KR20090054856A - 에너지터널 - Google Patents

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KR20090054856A
KR20090054856A KR1020070121753A KR20070121753A KR20090054856A KR 20090054856 A KR20090054856 A KR 20090054856A KR 1020070121753 A KR1020070121753 A KR 1020070121753A KR 20070121753 A KR20070121753 A KR 20070121753A KR 20090054856 A KR20090054856 A KR 20090054856A
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Abstract

본 발명은 에너지터널에 관한 것으로 락볼트천공구멍(10-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지락볼트(10), 숏크리트타설부위(11-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지숏크리트(11), 여굴부위(12-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지여굴(12), 라이닝부위(13-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지라이닝(13), 인버트부위(14-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지인버트(14), 기초부위(15-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지기초(15), 터널(20)주변 일정지점까지 천공된 굴착공(16-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지굴착공(16), 터널내부(17-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지터널내부(17) 중의 하나 이상으로 구성되어 터널(20)내부 및 터널(20)구체 및 터널(20)주변의 지열에너지를 이용하는 것을 특징으로 한다.
터널, 지열에너지, 락볼트, 숏크리트, 인버트, 여굴, 지열교환파이프

Description

에너지터널{Energy tunnel}
본 발명은 터널내부 및 터널구체 및 터널주변의 지열에너지를 이용하는 에너지터널에 관한 것이다.
일반적으로 지중 또는 지하 -5∼200m에는 약 10∼15℃의 일정한 온도인 지열이 존재한다. 이러한 지열을 이용하면 건물 및 사무실의 냉방 및 난방 또는 도로의 동결방지 등이 가능하다. 현재까지는 지상에서 지하의 심층으로 보링공을 굴착하여 보링공 내에 지열교환파이프를 설치하여 지열을 이용하는 수직형 지열이용시스템이 있다. 그리고 지상에서 지하 천층으로 트렌치를 굴착하여 트렌치 내에 지열교환파이프를 설치하여 지열을 이용하는 수평형 지열이용시스템이 있다. 이는 지상에서 단순히 보링공 또는 트렌치를 굴착하여 지열교환파이프를 설치하여 지열을 이용하는 시스템이다.
일반적으로 터널은 지중 도는 지하 -10∼50m 정도에 설치되게 된다. 따라서 터널 내부 및 구체 및 주변에는 약 10∼15℃의 일정한 온도인 지열이 존재한다. 이러한 지열을 이용하면 건물 및 사무실의 냉방 및 난방 또는 도로의 동결방지 등이 가능하게 된다. 그러나 아직까지는 터널 내부 및 구체 및 주변에 대한 지열을 이용하는 기술이 개발되지 못한 실정이다.
상기와 같은 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 터널의 내부 및 구체 및 주변을 형성하는 락볼트천공구멍, 숏크리트타설부위, 여굴부위, 라이닝부위, 인버트부위, 기초부위, 굴착공, 터널내부에 지열교환파이프를 설치하여 에너지락볼트, 에너지숏크리트, 에너지여굴, 에너지라이닝, 에너지인버트, 에너지기초, 에너지굴착공, 에너지터널내부를 이루고 이중의 하나 이상으로 구성된 에너지터널을 고안하고자 하는데 있다.
상기된 바와 같은 목적을 달성하기 위한 실시예에 따른 에너지터널은 에너지락볼트, 에너지숏크리트, 에너지여굴, 에너지라이닝, 에너지인버트, 에너지기초, 에너지굴착공, 에너지터널내부의 하나 이상으로 구성되고 이는 터널 내부 및 구체 및 주변의 지열에너지를 이용하는 해결수단을 제공한다.
상기한 바와 같이 본 발명은 에너지락볼트, 에너지숏크리트, 에너지여굴, 에너지라이닝, 에너지인버트, 에너지기초, 에너지굴착공, 에너지터널내부에 의하여 에너지터널을 고안하여 터널 내부 및 구체 및 주변의 지열에너지를 효과적으로 이용하는 기술을 제공한다. 또한 지하에 형성된 터널에 지열교환시스템 만을 간단하게 부가 함으로서 현재의 수직형 및 수평형 지열이용시스템보다 경제적이고 효율적인 지열이용시스템을 제공한다.
