• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제27권4호
• /
• pp.1-6
• /
• 2013

압력차를 이용해서 연기를 제어하는 급기가압 제연시스템의 경우에는 건축물 내의 압력 형성에 영향을 미치는 인자들을 설계에 반영해야 하며, 연돌효과가 중요한 인자 중 하나이다. 본 연구에서는 네트워크 모델 기반의 수치해석적 방법을 이용해서 20층 규모의 건축물 피난계단을 대상으로 연돌효과가 포함된 급기가압 제연시스템의 운전 특성을 분석하였다. 연돌효과만 작용하는 경우와 급기가압 제연시스템만 작용하는 경우 및 연돌효과와 급기가압 제연시스템이 동시에 작용하는 경우의 3가지 조건에 대해서 해석을 수행하였다. 층별로 구획실의 압력과 공기 유량에 대한 상세한 해석결과를 제시하였으며, 연돌효과의 영향을 가시적으로 표현하였다. 한편 연돌효과와 급기가압 효과가 합해진 만큼 계단실의 압력이 상승하는 해석결과와 이에 따른 문제점을 제기하였다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제23권6호
• /
• pp.16-23
• /
• 2009

화재 시 피난로의 연기의 확산 침투를 막기 위한 제연 댐퍼의 성능 특성은 FIS 001 규정에 의해 시험되고 있지만 시험 방법 및 규정에 대한 개선 요구가 지속적으로 제시되었다. 유체역학적인 관점에서 급기 시스템의 끝단에 위치한 제연 댐퍼의 특성은 전체 제연시스템의 성능에 매우 중요한 역할을 수행한다. 본 연구에서는 일반적으로 널리 사용되고 있는 자동차압댐퍼에 관한 FIS 001 규정의 취약점을 논하고 댐퍼의 주요 특성을 다양한 방법으로 시험하였다. 이러한 실험 결과 시험 장치 내의 유속 교란은 댐퍼의 성능 특성 시험에 영향이 적음을 확인하였으며 누기량 및 방연 풍속 확보 등과 관련된 실험을 추가 수행하였다. 이러한 결과는 자동차압댐퍼의 성능 시험을 위한 설비 구축 및 시험 규정의 개선에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권1호
• /
• pp.284-289
• /
• 2019

접이식 대피통로는 철도터널 및 대공간 화재시 임시 피난로를 확보하기 위한 피난지원 시스템으로 화재시 구조물 상부에 거치되어 있던 차연 스크린이 펼쳐지며 피난로를 확보하는 시스템이다. 차연 스크린은 적절한 내화성능을 갖추어야 될 뿐 아니라 밀폐성을 확보하여 외부의 연기를 최대한 막을 수 있는 시스템이 요구된다. 이를 위해 접이식 대피통로 시스템에는 피난로 내부에 양압 조건을 유지해 주기 위한 제연설비가 필요하며, 제연 설비의 설계 및 용량 산정을 위해서는 화원에서 거리별 온도 분포 및 압력 해석이 필요하다. 본 연구에서는 신형전동차의 화재 현상을 모사하여 터널 길이방향별 온도 및 압력 분포를 해석하였다. 차연 스크린 설치 위치에서는 길이방향으로 20미터 이상일 경우에는 차연 스크린 내열온도인 200도를 넘지 않는 것으로 해석되었으며, 압력 또한 거리 증가에 따라 감소하며, 최대 14 Pa, 평균 6 Pa 정도를 보이는 것으로 해석되었다. 또한 상부 보단 하부에서의 압력이 낮기 때문에 실제 양압조건은 이보다 낮을 것으로 보인다. 따라서 접이식 대피통로 설치를 위해서는 차연 스크린내 양압조건을 6 Pa 내외로 유지할 수 있는 제연설비가 필요할 것으로 예측된다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.85-91
• /
• 2018

최근 초고층 건축물에서 화재로 인해 많은 인명피해가 발생하고 있다. 특히, 화재 발생시 생성되는 유독성 가스 및 연기로 인해 많은 사망자가 발생하고 있다. 이러한 인명피해를 줄이기 위한 방안으로 제연시스템이 도입되어 있다. 제연시스템은 초고층 건축물에서 연기의 확산을 방지하고 재실자의 안전한 피난을 도와주는 장치이다. 또한, 엘리베이터를 이용한 피난은 초고층 건축물에서 필수적인 피난 방법으로 여겨진다. 하지만, 엘리베이터 구동시 생성되는 강력한 압력장 및 유동변화로 인해 제연시스템의 성능확보에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 성능설계위주의 샌드위치 가압방식이 적용된 초고층 건축물에서 엘리베이터 구동에 따른 제연성능 확보에 미치는 영향을 실험 및 수치해석 연구로 수행하였다. 실제 초고층 건축물에서 발생되는 창문, 방화문 그리고 엘리베이터의 누설면적은 화재안전기준 및 면적비를 이용하여 산출하였다. 실제 엘리베이터 속도 7 m/s~17 m/s에 해당하는 20 m/s~100 m/s로 동역학적 상사를 통해 엘리베이터 속도를 변경하였다. 그 결과 엘리베이터 속도가 빠르면 빠를수록 부속실과 화재실 간 차압이 크게 발생하였으며 관계식은 ${\Delta}P=40{\cdot}{\exp}$(-Ves /-104.7)-23.735로 산출되었다. 본 연구 결과는 초고층 건축물에서 엘리베이터 구동을 고려한 제연시스템 설계 자료로 활용이 가능하다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제16권1호
• /
• pp.105-115
• /
• 2014

