Research Paper

Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association. 30 November 2025. 577-590
https://doi.org/10.9711/KTAJ.2025.27.6.577

ABSTRACT


MAIN

  • 1. 서 론

  • 2. 기존문헌 연구

  • 3. 환기구 높이에 따른 지하 공동구 해석

  •   3.1 환기구 높이에 따른 지하 공동구 해석 조건

  •   3.2 환기구 높이에 따른 지하 공동구 해석 결과

  • 4. 결로 발생 지연을 위한 환기팬 조건 별 해석

  •   4.1 환기팬 풍량 조건에 따른 결로 지연 해석

  •   4.2 환기팬 풍량 조건에 따른 해석 결과

  •   4.3 환기팬 위치 조건에 따른 결로 지연 해석

  •   4.4 환기팬 위치 조건에 따른 해석 결과

  • 5. 결 론

1. 서 론

지하 공동구는 전력, 통신, 수도 등 도시 필수 기반시설을 통합 수용함으로써 한정된 지하공간의 효율적 활용을 가능하게 하고, 유지관리의 체계화와 중복투자 방지를 통한 경제성 향상에 기여한다. 또한 재해 발생 시 신속한 복구와 안전성 확보를 통해 도시 기반의 지속가능성을 강화한다. 하지만 일반 시설물과 달리 공기 유동이 원활하지 못하고, 상대적으로 온·습도와 같은 내부 공기 환경조절이 어려워 각종 시설물의 내구도를 감소시킬 수 있으며, 공동구 내 화재, 침수, 침입 등의 재해를 사전에 감지 못하여 통신 마비, 가스 폭발 등의 2차 피해가 발생할 수 있다(Kim et al., 2023). 따라서 공동구의 온도, 습도, 유해가스 등의 내부 환경을 모니터링하고, 공동구 내부에서 발생할 수 있는 사고를 미연에 차단하는 것이 매우 중요하다(Shahrour et al., 2020).

공동구는 1850년 프랑스 파리에 적용된 것을 시작으로 1860년대 영국, 1890년대 독일, 1960년대 미국으로 점차 확산되었다. 아시아에서는 1920년대 일본에서 처음 건설되었으며, 1963년 공동구 법 제정을 기점으로 현재 2,057 km 이상 보급되었다(Wang et al., 2018; Luo et al., 2020). 한국의 공동구는 1978년 서울에 설치된 공동구를 시작으로 33개의 공동구가 존재한다. 국토교통부는 공동구 설치 및 관리지침을 제정하여 공동구와 수용시설 및 부대시설의 설치와 관리에 대해 규정하고 있다(MOLIT, 2023). 또한, 법으로 2,000,000 m2를 초과하는 개발지역에는 반드시 공동구를 설치하도록 지정했으며, 관련 예산 투입을 증대하고 및 공동구 안전관리를 위한 연구에 지속적으로 투자를 하고있는 추세다. 하지만 점차 증가하는 공동구에 비해 관련 연구는 부족한 실정이며, 공동구 내 화재, 침수 등의 사고는 1993년부터 빈도는 높지 않지만 지속적으로 발생해 왔다. 이러한 공동구에서 발생하는 사고를 방지하기 위해서는 센서 설치 및 모니터링을 통한 관리가 매우 중요하다. 이를 통해 잠재적인 위험 요소를 조기에 발견하고, 화재나 침수와 같은 긴급 상황이 발생했을 때 실시간 모니터링 데이터를 기반으로 신속하고 정확한 판단을 내릴 수 있다. 이러한 대응은 사고의 확산을 방지하고 피해를 최소화하는 데 큰 도움이 된다. 특히 공동구와 같이 다양한 기반시설이 집약된 공간에서는 상황 전파와 의사결정 속도가 안전 확보의 핵심이 되며, 센서 모니터링 시스템은 이를 뒷받침하는 필수 요소로 작용한다. 결과적으로, 체계적인 감지와 대응 체계는 공동구 운영의 안정성과 신뢰성을 높이는 데 중요한 역할을 한다.

