KR20180080870A - A antifreezing divice for reducing the damages of freezing at tunnel lining - Google Patents

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KR20180080870A
KR20180080870A KR1020170001948A KR20170001948A KR20180080870A KR 20180080870 A KR20180080870 A KR 20180080870A KR 1020170001948 A KR1020170001948 A KR 1020170001948A KR 20170001948 A KR20170001948 A KR 20170001948A KR 20180080870 A KR20180080870 A KR 20180080870A
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황영철
진현우
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상지대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a freeze reduction device for reducing freezing damage of a tunnel lining and, specifically, to an apparatus for reducing freezing damage of a tunnel lining, which comprises: a heating element attached to one side of a tunnel lining to emit heat when electricity is supplied; and a power source coupled to one end of the heating element to supply electricity to the heating element. The present invention can effectively prevent freezing damage which may occur in a tunnel lining by simply attaching a heating element formed in the form of a carbon nanotube to the tunnel lining and then radiating heat. The present invention can prevent freezing damage of a tunnel lining by simply attaching a heating element to the tunnel lining, thereby having simple and economical construction for preventing freezing damage of the tunnel lining.

Description

터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치 { A antifreezing divice for reducing the damages of freezing at tunnel lining }[0001] The present invention relates to a freeze-reducing device for reducing the freezing damage of a tunnel lining,

본 발명은 터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치에 관한 것이다.The present invention relates to a freeze reduction device for reducing the freezing damage of a tunnel lining.

일반적으로, 터널은 교통, 통수 등의 목적으로 산악, 지하 또는 수저 등에 홀을 형성한 갱도를 말하는 것으로, 주로, 도로 또는 철도 등의 건설시 경로를 확보하기 위해 건설된다. 이러한, 터널을 시공하는 방법으로 땅을 굴착하여 콘크리트로 구체를 형성하는 방법이 주로 사용되고 있다. 땅을 굴착하는 방법은 기계를 사용하여 굴착하거나 발파를 이용한 방법이 사용된다. 터널 공법으로는 지반이 가진 특성을 최대한 이용하는 NATM(New Austrian Tunneling Method)공법이 개발되어 있다.Generally, a tunnel refers to a tunnel that forms a hole in a mountain, a basement or a spruce for the purpose of traffic, water, and the like, and is mainly constructed in order to secure a route for construction such as a road or railroad. Such a method of constructing a concrete with concrete by excavating the ground by a method of constructing a tunnel is mainly used. Excavation using a machine or blasting is used to excavate the ground. In the tunnel method, the NATM (New Austrian Tunneling Method) method is developed which takes full advantage of the characteristics of the ground.

종래의 터널은 외기의 온도가 -15℃ 이하일 경우, 터널 내로 차가운 외기가 유입되면서 내부온도가 영하로 떨어져 터널 내부에 있는 라이닝 콘크리트의 동상 가능성이 존재한다. 동결피해를 받는 터널구조물은 일회성 피해가 아닌 구조물의 내구성 저하를 지속적으로 가속시키는 문제가 있다.In the case of conventional tunnels, when the temperature of the outside air is -15 ° C or less, there is a possibility that the lining concrete inside the tunnel is frosted because the cold outside air flows into the tunnel and the internal temperature falls below zero. Tunnel structures subjected to freeze damage have the problem of continuously accelerating the durability degradation of structures, not one-off damages.

이러한, 문제점을 해결하기 위해 열유동 해석을 통한 소요 열량과 설치 위치 등을 산정함으로써 열풍기 및 시공이음부에 발열체 등을 설치하여 기온이 급격히 저하될 때 가동되도록 하는 방안이 개시되어 있으나, 이러한 경우, 열풍기 및 발열체 등의 별도의 동결방지수단을 구비 및 동결방지수단의 고장시 이를 수리 또는 교환해야 하는 데에도 막대한 예산 및 시간이 소요되는 문제점이 있었다.In order to solve such a problem, a method has been disclosed in which a heat source and a mounting position are calculated through a heat flow analysis to provide a heat source and a heating element to the heat source to operate the device when the temperature suddenly drops. However, There is a separate freeze prevention means such as a hot air heater and a heating element, and it takes a lot of time and a lot of time to repair or replace the freeze prevention means in case of failure.

