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2014 년도 한국철도학회 춘계학술대회 논문집 KSR2014S270

철도 터널조명 조도기준 재정립

Criteria Re-establish of Illuminance on Railway Tunnel

이해원*†, 김은태*, 임균길*

Hae Won Lee*†, Eun Tai Kim*, Gyun Gill Im *

Abstract The safe operation of the railway and the safety of passengers in emergency and maintenance of the tunnel light illumination 10 Lx to be installed over the railway construction rules (design criteria - system service) to be defined. This standard is applicable since 2003, established by the agency's domestic urban rail operating 5 ~ 10Lx The minimum illumination is different from the standard British 5Lx (roughness average 10Lx), Japan has an average of 5Lx, etc. is high compared to the outside by the regulation can be seen that. Line tunnel with respect to the installation of lighting purposes, functions and other operational agencies and overseas (UK, Japan etc) based on the review of the roughness of the national railway tunnel analysis based on the average intensity of lighting fixtures 5Lx was to re-establish. Keywords : Illuminance, Tunnel Intensity of Illumina-tion, Lighting of Tunnel

초 록 철도의 안전운행 및 비상시 승객의 안전과 유지보수를 위하여 터널조명의 조도를 10Lx

이상으로 설치하도록 철도건설규칙(설계기준-시스템편)에서 규정하고 있다. 이 기준은

2003 년 이후 제정되어 적용하고 있는 것으로 국내 도시철도 운영기관의 5~10Lx 와 상이 하고

영국의 최소 조도기준 5Lx(평균조도 10Lx), 일본의 평균 5Lx 등 국외기준과 비교하여도 높게

규정하고 있음을 알 수 있다. 본선 터널의 조명에 대하여 설치목적과 기능, 타 운용기관 및

해외(영국, 일본 등)의 조도기준을 검토 분석하여 국내 철도터널 조명설비의 조도기준을

평균 5Lx 로 재정립하였다.

주요어 : 조도, 터널조도,터널조명

1. 서 론

철도 터널의 조명은 일반 조명설비와 비상조명등이 있으며 각각 밝기를 규정하고 있다.

본선 터널에 설치되는 일반조명은 고속열차 안전운전에 필수조명인 기관사 시장애 최소화를

위한 완화조명을 터널 입출구에 짧은 간격으로 설치하여 Black Hole 현상을 제거하고

있으며[1], 점검 및 유지보수시 터널내 조명을 위하여 복선터널의 좌우측에 20m 간격으로

지그재그 설치하며 바닥면 조도를 20Lx 이상으로 하고 있다. 비상조명등은 본선로 터널과

연결되어 있는 교차통로(연직갱, 사갱, 경사갱, 둘 이상의 본선터널 사이에 연결된 터널,

비상통로 등)에 설치하고 있으며 철도시설의 기술기준에서 최소 1Lx 이상으로 정하고 있다.

우리나라 철도터널은 2013 년 현재 638 개소에 연장 533.3km 로 철도연장 3,666km 의 14.5% 를

차지하고 있으며[2], 최근의 한국철도는 열차 고속화에 따라 철도 터널의 비중이 매우

높아가고 있는 실정이다. 본 논문에서는 본선 터널내 일반조명의 조도(照度)기준의 적정성을

† 교신저자: 한국철도시설공단 설계기준처(Lhw312@kr.or.kr)

* 한국철도시설공단 설계기준처

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검토하여 경제적이고 합리적인 설계기준을 재정립 하게 되었다.

2. 조도기준 검토 및 대안

2.1 터널조명 개요

철도 터널조명은 터널 입출구 완화조명과 터널중간의 기본부로 나누어 설치하고 있다. 완

화조명은 터널 입출구에 고속으로 주행하는 철도 기관사의 시장애를 고려하여 속도등급

250km/h급 이상 선로의 500m 이상의 터널은 터널입구에서 150m까지는 10m로 하고 200km/h급

이하의 250m이상 터널의 입구에서 70m까지는 7m로 시설하고 있다. 기본부 조명은 단선터널

은 한쪽벽에, 복선터널은 양쪽벽에 20m간격으로 하며 지그재그로 배치하여 설치하고 있

다.[3] 광원은 형광램프를 주로 사용하였으나 최근에는 에너지소비가 적은 고성능 LED광원

을 많이 사용하고 있다.

