미시령터널 - 제트팬에 대하여

[미시령에서]

미시령터널 - 제트팬

터널 환기방식중 종류식에 해당하는 제트팬(Jet Fan)은 터널을 통과하는 차량에서 배출되는 각종 오염물질(매연, 분진)과 화재시 발생하는 연기를 효과적으로 배출하기 위해 설치하는 것으로, 보통 140 - 200m 간격으로 터널 상부(천정)에 특별히 설치된 송풍기입니다. 제트팬은 터널내 압력특성을 고려하고 환기효과를 극대화하기 위해, 보통 터널의 양단 입출구부에 집중적으로 설치되어 있습니다. 제트팬은 터널 천정에 매달려 30m/sec 이상의 높은 풍속으로 운전되고 차량의 주행방향이나 터널내 자연기류 방향에 따라 정회전, 역회전 양방향 운전이 가능하도록 설계되어 있습니다.

터널내 화재시 이용자들의 대피로 확보와 화재진압을 위해 화염 및 연기가 역류하지 않도록 하고, 화염 하류의 기류의 성층화를 유지하면서 기류를 유지하기 위한 최소한의 터널내 풍속이 요구되는데, 이를 '임계속도'라 합니다. 임계속도는 화재의 강도, 터널의 특성(형상, 기울기 등)에 영향을 받으며, 이 임계속도에 의해 터널내 제트팬의 용량과 설치 개소가 산정됩니다.

▲ 미시령터널 내부에 160m 간격으로 설치된 제트팬

미시령터널의 길이: 상행선(인제방향) 3565m, 하행선(속초방향) 3520m

▼ 제트팬은 터널안 가시거리와 일산화탄소의 농도를  측정할 수 있는 VICO 시스템과 연동되어 자동 운전된다. 

 

▲  미시령터널에는 상행선(인제방향)에 24대, 하행선(속초방향)에 18대의  제트팬이 설치, 운영되고 있다.

미시령터널의 표고는 시점측(인제쪽) 504.33m, 종점측(속초쪽) 442.57m로 속초쪽이 62m 정도 낮습니다. (평균표고 475m) 즉 터널 자체가 속초쪽으로 내리막길(구배: -1.65%)이며, 미시령터널을 비롯한 많은 터널에서 한쪽 갱구가 다른쪽 갱구보다 높거나 낮은 편구배의 선형을 채택하고 있습니다. 이 또한 조금이나마 자연풍에 의한 자연적인 환기를 유도하고 배수를 용이하게 하기 위함입니다. 터널의 유지관리에서 가장 어려운 부분이 '환기'이고 터널설계자들이 가장 많은 관심을 갖고 개선을 위한 연구와 노력을 기울이고 있는 부문입니다.

참고적으로, 영동고속도로상의 둔내터널(서울방향)의 경우, 제트팬과 함께 환기효과를 높이기 위해 직경 약 8m, 깊이 200m의 수직갱을 터널 중간에 설치하여 오염된 공기를 외부로 배출하고 신선한 공기를 터널내부에 강제적으로 공급하기 위한 엑슬팬(Axial Fan)이 설치되어 있습니다.

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터널내에서는 차창문을 모두 닫고 공기순환 버튼을 '내부순환' 모드로 전환

우리나라에는 아직 터널내 공기오염에 대한 신빙성있는 자료가 없어서 외국에서 발표한 자료를 알아 보았습니다.  2009년도 호주 '퀸즐랜드' 공과대학 '디아 모로스카' 교수팀이 시드니에 있는 길이 4km의 M5 이스트 터널을 지나는 차 300대의 외부에서 초미세입자 밀도를 측정한 결과, 자동차 연료가 연소되면서 생기는 독성 초미세입자 (중금속, 발암물질도 포함)가 터널 밖의 공기보다 최대 1,000배까지 농축되어 있는 것을 발견하게 되었습니다. 터널 내에서 창문을 열어 놓고 달리는 것은 담배 연기를 직접 마시는 것과 같습니다. 터널내의 공기오염 물질은 여러가지가 있습니다. 그 중에서도 일산화탄소(CO), 일산화질소(NO)와 이산화질소(NO2), 오존(O3) 그리고 다핵방향족탄화수소(PAHs)가 많이 들어 있는 데, 이는 발암물질로 알려져 있으며, 석탄연기와 담배연기에도 많은 양이 들어있는 물질입니다. 긴 터널에서 창문을 열어 놓고 주행하는 것은 담배연기나 석탄연기를 직접 마시면서 달리는 것과 같습니다.

운전중 터널을 만나게 되면 창문을 모두 닫고 공기순환 버튼을 '내부순환' 모드로 전환합니다. '외부유입' 모드는 터널내의 오염물질이 차내로 들어오게 됩니다. 터널을 지나다 보면 환기시설이 잘 되어 있는 곳도 있고, 터널 벽이 오염물질로 시커먼 먼지로 둘러쌓여 있는 곳도 있습니다. 아무리 시설이 잘 되어 있는 터널이라도 대기오염 물질을 100% 환기시키는 데에는 한계가 있기 때문에 운전자 스스로 조심하는 것이 가장 좋은 방법입니다.

▼  미시령터널에 설치된 제트팬의 주요 제원 및 사양