2013년도 설계실무자료집 - 터널공사

369

7-9

고속도로 터널 환기 및 방재용

슬림형 제트팬 적용계획 수립

시 설 처-2301

(2013. 7. 19)

I 추진배경

□ 신설노선 증가 및 교체대수 급증으로 공사비 및 전력료 절감 필요

관리대수 증가 연도별 교체계획 전력료

- 2018년까지 18개노선

85개 장대터널 신설

- 사용수명 : 12년

- 2016년까지 369대 교체

- 기본요금: 정격용량의30%

- 2016년 요금 약20억

□「슬림형 제트팬」개발 완료에 따른 적용방안 검토 필요

o 현행 표준도면(국내 제트팬 도입 초창기 작성) 개선

o 제트팬 제작기술 향상과 터널 설계기법 개선경향 반영

o 제트팬 운영결과 소음 및 운전관련 요구수준 축소

Ⅱ 추진경과

o 2012. 3월 :「슬림형 제트팬 개발」방침 수립

o 2012. 5월 : 개발 및 시험제작 착수

o 2012. 11월 : 제트팬 시범설치 및 노후제트팬 교체 터널 적용

- 삼마치 터널 등 4개소 42대

o 2013. 2월 : 설치 및 운영결과 조사

- 중량 및 크기 축소로 시공성 향상

o 2013. 3월 : 내․외부 전문가 포럼 실시

- 학계·발주처·산업계 전문가 합동 회의

- 세부 시험 및 성능기준 반영

o 2013. 6월 : 제작도면 및 시방서 표준화

2013년도 설계실무자료집 - 터널공사

370

Ⅲ 제작기준

□ 규격 및 성능 개선

o 형상 및 부품개선을 통하여 동일 성능대비 전력비용 절감

Ø1250형	기존형	슬림형	비고
전 력	37kw	30kw	19% 감소
풍 속	30m/s	30m/s	동일
풍 량	36.8㎥/s	36.8㎥/s	동일
소 음	90dB이하	95dB이하	5dB 완화
효 율	78%이상	FEG63	국제규격

 

※ Ø1400형, Ø1530형 제원은 붙임1 참조

o 길이 및 중량 감소로 시공성 및 경제성 향상

- 길이 30% 축소 및 중량 40% 감소 (Ø1250기준)

구 분 기존형 슬림형

외 관

길 이 5,200mm 3,600mm

중 량 2,380kg 1,420kg

o 기존 규격 삭제 및 신규 규격 신설

- 기존 Ø1030형은 Ø1250형으로 대체되어 규격 삭제

- 제트팬 이격거리 기준개선(0.5D→0.3D)으로 Ø1400형 신규 개발

2013년도 설계실무자료집 - 터널공사

371

□ 품질 및 내구성 향상

o 주요자재 STS적용으로 내구성 향상

- 케이싱, 아이볼트, 인렛콘, 안전판, 브라켓 등 STS 적용

- 임펠러 사용재질 기준 강화 (AC4C-T6급)

구 분	기존형	슬림형
케이싱 아이볼트 인렛콘,브라켓	o STS o 등가의 표면처리 재질 o 아연도금 강판	o STS만 적용
임펠러	o 알루미늄 합금주물 (AC4C) 전체	o 알루미늄 합금주물 (AC4C) T6급 이상

  

o 시험 및 검사방법의 국제규격화

- 제트팬 성능시험 국제규격(AMCA205) 도입

- 브라켓, 앙카볼트 등 등 주요부품 공인기관시험

구 분	기존형	슬림형
임펠러	o 전량 비파괴검사 (PT 및 RT)	o 전량 비파괴검사 ( PT 및 RT 시험기준 및 합격 기준 제시)
성능시험	o KS B 6311 시험방법 o 국가공인인증기관 성적서만 인정	o KS B ISO 13550 시험방법 o 국가공인인증기관 또는 단체표준 인정
턴버클 앙카볼트	o 자체검사	o 국가공인인증기관 시험

□ 도로 터널 적용 방안

o 슬림형 제트팬은 성능특성상 고속도로 일방향교통 터널만 적용

- 임펠러 등 부품개선으로 정방향 성능은 향상

- 역방향성능은 정방향 성능의 60%로 역방향사용 미고려

o 일방향 교통터널이 아닌 경우 별도의 검토후 적용 필요

2013년도 설계실무자료집 - 터널공사

372

Ⅳ 기대효과

□ 제트팬 동력 및 중량감소에 따른 공사비용 절감 (△165억)

