터널 구조에 따른 폭풍파 전파 분석을 위한 고속처리 기술 개발

• 영문명: Development of Fast Running Technology for Blast Wave Propagation Analysis in Tunnel Structures
• 발행기관: 한국시뮬레이션학회
• 저자명: 강민아(Min Ah Kang) 성승훈(Seung Hun Sung) 지훈(Hun Ji)
• 간행물 정보: 『한국시뮬레이션학회 논문지』제34권 제1호, 41~51쪽, 전체 11쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.03.31

국문 초록

폭발이 터널 내부에서 발생했을 때 폭풍파의 전파를 정확하게 예측하는 것은 터널 구조물, 인원, 장비에 대한 피해 분석에 필수적이다. 터널과 같이 좁고 긴 공간에서 폭발이 발생하면 폭풍파가 벽이나 천장, 바닥에 반사되어 복잡한 파형을 형성한다. 이러한 복잡한 폭풍파 예측은 실험과 유한요소 해석 코드를 이용한 수치적 방법에 의존하고 있으나, 이는 시간과 비용이 많이 소모되어 군사작전과 같이 빠른 예측이 필요한 환경에서는 적합하지 않다. 따라서 폭풍파 전파를 빠르게 예측할 수 있는 고속처리 기술의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 터널 내 폭풍파 전파를 더 빠르고 효율적으로 예측할 수 있는 고속처리 기술을 제안한다. 특히, 직선형뿐만 아니라 꺾임형, 분기형, 십자형 터널 구조에서의 폭풍파 감소 특성을 고려하여 경험식과 실험 데이터를 기반으로 개발된 감소 계수를 적용하여 모델링하였다. 제안하는 고속처리 기술의 성능을 평가하기 위해 직선형, 꺾임형, 분기형, 십자형 터널 구조에서의 폭풍파 전파를 Autodyn을 이용하여 수치적으로 분석하고, 그 결과를 비교하였다. 또한 터널 내부 위치에 따른 폭풍파 전파 특성뿐만 아니라 터널 구조별 폭풍파의 크기 감소 특성을 비교하여 특정 형태의 터널에 대한 폭풍파 변화 특성을 이해할 수 있다.

영문 초록

The precise prediction for a blast wave in tunnels is essential for assessing damages of tunnel structures, personnel, and equipment. In a narrow and confined space like tunnels, the blast waves are formed as complex waves due to reflection from walls and ceilings. The finite element analysis (FEA) has been widely utilized for predicting the blast waves in tunnels. However, the FEA is time-consuming and costly for modeling and simulation. For this reason, the development of the rapid prediction model for the blast waves in tunnels has been required. This study proposes a fast running model (FRM) for the blast wave prediction in various types of tunnels such as straight tunnels, bending tunnels, branch tunnels and cross tunnels based on image source method and reduction coefficients described in open literature. In order to confirm the feasibility of the proposed FRM, the blast waves estimated from the FRM were compared with the blast waves evaluated from FEA. In addition, the reduction ratios for the peak pressures after bending point or branch point were compared between results from the FRM and the FEA.

목차

1. 서론

2. 개활지에서의 폭압 전파 분석

3. 터널에서의 폭압 전파 분석 방법론

4. 유한요소해석 결과와 비교

5. 결론

References

키워드

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