파랑 하중을 받는 수중터널의 수리모형실험

Abstract

수중터널(Underwater tunnel)은 부력에 의해 물속에 부유하거나 지지보가 자중을 부담하여 수중에 존재해 있는 터널을 의미한다. 이러한 터널의 개념은 수심이 깊은 호수 또는 해협을 횡단하는 구조 형식으로서 제안되었으며, 일찍이 노르웨이, 일본, 중국, 이탈리아 및 노르웨이 등의 국가를 중심으로 수중터널 실용화에 관련된 타당성 조사 및 관련 연구가 추진된 바 있다(FEHRL, 1996 Kanie, 2010, Mazzolani et al., 2010). 수중터널의 적용 가능 지역은 덴마크, 노르웨이, 스웨덴의 북유럽 3국에 분포하는 다수의 해협을 연결하는 스칸디나비안 링크 계획, 일본 대마도를 거쳐 한국과 일본을 연결하는 한일 해저/해중터널 계획을 비롯하여 베링 해협, 메시나 해협, 지브롤터 해협, 보스포러스 해협 등 다양하게 분포한다. 가까운 장래에는 위에서 언급한 지역들 중에서 지형 조건에 따라 전 구간 또는 일부 구간에 실제로 수중터널이 건설될 것으로 전망되고 있다 (Østlid, 2010). 본 논문에서는 일본 홋카이도 훈카만을 연결하는 수중터널 계획안(Society of submerged floating tunnel technology, 1997a 1997b)을 대상으로 수행된 수리모형실험 결과를 제시하였다. 파랑조건과 수심 및 부력 대 자중비(BWR: Buoyancy Weight Ratio)를 다양하게 변화시키면서 수중터널의 거동 및 수리특성을 분석하였다. 특히, 비디오 촬영 및 영상 분석을 통해 수중터널의 거동을 정밀하게 평가하였다. 본 실험 결과를 토대로 향후 새로운 구조 형식의 수중터널을 개발하는 연구를 지속적으로 추진해 나갈 계획이다.이탈리아 및 노르웨이 등의 국가를 중심으로 수중터널 실용화에 관련된 타당성 조사 및 관련 연구가 추진된 바 있다(FEHRL, 1996 Kanie, 2010, Mazzolani et al., 2010). 수중터널의 적용 가능 지역은 덴마크, 노르웨이, 스웨덴의 북유럽 3국에 분포하는 다수의 해협을 연결하는 스칸디나비안 링크 계획, 일본 대마도를 거쳐 한국과 일본을 연결하는 한일 해저/해중터널 계획을 비롯하여 베링 해협, 메시나 해협, 지브롤터 해협, 보스포러스 해협 등 다양하게 분포한다. 가까운 장래에는 위에서 언급한 지역들 중에서 지형 조건에 따라 전 구간 또는 일부 구간에 실제로 수중터널이 건설될 것으로 전망되고 있다 (Østlid, 2010). 본 논문에서는 일본 홋카이도 훈카만을 연결하는 수중터널 계획안(Society of submerged floating tunnel technology, 1997a 1997b)을 대상으로 수행된 수리모형실험 결과를 제시하였다. 파랑조건과 수심 및 부력 대 자중비(BWR: Buoyancy Weight Ratio)를 다양하게 변화시키면서 수중터널의 거동 및 수리특성을 분석하였다. 특히, 비디오 촬영 및 영상 분석을 통해 수중터널의 거동을 정밀하게 평가하였다. 본 실험 결과를 토대로 향후 새로운 구조 형식의 수중터널을 개발하는 연구를 지속적으로 추진해 나갈 계획이다.