• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2011년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.376-377
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• 2011

최근 Mg, Mg-Al합금, Al은 전자제품의 케이스, 차량의 휠 등의 신소재로서 활용성이 높아 사회적 수요가 급격히 늘고 있다. 이러한 수요 증가와 함께 관련 사업장에서는 취급 과정에서 폭발사고 위험성이 높아지고 있는데, 2010년도에는 국내 사업장에서 금속 분진에 의한 폭발사고가 4건이 발생하여 인명 및 재산피해가 발생하였다. Mg-Al합금의 폭발사고로 사망 1명과 부상 2명이 발생하였으며, Al분진의 폭발사고는 3건이 발생하여 사망 2명과 부상 3명의 인명피해로 이어졌다. 사고조사를 통하여 사업장에서의 금속분진에 대한 위험인식이 매우 낮은 것이 유사 사고가 반복되고 있는 가장 큰 이유로 알려지고 있는데, 이는 금속분진에 대한 부족한 안전기술정보와 밀접한 관련이 있다. 본 연구에서는 Mg, Mg-Al합금, Al등을 취급하는 관련 사업장에서 폭발사고 예방대책을 위하여 활용할 수 있는 폭발특성에 관한 안전기술정보 제공을 목적으로 하고 있다. 보다 구체적으로는 사고 다발 금속분진에 대한 위험성 이해에 도움을 될 수 있도록 동일 입경분포 조건에서의 위험성을 정량적으로 평가하였으며, 이를 위하여 각 금속분진의 동일 입경 조건에서 최대폭발압력, 폭발하한계 등의 폭발위험성 데이터를 실험적으로 조사 하였다. 조사한 시료는 평균입경 200 mesh의 Al, Mg, Mg-Al(60:40 wt%)로서 입도분석기(Beckman Coulter LSI 3320)를 사용하여 측정한 결과 평균입경은 약 $155{\mu}m$로 나타났다. Al분진의 농도변화에 따른 폭발압력을 조사한 결과, 최대폭발압력(Pmax)은 7.9 bar였으며 최대폭발압력상승속도 (dt/dP)max는 농도 $1500[g/m^3]$에서 322 [bar/s]로 최대가 되었으며 폭발 하한계(LEL)는 $70[g/m^3]$가 얻어졌다. 반면에 순수한 Mg의 LEL은 $30[g/m^3]$였으며 Pmax는 6.4 bar, (dP/dt)max는 100 [bar/s]가 얻어졌다. 이러한 결과로부터 LEL이 낮은 Mg는 Al보다 연소성이 큰 것으로 나타났으며, Al은 화염을 유지하는데 필요한 최저 열분해 가스농도를 확보하는데 Mg보다도 고농도의 분진이 필요함을 알 수 있었다. 또한 Mg-Al(60:40 wt%)의 LEL은 $50g/m^3$이었으며 Pmax는 9.4 bar, (dP/dt)max는 472 [bar/s]가 얻어졌다. 이러한 결과로부터 Mg-Al(60:40 wt%)합금의 연소성을 살펴보면 착화하기 쉬운 정도는 Mg와 Al의 성분비에 의해 변화하지만 Mg와 Al의 중간 정도로 나타나는 반면, Pmax는 Mg 또는 Al의 단독 물질 성분보다도 매우 큰 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통하여 단일 성분의 Mg와 Al보다도 Mg와 Al이 일정 비율로 구성된 Mg-Al합금의 경우가 화재폭발 위험성이 증가한다는 사실을 알 수 있었으며, 이와 같은 폭발위험특성 자료를 활용하여 분진의 보관, 취급, 폐기 등의 지속적 관리가 필요하며 사업장 특성에 적합한 안전대책을 통한 사고예방대책이 요구된다.

• 한국가스학회지
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• 제24권3호
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• pp.20-26
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• 2020

본 연구에서는 폭발 공간에 존재하는 장애물에 의한 메탄-공기 혼합기의 폭발압력 및 화염전파속도의 영향을 조사하기 위해 실험적 조사를 수행하였다. 밀폐된 폭발 공간에서의 폭발압력 및 화염전파속도에 대한 장애물의 영향을 일반화하기 위해서 장애율이라고 하는 정량화된 파라메타를 사용하였다. 실험 결과 장애물 개수에 관계없이 장애율이 증가할수록 폭발압력과 화염전파속도가 증가하였다. 또한 10 % 메탄가스의 동일한 농도조건에서, 장애물이 없는 경우(장애율 = 0)의 화염전파속도는 3.46 m / s가 얻어졌으며, 장애물 3개 및 장애율 0.98 인 경우는 24.24 m / s로서 약 7 배가 증가하였다. 동일한 장애율에서는 장애물 개수가 증가할수록 폭발압력 및 화염전파속도가 급격히 증가하였다.