결로는 다른 사고에 비해 발생 시 직접적인 피해는 크지 않을 수 있으나 화재, 침수, 태러와 같은 사고를 모니터링하는 센서의 고장을 유발할 수 있으며, 센서 오작동으로 인한 더 큰 2차사고로 이어질 수 있다. 또한, 조사에 따르면 공동구 관리자들의 가장 큰 고민도 결로에 의한 피해이다(Yoon et al., 2014). 한국은 여름철 고온의 공기가 상대적으로 저온의 공동구 내부로 유입되어 결로가 생성되며, 이로 인한 피해가 매년 발생하고 있다. 결로로 인한 피해를 최소화 하기 위해 팬 가동, 차단막, 차단문을 이용한 외부 공기 유입 차단 등의 방법을 사용하지만 결로 발생 이후에 제어장치를 가동한다면 피해가 발생할 수 밖에 없다. 따라서, 공동구 내부를 모니터링하여 결로가 발생하지 않도록 적절하고 효율적인 온·습도 환경의 유지가 필요하다(Seong et al., 2014; 2017; Guoqing et al., 2019).

본 연구에서는 노점온도 계산 이론식을 역으로 이용하여, 결로가 발생하지 않는 범위의 건구온도를 산출하였다. 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 해석을 통해 외부 고온의 공기가 환기구를 통해 공동구 내부로 들어오는 상황을 시뮬레이션 하였으며, 환기구의 높이에 따라 공동구 내부 결로 발생까지 걸리는 시간을 분석하였다. 또한 환기팬의 풍량 변화에 따른 건구온도 도달 특성을 시뮬레이션 하였으며, 설치 위치별로 결로 발생 이전의 대응 시간을 확보하기 위해 필요한 풍량 증가 정도를 분석하였다.

2. 기존문헌 연구

Murray (1967)식 (1), (2), (3)과 같이 노점온도 계산식을 제시하였으며, 표면온도(tsur)가 계산된 노점온도(tdew) 보다 높거나 같은 상태일 때 결로가 발생함을 연구하였다.

(1)
es=6.1078×exp17.2694×tair 237.3+tair 

where, es : 포화수증기분압(Pa)

tair  : 건구온도(°C)

(2)
ea=RH100×es

where, ea : 실제수증기압(Pa)

RH : 상대습도

(3)
tdew=-237.3×lnea/6.1078lnea/6.1078-17.2674

where, tdew : 노점온도(°C)

본 연구에서는 결로 발생에 도달하는 노점온도로부터 역으로 계산하여 건구온도를 산출하였다. CFD 해석 상에서 외부에서 유입되는 고온의 외기로 인해 건구온도가 산출된 온도까지 도달하면 결로가 발생하는 것으로 가정하였다.

Yang (2007)은 서울에 있는 한 공동구에서 1년의 기간 동안 내·외부의 온도, 습도, 결로 발생 여부를 조사하였고, 결로 발생은 주로 여름철 차가운 벽면에서 고온 다습한 외기의 유입과 환기 불량으로 발생함을 확인하였다. 또한, CFD 해석을 이용하여 습도 85%일 때, 온도 변화(16–20°C)에 따라 결로가 발생하지 않았으나, 습도 95%일 때는 18°C부터 일부 구간, 20°C에서는 모든 구간에 결로가 발생함을 확인하였다. 또한 풍속을 3.11 m/s에서 5 m/s로 증가시켰을 때 결로가 현저히 감소함을 보여 환기 속도를 증가시켜 상부 환기를 하는 것이 결로 발생 최소화에 가장 효과적임을 연구하였다.

