KR20160062983A - 환기탑을 갖는 해중 터널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널모듈들의 연결부위에 지지력을 제공하는 동시에 터널모듈에 소통하는 공기를 환기시키는 환기탑을 갖는 해중 터널에 관한 것으로, 강합성 중공 철근콘크리트 단면으로 제작되어 튜브형을 이루면서 연속적으로 접합되는 터널모듈; 해저면에 고정되어 지지력을 제공하면서 수평방향으로 소통로가 관통형성되어 상기 소통로의 양측에 상기 터널모듈이 제각기 연결되고, 상기 소통로를 관류하는 공기를 환기시키기 위한 환기장치가 내장되는 환기탑; 상기 터널모듈을 상기 환기탑의 소통로에 연결시키면서 상기 터널모듈의 축방향 변위를 허용하는 커넥터; 및 상기 커넥터에 의해 연결된 상기 터널모듈과 상기 환기탑의 연결부위를 밀봉시키는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

환기탑을 갖는 해중 터널{SUBMERGED FLOATING TUNNEL WITH VENTILATING TOWER}

본 발명은 해중 터널에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널모듈들의 연결부위에 지지력을 제공하는 동시에 터널모듈에 소통하는 공기를 환기시키는 환기탑을 갖는 해중 터널에 관한 것이다.

근래에 들어 새로운 공간을 창출하는 기술인 해중 터널에 대한 기술이 많이 연구되고 있으며, 최근에는 일본의 훈카완 해중 터널이 건설되어 해외의 기술 개발에 큰 밑거름이 되고 있다.

이러한 해중 터널은 안전성을 위하여 다양한 외부 하중에 저항할 수 있어야 하며 지지력이 확보되어야 한다.

또한, 해중 터널은 특히 터널 내부에 공기의 흐름이 원활이 이루어져야 하는 것이 필수 조건이다.

본 발명의 선행기술로써, 대한민국 등록특허공보 제10-1211491호에 제안된 사장식 해중터널이나 대한민국 등록특허공보 제10-1211486호에 제안된 현수식 해중터널이 있다.

구체적으로, 대한민국 등록특허공보 제10-1211491호의 해중 터널은 해저면에 고정되는 해저교각들의 사이에 부력을 갖는 터널모듈을 배치하고, 터널모듈과 해저교각을 케이블로 연결하는 기술이고, 대한민국 등록특허공보 제10-1211486호의 해중 터널은 해저면에 고정되는 해저주탑과, 부력을 갖는 터널모듈을 현수케이블로 연결하는 기술이다.

그런데, 상기와 같은 선행기술들은 터널모듈을 지지하는 구조적인 측면에서만 제안되어 있을 뿐, 터널모듈의 공기를 환기시키기 위한 구성이 결여되어 있기 때문에 터널 내부에서의 안전성을 확보할 수 없는 한계점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1211491호 대한민국 등록특허공보 제10-1211486호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로, 터널모듈들을 소통가능하게 연결시키면서 터널모듈들의 연결부위에 지지력을 제공함은 물론 연결부위를 관류하는 공기를 환기시킬 수 있는 환기탑을 갖는 해중 터널을 제공하는 것이 그 목적이다.

특히, 본 발명은 환기탑과 터널모듈이 연결되면서 터널모듈의 축방향 이동이 가능한 상태로 연결됨으로써 터널모듈에 가해지는 외부 하중에 의해 연결부위의 파손을 방지할 수 있으며, 터널모듈과 환기탑의 연결부위를 밀봉시킴으로써 해수의 침투를 방지할 수 있는 환기탑을 갖는 해중 터널을 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 환기탑을 갖는 해중 터널은, 강합성 중공 철근콘크리트 단면으로 제작되어 튜브형을 이루면서 연속적으로 접합되는 터널모듈; 해저면에 고정되어 지지력을 제공하면서 수평방향으로 소통로가 관통형성되어 상기 소통로의 양측에 상기 터널모듈이 제각기 연결되고, 상기 소통로를 관류하는 공기를 환기시키기 위한 환기장치가 내장되는 환기탑; 상기 터널모듈을 상기 환기탑의 소통로에 연결시키면서 상기 터널모듈의 축방향 이동을 허용하는 커넥터; 및 상기 커넥터에 의해 연결된 상기 터널모듈과 상기 환기탑의 연결부위를 밀봉시키는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

예컨대, 상기 커넥터는, 상기 터널모듈의 단부 외주면에 축방향을 따라 돌출되고, 상기 터널모듈 단부의 테두리를 따라 복수를 이루는 모듈돌기; 상기 모듈돌기에 대응하는 홈형태로 상기 환기탑에 홈형태로 형성되어 상기 모듈돌기를 안내하면서 상기 터널모듈을 상기 소통로에 연통시키며, 상기 모듈돌기의 회전을 구속하면서 상기 모듈돌기의 축방향 이동을 허용하는 모듈슬롯; 및 상기 모듈슬롯에 끼워진 상기 터널모듈과 상기 환기탑의 사이에 개재된 상태로 양측이 상기 터널모듈 및 상기 환기탑을 각각 지지하고, 상기 터널모듈의 축방향 이동에 의해 수축되거나 이완되면서 상기 터널모듈의 이동을 완충시키는 댐퍼를 포함하여 구성될 수 있다.