일반적으로 터널은 산악지, 도심지, 평지, 구릉지 등의 지중 및 지하에 건설되는 지하구조물이다. 터널의 종류에는 도로터널, 보도터널, 지하도터널, 지하철터널, 도수터널 등이 있다. 터널에는 터널의 보강을 위하여 락볼트천공구멍 및 숏크리트타설부위가 존재하고, 터널굴착시 터널단면보다 크게 굴착하는 여굴부위가 존재하고, 터널의 구체를 이루는 라이닝부위가 존재하고, 터널의 하부를 이루는 인버트부위가 존재하고, 터널의 기초를 이루는 기초부위가 존재하고, 터널의 내부를 이루는 터널내부가 존재하고, 필요시 터널주변에 굴착공을 설치하게 된다. 본 발명은 이러한 부위 및 구간 및 축조물에 지열교환파이프를 추가 설치하여 터널 내부 및 구체 및 주변의 지열을 이용하는 기술을 제공한다. 본 발명의 상세한 고안사항을 아래에 열거한다.
본 발명은 에너지터널에 관한 것으로 락볼트천공구멍에 지열교환파이프가 설치된 에너지락볼트, 숏크리트타설부위에 지열교환파이프가 설치된 에너지숏크리트, 여굴부위에 지열교환파이프가 설치된 에너지여굴, 라이닝부위에 지열교환파이프가 설치된 에너지라이닝, 인버트부위에 지열교환파이프가 설치된 에너지인버트, 기초부위에 지열교환파이프가 설치된 에너지기초, 터널주변 일정지점까지 천공된 굴착공에 지열교환파이프가 설치된 에너지굴착공, 터널내부에 지열교환파이프가 설치된 에너지터널내부 중의 하나 이상으로 구성되어 터널내부 및 터널구체 및 터널주변의 지열에너지를 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 지열교환파이프는 에너지락볼트, 에너지숏크리트, 에너지여굴, 에너지라이닝, 에너지인버트, 에너지기초, 에너지굴착공, 에너지터널내부 중의 하나 이상에 각기 설치되고, 각기 설치된 지열교환파이프의 하나 이상이 서로 연결된 연결구조로 지열이용시스템에 연결되거나 또는 서로 연결되지 않은 독립구조로 지열이용시스템에 연결되거나 또는 연결구조와 독립구조가 조합된 조합구조로 지열이용장치에 연결되어 터널내부 및 터널구체 및 터널주변의 지열에너지를 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 지열교환파이프는 직선형, U자형, 더블U자형, 지그재그형, 꼬임형, 나선형, 루프형 중의 하나인 단일형 또는 하나 이상이 조합된 복합형으로 구성되고, 이의 내부에는 열교환용액이 순환되어 흐르고 이의 양단에는 열교환용액이 유입 및 유출되는 유입구 및 유출구가 있는 구조인 것을 특징으로 한다.
상기 에너지락볼트, 에너지숏크리트, 에너지여굴, 에너지라이닝, 에너지인버트, 에너지기초, 에너지굴착공, 에너지터널내부 중의 하나 이상이 터널내부 및 터널입구 및 터널출구 및 터널주변의 도로, 보도, 벽체, 천정에 대하여 동결융해, 결빙방지, 응결방지, 해빙, 눈녹임, 빙판녹임하는 동결방지지열이용장치 또는 건물 및 사무실에 대하여 냉난방하는 냉난방지열이용장치에 이용되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 구성을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 에너지락볼트(10), 에너지숏크리트(11), 에너지여굴(12), 에너지라이닝(13), 에너지인버트(14), 에너지기초(15), 에너지굴착공(16), 에너지터널내부(17)를 나타낸 단면도이다. 본 도는 락볼트천공구멍(10-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지락볼트(10), 숏크리트타설부위(11-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지숏크리트(11), 여굴부위(12-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지여굴(12), 라이닝부위(13-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지라이닝(13), 인버트부위(14-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지인버트(14), 기초부위(15-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지기초(15), 터널(20)주변 일정지점까지 천공된 굴착공(16-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지굴착공(16), 터널내부(17-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지터널내부(17) 중의 하나 이상으로 구성되어 터널(20)내부 및 터널(20)구체 및 터널(20)주변의 지열에너지를 이용하는 것을 특징으로 하는 에너지터널(20)을 보여준다.
