Study on Mathematical Method of Radiation Heat Transfer for Estimating Width of Firebreak in Surface Fire

Building a firebreak against surface forest fire is a typical indirect suppression method that stops spread of flame by removing surface fuel, such as fallen leaves and bushes. In the sense of fire dynamic, building a firebreak is to set a section which will block thermal energy from igniting on virgin fuel. This study suggests and evaluates a calculation method for width of firebreak against surface fire for variant wind and slope conditions by applying the Point Source Model (PSM) to fallen leaves of Pinus densiflora. Width of firebreak was measured based on the distance the threshold radiant heat igniting Pinus densiflora fallen leaves at the heat flux of $4.9\;kW/m^2$ reaches. As a result, at the wind velocity of 0~5 m/s and on the slope of $0{\sim}50^{\circ}$, the appropriate width of a firebreak was 0.35~0.65 m for the mean flame height and 0.75~1.05 m for the maximum flame height. Accordingly, considering the factor of safety, the most appropriate width of a firebreak is 1.05 m based on the maximum flame height. Additional comparative analyses through experiments and field surveys are deemed necessary to determine appropriate widths of firebreak for different types of surface fuel.

복사열전달 수치해석을 통한 지표화 방화선 구축 폭 산정에 관한 연구

산불 지표화의 방화선 구축작업은 낙엽 및 관목류 등 지표 연료층을 제거함으로써 화염전파를 차단하는 대표적인 간접진화방법이다. 화재역학적인 의미의 방화선 구축은 화염으로부터 방출되는 열전달에너지에 미연소 연료가 착화되지 않도록 열전달 차단 구간을 설정하는 작업이다. 본 연구에서는 소나무 낙엽층에 대해 복사열전달 점열원 모델을 이용하여 풍속, 경사별로 지표화 화염을 방지할 수 있는 방화선 구축 폭 산정 방법을 제시하였고 평가를 실시하였다. 방화선 구축 폭은 소나무 낙엽 착화 임계 복사열유속인 $4.9\;kW/m^2$가 미치는 거리를 기준으로 평가하였다. 그 결과, 풍속 0~5 m/s, 경사 $0{\sim}50^{\circ}$ 조건에서의 방화선 구축 폭은 평균 화염 기준의 경우, 0.35~0.65 m, 최대 화염높이 기준의 경우, 0.75~1.05m로 산정되었다. 따라서 안전율을 고려한 적정 방화선 구축 폭은 최대 화염 높이를 적용한 1.05 m가 적합할 것으로 판단되며 향후, 실험 및 현장사례조사를 통하여 지표층 연료별 적정 방화선 구축 폭에 대한 비교분석 연구가 추가적으로 필요할 것으로 판단된다.