열적지표를 적용한 국내 고심도 석탄광산의 열환경 평가 연구 :A Study on Evaluation of Thermal Environment using Heat Stress Indices Deep Coal Mine in Korea

박선오

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자료유형: 학위논문

저자정보: 박선오 (인하대학교, 인하대학교 대학원)

지도교수: 김진

발행연도: 2014

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2014

열적지표를 적용한 국내 고심도 석탄광산의 열환경 평가 연구

박선오 , 노장훈 , 김진 터널과 지하공간 2014.04 학술저널

열적지표를 적용한 국내 고심도 석탄광산의 열환경 평가 연구

박선오 일반 2014.01 학위논문

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광산 내의 많은 작업자들이 해마다 열악한 환경에서 작업을 하고 있으며, 생산량과 작업자의 안전 및 보건 (Safety and Health)을 위해서는 석탄광 내의 명확한 작업환경 조건 기준이 필요하다. 본 연구의 대상인 국내 최대 규모의 석탄광은 현재 국내 가행중인 석탄광 중 가장 깊은 심도에서 채광이 이루어 지고 있으며, 채광 시 갱내환경 제어가 매우 까다롭기 때문에 갱내 안전사고들이 빈번하게 발생하는 곳이다. 광산보안법상 건구온도 기준 35℃ 이하로 작업장의 온도가 유지되어야 한다. 본 연구 광산에서는 겨울철에 이에 근접한 33℃를 형성하고 있으며 한여름에는 35℃를 상회할 것으로 예상된다. 또한 국내 광산보안법상 적용되고 있는 이러한 기준은 인체의 생리학적 열적지표를 반영하기에는 무리가 있다. 본 연구에서는 연구 석탄광 내 주요 작업을 중심으로 각각의 작업장에서 현장실측을 통하여 온·습도 및 유속의 측정 등 본 연구에 필요한 데이터를 수집하여 다양한 열적지표를 적용하여 국내광산보안법의 보완 및 개정에 도움이 되고자 하였다. 또한 열적지표의 계산에 필요한 다양한 인자들의 상관분석을 통하여 작업환경 개선 시 가장 중점이 되어야 할 인자들을 도출하고자 하였다.
연구결과 WBGT 방법과 온도와 관련된 열적지표인 ESI, KATA지수, 유효온도와의 상관계수는 각각 0.999, -0.764, 0.94로 나타났으며 연구 광산의 열적지표 분석에 타당성을 검증하였다. 또한 WBGT 온도와 인체의 생리학적인 피로특성이 반영된 열적지표인 HSI와의 상관계수는 0.744로 나타났고, HSI에 반영되는 여러 인자 중 가장 영향을 많이 미치는 인자는 최대 땀 증발열로 HSI와의 상관계수가 -0.834로 나타났다. 최대 땀 증발열에 가장 영향력이 큰 인자는 공기속도이며, 연구광산의 환기량을 증대시켜 이를 개선시킬 수 있다. 즉, 제 1수직갱의 연장굴착, 풍문이나 입기되는 공기량 누기를 최대한 막을 수 있는 구조물을 설치하여 고심도 석탄광산의 열환경을 개선시킬 수 있을 것으로 판단된다. 또한 사갱의 갱도확장 및 전차갱도에서의 추가적인 보조 팬을 통하여 작업환경을 개선할 수 있다.

#열적지표

1. 서 론 1
2. 문헌 연구 4
2.1. WBGT(Wet Bulb Globe Temperature) 6
2.2. HSI (Heat Stress Index) 9
2.2.1 신진대사열의 계산 11
2.2.2 대류열교환(Convective heat transfer) 13
2.2.3 복사열교환(Radiant heat transfer) 15
2.3.4 최대 땀 증발열 16
2.3. ESI (Environmental Stress Index) 19
2.4. 카타지수(Kata Index) 20
2.5. 유효온도(Effective Temperature) 21
3. 연구 방법 23
3.1. 데이터수집 23
3.2. 공기속도 측정 25
3.3. 건구온도 및 상대습도 측정 26
3.4. 열적지표를 계산하기 위한 기타 계산식 27
3.5. 데이터정리 29
4. 연구 결과 31
4.1. WBGT 분석 31
4.2. HSI 분석 33
4.3. 카타지수(Kata index) 분석 44
4.4. ESI 분석 47
4.5. 유효온도(Effective Temperature) 분석 48
4.6. 온도관련 열적지표의 분석 50
4.7. 상관분석 51
4.8. 열적지표를 활용한 작업환경 개선 57
5. 결 론 60
참고 문헌 62

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