최근 해저터널은 피난연결통로에 차압을 형성한다.

상대터널에서 차압 형성이 필요한 이유

가. 피난연결통로 개방에 의해 임계풍속이 영향을 받는다.

터널 화재에서 연기에 의한 인명피해를 방지위해 가장 중요한 것은 백레이어링 현상(Back Layering)이 발생하지 않도록 하는 임계풍속(Critical Velocity)의 형성이다. 그런데 대피를 위해 피난연결통로가 개방될 것이 예상되므로 임계풍속의 형성이 영향을 받을 수밖에 없다. 이는 화재가 발생한 터널 뿐만아니라 다른 방향의 터널인 상대터널에도 영향을 준다.

 

나. 방연풍속이 존재해야 상대터널이 영향을 받지 않는다.

산을 관통하여 설치하는 도로터널은 연기를 산 위로 배출할 수 있도록 수직 배기구를 설치하는 방법을 고려할 수 있지만, 해저터널은 특성상 수면 위로 수직 배기구를 만들 수 없다. 그러므로 화재가 발생한 터널에서 발생한 열기와 연기가 상대터널에는 영향을 주지 않도록 하는 차압 형성이 필요하다. 방연풍속을 발생시켜 개방되는 피난연결통로를 통해 열기와 연기가 넘어가지 못하도록 해야 하기 때문이다. 

 

피난연결통로가 개방되면 터널 내부 공기 흐름에 영향을 받는다.

터널 상호간 제트팬의 작동 방법의 차이

가. 화재 발생시 제트팬의 작동

일방향 터널에는 상하 각 방향마다 제트팬이 설치된다. 화재가 발생하여 자동화재탐지설비로부터 동작 신호를 받으면 각 터널의 제트팬이 작동하게 된다. 자동화재탐지설비의 동작신호를 받아 화재가 발생한 터널의 제트팬이 작동되면 임계풍속을 형성시켜 연기를 차량의 진행방향으로 흘러가게 해준다. 이러한 공기의 흐름은 백레이어링 현상이 발생하지 않도록 하는 것이 주요 목적이다.

 

터널 중간마다 제트팬이 설치되어 바람의 흐름을 형성시켜 준다.

나. 상대터널의 제트팬 역방향 작동

이때 주목해야 할 사항이 있다. 반대편 터널인 상대터널의 제트팬은 작동하는 방법이 달라진다. 터널의 진입로 입구에서는 정상적인 작동을 하여 차량의 흐름 방향으로 공기를 불어 넣어준다. 그런데 터널의 출구쪽에 설치된 제트팬은 역방향으로 작동하여 공기를 터널 내로 불어 넣어준다. 그리하여 화재가 발생하지 않은 터널에서는 양쪽의 제트팬이 터널 중심부를 향해 바람을 불어넣어 압력을 형성시킨다.

 

상대터널의 출구 쪽 제트팬이 역방향으로 작동하면 압력이 발생한다.

다. 피난연결통로에서의 차압 형성

화재가 발생한 터널은 차량의 주행방향으로만 바람의 흐름이 형성되어 임계풍속을 형성한 압력이 출구쪽으로 빠져나가게 된다. 그러나 반대 터널에서는 가운데 부분으로 바람의 흐름이 불어오므로 바람이 빠져나가지 못하고 자체적인 압력이 형성되어 있게 된다. 따라서 두 터널 상호간에는 내부 바람의 흐름 방향에 따라 압력이 다르게 발생하는 차압이 형성되는 것이다.

 

라. 차압은 방연풍속의 역할을 한다.

화재가 발생한 터널에서는 대피를 시작한 사람들이 피난연결통로의 문을 개방하기 시작한다. 그러면 반대편 터널에서 형성되고 있는 압력으로 인해 화재가 발생한 터널 쪽으로 바람이 불어오게 된다. 따라서 상대터널에서 발생한 차압은 연기가 상대터널로 침범하지 않게 하는 방연풍속의 역할을 하게 된다. 특별피난계단의 부속실 제연설비에서 차압이 존재해야 하는 이유와 그로 인한 방연풍속의 역할이라고 생각하면 된다.

 

상대터널의 출구쪽 제트팬이 역방향 작동하면서 차압을 형성한다.

그러므로 설계할 때부터 대책을 강구해야 한다.

가. 임계풍속 이상의 여유율이 필요하다.

상행 및 하행 터널 상호간 피난연결통로가 개방되어 공기의 흐름이 새롭게 형성되는데 이때에는 압력이 빠져나가 화재터널 내부의 풍속이 낮아지게 된다. 그러면 화재 터널에서는 임계풍속에 도달하지 못할 수도 있다. 그러므로 처음 설계할 때 임계풍속보다 더 많은 여유율을 두어 피난을 위한 통로들이 개방 되더라도 임계풍속 이상의 풍속이 형성될 수 있도록 하여야 한다.

 

나. 차압 형성을 위한 방법이 필요하다.

피난연결통로는 필요에 따라 개방되는 것이 아닌 당연히 개방되는 것이라고 가정하고 설계에 임해야 한다. 사람들과 차량들이 피난을 위해 피난연결통로로 몰려들기 때문이다. 피난연결통로를 통해서 화재가 발생하지 않은 터널 쪽으로 연기가 확산되지 않도록 하기 위해서는 설계 당시에서부터 상대 터널에서 차압을 발생시켜 방연풍속의 역할을 하게 하는 방안을 강구해야 한다.

 

다. 차압의 크기를 조절할 수 있어야 한다.

상대터널에서 발생한 차압은 시간이 지날수록 그 크기가 커진다. 터널의 입구와 출구방향에서 계속 터널 내부로 바람을 불어주기 때문이다. 이때 화재가 발생한 터널에서 피난연결통로의 문을 열면 상대터널 측으로부터 엄청난 바람이 몰려 들어오게 된다. 다수의 피난연결통로가 열릴 때는 그 방연풍속의 크기가 완만하지만, 처음에 열리는 피난연결통로는 엄청난 압력이 형성될 것이다. 그러므로 특별피난계단의 부속실 제연설비처럼 상대터널 제트팬의 회전량을 조절할 수 있도록 설계되어야 한다.

 

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