지하철 터널의 미세먼지 농도 예측 모델링과 모사를 통한 환기 방안 연구 = A Study on Ventilation Control using Modeling and Simulation of Particulate Matter Concentration Prediction in Subway Tunnels

국문 초록 (Abstract)

서울시 인구의 400만명 이상이 매일 이용하는 대중 교통인 지하철은 여러 가지 이점으로 인하여 수요가 계속 증가하는 교통 수단이다.
이용 승객의 증가에 따라 승객의 안전을 위해 지하 역사의 공기질을 향상시키는 다양한 보완으로 터널과 승강장이 스크린도어로 격리되기 시작하면서부터 터널의 공기질의 악화가 문제가 되기 시작하였다.
본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 터널의 공기질을 향상시키는 터널 환기 제어 방안을 위해 터널 내부 미세먼지 농도를 미리 예측하는 방안에 대해 연구하였다.
이 방법에는 수치해석적 분석 방법의 하나인 유한차분법(FDM)을 활용하였으며 이를 통해 얻어낸 모델은 J역사에서의 다양한 실험 결과와 비교함으로써 신뢰도를 확보하였다. 또한 통계학적 가설 검증을 통하여 두 값이 통계학적으로 의미가 있는지도 확인하였다.
그 결과, 모델은 실제 값과 비교하여 같은 값이라는 통계학적 결론을 내리게 되었고, 이를 이용해 몇 가지 새로운 제어 방안을 미리 예측하여 보았다.
환기구의 높이를 조절하는 방안과 전체 역사의 제어를 통해 서로간의 시너지 효과를 얻는 방법은 전력의 효율성 문제와 터널 내부 공기질의 향상이라는 두 가지 이점을 가져 올 수 있는 유용한 방안임을 확인할 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 = 1
• 제1절 지하 터널 공기질 관리 현황 = 2
• 제2절 터널의 환기 제어 방법 = 7
• 제3절 연구 목적 = 10
• 제2장 이론적 배경 = 12
• 제1절 수치해석적 분석방법 = 12
• 제2절 유한차분법 = 12
• 제3장 실험 및 예측 프로그램 검증 = 15
• 제1절 TMS Monitoring = 15
• 제2절 예측 프로그램 = 19
• 제3절 실험 조건 = 20
• 제4절 예측 프로그램 검증 = 23
• 제5절 2표본 t-검정 방법을 이용한 통계학적 검증 = 25
• 제4장 모델을 이용한 터널 환기 제어 방안 = 30
• 제1절 환기구 높이 변경 = 30
• 제2절 전체 역사의 통합 제어 = 32
• 제5장 결론 = 34
• 참고문헌 = 36
• ABSTRACT = 40