국내철도 터널조명의 운영은 간선철도의 경우 상시 소등으로 운영하고, 도시철도의 지하

구간은 상시 점등으로 운영하고 있다. 도시철도 지하구간의 상시 점등은 지하로만 구성되어

있는 지하철의 특성을 고려하고 기관사의 피로도 저하를 막기위한 조치로 풀이된다. 터널조

명 10Lx와 5Lx의 실제사진은 고속,일반철도 조명 Fig 1 과 광역 또는 지하철 조명 Fig 2에

보이고 있으며, Fig 2의 경우 일상적인 도보점검이 가능한 밝기라는 것을 알 수 있다.

Fig. 1 Lighting of Tunnel 10Lx(High Speed, General) Fig. 2 Lighting of Tunnel 5Lx(Metro underground, Wide area)

2.2 국내외 조도기준

2.2.1 국내 조도기준 및 운영

철도설계기준에서는 터널조명의 조도는 대피로 등 비상조명등에 대하여 1lx이상으로 하고,

터널 기본부는 평균 10Lx이상으로 정하고 있으나, 국내 5개 도시철도운영기관의 조도는

5~10Lx를 기준으로 하고 있다. 도시철도에 비하여 최소 5Lx더 밝게 설계 시공하고 있다. 고

속으로 주행시 터널 입출구의 시장애 해소 구간을 제외하면 특별히 밝게 하여야 할 이유는

특별히 없다고 본다. 구 철도청의 전철전력시설규정에서는 터널내 소요조도를 5Lx를 표준

[4]으로 하고 있었으며, 이후 경부고속철도 건설과 더불어 2003년 3월 대구지하철 화재 참

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사후 국내 실정에 적합한 터널 방재기준 용역을 시행하였고 터널 대피용 비상조명등의 밝기

를 2Lx이상의 결과가 도출되었으나[5], 2003년 11월 고속철도 설계기준이 제정되면서 비상

조명등 조도기준이 특별한 이유 없이 10Lx이상으로 상향 조정되었다. 이는 당시 터널 기본

부 일반조명등과 비상조명등의 차별성이 미비했던 것으로 판단되며, 이 기준이 지금까지 터

널 기본부 조도기준으로 적용되어 왔던 것이다. 이에 대하여 비상조명등은 철도안전법이 제

정된 후 하위 규정에 대피통로 등에 설치하는 비상조명등에 대하여 최소 1Lx이상으로 규정

하고 있다.

2.2.2 국외 조도기준

영국은 레일면 수평으로 최저 5Lx~평균10Lx, 레일면위 수직으로 1m지점에서 최저 2Lx이상

으로 규정하고 있으며[6], 일본 신간선에서 평균 5Lx이상[7], 이탈리아의 경우 탈출로 발판

면상 1m지점에서 5Lx이상[8]으로 하고 있다. 다만, 프랑스,미국, 독일에서는 우리나라 터널

기본부와 같이 일반조명등에 대한 별도 조도기준은 없으며, 대피통로의 비상조명등에 대하

여 최소 조도만 규정하고 있다. 프랑스는 최소 2Lx[8], 독일은 계단이 없는 대피로에서 최

소 0.5Lx[8], 미국은 0.25ft-candles(2.69Lx)이상[9]으로 하고 있으며, 각국의 조도기준은

[Table 1]과 같다.