또한, 상기와 같은 기존의 방법들은 터널을 시공할 때 같이 시공되어야 함으로 기존에 시공되었던 터널에는 사용할 수 없는 문제가 있다. 예를 들어 강원지역 같은 산악지역은 특성상 터널이 많이 존재하고 산악지역의 특성상 일조량이 적고 인근 사면에 의해 음영이 발생하여 터널의 동결피해가 발생하고 있는데 이를 막기 위한 마땅한 방법이 없어 터널을 재시공을 하여야 하는 문제가 있다.In addition, the above-mentioned conventional methods have to be constructed at the same time when constructing a tunnel, so that there is a problem that the existing methods can not be used in a tunnel that has been constructed. For example, mountainous areas such as Gangwon area have many tunnels due to their characteristics. Due to the characteristics of mountain areas, the amount of sunshine is small and shadows are generated by nearby slopes, causing freezing damage in the tunnel. There is a problem.

따라서, 유지보수 측면에서 동결피해를 받는 구조물의 피해를 줄이기 위한 기술개발이 절실하다.Therefore, it is urgent to develop the technology to reduce the damage of structures damaged by freezing in terms of maintenance.

대한민국 등록특허 제10-0875827호Korean Patent No. 10-0875827

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 터널의 라이닝에 발열체(탄소 나노 튜브 등)를 부착시켜 열을 발생시키는 방법으로 터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a method of generating heat by attaching a heating element (carbon nanotubes or the like) to a lining of a tunnel by means of a method of freezing the tunnel lining Device.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본원발명은 터널 라이닝의 동결피해를 줄일 수 있는 장치에 있어서, 터널 라이닝의 일측에 부착되는 것으로 전기가 공급되면 열을 발산하는 발열체 및, 상기 발열체의 일단이 결합되어 상기 발열체에 전기를 공급하는 전원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for reducing freezing damage of a tunnel lining, the apparatus comprising: a heating element attached to one side of a tunnel lining to radiate heat when electricity is supplied; And a power source for supplying electricity to the heating element. The present invention provides a freeze reduction device for reducing freeze damage of a tunnel lining.

이상의 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention having the above-described configuration has the following effects.

첫째, 본 발명은 간단히 터널 라이닝에 발열체(탄소 나노 튜브 등)를 간단히 부착시킨 후 열을 발산하도록 하여 터널 라이닝에 생길 수 있는 동결피해를 효과적으로 막을 수 있다. 즉, 본 발명은 터널 라이닝에 간단히 발열체를 부착시켜 발열체의 온도를 상승시키는 방법으로 터널 라이닝의 동결피해를 줄일 수 있어 터널 라이닝의 동결피해를 막는 시공이 간단하고 경제적이다.First, the present invention can easily prevent the freezing damage that may occur in tunnel lining by simply applying a heating element (carbon nanotube or the like) to the tunnel lining and then dissipating heat. That is, according to the present invention, the freezing damage of the tunnel lining can be reduced by simply raising the temperature of the heating element by attaching the heating element to the tunnel lining, so that the construction for preventing freezing damage of the tunnel lining is simple and economical.

둘째, 본 발명은 터널 라이닝에 생길 수 있는 동결피해를 막을 수 있어 터널 라이닝의 동결피해에 의하여 생길 수 있는 2차적인 피해를 막을 수 있다.Second, the present invention can prevent freezing damage that may occur in tunnel lining, thereby preventing secondary damage caused by freezing damage of tunnel lining.

셋째, 본 발명은 터널 라이닝에 주변환경에 따라 발열체를 다양하게 부착하여 현장 상황에 맞게 터널 라이닝의 동결피해를 막을 수 있어 터널의 유지보수가 간단할 뿐만 아니라 유지보수비가 적게들어 경제적이다.Thirdly, according to the present invention, various kinds of heating elements can be attached to the tunnel lining according to the surrounding environment to prevent the freezing damage of the tunnel lining according to the situation of the site, so that maintenance and repair of the tunnel is simple, and maintenance and repair costs are low.

