초고속 튜브철도 시스템을 위한 튜브 구조물의 기밀성 평가 : I. 해석모델 수립 및 재료 기밀성

Abstract

본 논문에서는 초고속 튜브철도 시스템의 개념설계 단계에 있어 진공튜브 구조물의 기밀성능 평가를 위한 기초 연구를 수행하였다. 먼저 Darcy의 흐름법칙에 근거하여 밀폐된 구조물의 내/외부 압력 차에 따른 공기 유입의 흐름식을 유도한 후 콘크리트 재료에 대한 투기성 평가 실험을 수행하여 콘크리트 강도에 따른 투기계수의 경향을 분석하였으며 이 결과를 바탕으로 가정 단면을 가진 튜브 구조물에 대한 내부 압력 변화를 해석적으로 모사하였다. 수립된 해석모델과 실험결과를 종합적으로 분석한 결과, 콘크리트의 투기성은 압축강도에 기하급수적으로 반비례하며 진공튜브 구조물에 콘크리트 재료를 적용하였을 경우 적어도 50MPa 이상의 압축강도를 갖는 콘크리트를 사용하는 것이 진공펌프의 운용 및 유지관리 측면에서 유리할 것으로 나타났다. This paper presents a preliminary study for air-tightness evaluation of vacuum tube structures for super-speed tube railway systems. The formula for flow rate of the air caused by the pressure difference of the inside and outside of the tube structure is derived based on Darcy's law. A test is then performed to measure the air-permeability of concrete with various compressive strengths, the result of which is used for analytical simulation of the air intrusion for a tube structure with a preliminarily defined section. It has been shown that concrete with the compressive strength of at least more than 50MPa is recommended for effective operation and maintenance of the vacuum pump systems, as the air-permeability of concrete is inversely proportional to the exponent of its compressive strength.