도 2는 본 발명의 에너지락볼트(10), 에너지숏크리트(11), 에너지여굴(12), 에너지라이닝(13), 에너지인버트(14), 에너지기초(15), 에너지굴착공(16), 에너지터널내 부(17)를 나타낸 측면도이다. 본 도는 상기 도 1을 측면에서 바라본 도면을 보여준다. 본 도에서 보는 바와 같이 에너지락볼트(10), 에너지인버트(14), 에너지기초(15), 에너지굴착공(16)에서는 지열교환파이프(1)가 통상 터널(20) 종방향의 단면방향으로 설치가 되고, 에너지숏크리트(11), 에너지여굴(12), 에너지라이닝(13), 에너지터널내부(17)에서는 지열교환파이프(1)가 통상 터널(20) 종방향의 길이방향으로 설치가 되는 것이 유리하다.
도 3은 본 발명의 락볼트천공구멍(10-1), 굴착공(16-1)에 지열교환파이프(1)가 설치되어 형성된 에너지락볼트(10), 에너지굴착공(16)를 나타낸 단면도이다. 본 도는 지열교환파이프(1)가 락볼트천공구멍(10-1), 굴착공(16-1)에 설치되어 에너지락볼트(10), 에너지굴착공(16)을 형성하는 것을 보여준다.
도 4는 본 발명의 숏크리트타설부위(11-1)에 지열교환파이프(1)가 설치되어 형성된 에너지숏크리트(11)를 나타낸 단면도이다. 본 도는 지열교환파이프(1)가 숏크리트타설부위(11-1)에 설치되어 에너지숏크리트(11)를 형성하는 것을 보여준다.
도 5는 본 발명의 여굴부위(12-1)에 지열교환파이프(1)가 설치되어 형성된 에너지여굴(12)를 나타낸 단면도이다. 본 도는 지열교환파이프(1)가 여굴부위(12-1)에 설치되어 에너지여굴(12)을 형성하는 것을 보여준다.
도 6은 본 발명의 라이닝부위(13-1)에 지열교환파이프(1)가 설치되어 형성된 에너지라이닝(13)을 나타낸 단면도이다. 본 도는 지열교환파이프(1)가 라이닝부위(13-1)에 설치되어 에너지라이닝(13)을 형성하는 것을 보여준다.
도 7은 본 발명의 인버트부위(14-1)에 지열교환파이프(1)가 설치되어 형성된 에너지인버트(14)를 나타낸 단면도이다. 본 도는 지열교환파이프(1)가 인버트부위(14-1)에 설치되어 에너지인버트(14)를 형성하는 것을 보여준다.
도 8은 본 발명의 기초부위(15-1)가 설치되어 형성된 에너지기초(15)를 나타낸 단면도이다. 본 도는 지열교환파이프(1)가 기초부위(15-1)에 설치되어 에너지기초(15)를 형성하는 것을 보여준다.
도 9는 본 발명의 터널내부(17-1)에 지열교환파이프(1)가 설치되어 형성된 에너지터널내부(17)를 나타낸 단면도이다. 본 도는 지열교환파이프(1)가 터널내부(17-1)에 설치되어 에너지터널내부(17)를 형성하는 것을 보여준다.
