갑자기 땅굴이 유튜브에 뜨길래...

제미니 한테 좀 물어보았습니다. 사람이 필요로 하는 공기의 양.. 땅굴 속에 많은 사람이 걸어갈때 필요한 공기의 양. 얼마나 많은 사람이 어느 시간을 버틸 수 있는지 물어봤는데 4km길이의 동굴에 2x2m단면적이라면 8000-10000명이 지나가면 산소 부족으로 질식을 할 수 있다고 합니다. 사람이 계속 움직이는 것으로 아주 약간의 공기가 더 들어갈 수 있지만 큰 차이는 없다네요. 이런 공간에 사람이 계속 지나가면서 버틸만큼 공기를 공급하려면 100kW급의 송풍기가 필요하고 입구의 압력은 무려 300mBar의 압력을 가해야 한다고 하네요. 예전에 군은 시간당 24천명이 지나간다고 발표했습니다. 작은 차량도 지나갈 수 있다고 했죠. 동굴내 산소는 고려하지 않고 공포를 주려는 발표였던 것으로 보입니다. 북한도 이런 다수를 투입하는 것을 생각하진 않았겠죠... 건장한 남자가 30kg의 짐을 지고 한시간 걸어갈때 필요한 공기의 양은? 2m x 2m크기로 뚫은 길이 4km의 동굴에 30kg의 배낭을 진 남자가 계속 걸어갈때 몇명이나 지나갈 수 있어? 사람이 걸어가는 것으로 공기를 계속 밀어 넣으면서 갈 수 있을까? 이런 동굴에 공기를 불어 넣으려면 얼마나 강한 송풍기가 있어야 하는 거야? 단면적 2 m × 2 m ( 4 m 2 ), 길이 $4\text{km}$인 지하 동굴에 원활하게 공기를 공급하려면, 일반 산업용 환풍기가 아닌 고압 터널 전용 제트팬(Jet Fan)이나 초대형 산업용 송풍기(덕트 송풍 방식)가 필요합니다. 송풍기의 용량을 결정할 때 핵심은 풍량(얼마나 많은 공기를 보낼 것인가)과 정압(길이 4km의 관 마찰 저항을 얼마나 강력하게 뚫고 밀어낼 것인가)입니다. 1. 필요한 풍량 (Airflow) 사람이 최소한으로 숨을 쉬고 내부 공기를 환기하기 위해 동굴 내부 유속을 아주 느린 수준인 0.5 m/s ∼ 1 m/s 정도로만 유지한다고 가정합니다. 동굴 단면적이 4 m 2 이므로, 필요한 풍량은 다음과 같습니다. 풍량 = 4 m 2 × 1 m/s = 4 m 3 / s = 240 m 3 / min ( CMM ) 즉, 분당 최소 240 m 3 이상 의 공기를 밀어 넣어야 합니다. 2. 필요한 압력 (정압, Static Pressure) 공기를 밀어 넣을 때 가장 큰 장애물은 4km라는 엄청난 길이 때문에 발생하는 거친 암벽과의 마찰 저항 입니다. 마찰 손실 : 동굴 벽면의 울퉁불퉁한 조도(Roughness)와 4,000m의 길이를 감안하면, 덕트(관)를 설치하지 않고 동굴 자체로 공기를 밀어 넣을 경우 끝부분까지 공기가 가려면 최소 1 , 500 ∼ 3 , 000 Pa (약 150 ∼ 300 mmAq ) 이상의 높은 정압이 필요합니다. 송풍관(Flex Duct)을 4km 내부에 설치하여 공기를 보낸다 하더라도 관 내부 마찰로 인해 수천 Pa 대의 고압이 요구됩니다. 3. 송풍기 스펙 및 규모 이 정도의 조건을 만족하려면 다음과 같은 사양의 터널 공사용 대형 송풍기(Axial/Centrifugal Fan)가 필요합니다. 동력(출력) : 최소 100 kW ∼ 200 kW 이상 (약 130 ∼ 270 마력 이상) 전력 소비 : 일반 가정용 에어컨 50 ∼ 100 대를 동시에 틀거나, 소형 공장 전체를 가동하는 수준의 전력이 소요됩니다. 장비 크기 : 송풍기 날개(임펠러) 지름만 1.2 m ∼ 1.5 m 에 달하며, 송풍기 단일 무게만 수 톤 에 이릅니다. 요약 4km 길이의 동굴 깊숙이 공기를 밀어 넣으려면 100kW가 넘는 대형 산업용·터널용 고압 송풍기 가 필요하며, 실제로 터널 공사 현장에서는 단일 송풍기 하나로 밀어 넣기 어려워 4km 구간 중간중간에 보조 송풍기(리플레이 펜)를 추가로 설치 하여 공기를 전달합니다.