도1은 터널 라이닝에 발열체와 전원이 설치된 일실시예를 나타내는 도면이다.
도2는 터널 라이닝에 발열체과 전원이 설치된 제2실시예를 나타내는 도면이다.
도3은 -30 ˚C 해석 결과 및 지점에서의 시간에 따른 온도변화(60hr)를 나타내는 도면이다.
도4는 시간 변화에 따른 물의 온도 변화(-10˚C, -20˚C, -30˚C)를 나타내는 도면이다.
도5는 -10 ˚C 해석 결과 및 지점에서의 시간에 따른 온도변화(60hr)를 나타내는 도면이다.
도6은 발열체를 적용한 시간에 따른 물의 온도 변화(-10˚C)를 나타내는 도면이다.
도7은 -20 ˚C 해석 결과 및 지점에서의 시간에 따른 온도변화(60hr)를 나타내는 도면이다.
도8은 발열체를 적용한 시간에 따른 물의 온도 변화(-20˚C)를 나타내는 도면이다.
도9는 -30 ˚C 해석 결과 및 지점에서의 시간에 따른 온도변화(60hr)를 나타내는 도면이다.
도10은 발열체를 적용한 시간에 따른 물의 온도 변화(-30˚C)를 나타내는 도면이다.1 is a view showing an embodiment in which a heating body and a power source are installed in a tunnel lining.
2 is a view showing a second embodiment in which a heating body and a power source are installed in a tunnel lining.
3 is a graph showing the results of the -30 ° C analysis and the temperature change (60 hr) with time at the point.
Fig. 4 is a diagram showing changes in water temperature (-10 ° C, -20 ° C, and -30 ° C) with time.
5 is a graph showing the results of the -10 ° C analysis and the temperature change (60 hr) with time at the point.
6 is a diagram showing a temperature change (-10 ° C) of water with time when a heating element is applied.
FIG. 7 is a graph showing the results of the -20 ° C analysis and the temperature change (60 hr) with time at the point.
8 is a diagram showing a temperature change (-20 DEG C) of water with time when a heating element is applied.
9 is a graph showing the results of the -30 ° C analysis and the temperature change (60 hr) with time at the point.
10 is a view showing a temperature change (-30 ° C) of water with time when a heating element is applied.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치의 구체적인 내용을 상세히 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 터널 라이닝에 발열체와 전원이 설치된 일실시예를 나타내는 도면이고, 도2는 터널 라이닝에 발열체와 전원이 설치된 제2실시예를 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a view showing an embodiment in which a heating body and a power source are installed in a tunnel lining, and FIG. 2 is a view showing a second embodiment in which a heating body and a power source are installed in a tunnel lining.

도3은 -30 ˚C 해석 결과 및 지점에서의 시간에 따른 온도변화(60hr)를 나타내는 도면이고, 도4는 시간 변화에 따른 물의 온도 변화(-10˚C, -20˚C, -30˚C)를 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a graph showing the temperature change (60 hr) according to the analysis results and the time at the point of -30 ° C, and FIG. 4 is a graph showing the temperature change (-10 ° C, -20 ° C, C).

도5는 -10 ˚C 해석 결과 및 지점에서의 시간에 따른 온도변화(60hr)를 나타내는 도면이고, 도6은 발열체를 적용한 시간에 따른 물의 온도 변화(-10˚C)를 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a view showing a temperature change (60 hr) according to a -10 ° C analysis result and a time at a point, and FIG. 6 is a diagram showing a temperature change (-10 ° C) of water with time when a heating element is applied.

도7은 -20 ˚C 해석 결과 및 지점에서의 시간에 따른 온도변화(60hr)를 나타내는 도면이고, 도8은 발열체를 적용한 시간에 따른 물의 온도 변화(-20˚C)를 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a view showing a result of analysis of -20 ° C and a temperature change (60 hr) with time at a point, and FIG. 8 is a diagram showing a temperature change of water (-20 ° C) with time when a heating element is applied.

도9는 -30 ˚C 해석 결과 및 지점에서의 시간에 따른 온도변화(60hr)를 나타내는 도면이고, 도10은 발열체를 적용한 시간에 따른 물의 온도 변화(-30˚C)를 나타내는 도면이다.FIG. 9 is a view showing a temperature change (60 hr) according to a -30 ° C analysis result and a time at a point, and FIG. 10 is a diagram showing a temperature change (-30 ° C) of water with time when a heating element is applied.