터널내의 연기거동 및 대피안전성을 평가하기 위하여 수치해석을 수행하였다. 본 연구의 목적은 최근 더욱 길어지고 있는 장대터널의 화재로 인한 연기 및 온도 분포와 안전성을 평가할 수 있는 수치적 방법을 구현하는데 있다. 계산에 사용되는 컴퓨터자원을 최소화하기 위하여 모델로 선정한 터널의 전체길이인 3 km을 사용하는 대신 여러 개의 대피터널이 포함되는 1.5 km만을 해석영역으로 사용하였다. 터널내의 연기거동에 의한 대피자의 안전성을 평가하기 위하여 연기의 밀도에 의한 기시도와 바닥으로부터의 높이를 고려한 SE (smoke environment)값을 사용하였다. 공기 중에 포함된 연기의 밀도는 3차원 전산유체역학을 통하여 구하였다. 이러한 연기 거동에 영향을 미치는 온도분포를 정확하게 모사하기 위하여 터널 벽면을 단열 혹은 일정한 열유속(heat flux) 가정을 사용하는 대신 1차원 열전도(heat conduction)방정식을 이용하여 터널벽면의 온도를 계산하였다. 대피터널간의 거리가 가까울수록 대피자의 안전성은 높아지겠지만 상대적으로 건설비용이 증가하게 된다. 본 연구에서 대피터널의 길이는 250 m로 하였으며 화재 시 제연팬의 운전 조건을 3가지 (팬이 가동되지 않는 조건, 임계풍속이하조건, 임계풍속이상조건)로 나누어 연기의 거동과 온도분포를 고찰하였다. 그리고 화재가 발생한 시간부터 플래쉬오버가 발생한 시간까지의 연기의 거동과 대피자의 상황을 SE를 이용하여 고찰하였다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제20권3호
• /
• pp.15-20
• /
• 2006

본 연구는 상대식 지하철 역사에서 화재발생시 작동되는 두 가지 환기팬 풍량에 의한 열 및 연기 분포 특성 예측을 위하여 수치해석적 연구를 수행하였다. 터널연결부에서 발생되는 자연풍, 배기구 유속 및 온도 등 PART I에서 얻은 계측값을 경계조건으로 입력하였다. 배연용량에 따른 승강장 내의 열, 연기, 가시거리 그리고 유독가스 분포를 파악하기 위하여 2가지 경우를 고려하였다. Case I에서는 해당역사 현장에서 계측한 값을 Case II에서는 국가화재 안전기준(National Fire Safety Codes, NFSC 501)에서 제시한 배연량을 사용하였다. 수치해석 결과에서 보여주듯이 배기구의 유속 크기는 화재에 의한 열 및 연기유동에 크게 영향을 미치는 것을 알 수 있으며, 배연 풍량이 클수록 높은 제연효과를 나타내는 것을 확인 할 수 있었다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제32권6호
• /
• pp.15-21
• /
• 2018

본 연구에서는 급기가압 조건에서 거실, 부속실 및 계단실로 구성된 복합 구획 공간에 대해 화재해석을 수행하고 가압 및 환기 조건에 따른 화재 연기의 유동 특성을 분석하였다. 화재 해석은 유효누설면적을 측정하기 위해 제작된 누기율 시험설비에 대하여 수행하였으며, 화재의 거시적 특성과 각 구획에 대한 유동 및 압력 특성의 분석을 통해 급기가압 조건에서의 화염 및 연기 거동에 대한 이해를 증진시키고자 하였다. 화재 해석 결과는 화재 발열량의 크기가 환기 시스템에 의해 공급되는 공기량에 의해서 민감하게 영향을 받게 됨을 보여주었다. 거실과 부속실에서의 속도분포 분석 결과를 통해 급기가압의 조건에서도 화재 연기가 문의 상층부를 통해 부속실로 유출될 수 있음을 확인하였다. 이를 통하여 급기가압 제연시스템의 설계와 적용에 있어서 화재 크기와 공간적 특성과 같은 요인을 고려하는 것이 매우 중요하다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국방재안전학회논문집
• /
• 제12권2호
• /
• pp.47-56
• /
• 2019