예컨대, 상기 실링부재는, 상기 터널모듈에 일단부가 고정된 상태로 상기 환기탑에 타단부가 고정되고, 상기 터널모듈과 상기 환기탑의 연결부위를 따라 연장되면서 상기 연결부위를 차폐하고, 신축가능한 소재로 이루어져 상기 터널모듈의 축방향 이동에 따라 신축하는 링형태의 신축씰;을 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 터널모듈은, 상기 실링부재의 설치부위를 이루면서 상기 환기탑과 연결되는 연결부위를 보강하는 보강턱이 둘레를 따라 돌출형성되는 것이 바람직하다.

예컨대, 상기 환기탑은, 상기 소통로의 하부에 구비되어 상기 해저지반에 고정되는 베이스; 상기 베이스의 상부에 동일체로 설치되어 중앙에 상기 소통로가 관통형성되면서 상기 소통로의 양측에 상기 커넥터의 일부분이 구비되는 바디; 및 상기 바디에 마련되어 상기 환기장치의 설치공간을 제공하는 설치실을 포함하여 구성될 수 있다.

전술한 해결수단에 의한 본 발명에 따른 환기탑을 갖는 해중 터널은, 터널모듈이 환기탑을 통해 연결됨에 따라 내부의 공기가 원활하게 환기됨과 아울러 환기탑의 지지력에 의해 터널모듈이 견고하게 지지될 수 있으며, 터널모듈이 커넥터에 의해 환기탑과 연결되면서 축방향 이동이 가능함에 따라 터널모듈의 축방향으로 가해지는 외부 하중이 완충되므로, 연결부위의 파손을 방지하고 누적된 응력을 해소할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따르면 커넥터를 구성하는 모듈돌기가 터널모듈에 돌출되어 환기탑에 형성된 모듈슬롯에 축방향으로 끼워져 걸리므로 터널모듈의 회전이 방지되면서 축방향 이동이 허용될 수 있으며, 댐퍼가 터널모듈과 환기탑을 지지하면서 터널모듈의 축방향 이동에 따라 수축되거나 이완되므로 터널모듈의 축방향 하중이 완충될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 실링부재를 구성하는 신축씰이 터널모듈과 환기탑의 연결부위를 차폐하면서 신축가능한 소재로 구성되므로 터널모듈이 축방향으로 유동하는 경우에도 연결부위의 차수율이 유지될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환기탑을 갖는 해중 터널의 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환기탑을 갖는 해중 터널의 분해사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 환기탑을 갖는 해중 터널의 종단면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 커넥터를 나타내는 확대도.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 환기탑을 갖는 해중 터널은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 터널모듈(100), 환기탑(200), 커넥터(300) 및 실링부재(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

터널모듈(100)은 조립상태로 접합되어 연속되면서 해중 터널을 이루는 구성요소로써, 도 1에 도시된 바와 같이 튜브형을 이루는 단위체로 제작되어 연속적으로 접합되면서 터널을 구성하며, 후술되는 환기탑(200)에 지지된다.

여기서, 터널모듈(100)은 환기탑(200)과 함께 미도시된 해저주탑에 현수케이블을 통해 지지될 수도 있으며, 별도의 지지부재에 의해 지지된 상태로 터널을 구성할 수도 있다.

이러한 터널모듈(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 튜브형을 이루는 강합성 중공 철근콘크리트 단면으로 공정에서 기 제작되어 현장에서 조립시공되면서 연속적으로 접합된다.

또한, 터널모듈(100)은 일측단부에 보강턱(110)이 둘레를 따라 돌출형성되어 후술되는 실링부재(400)의 설치부위를 구성하면서 후술되는 환기탑(200)과의 연결부위를 보강시킨다.

즉, 터널모듈(100)은 도 3에 도시된 바와 같이 보강턱(110)의 후단부가 환기탑(200)에 끼워진 상태로 결합되며, 보강턱(110)에 실링부재(400)의 일부분이 고정되면서 결합부위가 차폐된다.

환기탑(200)은 한 쌍의 터널모듈(100)을 연통시키면서 지지력을 제공하는 동시에 연결부위의 공기를 환기시키는 구성요소이다.

이러한 환기탑(200)은 도 2에 도시된 바와 같이 베이스(210), 바디(220) 및 설치실(230)을 포함하여 구성될 수 있다.