본원발명은 터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치에 관한 것으로 상세하게는 터널 라이닝의 동결피해를 줄일 수 있는 장치에 있어서, 터널 라이닝(20)의 일측에 부착되는 것으로 전기가 공급되면 열을 발산하는 발열체(100) 및, 상기 발열체(100)의 일단이 결합되어 상기 발열체(100)에 전기를 공급하는 전원(200)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a device for reducing the freezing damage of a tunnel lining. More particularly, the present invention relates to a device for reducing freezing damage of a tunnel lining, which is attached to one side of a tunnel lining (20) And a power source 200 coupled to one end of the heating element 100 to supply electricity to the heating element 100. [

본원발명은 발열체(100) 및 전원(200)으로 구성되는 것으로 단순히 터널 라이닝에 발열체를 부착시켜 주변환경에 따라 발열하도록 하여 터널 라이닝의 동결피해를 줄여줄 수 있는 동결저감장치에 관한 것이다.The present invention relates to a freeze-reduction device capable of reducing the freezing damage of a tunnel lining by attaching a heating element to a tunnel lining and heating it according to the surrounding environment.

종래의 터널은 외기의 온도가 -15℃ 이하일 경우, 터널 내로 차가운 외기가 유입되면서 내부온도가 영하로 떨어져 터널 내부에 있는 라이닝 콘크리트의 동상 가능성이 존재한다. 동결피해를 받는 터널구조물은 일회성 피해가 아닌 구조물의 내구성 저하를 지속적으로 가속시키는 문제가 있다.In the case of conventional tunnels, when the temperature of the outside air is -15 ° C or less, there is a possibility that the lining concrete inside the tunnel is frosted because the cold outside air flows into the tunnel and the internal temperature falls below zero. Tunnel structures subjected to freeze damage have the problem of continuously accelerating the durability degradation of structures, not one-off damages.

이러한, 문제점을 해결하기 위해 열유동 해석을 통한 소요 열량과 설치 위치 등을 산정함으로써 열풍기 및 시공이음부에 발열체 등을 설치하여 기온이 급격히 저하될 때 가동되도록 하는 방안이 개시되어 있으나, 이러한 경우, 열풍기 및 발열체 등의 별도의 동결방지수단을 구비 및 동결방지수단의 고장시 이를 수리 또는 교환해야 하는 데에도 막대한 예산 및 시간이 소요되는 문제점이 있었다.In order to solve such a problem, a method has been disclosed in which a heat source and a mounting position are calculated through a heat flow analysis to provide a heat source and a heating element to the heat source to operate the device when the temperature suddenly drops. However, There is a separate freeze prevention means such as a hot air heater and a heating element, and it takes a lot of time and a lot of time to repair or replace the freeze prevention means in case of failure.

또한, 상기와 같은 기존의 방법들은 터널을 시공할 때 같이 시공되어야 함으로 기존에 시공되었던 터널에는 사용할 수 없는 문제가 있다. 예를 들어 강원지역 같은 산악지역은 특성상 터널이 많이 존재하고 산악지역의 특성상 일조량이 적고 인근 사면에 의해 음영이 발생하여 터널의 동결피해가 발생하고 있는데 이를 막기 위한 마땅한 방법이 없어 터널의 유지보수 비용이 타지역에 비하여 많이 소요되는 문제가 있다.In addition, the above-mentioned conventional methods have to be constructed at the same time when constructing a tunnel, so that there is a problem that the existing methods can not be used in a tunnel that has been constructed. For example, mountainous areas such as Gangwon area have many tunnels due to their characteristics. Due to the nature of mountain areas, there is little sunshine and shadows are generated by nearby slopes, causing freezing damage in tunnels. There are a lot of problems compared to other areas.

따라서, 유지보수 측면에서 동결피해를 받는 구조물의 피해를 줄이기 위한 기술개발이 절실하다.Therefore, it is urgent to develop the technology to reduce the damage of structures damaged by freezing in terms of maintenance.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 터널의 라이닝에 발열체(탄소 나노 튜브 등)를 부착시켜 열을 발생시키는 방법으로 터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a method of generating heat by attaching a heating element (carbon nanotubes or the like) to a lining of a tunnel by means of a method of freezing the tunnel lining Device.