Table 1 Criteria of Illuminance of Overses

2.3 조도 기준의 검토 및 대안

2.2.1 국내기준 충족과 대안

철도터널내 기본부 일반조명등은 비상조명등의 기능을 기본적으로 포함하면서 기본적인 점

검이 가능하도록 적합하게 시설하여야 하며, 기본부의 조명 밝기를 비상조명등 보다 더 밝게

Country Criterial Contents Remark

Place Illuminance

영국 Railway Group

tandard(GL/GT

7019)

레일면 수평 평균 10lux, 최저 5lux 터널조명

레일면 수직(면상 1m) 최저 2lux

일본 신간선(구주,동북) 통로면 평균 5lux 터널조명

UIC

국제철도연맹 통행로

연기가 찬 상태나 흐린

상태에서 안전하게 걸을

수 있는 수준

비상조명

프랑스 내무부/시설기준 대피통로 최소 2lux 비상조명

독일 터널 안전 설계법

대피로 수평, 계단이

없는곳 최소 0.5lux 비상조명

이탈리아 터널 안전 설계기준 탈출로 발판면상 1m 5lux 비상조명

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규정하고 있으며 이는 비상조명등의 최저 조도기준은 충족하고 있으므로 비상조명등의 최저

조도기준 이상에서 합리적인 조도기준을 마련해야 한다. 본 논문에서는 이에 대하여 일본, 이

탈리아 등 평균조도 및 영국의 최소조도 등 국외 조도기준과 국내 타 도시철도기관이 정하고

있는 조도 기준인 5Lx를 대안으로 설정하여 광원별 터널 조도에 대하여 시뮬레이션 해보고 그

타당성을 검증해 보고자 한다.

2.2.2 광원별 시뮬레이션

철도터널 조명등에 대하여 시뮬레이션 조건은 광원별로 평균조도 5Lx를 만족하면서 등기구

간격을 현행 기준 20m에서 시뮬레이션 해보고, 이후 5m단위로 확대하여 최대 설치간격도 알아

보았다. 광원은 형광등 FPL 36Wⅹ2, 형광등 T5 28W 및 LED 27W, LED 21W 를 대상으로 하였으

며, 그간 주요사업 설계시 시행한 시뮬레이션 시행한 결과는 [표2]와 같다.

Table 2 Result of Simulation of Source of Lighting

Section Project Lighting Source Distance[m] Illuminance

Eav[lx]

Illuminance

Emin[lx] Remark

고속철도

호남고속철도 FPL 36W*2 형광등 20 9.7 3.1 Fig 3

LED 27W LED 30 6.5 1.2 Fig 4

수도권고속철도 LED 27W LED 20 10.1 1.8 Fig 5

LED 27W LED 30 6.5 1.2 Fig 6

일반철도

부산~울산

T5 28W 형광등 20 5.1 1.5

LED 27W LED 30 7.4 1.9

LED 27W LED 35 6.6 1.0

LED 27W LED 40 5.4 0.3

성남~여주

(설계중)

T5 28W 형광등 20 5.1 1.5 Fig 7,8

LED 21W LED 20 6.3 1.1 Fig 9,10

설계와 시공이 완료었고 호남고속철도에 적용(FPL 36W*2, 20m)된 것으로 시뮬레이션 해본

결과 [Table 2] 및 Fig 3에서와 같이 평균조도 9.7Lx,최소조도 3.1Lx이며, 추가로 호남고속철

도 및 수도권고속철도의 터널을 대상으로 LED광원(27w*1)을 30m간격으로 적용하여 Fig 4와 같

이 평균조도 6.5Lx,최소조도 1.2Lx로서 대안으로 제시된 조도기준 및 비상조명등 최소 조도기

준을 충족함을 확인할 수 있었다. 다만 최대 40m간격으로 할 경우 비상조명등 기준을 충족하

지 못하였다. 또한 성남~여주 복선전철 터널조명설비의 시뮬레이션 결과를 보면 형광등(T5

28W*1) 20m간격으로 설계시 평균조도 5.1Lx, 최소조도 1.5Lx로 Fig 7과 같이 계산되었으며,

LED광원(21W*1)으로는 평균조도 6.3Lx, 최소조도 1.1Lx로 Fig 9와 같이 계산되었다[10]. 터널

단면적 조건은 호남고속철도 96.7㎟ , 수도권고속철도는 89.5㎟이며, 일반철도 터널은 단면적

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65㎟을 적용하였다. 경제성 부분에 대해서는 현행 간격으로 할 경우 시공에 소요되는 비용은

같으므로 광원(램프)의 전력감소에 따른 전력비 절감에 그치나, 설치간격을 30m로 조정하여

설계하면 고속철도 1km당 50백만원의 사업비가 감소되는 것으로 분석 되었다.