베이스(210)는 해저지반에 고정되면서 지지력을 제공한다.

바디(220)는 도 2에 도시된 바와 같이 베이스(210)의 상부에 원기둥형태로 돌출될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 수평방향으로 소통로(200a)가 형성되어 소통로(200a)를 통해 한 쌍의 터널모듈(100)을 연통시킨다.

이러한 바디(220)는 도 3에 도시된 바와 같이 소통로(200a)의 양측에 걸림턱(221)이 형성됨에 따라 터널모듈(100)의 후단부가 끼워지면서 걸림턱(221)에 걸린다.

설치실(230)은 도 3에 도시된 바와 같이 바디(220)의 내부에 마련되어 미도시된 환기장치의 설치공간을 제공한다.

이러한 설치실(230)은 예컨대, 소통로(200a)에 설치된 상태로 회전하면서 터널모듈(100)의 내부공기를 일방향으로 관류시키는 환기팬을 제어하기 위한 구동모터 및 제어반 등이 설치될 수 있다.

이외에도 설치실(230)에는 해중 터널 분야에서 널리 사용되는 방식의 환기장치가 설치될 수 있다.

커넥터(300)는 터널모듈(100)을 환기탑(200)의 소통로(200a)에 연결시키면서 터널모듈(100)의 축방향 이동을 허용함으로써 해저에서 터널모듈(100)의 축방향으로 가해지는 하중을 완충시키는 구성요소이다.

예컨대, 커넥터(300)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 모듈돌기(310), 모듈슬롯(320) 및 댐퍼(330)를 포함하여 구성될 수 있다.

모듈돌기(310)는 도 2에 도시된 바와 같이 터널모듈(100)의 후단부 외주면에 축방향을 따라 돌출되어 후술되는 모듈슬롯(320)에 끼워져 걸린다.

이러한 모듈돌기(310)는 복수를 이루면서 터널모듈의 테두리를 따라 돌출되면서 방사형태로 돌출된다.

모듈슬롯(320)은 도 3에 도시된 바와 같이 모듈돌기(310)에 대응하는 홈형태를 이루면서 환기탑(200)의 소통로(200a) 양측에 형성되어 모듈슬롯(320)이 끼워져 걸린다.

이러한 모듈슬롯(320)은 모듈돌기(310)가 끼워져 걸림에 따라 터널모듈(100)을 안내하여 소통로(200a)에 연통시키고, 모듈돌기(310)의 축방향 이동을 허용하면서 모듈돌기(310)의 회전을 구속한다.

즉, 터널모듈(100)은 모듈돌기(310)를 통해 환기탑(200)의 모듈슬롯(320)에 끼워져 결합됨에 따라 원주방향 회전이 방지된 상태를 이루면서 외부에서 가해지는 축방향 하중에 의해 모듈슬롯(320)을 따라 유동한다.

댐퍼(330)는 터널모듈(100)과 환기탑(200)의 연결부위에 설치된 상태로 터널모듈(100)의 축방향 유동을 완충시키는 구성요소이다.

구체적으로, 댐퍼(330)는 도 4에 도시된 바와 같이 전술한 환기탑(200)의 걸림턱(220) 및 터널모듈(100)의 후단부 사이에 개재된 상태로 양측이 터널모듈(100) 및 걸림턱(220)을 각각 지지하며, 터널모듈(100)의 축방향 유동에 의해 수축되거나 이완되면서 터널모듈(100)에 가해지는 축방향 하중을 완충시킨다.

이러한 댐퍼(330)는 도 4에 발췌도시된 바와 같이 실린더 및 피스톤으로 구성되어 유압식으로 작동하면서 완충력을 제공할 수 있으며, 이와 달리 코일스프링형태로 구성되거나 탄성고무형태로 구성되어 터널모듈(100)의 축방향 유동을 완충시킬 수도 있다.

실링부재(400)는 터널모듈(100)과 환기탑(200)의 연결부위를 밀봉시킴으로써 해수가 터널 내부로 침투하는 것을 방지하는 부재이다.

이러한 실링부재(400)는 도 2에 도시된 바와 같이 링형태로 형성되면서 신축가능한 소재로 구성되는 신축씰로 구성될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 전술한 터널모듈(100)의 보강턱(110)에 일단부가 고정된 상태로 환기탑(200)에 타단부가 고정됨에 따라 터널모듈(100)과 환기탑(200)의 연결부위를 차폐한다.

즉, 실링부재(400)를 구성하는 신축씰은 터널모듈(100)이 축방향으로 유동할 경우 신축되므로 터널모듈(100)과 환기탑(200)의 연결부위를 견고하게 수밀시킨다.

