An experimental study on the smoke-spread region before reaching the critical velocity for the case of fires in tunnels employing longitudinal ventilation system

An experimental study was carried out on a reduced scale tunnel model to grasp the behavioral feature of fire-induced smoke in the long tunnels. Based on Froude modeling, the 1/50 scaled tunnel model (20 m long) was constructed by acrylic tubes and paraffin gas was released inside the tunnel to simulate the 20 MW fire-induced smoke. me test results show, that after approximately 2 minutes of fire generation, was descended from the tunnel ceiling through the decrease of buoyancy, then it was symmetrically propagated about 90 meters for 4 minutes before jet fans were operated. The smoke was effectively controlled when the jet fans were operated and an air stream velocity was getting closed to reach a critical velocity (the minimum air velocity that requires to suppress the smoke spreading against the longitudinal ventilation flow during the tunnel fire situations). It was also found out that a range of smoke was spreaded about 3 meters from the origin of fire but the range was not propagated to the escape direction anymore. The early stage of the In operation, however, showed that the smoke was hardly controlled. It means that the operation of emergency ventilation system has many dangerous factors such as an intercepting breathing zone.

종류식 환기 시스템에서 임계속도 도달 전 스모크 확산 영역에 관한 실험적 연구

본 연구에서는 장대터널 화재 시 발생하는 스모크의 거동특성을 파악하기 위해 축소모형실험을 실시하였다. Froude 상사를 기초로 실제 터널을 1/50로 축소한 20 m 의 아크릴 터널 모형을 제작하였으며, 파라핀 기체로 만든 스모크를 터널 내부에 주입시킴으로써 20MW의 실제 화재를 모사하였다. 실험에서 화재 발생 약 2분 후에 스모크는 부력효과의 감소로 아래로 하강하였으며, 제트팬 가동 전까지 4분 동안 스모크는 약 90 m를 이동하였다. 제트팬이 가동되고 기류속도가 임계속도 (도로터널 화재 중 발생하는 스모크의 역기류를 제압하기 위한 최소 공기속도)에 가까워질수록 스모크의 제어가 효율적으로 이루어지며, 스모크의 분포는 화원에서 약 3 m 정도로 더 이상 탈출 방향으로의 스모크 전파가 이루어지지 않았다. 하지만, 제트팬 가동 초기에 스모크의 제어가 거의 이루어지지 않음을 보였고 오히려 이 단계에서 탈출자의 호흡선 차단 등의 위험요소가 내재되어 있음을 알 수 있었다.