지하 구조물 환기는 터널, 지하 철도, 지하 발전소, 지하 저류조 등 다양한 지하 공간에서 안전하고 쾌적한 환경을 확보하기 위한 핵심 기술이다. 굴착과 발파, 콘크리트 타설, 장비 운전 과정에서 많은 분진과 배기가스, 열과 습기가 발생하므로, 이를 적절히 제어하지 못하면 작업자 건강과 공사 품질, 장비 수명에 심각한 문제가 생길 수 있다. 지하 구조물 환기 시스템은 광산 환기 기술을 기반으로 발전해 왔으며, 고성능 축류 송풍기와 원심 송풍기, 덕트와 환기 문, 제어 시스템을 조합해 설계된다.
공사 단계에서의 지하 구조물 환기는 주로 덕트 환기 방식과 축류 송풍기를 중심으로 구성된다. 굴진 초기에는 굴진면 가까이에 국부 송풍기를 설치하고 연성 덕트를 통해 신선한 공기를 작업면으로 공급하며, 발파 후에는 일정 시간 동안 강제 환기를 통해 발파 가스와 분진을 배출한다. 굴진 길이가 길어지고 단면이 커지면, 대형 축류 송풍기를 이용해 터널 전체에 기류를 형성하는 방식이나, 구간별로 여러 대의 송풍기를 설치해 구역별 환기를 수행하는 방식이 사용된다. 이 과정에서 덕트 직경과 길이, 굴곡 수, 누설 손실을 고려해 필요한 풍량과 압력을 계산하고, 송풍기 형식을 선택하는 것이 중요하다.
운영 단계의 지하 구조물 환기는 공사 단계와는 다른 관점에서 설계된다. 지하 철도와 도로 터널에서는 평상시 환기와 비상시 환기를 모두 고려해야 하며, 평상시에는 차량 배기가스와 열을 제어하고, 비상시에는 화재와 연기, 유독 가스를 빠르게 배출해 피난 경로를 확보해야 한다. 이를 위해 축류 송풍기와 제트 팬, 배연 송풍기, 배기 샤프트를 조합한 복합 환기 시스템이 도입된다. 제어 시스템은 센서 데이터를 기반으로 송풍기 운전 모드를 자동으로 전환하고, 필요 시 역풍 기능을 이용해 연기와 가스를 특정 방향으로 유도한다. 이런 설계에는 광산 환기에서 축적된 기류 제어 경험과 시뮬레이션 기술이 적극 활용된다.
지하 구조물 환기의 성능을 안정적으로 유지하려면 정기적인 점검과 모니터링이 필수적이다. 송풍기의 풍량과 압력, 전동기 전류와 온도, 진동과 소음 수준을 꾸준히 기록하면, 임펠러 오염과 베어링 마모, 덕트 막힘과 누설을 조기에 발견할 수 있다. 또한 인버터 제어와 지능형 제어 시스템을 통해 교통량과 계절, 시간대에 따라 환기량을 조정하면, 에너지를 절감하면서도 공기질 기준을 유지할 수 있다. 예지 보전 기술을 도입하면 진동과 온도 데이터를 분석해 고장을 사전에 예측할 수 있어, 긴급 정지와 대규모 교통 장애를 예방하는 데도 도움이 된다. 이처럼 지하 구조물 환기는 고성능 송풍기와 정교한 제어 시스템, 체계적인 유지보수가 결합된 종합적인 기술로, 광산용 송풍기 산업과 밀접하게 연결되어 발전하고 있다.
