• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권2호
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• pp.109-117
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• 2005

본 연구는 터널내 화재시 배연속도가 연소율 변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 Froude scaling에 의해 1/20 크기로 축소한 모형화재 실험을 수행하였다. 화원으로는 4.5cm~8.5cm의 헵탄을 사용하였으며 발열량은 3.71~15.6 kW이다. 연소율은 로드셀을 이용하여 산출하였고, 연기거동을 파악하기 위하여 K형 열전대를 이용하여 온도분포를 측정하였다. 풍동은 터널 상류 한쪽부분과 연결하였고, 터널 공간의 배연속도를 제어하기 위하여 풍동의 인버터를 조정하였다. 헵탄 풀화재인 경우 배연속도가 증가할수록 충분한 산소의 공급으로 연소율은 증가하였으며, 같은 무차원 속도($\bar{V}$) 일때 화원 크기가 작아짐에 따라 연소율은 증가하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.7-12
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• 2008

본 연구에서는 경사각에 다른 임계속도 변화를 파악하기 위하여 축소모형 실험을 수행하였다. Froude 상사를 사용하여 1/20 축소모델 시험을 수행하였고, 화원은 메탄올, 아세톤, 헵탄을 연료로하여 Akinson과 Wu가 사용한 가스버너가 아닌 배연속도에 따라 달라지는 정사각형 풀을 사용하였으며, 터널의 각도는 $0^{\circ}$, $2^{\circ}$, $4^{\circ}$, $6^{\circ}$, $8^{\circ}$에 관하여 실험을 수행하였다. 발열량과 온도는 로드셀과 K-type 열전대를 사용하여 측정하였다. 실험결과 발열량 변화를 고려하지 않은 Atkinson과 Wu의 실험결과 보다 배연속도에 따른 발열량이 변화하는 풀화재를 사용한 경우가 더 큰 기울기 값을 얻었다. 따라서 배연속도는 화원의 연소율 변화에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 경사터널화재 발생시 연소율의 변화에 따른 임계속도의 영향을 고려하는 것이 중요하다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.20-27
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• 2010

배연설비는 연기를 배출한 만큼 공기가 유입되도록 계획된다. 이때 유입공기의 속도가 배연에 어떠한 영향을 미치는지를 FDS를 통하여 분석하였다. 그 결과 화재의 위치로부터 급기구가 가까이 설치된 경우 화재 플럼으로 유입되는 기류속도가 빨라져 상승하는 화재 플럼을 흩트려 버리는 현상이 일어남을 발견하였다. 그로인해 배연성능이 저하되어 연기층의 강하가 더욱 빠르게 촉진되었으며 흐트러진 화재 플럼은 연기층을 교란시켜 가시거리를 더욱 나쁘게 하였다. 따라서 공기유입구의 위치는 화재의 위치로부터 충분히 이격된 위치에 설치하여 화재 플럼으로의 유입공기속도를 낮추도록 하여야 배연효율이 좋아진다는 것을 확인하였다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2005년도 춘계 학술발표회
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• pp.547-557
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• 2005

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.38-43
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• 2008

최근에 양방향 도로터널에서 배연효율의 증가가 요구됨에 따라 대배기에 의한 횡류식 양방향터널 배연시스템 적용이 증가되었다. 본 연구에서는 FDS Ver4.0을 사용한 수치해석을 통해 배연량과 화재강도를 변화시켜 최적배연조건을 도출하였다. 결과로, 터널 내부로 외부기류가 유입되는 경우에는 배연량을 증가시켜야 하는 것으로 나타났으며 화재지점으로 2.5m/s의 속도로 외기가 불어올 때 연기가 250m 이내로 제어되는 대배기구의 배연용량은 $244.8m^3/s$의 값으로 제어되어야 한다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.58-64
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• 2006

부분배연설비를 가지고 있는 침매터널에서 화재시 배연효율을 분석하기위해 풀화재를 이용하여 축소모형실험을 수행하였다. 화재가 발생하였을 때 주위 유동이 없는 경우인 자연배연과 임계속도로 제트팬을 가동하는 강제배연의 경우에 터널내의 온도와 연소가스 농도를 측정하였다. 자연배연에 비해 강제배연은 화재발생 초기에 화원과 터널 내 기류와의 급격한 혼합에 의해 성층화 정도가 미미해지고 보다 낮은 온도를 화원주위에서 얻을 수 있었다. 이러한 급격한 혼합은 터널 상부에 위치한 부분제연 갤러리의 효율을 변화시키는데, 자연배연인 경우에 약 30%의 배연효율이 증가되었다. 일산화탄소 농도계측으로 얻어진 배연효율은 등온기체모델을 사용한 선행연구와 비교하여 거의 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 결과는 침매터널 화재시 승객의 안전한 대피를 위한 부분배연설비의 최적 운전방안으로 제시된다.