• 한국가스학회지
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• 제3권3호
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• pp.23-28
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• 1999

밀폐공간 내에 블록을 조합하여 부피와 표면적이 다르게 내용물을 채우고 용기 부피에 대한 내용물의 부피와 내용물의 표면적을 변화시키면서 LPG 또는 NG와 공기 혼합가스의 폭발특성을 측정하여 밀폐공간 내부에 있는 내용물의 부피와 표면적의 변화가 폭발특성에 미치는 영향을 해석하고자 하였다. 폭발용기는 가로 세로 높이가 각각 $100cm{\times}60cm{\times}45cm$인 부피 270리터의 금속 용기이며, 용기 내 가연성 혼합가스는 전기 스파크로 착화시켰고, strain형 압력센서로 폭발압력을 측정하였다. 실험 결과 부피봉쇄율이 증가할수록 폭발압력이 감소하였으며, 내용물의 표면적의 증가에 따라서도 폭발압력이 낮아졌으며, 이러한 폭발압력의 감소 경향은 표면적의 증가에 대한 영향보다 부피의 증가에 의한 영향이 더욱 크게 나타났다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 2000년도 춘계 학술논문발표회 논문집
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• pp.136-139
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• 2000

현대산업사회의 급속한 발전으로 사용이 편리하고, 깨끗한 연료인 도시가스의 사용량은 점점 더 증대될 뿐만 아니라 사용형태 또한 다양화되고 있어, 이에 따른 사고도 증가하고 있으며 사고의 규모도 대형화 되어가고 있다. 일반적으로 가스폭발의 경우 개방된 영역에서 보다 밀폐된 영역에서 발생할 경우 폭발압력에 의한 파괴효과는 더욱 증가한다. 이러한 부분에 대해 많은 학자들은 단일가스와 산화제를 혼합시킨 형태의 가스 폭발에 대한 특성을 연구하여 왔다. 그러나 산소농도의 변화에 따른 가연성가스의 폭발범위, 폭발시 초기압력의 변화, 최소점화에너지에 관한 연구는 거의 없는 실정이다. (중략)

• 한국지진공학회논문집
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• 제14권1호
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• pp.11-23
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• 2010

주요 구조물의 방호를 위해 에너지 흡수 능력이 뛰어난 알루미늄 폼을 갖는 희생부재를 제안하였다. 근거리 폭발에 의한 집중된 폭파하중의 압력 저감에 대한 외연적 유한요소해석을 통한 변수 연구를 수행하였다. 폭발하중의 규모는 Z=0.48~0.95 수준으로 설정하였고 경험적 폭발하중을 이용하였다. 알루미늄 폼의 해석 변수는 밀도와 두께로 설정하였고 덮개 여부를 고려하였다. 해석 결과로 부터 밀도가 낮고 두께가 두꺼울수록 전달압력의 수준을 알루미늄 폼의 항복강도 수준으로 제어할 수 있고 폭발의 규모가 증가하면 높은 밀도의 두꺼운 희생부재가 필요함을 보였다. 덮개는 두께의 영향이 뚜렷하고 폭발압력을 분산시키는 효과를 나타내었다. 폭발의 수준에 따라 희생부재의 에너지 소산의 정도가 달라지기 때문에 이를 고려한 희생부재의 설계변수 설정이 필요하다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권1호
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• pp.67-75
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• 2016

본 논문에서는 폭발해석에서 주로 사용되는 폭발하중의 압력-시간 이력곡선과 폭발하중 산정식인 Conwep 모델을 소개하고, 이를 더욱 간편하게 계산할 수 있는 간략 폭발하중 산정식을 제안한다. 폭발해석에서 폭발하중은 일반적으로 압력-시간 이력곡선의 형태로 적용되며, 그에 대한 주요 값들은 폭발하중 산정식에 의해 계산된다. 대부분의 폭발해석에서 사용되는 폭발하중 산정식인 Conwep 모델은 환산거리(scaled distance)를 핵심변수로 하여 계산되는데, 그 계산 과정이 매우 복잡한 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 환산거리를 변수로 갖는 간략한 유리식을 사용하여 주요 값들을 계산하고, 단순화된 압력-시간 이력곡선으로 폭발하중을 산정할 수 있도록 제안하였다. 간략식을 찾는 과정에서 Conwep 모델의 계산 결과를 바탕으로 곡선 적합(curve fitting) 방식이 사용되었으며, 제안된 간략식에 의한 주요 값의 계산 결과는 Conwep 모델과 비교하여 1% 미만의 오차를 갖는다. 또한, 유한요소를 이용한 폭발해석에 적용하였으며 Conwep 모델을 적용한 결과와 비교를 통해 검증하였다.

