공동구 결로 대응 시간 확보를 위한 환기 제어장치 최적화 연구
Optimization of ventilation control devices for securing response time against condensation in utility tunnels
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초록
공동구는 전력, 통신, 수도 등 주요 시설물을 한곳에 수용하는 지하 시설이다. 이를 통해 도시 공간을 합리적으로 활용하고, 시설의 보수 및 관리를 용이하게 하며, 일부 중복 투자를 방지하여 경제성 향상에 도움을 준다. 하지만 체계적이지 못한 공동구 관리는 기존 개별 단독구 보다 더 큰 피해를 가져올 우려도 있다. 공동구에서 대표적인 사고는 화재, 침수, 침입등이 있으나 국내 공동구를 운영하는 많은 관리자들은 결로 현상을 가장 큰 문제로 생각한다. 결로는 각종 모니터링 센서 고장의 원인이며, 이로 인해 화재, 침수, 침입 등 다양한 대형 사고를 감지 못하는 결과를 초래할 수 있다. 본 연구는 결로에 대한 기존 문헌과 이론식을 통해 건구온도를 역으로 계산하여 공동구 내부에 결로가 발생하지 않는 조건(표면온도 >노점온도)을 도출하였다. 도출된 건구온도를 바탕으로 전산유체역학(computational fluid dynamics, CFD) 해석을 실시하여 환기구의 높이에 따른 결로 발생까지의 시간을 비교·분석하였다. 또한 환기팬의 위치와 풍량을 변수로 하여 결로 대응 시간을 확보하기 위한 최적 방안을 연구하였다. 따라서 본 결과를 활용한다면, 공동구 설계와 운영 시 결로 발생 상황 대응에 도움을 줄 것으로 기대된다.
Abstract
A utility tunnel is an underground facility that accommodates major infrastructure such as power, telecommunications, and water supply in one place. This enables the rational use of urban space, facilitates maintenance and management of facilities, and helps improve cost efficiency by preventing redundant investments. However, poor management of utility tunnels can cause greater damage than conventional singlepurpose ducts. Typical accidents include fire, flooding, and intrusion, but in Korea, many utility tunnel operators consider condensation to be the most serious issue. Condensation is a primary cause of monitoring sensor failures, which in turn can trigger various large-scale accidents such as fire, flooding, and intrusion. In this study, the dry-bulb temperature at which condensation does not occur by ensuring the internal surface temperature of the utility tunnel remains higher than the dew point temperature was calculated in reverse using existing literature and theoretical equations. Computational fluid dynamics (CFD) simulations were conducted to analyze scenarios in which the inflow of hot external air causes the internal conditions of the utility tunnel to shift toward the dry-bulb temperature at which condensation occurs. In addition, the location and airflow rate of ventilation fans were considered as variables to explore optimal strategies for securing response time against condensation. Therefore, the results of this study are expected to provide useful insights for condensation management in the design and operation of utility tunnels.