• 설비공학논문집
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• 제17권10호
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• pp.914-921
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• 2005

In this study, the 1/20 reduced-scale experiment using Froude scaling were conducted to investigate the effect of longitudinal ventilation velocity on the burning rate in tunnel fires. The methanol pool fires with heat release rate ranging from 2.02 kW to 6.15 kW and the n-heptane pool fires with heat release rate ranging from 2.23 kW to 15.6 kW were used. The burning rate of fuel was obtained by measuring the fuel mass at the load cell. The temperature distributions were observed by K-type thermocouples in order to investigate smoke movement. The ventilation velocity in the tested tunnel was controlled by inverter of the wind tunnel. In methanol pool fire, the increase in ventilation velocity reduces the burning rate. On the contrary in n-heptane pool fire, the increase in ventilation velocity induces large burning rate. The reason for above conflicting phenomena lies on the difference of burning rate. In methanol pool fire, the cooling effect outweighs the supply effect of oxygen to fire plume, and in n-heptane pool vice versa.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권1호
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• pp.27-36
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• 2005

본 연구에서는 장대 터널 화재시 연기의 거동 특성 파악과 수직갱에 의한 배연 능력을 검토하기 위하여 축소 모형실험을 실시하였다. Froude 상사를 기본으로 수직갱을 포함하는 터널을 1/50로 축소하여 20m의 모형 터널을 제작하였다. 화재시 발생되는 연기의 배연실험을 수갱의 높이를 변화시키며 한 결과, 수직갱에 의한 배연은 화재 후방으로의 역기류 전달 시간을 지체시키는 효과를 보였으며, 수직갱의 높이가 증가할수록 온도도 감소하였고, 중앙 높이에서의 온도차이는 수직갱이 없을 경우보다 다소 감소하기는 하나 그 영향은 미비하였다. 수직갱을 지난 지점에서 화재가 발생하였을 경우 수직갱의 높이가 증가하면 수직갱으로의 배연에 의한 역기류 활성화로 CO농도의 전파속도가 증가되며, 단면의 온도도 증가한다. 즉, 수직갱을 지난 지점에서 화재가 발생할 경우 수직갱은 화재 발생으로 인한 연기의 배연에는 유리하나, 오히려 역기류를 증가시켜 화재 초기 승객들의 안전한 대피에는 불리한 상황을 초래한다.

• 터널과지하공간
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• 제15권6호
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• pp.452-461
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• 2005

대면 교행 터널의 경우 차량의 교행으로 사고 위험성이 일방향 터널에 비해 1.5배 정도 높으므로 화재가 발생할 위험성도 커지게 되며, 터널내 화재시 입출구로 이용객이 대피하므로 인명 대피 완료전까지 제트팬을 가동하지 못하는 문제가 있다. 특히 장대터널의 경우 연기확산으로 인하여 대형 인명 피해가 발생하기 때문에 터널내에 별도의 인명 대피 통로와 배연 시스템을 구축하여 인명 피해를 최소화하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 화재 시뮬레이션 및 축소모형실험을 수행하여 터널내에 구축된 배연시스템의 효과를 검증하였다. 실험결과 대피 통로만 설치시는 최종 인명 대피 시간이 335초가 소요되었으나, 배연 시스템을 구축할 때는 185초가 소요되었다. 또한 화재원 부근의 온도가 $60^{\circ}C$ 정도 감소되었으며, 연기 확산 속도는 배연 시스템 미가동시 $0.36\~0.82\;m/sec$이고, 가동시는 $0.27\~0.58\;m/sec$로 현격히 감소하였다. 위 결과로부터 대피자의 이동속도가 $0.7\~1.0\;m/sec$인 점을 고려할 때, 150 m 간격으로 설치된 피난문을 통해 안전한 대피가 가능하였다. 본 연구는 배연시스템에 대한 화재모형실험 분석을 통해 향후 대면 교행 터널의 방재에 대한 기초자료를 제공하는데 그 의미가 있다.

• 터널과지하공간
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• 제15권1호
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• pp.55-60
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• 2005

본 연구는 터널내 화재 발생시 종류식 환기가 연소율 변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 Froude scaling에 의해 1/20크기로 축소한 모형화재 실험을 수행하였다. 화원으로는 $8.5cm{\sim}14.5cm$의 메탄올을 사용하였으며 발열량은 $3.57{\sim}10.95kW$이다. 연소율은 로드셀을 이용하여 산출하였고, 연기거동을 파악하기 위하여 K형 열전대를 이용하여 온도분포를 측정하였다. 풍동은 터널의 한쪽부분과 연결하였고, 터널 공간의 배연속도를 제어하기 위하여 풍동의 전압을 조절하였다. 메탄올 화재인 경우 배연속도가 증가할수록 냉각효과로 인하여 연소율은 감소하였으며, 또한 같은 무차원속도(V)일때 화원 크기가 커짐에 따라 연소율은 감소하였다.