본 발명은 간단히 터널 라이닝에 발열체(탄소 나노 튜브 등)를 간단히 부착시킨 후 열을 발산하도록 하여 터널 라이닝에 생길 수 있는 동결피해를 효과적으로 막을 수 있다. 즉, 본 발명은 터널 라이닝에 간단히 발열체를 부착시키는 방법으로 터널 라이닝의 동결피해를 막을 수 있어 터널 라이닝의 동결피해를 막는 시공이 간단하고 경제적이다. 또한, 본 발명은 터널 라이닝에 생길 수 있는 동결피해를 막을 수 있어 터널 라이닝의 동결피해에 의하여 생길 수 있는 2차적인 피해를 막을 수 있다. 또한, 본 발명은 터널 라이닝에 주변환경에 따라 발열체를 다양하게 부착하여 현장 상황에 맞게 터널 라이닝의 동결피해를 막을 수 있어 터널의 유지보수가 간단할 뿐만 아니라 유지보수비가 적게들어 경제적이다.The present invention can effectively prevent freezing damage that may occur in tunnel lining by simply applying a heating element (carbon nanotube or the like) to the tunnel lining and then dissipating heat. That is, according to the present invention, the freezing damage of the tunnel lining can be prevented by simply attaching the heating element to the tunnel lining, so that the construction for preventing freezing damage of the tunnel lining is simple and economical. Further, the present invention can prevent freezing damage that may occur in tunnel lining, thereby preventing secondary damage caused by freezing damage of tunnel lining. In addition, according to the present invention, various kinds of heating elements can be attached to the tunnel lining according to the surrounding environment to prevent the freezing damage of the tunnel lining according to the situation of the site, so that the maintenance and repair of the tunnel is simple and the maintenance cost is low.

발열체(100)는 터널 라이닝(20)의 일측에 부착되는 것으로 전기가 공급되면 열을 발산하는 구성이다. 발열체(100)는 터널 라이닝(20)에 부착되어 열을 발산함으로써 터널 라이닝(20)의 동결피해를 막는 역할을 한다. 발열체(100)는 주변 환경에 맞게 다양한 방법으로 터널 라이닝(20)에 부착될 수 있는데 일례로 발열체(100)는 터널의 길이방향과 서로 수직되게 일정간격으로 다수개 설치될 수 있다. 또 다른 예로 발열체(100)는 터널의 길이방향과 평행하게 일정간격으로 다수개 설치될 수 있다. The heating element 100 is attached to one side of the tunnel lining 20 and dissipates heat when electricity is supplied. The heating element 100 is attached to the tunnel lining 20 and dissipates heat to prevent freezing damage of the tunnel lining 20. [ The heating element 100 may be attached to the tunnel lining 20 in various ways according to the surrounding environment. For example, a plurality of heating elements 100 may be installed at regular intervals perpendicular to the longitudinal direction of the tunnel. As another example, a plurality of heating elements 100 may be installed at regular intervals in parallel with the longitudinal direction of the tunnel.

발열체는 공급되는 전기에 의해서 열을 발산할 수 있으면 다양한 재료가 사용될 수 있는데 일례로 탄소 나노 튜브가 사용될 수 있다. A variety of materials can be used as the heating element so long as it can dissipate heat by electricity supplied. For example, carbon nanotubes can be used.

탄소 나노 튜브는 하나의 탄소 원자가 3개의 다른 탄소 원자와 결합되어 있고 육각형 벌집무늬를 이루고 있는 것으로 육각형 모양을 가진 그물을 원통형으로 둥글게 말면 나노 튜브 구조가 된다. 탄소 나노 튜브의 굵기는 머리카락의 10만분의 1 정도이고 속은 비어 있어 구리보다 전기를 더 잘 전도하며, 열 전달 능력도 매우 우수하다. A carbon nanotube is a hexagonal honeycomb pattern in which one carbon atom is bonded to three different carbon atoms. When a hexagonal net is rounded into a cylindrical shape, the nanotube structure is formed. Carbon nanotubes are about one-tenth the size of their hair, and the hollow is hollow, which conducts electricity better than copper and has excellent heat transfer capability.

전원(200)은 상기 발열체(100)의 일단이 결합되어 상기 발열체(100)에 전기를 공급하는 구성이다. 전원(200)은 주변 환경에 맞게 다양한 방법으로 터널 라이닝(20)에 부착되는 발열체(100)에 따라 다르게 설치될 수 있는데 일례로 발열체(100)가 터널의 길이방향과 서로 수직되게 일정간격으로 다수개 설치된 경우 상기 전원(200)은 터널의 길이방향을 따라 설치되되 일측에 상기 발열체(100)의 일단이 각각 결합될 수 있다. 또 다른 예로 발열체(100)가 터널의 길이방향과 평행하게 일정간격으로 다수개 설치된 경우 상기 전원(200)은 터널의 길이방향과 서로 수직되게 설치되되 일측에 상기 발열체(100)의 일단이 각각 결합될 수 있다.The power source 200 is connected to one end of the heating element 100 to supply electricity to the heating element 100. The power source 200 may be installed differently according to the heating element 100 attached to the tunnel lining 20 in various ways according to the surrounding environment. For example, the heating element 100 may be installed at a plurality of The power source 200 may be installed along the longitudinal direction of the tunnel, and one end of the heating element 100 may be coupled to one side of the power source 200. As another example, when a plurality of heating elements 100 are installed at regular intervals in parallel with the longitudinal direction of the tunnel, the power source 200 is installed perpendicular to the longitudinal direction of the tunnel, and one end of the heating element 100 is connected .