• 한국가스학회지
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• 제7권4호
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• pp.14-19
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• 2003

일반적으로 발생하는 사고중의 가스폭발사고는 일정한 상태로의 혼합과정보다는 불균일하게 이루어진 상태로 폭발이 발생하고 있다. 본 연구에서는 불균일 상태에서의 불균일 농도에 의한 폭발현상을 실제 실내의 축소형으로 폭발통을 제작, 모형화하여 여러현상을 재현함으로서 실제 사고시의 폭발현상을 예측할 수 있었다. 그 결과, 어떤 공간에서 가스가 누출될 경우 내부의 가스의 혼합정도는 누출구의 크기 및 누출속도에 따라 영향을 받으며, 불균일 정도가 클수록 폭발압력 및 압력상승속도는 낮아지고 폭발압력은 감소하지만 화염의 체류시간이 증가하여 폭발화염의 복사열에 의한 폭발 후에는 화재의 위험성이 증가함을 알 수 있었다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제26권2호
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• pp.257-264
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• 1994

원자력발전소 중대사고시 용융된 노심과 잔류냉각수가 증기폭발을 일으켜 원자로 격납용기의 건전성을 위협할 수 있다. 본 연구에서는 증기폭발을 모사할 수 있는 실험 장치를 제작하고, 물과 프레온을 사용하여 증기폭발실험을 수행하였다. 이때 고속카메라를 사용하여 폭발현상을 관측하였고, 동압측정기와 압력분출관을 이용하여 생성되는 폭발압력과 기계적인 에너지를 계측하였다. 이를 토대로 증기폭발의 중요인자들(물의 온도, 물의 주입속도, 물의 주입 시간, 그리고 냉매의 깊이)에 대한 민감도 분석을 수행하였다. 그리고, 압력용기 바닥의 구조물이 용융/냉각재의 반응에 미치는 영향을 살펴보기위하여 실험용기 내부에 그리드를 설치하여 폭발실험을 실시하였다. 물/프레온의 폭발실험에서 계측된 기계적에너지를 이용한 에너지효율은 0.5∼l.6%인 것으로 계산되었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.605-612
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• 2021

지구온난화로 인한 이상기후로 전 세계적 피해가 커지고 있는 가운데, 내연기관의 온실가스 배출을 줄이기 위하여, 친환경자동차 도입이 가속화되고 있다. 이에 각국에서는 수소연료자동차의 안전성 확보를 위해 터널이나 지하주차장과 같은 반밀폐공간에서 수소 연료 폭발에 대비한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 반밀폐공간이라 할 수 있는 지하주차장을 대상으로 수소탱크의 폭발을 등가 TNT 모델을 적용하여 폭발압력을 예측하고 이 값을 폭발압력에 따른 피해범위 및 영향을 분석하였다. 등가 TNT 모델을 적용한 수소탱크 폭발압력 예측 결과 수소용량이 52 Liter인 경우를 기준으로 75 Liter, 156 Liter인 경우 1.5 m 높이에서 각각 약 1.12배, 2.30배 높은 것으로 나타났다. 예측된 최대폭발압력을 충격량으로 환산하여 인체 및 건물에 미치는 영향을 검토한 결과 모든 예측값이 폐 손상 또는 심각한 부분 파괴가 발생할 것으로 예측 되었으며, 예측된 피해정도는 폭발에 따른 충격량만으로 환산 적용한 것이며, 폭발에 따른 부가적인 피해를 고려한다면 실제 피해는 더욱 증가되어 이에 대한 안전 및 방재의 대책이 강구되어야 할 것으로 사료된다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2011년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.116-119
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• 2011

분진의 입경과 농도의 변화에 의한 분진의 폭발압력과 압력상승속도 및 그에 따른 분진폭발지수(Kst), 최소점화에너지(MIE) 및 폭발범위 등 분진폭발에 관한 많은 연구가 진행되고 있다. 폭발 메커니즘의 이해와 이를 통한 예방을 위해서는 분진폭발의 폭발효율과 열방출률(Heat Release Rate)에 관한 연구도 필요하다. 본 연구에서는 산소소모열량계를 이용하여 분진폭발 전후의 열방출률의 차이를 통하여 폭발효율과 폭발의 에너지를 정량화하고, 이를 통해 분진폭발 위험도의 정량적 평가기준을 제시하였다.