1대당 절감비 1대당 단가 전기공사비

△ 9.9백만원/대

기존 : 34백만원

슬림 : 30백만원

---------------------------

△4백만원

기존 : 82.6백만원

슬림 : 76.7백만원

---------------------------

△5.9백만원

o 공사중 및 설계중 터널 1,666대 적용시 165억 절감

□ 내구성 개선 및 동력감소에 따른 유지관리비 절감 (△19억/년)

1대당 절감비 내구성 개선 절감 전력비용 절감

△ 1.14백만원/대

기존 : 2.9백만원/년

슬림 : 1.9백만원/년

---------------------------

△ 1백만원/년

기존 : 0.77백만원/년

슬림 : 0.63백만원/년

---------------------------

△ 0.14백만원/년

o 공사중 및 설계중 터널 1,666대 적용시 19억/년 절감

Ⅴ 적용방안

□ 신규설계 노선 : 반영 (함양-울산, 대구순환선 등)

□ 공사중인 노선 : 설계변경 시행

□ 자체 개량사업 : 신규 제트팬 구매 반영

붙임 1. 슬림형 제트팬 제원 1부

2. 슬림형 제트팬 제작 적용기준 1부

3. 공사중 및 설계중인 터널 제트팬 현황 1부

4. 슬림형 제트팬 표준시방서 1부

5. 슬림형 제트팬 표준설계도면 1부

2013년도 설계실무자료집 - 터널공사

373

슬림형 제트팬 제원

구분 1,250형 1,400형 1,530형

제

트

팬

형식 천정부착 횡형 슬림형 제트팬

규격

내경 ∅1,250[절대준수] ∅1,400[절대준수] ∅1,530[절대준수]

외경 ∅1,450[절대준수] ∅1,600[절대준수] ∅1,750[절대준수]

토출풍속 (m/s)

정회전 30이상[절대준수] 30이상[절대준수] 30이상[절대준수]

역회전 18이상 18이상 18이상

풍 량 (m3/s)

정회전 36.8이상 46.2이상 55이상

역회전 22이상 28이상 33이상

전압(Pa)[mmAq]

정회전 540[55]이상 [절대준수]

역회전 197[20]이상

회전수(rpm), 동기 1,800 1,200 1,200

사용온도(℃) -18 ~ +40 -18 ~ +40 -18 ~ +40

FEG(송풍기효율등급) 63 이상

모

터

동력(kW) 30 37 45

모터 절연계급 H종 [절대준수]

전 원(PH/V/Hz) 3 / 380 / 60

중

량

본체, 소음기, 모터(kg) 1,200kg 이내 1,700kg 이내 2,000kg 이내

브라켓, 턴버클, 기타(kg) 220kg 이내 250kg 이내 250kg 이내

총 중량(kg) 1,420kg 이내 1,950kg 이내 2,250kg 이내

소 음 (dB(A)) 95이하 (팬과 이격거리 각방향 1.5m이내)

제트팬 총 길이(mm) 3,600이상~3,960이하 4,400이상~4,840이하 4,600이상~5,060이하

재

질

케이싱, 인넷콘,

사이렌서,흡입 벨마우스

STS304

임펠러 허브 AC4C-T6 또는 STS304

블레이드 AC4C-T6

앙카, 브라켓 STS 304

턴버클 압력배관용 탄소강관(SPPS38) + SM45C 단조강

제트팬 내열온도 화재시 250℃에서 60분 이상 운전 가능할 것 [절대준수]

주의사항 제트팬은 제작사에 따라 규격이 변경될 수 있으나 절대조건은 준수 할 것

붙 임 #1

2013년도 설계실무자료집 - 터널공사

374

슬림형 제트팬 제작기준

1. 규격 및 외관

□ 적용내용

o 현행 1030형 삭제, 1400형 신규 개발

- 슬림형제트팬은 Ø1250형, Ø1400형, Ø1530형 3종 개발(붙임1참조)

