This paper provides information on the current issues and the progress of on-going researches relating onboard fixed fire extinguishing system in the IMO Sub-committee on Fire Protection. And also prepares to introduce the recent amendment to regulations and technical trends of the water mist fire extinguishing system and high expansion foam system.
구획된 소규모 공간내부에 각 경우별로 서로 다른 두 종류의 가연물로부터 발생된 연기(smoke)를 채운 후 미분무 헤더를 통해 분사압력과 분사시간을 서로 달리하면서 미분무를 분사하였으며, 이후 시간경과에 따른 광소멸상수의 변화 값을 측정하였다. 미분무가 구획된 공간내부에서 분사될 경우 각각의 실험조건에 따른 연기제거효과의 패턴과 차이점은 감광식 연기농도계를 통해 고찰하였다. 실험에 이용된 감광식 연기농도계를 통해 시간변화에 따른 연기밀도의 변화값을 직류전압(DC voltage)의 변화값으로 확보할 수 있었으며, 이를 통해서 광소멸상수의 변화를 알 수 있었다. 훈소(glowing)에서 발생한 연기가 불꽃연소(flaming combustion)에서 발생한 연기보다 연기의 제거효과가 컸으며, 분사압력이 높을수록, 분사시간이 길수록 연기제거효과는 크게 나타났다.
다양한 산업 분야의 구조물은 여러 부구조의 조합으로 구성되며, 시스템의 자유도 또한 무수히 많다. 높은 복잡성을 가지는 구조물의 해석 및 계산 효율을 향상시키기 위해서 해석 모델의 단순화 및 자유도 축소가 요구된다. 지난 50여 년 동안 규모가 큰 공학적 문제를 단순화하기 위해 다양한 부분구조화 기법들이 개발되어 왔다. 이러한 부분구조화 기법들은 Newton-Raphson 알고리즘 등과 같은 반복계산을 동반하는 비선형 구조해석 문제 해석에 매우 효과적이다. 본 논문에서는 기 개발된 비선형 부분구조화 기법 중의 하나인 모드미분(modal derivatives)을 이용하여 기하비선형 보의 모델 축소에 적용하고자 한다. 모드미분은 모드 기반 축소 기저의 2차항의 형태로, 선형모드의 조합으로 근사 가능한 변위벡터를 미소변위에 대한 Taylor 급수를 통해 확인할 수 있으며, 시스템의 고유치 문제를 모드 좌표로 미분을 함으로써 얻어진다. 모드미분에는 비선형 접선 강성행렬의 미분을 포함하고 있으며, 이는 유한차분법 등의 근사를 통해 계산할 수 있다. 제안된 방법론은 기하학적 비선형 문제에 우수한 성능을 보이는 동시회전 유한요소법에 적용하였다. 수치예제를 통해 보의 경계가 수평으로 움직일 수 있는 문제에서는 기존의 모드축소기법이 매우 비효율적임을 알 수 있었다. 한편 모드미분을 이용한 축소기법은 다양한 경계조건에 대하여 우수한 성능을 보임을 확인하였다.
In order to improve extinguishing performance of water mist, many studies of additives have been conducted. In this study, viscosity agent which has the ability to improve extinguishing performance by adhering to the surface on fire was used and fluorine-free surfactant was also added to water to enhance water's wetting ability. This study aimed to verify optimal concentration of extinguishing of additives according to fire source and extinguishing performance by comparison with pure water. In case of wood crib fire, the results show that flame suppression and extinguishing time of sodium alginate 0.4 wt.% are 3.4 times and 2.2 times shorter than those of pure water in 0.2 MPa respectively. It seems that large amount of water adhere to surface on fire, thus cooling effect on surface was enhanced. Also water consumption of sodium alginate 0.4wt.% is up to 65% lower than that of pure water. In case of heptane fire, extinguishing time of cocobetaine 0.1 wt.% is 9.7 times shorter than that of pure water in 0.2 MPa. It is thought that because cocobetaine can block oxygen and suppress oil mist by making emulsion film on fire surface due to a low surface tension. On the other hand, water consumption of cocobetaine 0.1 wt.% is 92% lower than that of pure water.
This research has so far found out problems including the second damage of extinguishant and the short time of emission when using the existing dry chemical extinguisher and gas type extinguisher, and impossibility of constant extinguishing due to the inability of recharge at the field. To solve such problems, a mobile water mist system was developed and used. However, it is judged that more improved mobile water mist system is necessary because the force of the fire changed diversely and remote villages in mountains or islands where the force of fire extinguishing is short or delayed, require high capacity of fire extinguishing. Therefore a new equipment was developed and tested focusing on the improvement of extinguishing capacity and the performance of extinguishing was found out to be improved, compared to the existing mobile water mist system. It also showed a superior extinguishing capacity to dry chemical extinguisher or gas type extinguisher. Afterward an additional research is required of simplification of equipment, price cutting and the development of additive to enable high performance even with just small extinguishant.