Fig.3 Illuminance Result(Ho-Nam High Speed) Fig. 4 Illuminance Result(Ho-Nam High Speed)

Fig. 5 Illuminance Result(Capital region HS) Fig. 6 Illuminance Result(Capital region HS)

Fig. 7 Illuminance Result(Sung Nam -Yeoju) Fig. 8 3D pseudo colours(raytracing)

Fig 8 과 Fig 10 은 성남~여주 복선전철 설계에서 터널조도 3D 시뮬레이션 결과를 나타

낸다[10].

Eav 9.7Lx, Min 3.1Lx, FPL36W*2, 20m Eav 6.5Lx, Min 1.5Lx, LED 27W*1, 20m

Eav 10.1Lx, Min 1.8Lx, LED 27W*1, 20m Eav 6.5Lx, Min 1.2Lx, LED 27W*1, 30m

Eav 5.1Lx, Min 1.5Lx, T5 28W*1, 20m

성남-여주 복선전철 T5 28W, 20m

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Fig. 9 Illuminance Result(Sung Nam -Yeoju ) Fig. 10 3D Luminance(raytracing), Variable view

3. 결 론

철도 터널조명의 기본목적을 달성하면서 합리적이고 경제적인 설비 구축을 위하여 국외 및 국내 타 도시철도기관의 조도기준에 맞추어 평균조도 5Lx이상으로 하였으며, 이에 대한 광원별 시뮬레이션 계산에서 적합한 조명등기구 배치를 설계할 수 있었다. 새롭게 정립된 조도기준은 비상조명등의 최소 조도기준(1Lx) 및 점검,유지보수에 필요한 밝기를 만족하는 등 철도 안전운행에 문제가 없다고 판단된다. 또한 최근 에너지 절감형 LED조명을 적용할 경우 고속철도 1km에서 사업비가 33% 절감되는 것으로 분석되었다. 아울러 등기구 간격이 20m로 규정되어 있으나 간선철도의 경우 상시 소등운영 하고 있는 것과 최소기준과 평균조도 등을 고려하여 등기구 간격을 확대하는 것도 고려해 보아야 할 것이다.

참고문헌

[1] 한국철도시설공단(2005), KTX 고속선 시장애 최소화 방안 연구용역(최종보고자료)

[2] 철도산업정보센터(KRIC, 2013), 철도구조물(터널) 현황, 홈페이지 http://www.kric.or.kr

[3] 한국철도시설공단(2012), 철도설계지침 및 편람(전철전력편), KR E-04070 p 5

[4] 구)철도청 훈령 제7689호(1999), 전철전력시설규정 제226조.

[5] 대한토목학회(2003), 고속철도 터널방재기준 용역, 대토학 제293호(’03.9.23)

[6] Railway Group Standard GI/RT7019, Safety in Railway Tunnels-Requirements for Lighting 2.2

[7] 所䔍(あつ)志,(2004), 鐵道ど 電氣技術, 九州新幹線 電力設備 技術資料 Vol15. No 5

[8] Technical Report Part 2-Fire safe design Rail-Tunnels, FIT Annex3, Luminosity

[9] NFPA 130, Standards for Fixed Guideway Transit and Passenger Rail Systems, 3-2.4.7 Emergency

Lighting system

[10] 한국철도시설공단(2014), 성남~여주 복선전철 전철전력설비 실시설계 보고서, p100

(한국철도학회 춘계학술대회 Full Paper -Template 작성일: 2014.04.11)

Eav 6.3Lx, Min 1.1Lx, LED 21W*1, 20m

성남-여주 복선전철 LED 21W, 20m