전원(200)은 발열체(100)에 전기를 공급하는 것으로 외부에서 전기가 공급되는 형태일 수 있고, 배터리 같이 자체의 전기가 발열체(100)에 전기를 공급하도록 하는 형태일 수 있다. The power source 200 may be a type in which electricity is supplied from the outside by supplying electricity to the heating element 100 and a form in which electricity is supplied to the heating element 100 itself such as a battery.

본원발명은 상기 전원(200)에 연결되어 전기가 상기 발열체(100)로 공급되는 것을 제어하는 제어부(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부(300)는 주변상황에 따라 상기 발열체(100)로 전기를 공급하여 상기 발열체(100)의 발열 여부를 제어하는 구성이다.The present invention may further include a controller 300 connected to the power source 200 to control the supply of electricity to the heating element 100. The control unit 300 controls the heating of the heating element 100 by supplying electricity to the heating element 100 according to the surrounding conditions.

상기와 같은 동결저감장치를 터널 라이닝에 설치하여 상기 터널 라이닝의 온도변화를 살펴보면 다음과 같음을 알 수 있다.The above-mentioned freeze-reduction device is installed in the tunnel lining and the temperature change of the tunnel lining is as follows.

한랭지역에서의 외기온도로 인한 터널 라이닝 내부의 온도 변화를 알아보기 위하여 수치해석 모델링을 하였다. 수치해석 모델링에 사용된 적용 물성치(표1)는 다음과 같다.Numerical modeling was performed to investigate the temperature changes inside the tunnel lining due to the outside temperature in the cold region. The applied physical properties (Table 1) used in numerical analysis modeling are as follows.

(a)Concrete(a) Concrete (b) Water(b) Water (c) Soil(c) Soil Length (m)Length (m) 0.30.3 0.040.04 0.420.42 Height (m)Height (m) 0.30.3 0.30.3 0.30.3 Density (

Figure pat00001
)Density (
Figure pat00001
) 23002300 10001000 20502050 Conductivity(W/mK)Conductivity (W / mK) 1.41.4 19.619.6 0.520.52 Specific Heat(J/kgK)Specific Heat (J / kgK) 800800 41794179 18401840

발열체에 적용한 온도는 374K(100˚C)를 적용하였으며, 초기온도의 경우 284k(10.85˚C)를 적용하여 수행하였다.The temperature applied to the heating element was 374K (100˚C) and the initial temperature was 284k (10.85˚C).

1. 터널의 외기 온도 -10, -20, -30 (˚C) 적용 결과1. Application temperature of tunnel outside temperature -10, -20, -30 (˚C)

물의 온도가 0˚C 까지 도달하는 시간은 표2와 같다.The time at which the water temperature reaches 0 ° C is shown in Table 2.

263K (-10˚C)263K (-10˚C) 253K (-20 ˚C)253K (-20 ˚C) 243K (-30 ˚C)243K (-30 ˚C) 시간 (s)Time (s) 172800 (48hr)172800 (48hr) 86400 (24hr)86400 (24hr) 64800 (18hr)64800 (18hr) 온도 (˚C)Temperature (˚C) -0.55-0.55 -0.26-0.26 -0.735-0.735

2. 터널의 외기 온도 -10(˚C)에서 발열체를 적용한 결과2. Results of application of heating element at outside temperature of tunnel -10 (˚C)

터널의 외기 온도가 -10(˚C)에서 발열체를 적용 후 물의 온도변화는 표3과 같다.Table 3 shows the temperature changes of the water after applying the heating element at the outdoor air temperature of -10 (˚C).