도 10은 본 발명의 직선형(1-3), U자형(1-4), 더블U자형(1-5), 지그재그형(1-6)의 단일형(1-1) 지열교환파이프(1)를 나타낸 단면도이다. 본 도는 지열교환파이프(1)가 직선형(1-3), U자형(1-4), 더블U자형(1-5), 지그재그형(1-6)의 단일형(1-1)인 것을 보여준다. 지열교환파이프(1)의 내부에는 열교환용액(4)이 순환되어 흐르고 이의 양단에는 열교환용액(4)이 유입 및 유출되는 유입구(1-10) 및 유출구(1-11)가 있는 구조를 가진다.
도 11은 본 발명의 꼬임형(1-7), 나선형(1-8), 루프형(1-9)의 단일형(1-1) 지열교환파이프(1)를 나타낸 단면도이다. 본 도는 지열교환파이프(1)가 꼬임형(1-7), 나선형(1-8), 루프형(1-9)인 것을 보여준다. 지열교환파이프(1)의 내부에는 열교환용액(4)이 순환되어 흐르고 이의 양단에는 열교환용액(4)이 유입 및 유출되는 유입구(1-10) 및 유출구(1-11)가 있는 구조를 가진다.
도 12는 본 발명의 직선형(1-3), U자형(1-4), 더블U자형(1-5), 지그재그형(1-6), 꼬임형(1-7), 나선형(1-8), 루프형(1-9) 중의 하나 이상이 조합된 복합형(1-2) 지열교환파이프(1)의 일부를 나타낸 단면도이다. 본 도는 이중에서 대표적으로 직선형(1-3)과 꼬임형(1-7)의 복합형(1-2) 지열교환파이프(1) 및 U자형(1-4)과 나선형(1-8)의 복합형(1-2) 지열교환파이프(1)를 보여준다.
도 13은 본 발명의 지열이용장치(2)인 동결방지지열이용장치(2-1) 및 냉난방지열이용장치(2-2)의 사시도이다. 본 도는 에너지락볼트(10), 에너지숏크리트(11), 에너지여굴(12), 에너지라이닝(13), 에너지인버트(14), 에너지기초(15), 에너지굴착공(16), 에너지터널내부(17) 중의 하나 이상이 터널(20)내부 및 터널(20)입구 및 터널(20)출구 및 터널(20)주변의 도로, 보도, 벽체, 천정에 대하여 동결융해, 결빙 방지, 응결방지, 해빙, 눈녹임, 빙판녹임하는 동결방지지열이용장치(2-1) 또는 건물 및 사무실(32)에 대하여 냉난방하는 냉난방지열이용장치(2-2)에 이용되는 것을 보여준다. 터널(20)을 에워싸고 있는 지열교환파이프(1)에는 열교환용액(4)이 순환되고 열교환용액(4)의 순환에 의하여 동결방지지열이용장치(2-1) 및 냉난방지열이용장치(2-2)의 지열이용장치(2)에 지열을 공급하게 된다.
도 14는 본 발명의 지열이용장치(2)인 동결방지지열이용장치(2-1) 및 냉난방지열이용장치(2-2)의 상세 사시도이다. 본 도에서와 같이 지열교환파이프(1)는 일정한 구경을 가진 파이프로서 이의 내부에는 열교환용액(4)이 순환되어 동결방지지열이용장치(2-1) 및 냉난방지열이용장치(2-2)의 지열이용장치(2)에 지열이 공급되게 된다.
도 15는 본 발명의 지열교환파이프(1) 연결구조(3-1)를 나타낸 단면도이다. 본 발명의 지열교환파이프(1)는 에너지락볼트(10), 에너지숏크리트(11), 에너지여(12), 에너지라이닝(13), 에너지인버트(14), 에너지기초(15), 에너지굴착공(16), 에너지터널내부(17) 중의 하나 이상에 각기 설치되고, 각기 설치된 지열교환파이프(1)의 하나 이상이 서로 연결된 연결구조(3-1)로 지열이용시스템(2)에 연결되거나 또는 서로 연결되지 않은 독립구조(3-2)로 지열이용시스템(2)에 연결되거나 또는 연결구조(3-1)와 독립구조(3-2)가 조합된 조합구조로 지열이용장치(2)에 연결되어 터널(20)내부 및 터널(20)구체 및 터널(20)주변의 지열에너지를 이용하는 것을 특징 으로 한다. 본 도는 이중에서 각기 설치된 지열교환파이프(1)의 하나 이상이 서로 연결된 연결구조(3-1)를 보여준다.