여기서, 실링부재(400)를 구성하는 신축씰은 예컨대, 'Ω'형태의 단면으로 형성되어 오메가 씰이라 불리면서 터널모듈(100)의 유동에 따라 펴지거나 오므라지는 부재가 적용될 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 환기탑을 갖는 해중 터널에 의하면, 터널모듈(100)이 환기탑(200)을 통해 연결됨에 따라 내부의 공기가 원활하게 환기됨과 아울러 환기탑(200)의 지지력에 의해 터널모듈(100)이 견고하게 지지될 수 있으며, 터널모듈(100)이 커넥터(300)에 의해 환기탑(200)과 연결되면서 축방향 변위가 가능하게 연결됨에 따라 터널모듈(100)의 축방향으로 가해지는 외부 하중이 완충되므로 연결부위의 파손을 방지할 수 있다.

즉, 커넥터(300)를 구성하는 모듈돌기(310)가 터널모듈(100)에 돌출되어 환기탑(200)에 형성된 모듈슬롯(320)에 축방향으로 끼워져 걸리므로 터널모듈(100)의 회전이 방지되면서 축방향 이동이 허용될 수 있으며, 댐퍼(330)가 터널모듈(100)과 환기탑(200)을 지지하면서 터널모듈(100)의 축방향 이동에 따라 수축되거나 이완되므로 터널모듈(100)의 축방향 하중이 완충될 수 있다.

또한, 실링부재(400)를 구성하는 신축씰이 터널모듈(100)과 환기탑(200)의 연결부위를 차폐하면서 신축가능한 소재로 구성되므로 터널모듈(100)이 축방향으로 유동하는 경우에도 연결부위의 차수율이 유지될 수 있다.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

100 : 터널모듈 110 : 보강턱
200 : 환기탑 200a : 소통로
210 : 베이스 220 : 바디
221 : 걸림턱 230 : 설치실
300 : 커넥터 310 : 모듈돌기
320 : 모듈슬롯 330 : 댐퍼
400 : 실링부재

Claims (5)

1. 강합성 중공 철근콘크리트 단면으로 제작되어 튜브형을 이루면서 연속적으로 접합되는 터널모듈;
   해저면에 고정되어 지지력을 제공하면서 수평방향으로 소통로가 관통형성되어 상기 소통로의 양측에 상기 터널모듈이 제각기 연결되고, 상기 소통로를 관류하는 공기를 환기시키기 위한 환기장치가 내장되는 환기탑;
   상기 터널모듈을 상기 환기탑의 소통로에 연결시키면서 상기 터널모듈의 축방향 이동을 허용하는 커넥터; 및
   상기 커넥터에 의해 연결된 상기 터널모듈과 상기 환기탑의 연결부위를 밀봉시키는 실링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 환기탑을 갖는 해중 터널.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 커넥터는,
   상기 터널모듈의 단부 외주면에 축방향을 따라 돌출되고, 상기 터널모듈 단부의 테두리를 따라 복수를 이루는 모듈돌기;
   상기 모듈돌기에 대응하는 홈형태로 상기 환기탑에 홈형태로 형성되어 상기 모듈돌기를 안내하면서 상기 터널모듈을 상기 소통로에 연통시키며, 상기 모듈돌기의 회전을 구속하면서 상기 모듈돌기의 축방향 이동을 허용하는 모듈슬롯; 및
   상기 모듈슬롯에 끼워진 상기 터널모듈과 상기 환기탑의 사이에 개재된 상태로 양측이 상기 터널모듈 및 상기 환기탑을 각각 지지하고, 상기 터널모듈의 축방향 이동에 의해 수축되거나 이완되면서 상기 터널모듈의 이동을 완충시키는 댐퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 환기탑을 갖는 해중 터널.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 실링부재는,
   상기 터널모듈에 일단부가 고정된 상태로 상기 환기탑에 타단부가 고정되고, 상기 터널모듈과 상기 환기탑의 연결부위를 따라 연장되면서 상기 연결부위를 차폐하고, 신축가능한 소재로 이루어져 상기 터널모듈의 축방향 이동에 따라 신축하는 링형태의 신축씰;을 포함하는 것을 특징으로 하는 환기탑을 갖는 해중 터널.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 터널모듈은,
   상기 실링부재의 설치부위를 이루면서 상기 환기탑과 연결되는 연결부위를 보강하는 보강턱이 둘레를 따라 돌출형성되는 것을 특징으로 하는 환기탑을 갖는 해중 터널.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 환기탑은,
   상기 소통로의 하부에 구비되어 상기 해저지반에 고정되는 베이스;
   상기 베이스의 상부에 동일체로 설치되어 중앙에 상기 소통로가 관통형성되면서 상기 소통로의 양측에 상기 커넥터의 일부분이 구비되는 바디; 및
   상기 바디에 마련되어 상기 환기장치의 설치공간을 제공하는 설치실을 포함하는 것을 특징으로 하는 환기탑을 갖는 해중 터널.

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