151200s (42hr)151200s (42hr) 172800s (48hr)172800s (48hr) 194400s (54hr)194400s (54hr) 216000s (60hr)216000s (60hr) 적용 전 (K)Before application (K) 273.3(0.23˚C)273.3 (0.23 [deg.] C) 272.6(-0.55˚C)272.6 (-0.55 [deg.] C) 272.0(-1.15˚C)272.0 (-1.15 [deg.] C) 271.5(-1.65˚C)271.5 (-1.65 [deg.] C) 적용 후 (K)After application (K) 273.3 (0.23˚C)273.3 (0.23 [deg.] C) 275.0 (1.85˚C)275.0 (1.85 DEG C) 278.8 (5.65˚C)278.8 (5.65 [deg.] C) 281.8 (8.65˚C)281.8 (8.65 [deg.] C)

3. 터널의 외기 온도 -20(˚C)에서 발열체를 적용한 결과3. The result of applying the heating element at the ambient temperature of -20 (˚C)

터널의 외기 온도가 -20(˚C)에서 발열체를 적용 후 물의 온도변화는 표4과 같다.Table 4 shows the temperature changes of the water after applying the heating element at the outdoor temperature of -20 (˚C) of the tunnel.

적용apply 64800s
(18hr)64800s
(18hr) 86400s
(24hr)86400s
(24hr) 108000s
(30hr)108000s
(30 hr) 129600s
(36hr)129600s
(36 hr) 151200s (42hr)151200s (42hr) 172800s (48hr)172800s (48hr) 194400s (54hr)194400s (54hr) 216000s (60hr)216000s (60hr) 전
(K)I'm
(K) 275.2
(2.05˚C)275.2
(2.05 [deg.] C) 272.8
(-0.26˚C)272.8
(-0.26 ° C) 271
(-2.15˚C)271
(-2.15 [deg.] C) 269.5
(-3.65˚C)269.5
(-3.65 [deg.] C) 268.3
(-4.85˚C)268.3
(-4.85 [deg.] C) 267.3
(-5.85˚C)267.3
(-5.85 [deg.] C) 266.43
(-6.72˚C)266.43
(-6.72 ° C) 265.6
(-7.55˚C)265.6
(-7.55 DEG C) 후
(K)after
(K) 275.2 (2.05˚C)275.2 (2.05 [deg.] C) 275.4 (2.25˚C)275.4 (2.25 [deg.] C) 278.3 (5.15˚C)278.3 (5.15 [deg.] C) 280.7 (7.55˚C)280.7 (7.55 ° C) 282.5
(9.35˚C)282.5
(9.35 ° C) 283.8
(10.65˚C)283.8
(10.65 ° C) 284.8
(11.65˚C)284.8
(11.65 [deg.] C) 285.6
(12.45˚C)285.6
(12.45 [deg.] C)

4. 터널의 외기 온도 -30(˚C)에서 발열체를 적용한 결과4. Results of application of heating element at outside temperature of tunnel -30 (˚C)

터널의 외기 온도가 -30(˚C)에서 발열체를 적용 후 물의 온도변화는 표5과 같다.Table 5 shows the temperature changes of the water after applying the heating element at the outside temperature of -30 (˚C) of the tunnel.

적용 apply 43200s
(12hr)43200s
(12hr) 64800s
(18hr)64800s
(18hr) 86400s
(24hr)86400s
(24hr) 108000s
(30hr)108000s
(30 hr) 129600s
(36hr)129600s
(36 hr) 151200s (42hr)151200s (42hr) 172800s (48hr)172800s (48hr) 194400s (54hr)194400s (54hr) 216000s (60hr)216000s (60hr) 전
(K)I'm
(K) 276.4
(3.25˚C)276.4
(3.25 DEG C) 272.4
(-0.75˚C)272.4
(-0.75˚C) 269.3
(-3.85˚C)269.3
(-3.85 [deg.] C) 266.8
(-6.35˚C)266.8
(-6.35 [deg.] C) 264.8
(-8.35˚C)264.8
(-8.35 ° C) 263.2
(-9.95˚C)263.2
(-9.95 ° C) 261.9
(-11.25˚C)261.9
(-11.25 ° C) 260.7
(-12.45˚C)260.7
(-12.45 ° C) 259.7
(-13.45˚C)259.7
(-13.45 ° C) 후
(K)after
(K) 276.4
(3.25˚C)276.4
(3.25 DEG C) 275.1 (1.95˚C)275.1 (1.95 DEG C) 277.2 (4.05˚C)277.2 (4.05 [deg.] C) 278.9 (5.75˚C)278.9 (5.75 DEG C) 280.2 (7.05˚C)280.2 (7.05 [deg.] C) 281.1
(7.95˚C)281.1
(7.95 DEG C) 281.8
(8.65˚C)281.8
(8.65 [deg.] C) 282.3
(9.15˚C)282.3
(9.15 [deg.] C) 282.8
(9.65˚C)282.8
(9.65 [deg.] C)