도 16은 본 발명의 지열교환파이프(1) 독립구조(3-2)를 나타낸 단면도이다. 본 도는 지열교환파이프(1)가 에너지락볼트(10), 에너지숏크리트(11), 에너지여굴(12), 에너지라이닝(13), 에너지인버트(14), 에너지기초(15), 에너지굴착공(16), 에너지터널내부(17) 중의 하나 이상에 각기 설치되고, 각기 설치된 지열교환파이프(1)가 서로 연결되지 않은 독립구조(3-2)로 지열이용시스템(2)에 연결되어 터널(20)내부 및 터널(20)구체 및 터널(20)주변의 지열에너지가 이용되는 것을 보여준다.
도 1은 본 발명의 에너지락볼트(10), 에너지숏크리트(11), 에너지여굴(12), 에너지라이닝(13), 에너지인버트(14), 에너지기초(15), 에너지굴착공(16), 에너지터널내부(17)를 나타낸 단면도
도 2는 본 발명의 에너지락볼트(10), 에너지숏크리트(11), 에너지여굴(12), 에너지라이닝(13), 에너지인버트(14), 에너지기초(15), 에너지굴착공(16), 에너지터널내부(17)를 나타낸 측면도
도 3은 본 발명의 락볼트천공구멍(10-1), 굴착공(16-1)에 지열교환파이프(1)가 설치되어 형성된 에너지락볼트(10), 에너지굴착공(16)를 나타낸 단면도
도 4는 본 발명의 숏크리트타설부위(11-1)에 지열교환파이프(1)가 설치되어 형성된 에너지숏크리트(11)를 나타낸 단면도
도 5는 본 발명의 여굴부위(12-1)에 지열교환파이프(1)가 설치되어 형성된 에너지여굴(12)를 나타낸 단면도
도 6은 본 발명의 라이닝부위(13-1)에 지열교환파이프(1)가 설치되어 형성된 에너지라이닝(13)을 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 인버트부위(14-1)에 지열교환파이프(1)가 설치되어 형성된 에너지인버트(14)를 나타낸 단면도
도 8은 본 발명의 기초부위(15-1)가 설치되어 형성된 에너지기초(15)를 나타낸 단면도
도 9는 본 발명의 터널내부(17-1)에 지열교환파이프(1)가 설치되어 형성된 에너지터널내부(17)를 나타낸 단면도
도 10은 본 발명의 직선형(1-3), U자형(1-4), 더블U자형(1-5), 지그재그형(1-6)의 단일형(1-1) 지열교환파이프(1)를 나타낸 단면도
도 11은 본 발명의 꼬임형(1-7), 나선형(1-8), 루프형(1-9)의 단일형(1-1) 지열교환파이프(1)를 나타낸 단면도
도 12는 본 발명의 직선형(1-3), U자형(1-4), 더블U자형(1-5), 지그재그형(1-6), 꼬임형(1-7), 나선형(1-8), 루프형(1-9) 중의 하나 이상이 조합된 복합형(1-2) 지열교환파이프(1)의 일부를 나타낸 단면도
도 13은 본 발명의 지열이용장치(2)인 동결방지지열이용장치(2-1) 및 냉난방지열이용장치(2-2)의 사시도
도 14는 본 발명의 지열이용장치(2)인 동결방지지열이용장치(2-1) 및 냉난방지열이용장치(2-2)의 상세 사시도
도 15는 본 발명의 지열교환파이프(1) 연결구조(3-1)를 나타낸 단면도
도 16은 본 발명의 지열교환파이프(1) 독립구조(3-2)를 나타낸 단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호 설명>
1 : 지열교환파이프 1-1 : 단일형
1-2 : 복합형 1-3 : 직선형
1-4 : U자형 1-5 : 더블U자형
1-6 : 지그재그형 1-7 : 꼬임형
1-8 : 나선형 1-9 : 루프형
1-10 : 유입구 1-11 : 유출구
2 : 지열이용시스템 2-1 : 동결방지지열이용시스템
2-2 : 냉난방지열이용시스템 3-1 : 연결구조
3-2 : 독립구조 4 : 열교환용액
10 : 에너지락볼트 10-1 : 락볼트천공구멍
11 : 에너지숏크리트 11-1 : 숏크리트타설부위