주차장 화재 시 다량의 연기 발생으로 소방대원이 화점에 진입하기 곤란한 문제점을 극복하고자 최근 주차장 환기 목적으로 설치된 급 배기팬과 유인팬(Jet fan)을 이용하여 연기를 배출하는 방법을 이용하고 있다. 본 연구에서는 급배기팬만 동작하는 조건과 유인팬이 함께 동작하는 2가지 조건에서 연기층의 유동변화를 CCTV를 이용하여 관찰하였으며, 또한 hot smoke test가 주차장 환기 성능평가 방법으로서의 적정성을 평가하기 위해 플럼 주위의 온도를 Alpert eq.과 비교 분석하였다. 그 결과 jet fan을 동시에 동작시키는 경우 연기층이 교란될 수 있음을 확인할 수 있었으며, 그로인하여 초기 피난 장애 우려가 있을 것을 것으로 분석되었다. 다만, jet fan이 추가로 작동됨에 따라 배기성능은 향상되는 것을 관찰용 CCTV로 확인할 수 있었으며, 이는 진압전술을 펴는데 도움이 될 것으로 판단된다. 플럼 주변의 온도를 측정하여 Alpert eq과 비교한 결과 Plume 중심축에서 약 $2^{\circ}C$ 낮고 연기가 배출되는 방향으로 8 m에서는 $9.0^{\circ}C$ 높은 것으로 분석되었다. Plume 주변의 온도 측정 결과는 AS 4391-1999의 예상 최대 온도보다 낮았고 실험으로 인한 예상 온도 위험을 초과하지 않았다. 이 결과와 같이 고온 연기 시험의 진행으로 인한 온도 위험성이 예측 가능하기 때문에 관련 기준이 없는 주차장의 연기 제어 성능 평가를 위한 일반적인 평가 방법 중 하나로 활용 가능할 것이다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제24권5호
• /
• pp.50-59
• /
• 2010

본 연구에서는 대구 D대학 기숙사 건물에 대해 2MW, 5MW 화재크기와 아트리움 방화셔터의 미설치 및 작동 경우의 4가지 화재시나리오를 구성하고, FDS(ver. 5.5.0)와 Pathfinder 2009 프로그램을 사용하여 화재 및 피난시뮬레이션을 수행하였다. 화재피난영향평가를 통하여 방화셔터와 배연구의 아트리움 제연 효과에 대한 성능을 확인하였고, 화재위험 및 피난안전을 분석하였다. 방화셔터의 작동은 연기 전파 방지에 큰 효과가 있지만, 상부 배연구를 통한 배연량이 불충분하여 방화셔터의 유무에 관계없이 연기층은 바닥으로부터 약 2m 지점까지 하강하고, 본 연구에서 설정한 연기층 한계 높이 이하가 되었다. 또 방화셔터 미설치, 5MW 화재크기의 경우, 온도보다 가시거리에 의한 화재위험 가능성이 더 크게 나타났고, 기숙사 중.상부 층의 계단실 피난여유시간은 약 5초 이내로 매우 작았다. 지상 1층 주출입구까지 전체 피난자의 순수 피난이동시간은 136초이다. 피난자의 더 안전한 피난을 위해 추가적인 보완조치가 필요하다고 사료된다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.80-86
• /
• 2005

본 연구는 지하역사 승강장 가판대에서 화재발생 시 자연풍의 영향과 강제배연 시스템의 작동 여부에 따른 열과 연기의 유동특성을 알아보기 위하여 수치해석을 수행하였다. 해석 조건으로는 1)자연풍이 없고 배연설비도 가동되지 않는 경우, 2) 자연풍은 불고 있으나 배연설비는 가동되지 않는 경우, 3) 자연풍은 없으나 배연설비가 가동되는 3가지 경우이다. 수치해석의 결과자연풍이 역사의 길이 방향으로 불고 있을 경우에는 길이방향으로 화재의 확산이 빠르게 진행되며 열과 연기가 승강장에 급속하게 확산되어 피난에 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 배연설비가 가동될 경우 지하역사 승강장으로 열과 연기가 보다 빠르게 전파되었지만 호흡안전 높이까지 열 및 연기가 도달하는 데에는 배연설비를 작동하지 않는 경우에 비하여 훨씬 많은 시간이 소요되었다. 그리고 화재발생위치에서 자연풍이 불어오는 지하공간영역에서는 배연설비의 제연효과가 하류 측의 영역에 비하여 보다 크게 나타나는 것을 알 수 있었다. 배연설비의 작동은 연기와 열을 동시에 외부로 배출시키는 역할을 하여 승객의 시야 확보 및 피난 시간을 확보하여 주는 것으로 나타났다. 해석조건에서 가장 큰 차이를 보이는 조건2)와 조건3)에서 화재구역 내의 온도차는 약 2배 차이를 보였으며, 화재지점에서 200m 지점의 연기농도분포도 약 6배 정도의 차이를 보였다.