이상으로 본 발명에 따른 터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치의 바람직한 실시 예를 설명하였으나 이는 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이에 의하여 본 발명의 기술적 사상과 그 구성 및 작용이 제한되지는 아니하는 것으로, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 도면 또는 도면을 참조한 설명에 의해 한정／제한되지는 아니하는 것이다. 또한 본 발명에서 제시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로써 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 사용되어질 수 있을 것인데, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의한 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술되는 본 발명의 기술적 범위에 구속되는 것으로서, 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능한 것이다.As described above, the preferred embodiment of the freeze reduction apparatus for reducing the freeze damage of the tunnel lining according to the present invention has been described as at least one embodiment, and the technical idea, And the scope of the technical idea of the present invention is not limited to or limited by the description with reference to the drawings or the drawings. It will also be appreciated by those skilled in the art that the concepts and embodiments of the invention set forth herein may be used as a basis for modifying or designing other structures for carrying out the same purposes of the present invention It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims and their equivalents. And various changes, substitutions, and alterations can be made without departing from the scope of the invention.

10 : 동결저감장치 20 : 터널 라이닝
100 : 발열체
200 : 전원
300 : 제어부10: Freeze reduction device 20: Tunnel lining
100: heating element
200: Power supply
300:

Claims (5)

터널 라이닝의 동결피해를 줄일 수 있는 장치에 있어서,
터널 라이닝(20)의 일측에 부착되는 것으로 전기가 공급되면 열을 발산하는 발열체(100); 및,
상기 발열체(100)의 일단이 결합되어 상기 발열체(100)에 전기를 공급하는 전원(200)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치.An apparatus capable of reducing freezing damage of tunnel lining,
A heating element 100 attached to one side of the tunnel lining 20 to radiate heat when electricity is supplied thereto; And
And a power source (200) coupled to one end of the heating element (100) to supply electricity to the heating element (100). 제1항에 있어서,
상기 전원(200)에 연결되어 전기가 상기 발열체(100)로 공급되는 것을 제어하는 제어부(300)를 더 포함하되,
상기 제어부(300)는 주변상황에 따라 상기 발열체(100)로 전기를 공급하여 상기 발열체(100)의 발열 여부를 제어하는 것을 특징으로 하는 터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치.The method according to claim 1,
And a control unit 300 connected to the power source 200 to control the supply of electricity to the heating element 100,
Wherein the controller (300) controls the heating of the heating body (100) by supplying electricity to the heating body (100) according to the surrounding conditions. 제1항에 있어서,
상기 발열체(100)는 터널의 길이방향과 서로 수직되게 일정간격으로 다수개 설치되고, 상기 전원(200)은 터널의 길이방향을 따라 설치되되 일측에 상기 발열체(100)의 일단이 각각 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치.The method according to claim 1,
A plurality of heating elements 100 are installed at regular intervals in parallel with the longitudinal direction of the tunnel. The power source 200 is installed along the longitudinal direction of the tunnel, and one end of the heating element 100 is coupled to one side of the power source 200 Wherein the freezing damage of the tunnel lining is reduced. 제1항에 있어서,
상기 발열체(100)는 터널의 길이방향과 평행하게 일정간격으로 다수개 설치되고, 상기 전원(200)은 터널의 길이방향과 서로 수직되게 설치되되 일측에 상기 발열체(100)의 일단이 각각 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치.The method according to claim 1,
A plurality of heating elements 100 are installed at regular intervals in parallel with the longitudinal direction of the tunnel. The power source 200 is installed perpendicularly to the longitudinal direction of the tunnel, and one end of the heating element 100 is coupled to one side of the power source 200 Wherein the freezing damage of the tunnel lining is reduced. 제1항에 있어서,
상기 발열체(100)는 탄소 나노 튜브로 되어 있는 것을 특징으로 하는 터널 라이닝의 동결피해를 줄여주는 동결저감장치.The method according to claim 1,
Wherein the heating body (100) is made of carbon nanotubes, and the freezing damage of the tunnel lining is reduced.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114109453A (en) * 2021-11-05 2022-03-01 重庆交通大学 Automatic heat preservation control structure of traffic tunnel in frozen soil district in season

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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