도심 터널 내 대형화재 시 외부 대기질 위험성평가

Abstract

교통량의 급격한 증가에 대비하기 위해 신규 도로건설과 도로 직선화 공사가 진행되어 도로터널이 지속적으로 증가하고 있다. 터널 화재가 발생하였을 경우 열에 의한 손상 이외에 유독가스에 의해 사고가 확대되고 피해가 커질 수 있으 며, 이는 터널 내·외부에 영향을 미친다. 도심터널에서 대형화재가 발생한다면, 인구밀도가 높은 주위 시설로 배출되는 연소가스에 의해 더 큰 피해를 입을 수 있다. 따라서 배연시설인 환기탑으로 배출되는 연소가스의 농도해석을 수행하 여 피해를 저감할 수 있는 방안을 모색하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 실제 운영 중인 도심 내 위치한 터널을 대상으로 대형화재 발 생 시 확산되는 연소가스인 PM10(검댕, Soot)과 일산화탄소(CO)의 최대농도와 기준치에 따른 끝점거리(대피거리)를 계산하였다. 또한, 기존에 동측으로 형성 되어 있는 환기탑 형상을 변경해 이에 따른 농도 비교를 수행하여 그 영향이 감소될 수 있는 방안에 대해 제안해보았다. 100MW급 화재의 연소발생량인 200 m3/s를 가정하여 환기탑과 근접한 주요 영역별(오피스텔(서풍), 아파트(남 서풍), 백화점(북북서풍), 공원(북풍), 상업지구(동풍))을 향한 풍향을 달리하여 적용하였다. 그 결과 PM10과 일산화탄소의 최대 농도 값은 서풍, 남서풍, 동풍 을 적용했을 때 환기탑과 가장 근접한 시설인 오피스텔에서 가장 높았다. 북북 서풍, 북풍을 적용했을 때 PM10과 일산화탄소의 최대농도는 백화점에서 가장 높았다. 이를 통해 환기탑의 독특한 형상에 의해 동측으로 토출되는 연소가스 가 각 풍향과 만나 오피스텔과 백화점에 가장 큰 영향을 미침을 확인하였다. 환기탑의 형상을 변경했을 경우 PM10의 최대농도와 끝점거리는 저감은 크지 않았지만 일산화탄소의 최대농도값이 기준치 이하, 끝점거리가 0 m로 형상에 따라 주변 시설에 미치는 영향이 저감될 수 있다는 것을 확인하였다. 키워드 : 터널화재, 화재시뮬레이션, CFD, 전산유체역학, 위험성 평가