Park (2009)은 국내 특정 공동구를 대상으로 결로 발생 원인을 규명하고 CFD 해석을 이용하여 환기 시스템 개선 방안을 제시하였다. 국내 공동구의 결로 현상은 여름철 고온 다습한 외부 공기유입으로 발생함을 확인하였고, 결로가 빈번하게 발생하는 구간에서의 배기팬 용량, 온도, 습도, 벽면 온도, 재료 함수율을 측정하였다. 측정 결과를 통해 해당 구간의 높은 상대 습도와 낮은 유속, 외기온도 대비 낮은 벽면 온도로 인해 결로가 발생함을 확인하였다. 또한, CFD 해석을 통해 배기 팬 용량을 증가시키고, 순환 팬과 덕트를 설치하여 상대 습도를 감소시킴으로써 결로 발생을 감소시킬 수 있음을 분석하였다.

Tai et al. (2020)은 지하공동구의 온도, 상대습도 및 표면온도를 측정하고, 노점온도와의 관계를 분석하여 공동구 내부 상수도관에 생기는 결로 문제를 해결하기 위한 방법을 제시했다. 해결방안으로 25 mm의 고무, 플라스틱 단열층을 이용한 온도 조절과 단순한 공기순환을 위한 환기 방식이 아닌 실시간 환경 조건에 따라 유연하게 조절하는 환기 방식이 필요함을 제안하였다.

Ma et al. (2023)은 장마철 기계 환기 시 온도와 습도 분포를 통해 결로 위험을 분석하였고, 환기 제어 전략을 제시하였다. 공동구의 유입구와 배기구는 일주일간 폐쇄 상태(외부 공기 유입 없음)로, 배기팬 만을 가동하는 조건에서 현장 계측을 통해 21개 지점에서 공기 온도, 상대 습도, 표면 온도를 측정하였다. 측정한 데이터를 바탕으로 CFD 해석을 실시하였으며, 이를 통해 공동구 유입구 상부 벽, 케이블, 배관 표면 등에서 결로 발생위험이 가장 큼을 확인했다. 또한, 하부는 상대적으로 온·습도 변화는 적지만 외기 영향이 약한 구간(유입구에서 먼 구간)에서 고습도 구역이 형성되어 공동구 부대시설 및 센서에 영향에 줄 수 있을 것으로 보았다. 따라서 공동구 내부 온도를 상승시켜 결로에 대응하는 방법 보다 제습을 하는 대응이 가장 효과적임을 연구했다.

Choi et al. (2024)은 결로 발생 방지를 위한 대응 단계를 수립하고, 온도와 습도에 대한 실시간 모니터링 데이터를 바탕으로 노점 온도를 계산하고 이를 통해 결로를 사전에 예방하는 알고리즘을 개발했다.

결로에 대한 가장 대표적이고 즉각적인 대응은 환기이다. 하지만 환기를 통해서 결로를 예방하는 것은 한계가 있으며, 제습과 같은 방법의 연계를 통해 결로에 대응하는 것이 가장 효과적임을 기존 연구를 통해 확인되었다.

본 연구에서는 기존 이론식을 이용하여 결로 발생 시기를 계산하고, CFD 해석을 통해 환기구의 높이에 따른 결로 발생을 시뮬레이션 하였다. 또한 결로 대응 시간을 확보하고자 환기팬의 위치와 풍량 조건을 변수로 공동구 환기팬 가동을 시뮬레이션 하였으며, 환기팬 위치에 따라 필요한 풍속을 도출하였다. 이를 통해 공동구 운영 시 결로 대응 시간을 확보하고, 공동구 설계 시 효율적이고 경제적인 유지관리 전략 수립에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

3. 환기구 높이에 따른 지하 공동구 해석

3.1 환기구 높이에 따른 지하 공동구 해석 조건

고온의 외부 공기로 인한 공동구 내부 온도 변화를 시뮬레이션 하기 위해 CFD 해석을 실시하였다. CFD 해석은 미국 National Institute of Standards and Technology (NIST)에서 개발한 해석프로그램인 Fire Dynamics Simulator (FDS) 프로그램을 사용하여 해석을 수행하였다.

