로써 도로 터널내의 실물화재실험을 수행하도록 된 터널방재 실물실험장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 터널구조체는 일정간격을 유지한 기초 콘크리트 상에서 호형의 터널부재들이 조립되어 반원형 단면의 콘크리트 구조체로 구축되고, 상기 호형의 터널부재들은 그 측면모서리의 이음선들이 터널구조체의 둘레방향으로 서로 어긋나게 형성되며, 그 각각의 상단모서리는 터널구조체의 둘레방향으로 요철부를 형성하여 서로 결합된 것을 특징으로 하는 터널방재 실물실험장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 터널구조체는 호형의 터널부재들의 요철부 상부에 각각 결속바를 돌출시키고, 이들을 타이바로 서로 고정한 다음 콘크리트로 타설하여 상기 터널부재 상부를 이어주는 크라운빔을 형성하여 서로 결합된 것을 특징으로 하는 터널방재 실물실험장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 터널구조체는 그 중앙 내측면의 둘레 방향으로 다수의 열전대들을 장착된 것을 특징으로 하는 터널방재 실물실험장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 내화보드는 2중으로 중첩부착되고, 열전도율은 0.212 w/m˚K 이하인 것을 특징으로 하는 터널방재 실물실험장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 배연구조체는 하부의 이동식 바퀴를 통해 위치 이동가능하고, 사방의 기둥을 구비하여 자립형으로 이루어진 철골스트럭쳐를 다수 구비하고, 각각의 철골스트럭쳐의 내측에는 상기 터널구조체로부터 실험동으로 이어지는 다수의 케이블들이 고정되며, 상기 케이블에는 천으로 이루어진 배연통로가 고정되어 상기 터널구조체와 실험동을 연결하는 것을 특징으로 하는 터널방재 실물실험장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 배연통로는 상기 터널구조체측에 인접하여 위치된 불연천막과, 상기 불연천막의 타측에 연결된 일반천막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 터널방재 실물실험장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 배연통로는 천막의 둘레를 따라서 고정된 벨크로 천을 통하여 천막간의 연결이 이루어짐으로써 천막의 연결부를 통한 외부로의 연기와 유독가스의 누출이 방지된 것을 특징으로 하는 터널방재 실물실험장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 배연통로는 그 하단이 철제스트럭쳐의 내측으로 일정길이의 접음부를 형성하여 연기 및 유독가스의 외부유출을 방지하는 것을 특징으로 하는 터널방재 실물실험장치.

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