12 : 에너지여굴 12-1 : 여굴부위
13 : 에너지라이닝 13-1 : 라이닝부위
14 : 에너지인버트 14-1 : 인버트부위
15 : 에너지기초 15-1 : 기초부위
16 : 에너지굴착공 16-1 : 굴착공
20 : 터널 30 : 지반
31 : 차량 32 : 건물 및 사무실
33 : 도로

Claims (4)

  1. 락볼트천공구멍(10-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지락볼트(10), 숏크리트타설부위(11-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지숏크리트(11), 여굴부위(12-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지여굴(12), 라이닝부위(13-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지라이닝(13), 인버트부위(14-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지인버트(14), 기초부위(15-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지기초(15), 터널주변 일정지점까지 천공된 굴착공(16-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지굴착공(16), 터널내부(17-1)에 지열교환파이프(1)가 설치된 에너지터널내부(17) 중의 하나 이상으로 구성되어 터널내부 및 터널구체 및 터널주변의 지열에 너지를 이용하는 것을 특징으로 하는 에너지터널
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지열교환파이프(1)는 에너지락볼트(10), 에너지숏크리트(11), 에너지여굴(12), 에너지라이닝(13), 에너지인버트(14), 에너지기초(15), 에너지굴착공(16), 에너지터널내부(17) 중의 하나 이상에 각기 설치되고, 각기 설치된 지열교환파이프(1)의 하나 이상이 서로 연결된 연결구조(3-1)로 지열이용시스템(2)에 연결되거나 또는 서로 연결되지 않은 독립구조(3-2)로 지열이용시스템(2)에 연결되거나 또는 연결구조(3-1)와 독립구조(3-2)가 조합된 조합구조로 지열이용장치(2)에 연결되어 터널내부 및 터널구체 및 터널주변의 지열에너지를 이용하는 것을 특징으로 하는 에너지터널
  3. 제 1 항 및 제 2 항에 있어서,
    상기 지열교환파이프(1)는 직선형(1-3), U자형(1-4), 더블U자형(1-5), 지그재그형(1-6), 꼬임형(1-7), 나선형(1-8), 루프형(1-9) 중의 하나인 단일형(1-1) 또는 하나 이상이 조합된 복합형(1-2)으로 구성되고, 이의 내부에는 열교환용액(4)이 순환되어 흐르고 이의 양단에는 열교환용액(4)이 유입 및 유출되는 유입구(1-10) 및 유출구(1-11)가 있는 구조인 것을 특징으로 하는 에너지터널
  4. 제 1 항, 제 2 항 및 제 3항에 있어서,
    상기 에너지락볼트(10), 에너지숏크리트(11), 에너지여굴(12), 에너지라이닝(13), 에너지인버트(14), 에너지기초(15), 에너지굴착공(16), 에너지터널내부(17) 중의 하나 이상이 터널내부 및 터널입구 및 터널출구 및 터널주변의 도로, 보도, 벽체, 천정에 대하여 동결융해, 결빙방지, 응결방지, 해빙, 눈녹임, 빙판녹임하는 동결방지지열이용장치(2-1) 또는 건물 및 사무실(32)에 대하여 냉난방하는 냉난방지열이용장치(2-2)에 이용되는 것을 특징으로 하는 에너지터널
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