Viscosity agents were added to water to improve extinguishing performance of low pressure water mist suppression system on wood cribs fire, and a small scale wood cribs fire experiment was conducted to measure the extinguishing performance. CMC and agar were used for viscosity agent and as the amount of viscosity agent enlarges, it showed the increase of the viscosity of aqueous solution and the decrease of the fluidity. On wood cribs fire experiment, the extinguishing efficiency was improved with supplemental viscosity agent as it enhanced the adhesive time of aqueous solution on the wood, and therefore expanded the contact time of fire surface. The surface tension of aqueous solution was decreased with the addition of agar which to be assumed as an increase factor of extinguishing efficiency. By the extinguishing experimental result, the most effective extinguishing agent was CMC 0.6 wt.%, with the flame suppression time and the extinguishing time were reduced by 70s and 93s respectively at this concentration.
The numerical simulation has been performed to predict the performance of the fire suppression system for cabin of shipboard enclosure. The present study aims ultimately at finding the optimal parametric conditions of the mist-injecting nozzles using the CFD methods. The open numerical code was used for the present simulation named as FDS (Fire Dynamics Simulator). Application has been done to predict the interaction between water mist and fire plume. In this study, the passenger cabin was chosen as simulation space. The computational domains for simulation in the passenger cabin were determined following the fire scenario of IMO rules. The full scale of the flow field is $W{\times}L{\times}H=4{\times}3{\times}2.4m^3$ with a dead zone of $W{\times}L{\times}H=1.22{\times}1.1{\times}2.4m^3$. The water mist nozzle is installed in ceiling center of 2.3 m height from the floor, and there are six mattresses and four cushions in the simulation space. The combination patterns of orifices to the main nozzle and the position to install nozzles were chosen as the simulation parameters for design applications. From the present numerical results, the centered-located nozzles having evenly combined orifices were shown as the best performance of fire suppression.
본 연구에서는 많은 실질적인 시스템에서, 많은 양의 복합된 전도, 대류, 복 사의 열전달 현상이 동시에 일어나기 때문에 복합된 열전달 모드가 다같이 다루어져야 만 한다. Fig.1에서 보는 바와 같이 얇은 원형휜이 튜브 주위에 무수히 부착되어 있 으며, 휜과 튜브주위를 기체가 흐르고 있다. 휜과 휜, 휜과 튜브표면, 휜과 주위환 경, 튜브표면과 주위환경 사이에서 복사 열전달 상호교환이 충분히 다루어졌다. 전 도, 대류, 복사기 동시에 일어나는 열전달 방정식은 비선형 적분-미분 방정식(nonlin- ear integro-differential equation)으로 표현된다. 온도 분포도(temperature dist- ributions), 열전달량(heat transfer rates), 휜효율(fin efficiencies), 휜유효성(f- ineffectivenesses)등이 계산되어졌고, 무차원 형태로 도표에 결과들을 제시하였다.
도시녹지는 열섬현상을 감소시키고 여가나 휴식 공간으로 활용되는 등 도시민의 삶의 질을 향상시키는 중요한 역할을 하는 도시 기반시설이다. 그러나 양적인 개발효율에 치중한 관행으로 도시녹지의 체계적인 관리가 미흡했던 것이 사실이다. 녹지총량제와 같은 보존을 위한 제도적 틀은 갖추어 가고 있지만, 정확한 녹지량을 산정하는 기술적 측면은 상대적으로 보완할 여지가 크다. 최근 들어 원격탐사를 이용한 녹지나 도시 기반시설의 정량적 탐지를 수행한 다양한 연구들이 수행 되었다. 그러나 기존 연구들이 활용한 자료의 공간 해상도를 고려하였을 때 도시 내에 무수히 존재하는 소규모 녹지공간의 탐지가 효과적으로 되었다고 보기 힘들다. 이러한 맥락에서 본 연구에서는 초분광 영상(CASI-1500)을 활용한 도시 내 소규모 녹지에 대한 정량적 탐지를 수행하였다. 이를 위해 식생지수를 산출하여 소규모 녹지공간의 탐지 여부를 검토한 뒤, ISODATA와 SAM 기법을 적용한 감독분류, 무감독분류를 통해서 각 방법들이 소규모 녹지공간 탐지에 적절한지 비교하였다. 미분류, 불투수성, 녹지로 의심되는 영역, 녹지의 4개의 피복으로 분류하여 SAM 기법에 사용된 참조스펙트럼의 차이를 비교하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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