해석 조건은 외부 공기 유입 후 한 방향으로 공기 흐름이 발생하는 경우로 Fig. 1과 같다. 이때 환기구의 최소 높이(CASE 1)는 MOLIT (2016)에 따라 2.5 m로 모델링하였다. Fig. 1(b)–(d)에 나타낸 CASE 2–4의 환기구 높이는 각각 5.0 m, 7.5 m, 17.5 m로 CASE 1과 비교하면 Table 1과 같다.

공동구의 사이즈는 가로(X) × 세로(Y) × 높이(Z) 각각 30.0 m, 2.5 m, 2.5 m이며, 높이를 제외한 환기구의 사이즈는 2.5 m, 2.5 m이다. 환기구에 있는 외부로 연결되는 덕트의 사이즈는 1.5 m × 1.5 m로 모델링하였다. 공동구를 모델링하기 위해 적용한 물성치는 Table 2와 같으며, 공동구 초기 온도는 20.0°C로 설정하여 노점온도(tdew)가 20.0°C 이상일 때 결로가 발생하는 것으로 가정하였다. 이때, 상대습도는 70%로 적용하였으며, Murray (1967)의 계산식으로 역계산 된 건구온도는 25.88°C이다.

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Fig. 1.

CFD modeling according to ventilation shaft height

Table 1.

Case classification by shaft height

CASE Height of shaft (m) Relative increase over CASE 1 (%)
2.5 -
5.0 100
7.5 200
17.5 600
Table 2.

Applied material properties

Category Density (kg/m3) Heat transfer coefficient (W/m2·K) Thermal conductivity (W/m·K)
Concrete 2,400 15.0 2.0

3.2 환기구 높이에 따른 지하 공동구 해석 결과

Fig. 2는 공동구 환기구 높이 별 건구온도 도달 시점을 나타낸 그래프다. 건구온도 측정은 환기구에서 가장 가까운 곳(0 m, 환기구 직하부)에서 측정하여 CASE 별 최단거리에서 건구 온도 도달 시간을 확인하였다. y축은 Table 1의 높이 별 CASE, x축은 건구온도 도달 시점을 나타내며, 두 변수 사이에는 뚜렷한 선형적 상관관계가 확인된다. 이를 수식으로 나타내면 식 (4)와 같다. 이는 환기구 높이가 증가할수록 건구온도 도달 시간이 비례적으로 지연됨을 의미한다.

(4)
y=0.8168x-9.1697(R2=0.9981)

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Fig. 2.

Dry-bulb temperature arrival time in the utility tunnel with respect to ventilation shaft height

Fig. 3은 환기구 직하부(0 m) 건구온도 도달 시점을 기준으로 온도 측정지점이 10 m, 20 m, 30 m 멀어질수록 건구온도에 도달하기까지 시간이 증가함을 보여주고 있다. x축은 CASE ① 대비 높이 증가율을 나타내고 있으며, y축은 공동구 내부 온도센서 설치 위치 별 건구온도 탐지 지연시간을 나타내고 있다. 가장 가까운 0 m 지점의 센서는 수직구 높이가 증가할수록 노점온도 도달 시간이 최대 122.9% 지연된다. 즉 환기구 높이 변화의 영향을 가장 크게 받으며, 10 m 지점의 경우 84.79%, 20 m 지점의 경우 57.27%로 감소한다. 가장 멀리 있는 30 m 지점의 센서의 경우 45.59%로 환기구 높이의 영향이 낮다. 즉 환기구의 높이 효과는 국부적(가까울수록)으로 큰 영향을 주고, 멀어질수록 크게 감소하는 경향을 확인하였다. 이는 환기 설계나 감지 센서 설치 전략을 수립할 때 중요한 고려 요소가 될 수 있다.

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Fig. 3.