- 신규터널은 Ø1250형 최소 규격으로 Ø1030형 불필요

- 기존터널의 Ø1030형은 Ø1250형으로 대체하여 대수 축소

- 공사중 터널은 제트팬 이격거리 기준개선(0.5D→0.3D)으로

Ø1400형의 적용이 가능하여 개발

o 임펠러 형상개선으로 동일성능대비 전력비용 절감

o 동일 규격대비 길이 및 중량이 감소로 시공성 및 경제성 향상

Ø1250형	기존형	슬림형	비고
길 이	5,200mm	3,600mm	30% 감소
중 량	2,380kg	1,420kg	40% 감소
전 력	37kw	30kw	19% 감소

 

□ 비 교 표

기존형 슬림형

o 원통형이며, 좌우대칭

o 소음기부분이 길고, 전부분

흡음재 처리

o 원통형이나, 중앙부 흡음재 삭제

o 팬효율 상승을 위한 입구부

인렛콘 설치

붙 임 #2

2013년도 설계실무자료집 - 터널공사

375

2. 제트팬 성능

□ 적용내용

o 동일 규격대비 제트팬 풍속 및 풍량 성능 동일

Ø1250형	기존형	슬림형	비고
전 력	37kw	30kw	19% 감소
풍 속	30m/s	30m/s	동일
풍 량	36.8㎥/s	36.8㎥/s	동일
소 음	90dB이하	95dB이하	5dB 완화
효 율	78%이상	FEG63	국제규격

o 국제규격(AMCA 205) FEG3) 도입 적용

o 고속도로 일방향 교통 최적화로 역방향 풍속 및 풍량은 감소

□ 비 교 표

기존형 슬림형

기존 블레이드 블레이드형상 개선

제트팬 모터(37kw) 제트팬 모터(30kw)

3) FEG (Fan Efficiency Grade) : 팬 효율 등급

2013년도 설계실무자료집 - 터널공사

376

3. 재질

□ 적용내용

o 케이싱, 아이볼트, 인렛콘, 안전판, 브라켓 등의 모든 부품

STS로 적용하여 부식방지 및 내구성 향상

- 유지관리 경험에 따라 내구성이 입증된 STS 적용

o 임펠러 재질 알루미늄 합금주물 (AC4C-T6) 적용

- 알루미늄 합금주물의 열처리방법 등급(AC4C)는 F,T5,T6,T61 등

4종으로 구분되며, 기계적 성질이 우수한 T6,T61급을 사용

o 케이싱내경과 임펠러외경 간극 구체적인 기준제시

- 내경 사이즈별로 최소 이격기준 제시

o 모터 내열성향상을 위하여 내열 구리스, 내열 리드선 적용

□ 비 교 표

구 분	기존형	슬림형
케이싱, 아이볼트 인렛콘, 브라켓	o STS 또는 등가의 표면처리 재질 또는 아연도금 강판	o STS
임펠러	o 알루미늄 합금주물 (AC4C) 전체	o 알루미늄 합금주물 (AC4C) T6급 이상
케이싱과 임펠러 간극	o 기준 없음	o 3.5mm이상
모터 내열성	o 일반 구리스, 리드선	o 내열 구리스, 리드선

2013년도 설계실무자료집 - 터널공사

377

4. 시험 및 검사방법

□ 적용내용

o 임펠러 및 브라켓 검사 시험방법과 측정기준 표준화

- 비파괴검사 종류 및 범위, 합격기준 제시로 품질기준 향상

o 제트팬 정회전 및 역회전 성능시험 KSB ISO 13350규격 도입

- 국제규격(AMCA205) 성능시험기준 도입

o 한국설비기술협회(KARSE) 단체 표준 인증 인정

- 산업표준화법 제27조에 따른 단체표준인증 적용

o 진동측정 시험기준은 AMCA기준 적용

o 턴버클, 앙카볼트의 공인기관시험성적서

□ 비 교 표

구 분	기존형	슬림형
임펠러	o 전량 비파괴검사 (PT 및 RT)	o 전량 비파괴검사 (PT 및 RT) - PT 및 RT 시험기준 및 합격 기준 제시
성능시험	o KS B 6311 시험방법 o 국가공인인증기관 성적서만 인정	o KS B ISO 13550 시험방법 (세부시험방법 별첨) o 국가공인인증기관 또는 단체표준 인정
진동측정	o 기준없음	o 2.5mm/s이하
턴버클 앙카볼트	o 자체검사	o 국가공인인증기관 시험