R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201717CTAP-C095650-03 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 극한 도심 홍수방어를 위한 최적 수리 성능 대심도터널(왕복 4차선 이상) 원천설계기술개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2015-06-26 ~ 2018-12-25 | |||||
| 연구책임자 | 이동섭 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
7명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
18명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 455,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 455,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 839,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 839,000,000 원 |
|||
| 연구기관명 | 한국건설기술연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
- 기후변화로 인해 사회·경제적 니즈 중요도가 매우 높은 분야인 수재해 예방 및 도심지역 침수 피해 최소화에 대한 적극적인 대처가 필요함 - 홍수 방어용 대심도터널의 경우, 도심지역 침수 피해 저감 목적으로 지상 저류시설 설치를 위한 공간 확보의 어려움을 극복할 수 있고, 기존 배수 시설의 용량 증설 및 배수 시스템 개선 시 발생하는 제약과 도심지 지하공간의 사회기반시설 난립 등, 여러 사회적 문제를 해결할 수 있는 방안으로 급부상함 - 대심도터널은 도시의 이수, 치수, 환경적 문제를 해결하고 있지만, 국내에서 설치되어 운영되고 있는 사례가 없고, 설계 및 시공 기준이 전무한 상태로 관련 사항에 대한 개발을 수행함 [최종목표] 극한 도심 홍수방어를 위한 최적 수리 성능 대심도터널 원천설계기술개발 - 안정 와류 유도 신형 유입구 설계기술 개발 및 흐름손실 최소화 접합부 설계기술 개발 - 낙차에너지 저감, 수직갱 내부 질식 방지, 유입부 공기배출을 고려한 통수 능력 증대 수직갱 설계 기술 - 수충부 충격량 저감 감세지 설계 및 공동 현상에 의한 구조물 파손 방지 기술 - 흐름 손실 최소화 접합부 설계 기술 - 고용량, 고효율 안정 와류 유도 신형 유입구 설계 기술 - 대심도터널 적용에 의한 침수 피해 감소 효과 분석 - 1차원 대심도터널 이상류 흐름 모형 개발 - 2차원 대심도터널 이상류 흐름 모형 개발 - 지표수 수치 모형 및 이상류 흐름 모형 연계 - 대심도터널 수리성능 평가와 개선기법 및 공기거동 제어기법 개발 - 대심도터널 내부 공기거동 및 이상류 거동 메커니즘 구명 - 이상류 거동 실험 검증을 통한 이상류 해석기법 개발 - 연속레이저 PIV 기법을 이용한 신형 다단식 나선 유입구 및 터널 접합부 계측 기법 개발 [연구내용 및 범위] 1. 고효율 지하유입시설에 의한 대심도터널 최적 수리성능확보 기술 개발 - 낙차에너지 저감을 위한 유입부 설계 기술 개발 - 유입부 공기 배출을 고려한 통수 능력 증대 수직갱(Drop shaft) 설계 기술 개발 - 수리 실험을 통한 유입구 흐름 특성 파악, 각 유입구 형식별 적용성 분석 - 유입구 형식에 따른 수직갱 내부 흐름 특성 및 수직갱 내부 유량별 air-core 형성 특성 파악 - 수직갱 제원 및 내부 흐름 특성 변화에 따른 공기 배출 특성 평가 및 수직갱 내부 질식 발생 메커니즘 구명 - 수충부 충격량 저감을 위한 수직갱 하단 감세지(Plunge pool) 설계기술 개발 - 설계유량 100 m³/s 까지 전체 유량 범위에 대하여 안전한 고용량 유입 시설 수리학적 설계 기술 개발 - 유입구 수직갱 내부 질식(Vortex drop shaft chocking) 방지 기술 개발 - 공동 현상(Cavitation)에 의한 구조물 파손 방지 기술 개발 - 안정 와류(Vortex) 흐름 유지를 위한 신형 유입구 설계 기술 개발 - 흐름 손실 최소화 접합부 설계 기술 개발 2. 대심도터널의 수리현상과 침수피해 감소효과에 대한 수치해석 기술 개발 - 1·2차원 대심도터널 이상류 흐름 해석 수치모형 개발 - 2차원 이상류 흐름 기본 코드 개발 - 실험 결과를 이용한 대심도터널 이상류 흐름 해석 수치 모형 정확도 개선 - 실험 결과를 이용한 대심도터널 이상류 흐름 모형 검/보정 - 실험 조건을 고려한 터널 내부 구조물 형식 및 신규 유입시설 반영 수치 해석/모의 수행 - 지표수 수치 모형 및 이상류 흐름 모형 연계 - 대심도터널의 수리 현상과 침수피해 감소효과에 대한 수치해석 - 대심도터널 적용에 의한 침수 피해 감소 효과 검토(서울 지역 1개 후보지 대상) 3. 흐름안정화를 통한 대심도터널 수리성능 개선 기술 개발 - 대심도터널 내부 공기거동 메커니즘 구명 및 대심도터널 내부 공기거동 해석모형 구성 - 이상류 거동 메커니즘 구명 및 이상류 해석기법 개발 - 대심도터널 계통에서 발생하는 역사이펀 메커니즘 구명 - 유입수에 의한 터널 내부 잔류공기 포획 및 압축과정, 서지에 의한 수직갱(Drop shaft) 내부 공기압축 과정, 수직갱을 통한 압축공기의 부상 및 분출현상(Geysering) 구명 - 유입수에 의한 터널 내부 공기 이동 및 압축과정 해석모형 및 공기의 터널 및 수직갱 내 거동에 대한 해석적 모형 구성 - 기존 수치 모형을 이용한 대심도터널 내부 공기거동 수치모의 및 모형실험 수행 - 대심도터널 내부 이상류 거동에 대한 모형실험 및 검증 - 대심도터널 내부 공기거동 제어기법 개발 - 터널계통 수리성능 평가기법 개발 - 흐름 안정화를 통한 터널 수리성능 개선기법 개발 4. 연속레이저 PIV 기법을 이용한 신형 다단식 나선 유입구 및 터널 접합부 계측 기법 개발 - 대심도터널 수직갱과 터널 접합부에 대한 계측 기법 개발 |
|||||
| 색인어 | 한글 | 도심 홍수 | 대심도터널 | 홍수방어 | 설계기술 | 이상류 |
| 영문 | Urban flood | Great-depth tunnel | Flood protection | Design technology | Two-phase flow | |
| 최종보고서 | 국토교통기술촉진연구사업 최종보고서.pdf | |||||