Rate of increase in dry-bulb temperature arrival time relative to the increase in ventilation shaft height

4. 결로 발생 지연을 위한 환기팬 조건 별 해석

4.1 환기팬 풍량 조건에 따른 결로 지연 해석

결로에 대응하기 위한 가장 즉각적인 방법은 환기이다. 그러나 환기팬을 지속적으로 가동할 경우 운영 비용 증가로 인한 경제적 손실이 불가피하며, 이는 공동구 운영 효율성을 저하시킬 수 있다. 특히, 환기팬의 과도한 사용은 불필요한 에너지 소비를 유발할 뿐 아니라, 전력 수급 체계에도 부담을 주어 장시간 연속적인 환기 운전이 현실적으로 어려울 수 있다. 따라서 본 연구는 환기구 높이에 대해 대표 한 CASE를 선정하고, 공동구로 유입되는 외기에 대해 적정한 팬 풍량을 찾기 위해 해석을 실시하였다.

MOLIT (2016)에 따라 공동구 매설 깊이는 2,500 mm 이상 확보해야하기에 앞서 3장의 네 가지 CASE 모두 설계기준에는 부합한다. 하지만 CASE ④의 매설 깊이는 굴착량이 크게 증가함으로 경제성이 떨어지고, 지상과의 거리가 멀어지면 운영, 관리 및 비상 시 안전성 문제가 발생할 수 있으므로 대표 현실적인 측면을 고려하여 제외하였다. CASE ①–③에 대해 Wang et al. (2024)을 참고하여 대표 높이를 선정하였다. Wang et al. (2024)은 공동구에 대해 지진 응답 특성 분석을 실시하였으며, 이를 통해 매설 깊이에 따라 구조적으로 미치는 영향을 분석하였다. 이 연구에서 매설 깊이 2.5 m의 경우 지진 진동에 매우 민감하여 공동구 전체 변위가 가장 크게 발생하는 것으로 나타났다. 반면 7.5 m의 경우 변위는 크게 감소하지만, 공동구 내부 비틀림이 커서 균열 발생 위험이 가장 높아지는 것으로 확인되었다. 따라서, 중간 지점인 5.0 m (CASE ②)를 대표 환기구 높이로 선정하여 해석을 진행하였다.

공동구 내부로 유입되는 고온의 외기에 대응하기 위한 환기팬은 Fig. 4와 같이 모델링하였다. 공동구 및 환기구의 사이즈는 Fig. 1(b)와 같으며, 환기구 내부로 들어오는 외기에 대해 환기 덕트(ventilation duct) 정면에 환기팬을 설치하여 대응하는 상황을 시뮬레이션 하였다. 공동구 및 환기구에 대한 물성치와 온도 조건도 앞선 3.1 장의 해석 조건과 같으며, 환기팬의 풍량은 유입되는 외기와 동일한 풍량, 100%, 200%, 300% 증가시켜 해석을 실시하였다(Table 3).

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Fig. 4.

CFD modeling of outside air inflow and ventilation fan in the utility tunnel

Table 3.

