A study on the smoke control performance of the damper exhaust system at FCEV fire in tunnel for small vehicles

소형차 전용터널 내 수소연료전지차 화재시 집중배기방식의 제연성능에 관한 연구

The road tunnel is a semi-closed space that is blocked on all sides except the entrance and exit, and in the event of a fire, the smoke of the fire spreads longitudinally due to heat buoyancy caused by the fire and air currents that always exist in the tunnel. To solve this problem, smoke removal facilities are installed in road tunnels to secure a safe evacuation environment by controlling the direction of movement of smoke or directly smoking at fire points. In urban areas, the service level of urban roads decreases due to the increase in traffic due to the increase in population, and as a solution, the construction of underground roads in urban areas is increasing. When a fire occurs during hydrogen leakage through TPRD of a hydrogen fuel cell vehicle (FCEV), the fire intensity depends on the amount of leakage, and the maximum fire intensity depends on the orifice diameter of the TPRD. Considering the TPRD orifice diameter of 1.8 mm, this study analyzed the diffusion distance of fire smoke according to the wind speed of the roadway and the opening interval of the large exhaust port when the maximum fire intensity was 15 MW. As a result, it was analyzed that air flow in the tunnel could be controlled if the wind speed of the road in the tunnel was less than 1.25 m/s, and smoke could be controlled within 200 m from the fire if the damper interval was 50 m and 100 m.

도로터널은 입구와 출구를 제외한 모든 면이 막혀있는 반밀폐공간으로 화재가 발생할 경우 화재 연기는 화재로 인한 열부력과 터널 내 상시 존재하는 기류에 의해 종방향으로 확산하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 도로터널에는 연기의 이동방향을 제어하거나 화재지점에서 직접 배연함으로써 안전한 대피환경을 확보하고 신속한 구조 및 소화 활동을 위해 제연 설비를 설치하고 있다. 도심지에서는 인구 증가에 따른 교통량 증가로 인해 도심지 도로의 서비스 수준이 저하되어 극심한 정체현상이 빗어지고 있으며, 이에 대한 해결방안으로 도심지에 지하도로의 건설이 증가하고 있는 추세이다. 수소연료전지차(FCEV)의 TPRD를 통한 수소 누출 시 화재가 발생하는 경우, 화재강도는 누출량에 의존하며, 최대 화재강도는 TPRD의 오리피스 직경에 따라 달라진다. 본 연구에서는 TPRD의 오리피스 직경 1.8 mm를 고려하여 최대 화재강도가 15 MW일 때, 소형차전용터널 내 차도 풍속과 대배기구의 개방 간격에 따른 화재연기의 확산거리에 대해 분석하였다. 그 결과, 터널 내 차도 풍속이 1.25 m/s 이하인 경우 터널 내 기류제어가 가능하였으며, 댐퍼 간격이 50 m, 100 m 인 경우 화재로부터 200 m 범위 이내에서 제연이 가능한 것으로 분석됐다.