터널 화재 시 연기전파에 대한 실물실험 및 수치해석적 연구

Experimental and Numerical Study of Smoke Movement in Tunnel Fires

본 논문은 터널에서 화재 발생 시, 시간에 따른 연기거동에 대해 실물실험과 3차원 수치해석을 수행하고 각각의 결과를 비교,검토하였다. 실물실험을 위하여 8.8 kW의 열원과 901iter/h의 연기 발생이 가능한 연기발생장치를 자체 제작하였으며, 대상터널은 길이 570m, 단면적 $64.6m^2,$ 그리고 약 $2\%$의 구배를 가지고 있다. 실험은 외풍의 영향을 줄이기 위해 터널 입,출구에 차단막을 설치하였으며 연기발생장치로부터 20m 간격의 위치에서 20초 간격으로 연기전파, 속도 그리고 온도를 측정하였다. 연기는 60초 경과 후, 연기발생장치로부터 20m 떨어진 위치에 도달하였으며 140초, 180초 및 260초 경과 후, 각각 40m, 60m 및 80m 위치에 도달하였다. 3차원 수치해석의 결과는 터널벽면을 매끈한 표면으로 처리하였을 때, $26.3\~49.5\%$정도 과대 예측하였다. 또한 터널벽면을 일정 조도를 갖는 거친 표면으로 처리한 경우는 $-2.7\~17.6\%$ 오차로 실험결과에 보다 근접하는 결과를 보였다. 따라서 터널 내 연기거동에 대한 3차원 수치해석을 수행할 때에는 벽면조도에 대한 고려가 필요하리라 판단된다.