Case classification according to ventilation fan flow rate

CASE Relative increase over the outside air flow rate (%)
0
100
200
300

4.2 환기팬 풍량 조건에 따른 해석 결과

환기구로 유입되는 고온(40°C)의 외기에 대해 환기 덕트 정면에서 환기팬을 180초 동안 가동했을 때 공동구 내부 온도 변화는 Fig. 5와 같다. CASE ⓐ의 경우 유입되는 외기로 인한 공동구 내부 온도가 외기 온도 대비 최대 23.89%, 전구간 평균 20.54% 감소하였지만, 공동구 내부 전체 구간에서 건구온도 보다 온도가 높아짐을 확인할 수 있다(Fig. 5(a)). Fig. 5(b)는 환기팬의 풍량을 유입되는 외기의 100%로 증가시켰을 때(CASE ⓑ)의 공동구 내부 온도 변화이다. CASE ⓐ에 비해 다소 감소하여 외기 온도 대비 최대 24.73%, 전구간 평균 30.54% 감소하였지만, 여전히 공동구 내부 전구간이 계산된 건구온도 이상이다. CASE ⓒ는 환기팬 풍량을 200%로 증가시킨 경우이며, 공동구 내부 온도가 현저하게 감소함을 확인하였다(Fig. 5(c)). 이 때, 환기구에서 가장 가까운 센서에서는 건구 온도 도달을 감지하였지만, 이 센서 외에 다른 센서는 시뮬레이션 시간 동안 건구온도에 도달하지 않았다. 따라서 CASE ⓒ의 경우 환기구에서 공동구로 이어지는 지점에서만 결로가 발생할 것으로 예상되며, 해당 구간에 적절한 제습이 이루어진다면 결로를 예방할 수 있을 것으로 판단된다. CASE ⓓ는 풍량을 300% 상승시킨 경우이며, 전구간이 건구온도에 도달하지 않았다. 환기구에서 가장 가까운 위치에서 CASE ⓐ 대비 건구온도 도달 지연율은 Fig. 6과 같다. CASE ⓑ와 ⓒ은 각각 16.38%, 42.26% 지연되었으며, CASE ⓓ의 경우 건구 온도에 도달하지 않았다(not attained). 하지만 CASE ⓓ 이상의 풍량으로 환기팬을 가동하면 결로 발생이 크게 지연될 것이나 에너지 소모 및 경제성에 맞지 않을 수 있다. 따라서 공동구의 조건에 적합한 환기팬 가동과 적절한 제습을 병행함으로써 경제성을 제고하고, 결로 대응에 필요한 시간을 확보할 수 있을 것으로 판단된다.

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Fig. 5.

Measurement of dry-bulb temperature arrival in the utility tunnel according to the ventilation fan airflow increase rate

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Fig. 6.

Delay rate of dew-point temperature arrival compared to CASE ⓐ

4.3 환기팬 위치 조건에 따른 결로 지연 해석

앞서 환기팬이 환기구 덕트 정면에 있는 경우와 달리 환기팬이 공동구 내부에 있는 경우에 필요한 풍량을 분석하기 위해 추가적인 해석을 실시했다. 환기구와 공동구의 모델링 조건은 앞서 4.1 장과 같으며, 환기팬의 위치를 Fig. 7과 같이 이동시켜 모델링하였다. 앞서 모델링한 환기구 덕트 정면(CASE ㉠)에서 환기팬을 이동시켜 공동구 내부 환기구와 가장 가까운 지점(CASE ㉡), 공동구 내부 환기구와 가장 가까운 지점에서 10 m 떨어진 지점(CASE ㉢)에 환기팬을 위치시켰다(Table 4). 세 가지 CASE에 대해 CFD 해석을 실시하였으며, 각각의 건구 온도에 도달하지 않는 풍량을 계산하였다.

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Fig. 7.

CFD modeling of additional ventilation fan locations

Table 4.

Case classification according to location of ventilation fan

CASE Location
Front of the ventilation opening
The point closest to the ventilation shaft
10 m from the ventilation shaft

4.4 환기팬 위치 조건에 따른 해석 결과

유입되는 외기 대비 CASE 별 각 위치에서 환기팬 풍량을 증가시켰을 때, 건구 온도에 도달하지 않는 풍량을 계산한 결과는 Table 5와 같다. CASE ㉠은 외기 대피 풍량이 300% 증가하면 건구온도에 도달하지 않았으며, CASE ㉡와 ㉢은 풍량을 900% 증가시켜야 건구온도에 도달하지 않았다. 본 결과를 통해 외기가 들어오는 덕트 정면에 환기팬을 설치해야 환기팬의 효율이 가장 좋은 것으로 보인다. 공동구 내부에 설치된 환기팬의 경우, 건구온도 도달 시간을 지연시키기 위해 요구되는 풍량에는 CASE 간 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 실질적으로 외기 대비 900% 풍량을 증가시켜 온도를 제어하는 것은 어려울 것으로 판단된다. 따라서 결로를 발생시키는 건구온도를 계산하여 결로 발생을 지연하고자 한다면, 환기팬의 설치 위치는 환기구 덕트 정면에 설치하는 것이 가장 합리적이다. 또한, 공동구 내부에 환기팬을 설치하는 경우에는 결로취약구역에 환기팬을 배치하여 전체적인 온도 감소 보다는 국부적인 결로 발생에 대응할 수 있도록 해야 한다.

