최근 남극 과학기지의 건설에 대한 국민적 관심이 높아짐과 함께, 시베리아 및 알래스카 등지의 동토지역에 매장된 막대한 에너지 자원의 개발을 위한 건설 수요가 급격히 증가하고 있다. 하지만 극지방에 건설되는 건축물의 경우, 내부의 열이 바닥 기초를 통해 지반으로 전달됨에 따라 동토지반의 교란과 열의 불균형이 야기되어 건물의 부등침하가 발생될 수 있는 문제점을 가지고 있어 이러한 지반의 동결 및 융해로 인한 피해 사고를 방지하고자 동토지역 지반 안정화 기술의 일환으로 열사이폰(Thermosyphon)기술이 사용되고 있다. 또한 겨울철 산간지방에서는 열사이폰을 사용하여 얻어진 지열로 도로를 가열시키어 도로의 결빙을 방지할 수 있는 신기술의 적용이 가능하지만 우리나라는 아직 이에 대한 연구가 매우 미비한 실정이다.
본 연구에서는 CFD(computational fluid dynamics) 해석을 통하여 열사이폰의 작동을 모델링하였으며, 이를 위해 상용 유한체적해석 프로그램인 FLUENT를 이용하였다. 구축된 모델의 검증 결과, 다양한 내부의 합리적인 거동 모습들을 통해 수치적으로 구축된 열사이폰 모델이 실제의 가동 상황을 적절하게 모사하고 있음을 판단할 수 있었다. 또한 본 연구에서 구축된 수치모델은 추후 열사이폰의 정밀 설계에도 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 박두희(정회원, 한양대학교 건설환경공학과 교수) | Park, Duhee 교신저자
• 박정선(한양대학교 건설환경공학과 석사과정) | Park, Jeong Seon
• 이장근(한국건설기술연구원 SOC성능연구소 Geo-인프라연구실 수석연구원) | Lee, Jangguen
• 강재모(한국건설기술연구원 SOC성능연구소 Geo-인프라연구실 전임연구원) | Kang, Jae Mo