Table 5.

Dry-bulb temperature attainment according to airflow conditions for each CASE

Increase rate CASE ㉠ CASE ㉡ CASE ㉢
200 O O O
300 X O O
500 - O O
700 - O O
900 - X X

5. 결 론

본 연구는 기존 노점온도 계산식을 이용하여 결로를 발생시키는 건구온도를 역으로 계산하였다. 계산된 건구 온도를 바탕으로 환기구 높이, 환기팬 풍량, 환기팬 위치에 따라 다양하게 CFD 해석을 실시하였으며, 이를 통해 결로 도달 시간을 지연하여 결로에 대한 대응 시간을 마련하고자 하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다.

1. 환기구 높이가 감소할수록 건구온도 도달시간은 환기구 직하부(0 m)에서 최대 122.9% 지연된다. 하지만 환기구에서 떨어질수록 환기구 높이에 따른 건구온도 지연 효과는 현저하게 줄어든다. 즉 환기구의 높이가 증가할수록 건구온도 도달 시간이 비례적으로 지연되는 경향을 보였다. 이는 공동구 설계 시 또는 환기 장치, 감지 센서 설치 계획을 할 때 중요한 고려 요소가 될 수 있다.

2. 환기구 덕트 정면에 환기팬을 설치하여 유입되는 외기 대비 풍량을 증가시켜 건구온도 도달을 지연하였다. 풍량 증가율 200–300%일 때 지연 효과가 뚜렷하게 나타났으며, 300% 이상인 경우 전 구간이 건구온도에 도달하지 않았다. 또한 증가율 200% 때는 일부 지점에서 건구온도에 도달했지만 적절한 제습이 이루어 진다면, 효율적으로 결로에 대응할 수 있을 것으로 판단된다. 따라서, 공동구 조건에 맞는 적합한 환기팬 가동 및 제습을 병행함으로써 에너지 소모를 최소화하여 결로에 대응할 수 있을 것으로 보인다.

3. 환기팬 위치에 따라 건구온도 도달을 지연시키기 위해 필요한 풍량을 도출하였으며, 환기구 덕트 정면에 설치하는 것이 가장 효율적인것으로 분석되었다. 공동구 내부에 설치하는 경우 건구온도 도달을 사전에 방지하기 위함보다는 결로취약구역에 국부 제어용 보조 환기팬으로 활용하는 것이 경제적임을 확인하였다.

4. 본 연구는 CFD 해석에 기반하고 있으며, 단일 형상의 공동구에 국한되어 연구를 수행하였다. 따라서, 추후 연구에는 다양한 형상의 공동구 및 복수 환기구에 대한 해석이 필요할 것으로 판단된다. 또한, 테스트베드 현장 계측을 통해 공동구 실측 데이터와 비교하여 본 연구의 신뢰도를 향상시킬 계획이다.

Acknowledgements

본 연구는 국토교통과학기술진흥원 공동구 활성화를 위한 스마트 운영 및 성능개선 기술개발 사업(RS-2023-00245334)의 지원으로 수행되었습니다. 이에 감사드립니다.

저자 기여도

공석민은 해석 및 원고 작성, 변요셉은 데이터 분석, 이기준과 최상일은 데이터 수집 및 정리 작업을 하였고, 이성원은 연구 개념 설계 구체화 및 원고 검토를 하였다.

References

1

Choi, S.I., Kim, J.H., Kong, S.M., Byun, Y., Lee, S.W. (2024), “Development of a warning algorithm and monitoring system for preventing condensation in utility tunnels”, Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 26, No. 5, pp. 551-561.

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