• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권4호
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• pp.50-58
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• 2019

구획실 내 가연물들의 화재거동에 대한 B-RISK의 예측성능을 Fire dynamics simulator (FDS)와 연계하여 검토하였다. 먼저 열발생률(Heat release rate, HRR)에 대한 B-RISK의 예측성능을 검토하기 위해 가연물 한 세트의 실험에서 측정된 HRR 값과 디자인 화재곡선을 B-RISK의 입력조건으로 사용하여 가연물 두 세트에 대한 HRR 곡선을 계산하고 실험에서 측정된 가연물 두 세트의 HRR 값과 비교하였다. B-RISK 결과와 실험결과를 비교하여 B-RISK가 화재성장률에 대한 예측은 어렵지만 최대 HRR 값과 총 열발생량에 대해서는 충분히 예측할 수 있음을 확인하였다. 그리고 B-RISK 계산을 통해 예측된 HRR 값을 FDS의 입력조건으로 사용하여 계산된 결과와 실험결과를 비교하여 B-RISK 계산을 통해 예측된 HRR 값의 화재거동에 대해 검토하였다. 실험에서 측정된 온도 및 화학종 농도 결과와 비교하여 화재성장구간에 대해 차이가 있는 것을 확인하였지만 예측된 HRR 값에서 Percentile이 약 70%인 HRR 값을 사용하더라도 충분히 전체적인 화재거동을 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.84-84
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• 2011

터널화재의 위험요소에 대한 해석을 위해서는 실제 상황을 재현한 실대형 실험이 가장 유용하겠지만 현실적으로 시간적, 공간적, 경제적인 제약이 따르기 때문에 CFD Modeling 기술의 이용 및 검증이 필요하고, 실제 상황에 가까운 현상의 재현을 위해서는 시뮬레이션의 정확도에 대한 향상이 필수적이다. 또한, CFD Modeling을 터널화재에 적용할 때 시뮬레이션의 질에 영향을 미칠 수 있는 요소들에 대한 결정이 선행되어야 한다. 우선, 터널의 기하학적 구조와 경계조건의 확립이 필요한데 필요한 정보를 얻기 위해서 어느정도 길이의 터널이 적절한지에 대해 생각할 필요가 있으며, 단면변화에 대한 결정을 통해 모델링을 수행하여야 한다. 모델링 작업이 선행된 후에 화재의 위치, 성장률, 최대 크기, 환기시스템 사항 등의 고려가 필요한데 이러한 조건들은 CFD Modeling의 결과에 직접적인 영향을 주기 때문에 충분한 사전조사가 이루어져야 하고, 각 사항들의 변수를 고려하여 다양한 화재시나리오의 도출이 가능할 수 있다. 마지막으로, 화재에서 발생된 열중 약 30%가 복사에 의해 주위 벽으로 전달될 수 있고 열은 연기가 가득찬 영역내에서 재분배될 수 있는데, 열전달 및 연기의 유동 등에 관한 자료를 기초로 화재현상에 대한 분석이 가능하다. 이러한 과정들을 통해 실제 상황에 가까운 설계화재 시나리오를 예측할 수 있다. 본 연구에서는 우리나라 최장대터널인 죽령터널에 대해 합리적인 가정을 통한 설계화재 시나리오를 기초로 화재시뮬레이션은 FDS(Fire Dynamics Simulator) 프로그램을 사용하여 화재 및 연기의 이동 양상을 분석하고, 피난시뮬레이션은 SIMULEX 프로그램을 사용하여 피난시간을 예측 함으로써 터널화재의 CFD Modeling에 의한 피난안전성을 검토하고자 한다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2011년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.258-261
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• 2011

실내에서 화재가 발생한 경우에 매연의 크기분포 및 형상(morphology) 변화 특성은 경보장치의 작동 및 흡입에 의한 인체피해 등과 관련되어 중요한 연구 분야이다. 이와 관련하여 많은 연구가 이루어져 왔으나 실험에 의한 연구는 각 연구마다 결과치가 정량적 또는 정성적 측면에서 많은 편차를 보이고 있고, 이론적인 연구는 몇몇 특정 조건에 대하여 제한적으로 이루어져 있어서, 실재 구획화재에 적용하는 데는 어려움이 있다. 이 연구에서는 구획화재에 대하여 발열속도이력(history of heat release rate) 및 매연발생률(soot yield) 등에 따른 매연입자의 크기분포 및 형상 변화 해석을 위한 방법을 개발하였으며, 이를 유럽표준시험화재(EN54 Part7)에 규정된 폴리우레탄폼화재(TF4)에 대하여 시험 적용하였다. 이 방법에서는 입자의 크기분포방정식(dynamic equation for the discrete-size spectrum)을 푸는데 있어서 계산시간을 줄이기 위하여 결절방법(nodal method)을 도입하였으며, 또한 실재 화재에서의 매연입자의 성장에 따른 입경범위에 맞추기 위하여 분자운동영역(free molecular region)과 연속영역(continuum region)을 포괄하는 입자크기에 적용되는 충돌빈도함수(collision frequency function)를 사용하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권1호
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• pp.16-23
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• 2018

다양한 밀폐 구획을 대상으로 내부 체적 및 화재성장률의 변화에 따라 최대 열발생률의 예측이 가능한 상관식이 수치적으로 검토되었다. 구획의 체적은 ISO 9705 화재실의 바닥면 형상을 기준으로 길이 비의 변화를 통해 조절되었으며, 이때 천장 높이는 2.4 m로 고정되었다. 주요 결론으로서, 천장 높이의 변화가 고려된 선행연구 결과와의 비교를 통해, 천장 높이의 변화가 최대 열발생률에 미치는 영향이 검토되었다. 또한 밀폐된 구획에서 천장 높이 변화와 관계없이 최대 열발생률을 예측할 수 있는 보다 일반화된 상관식이 제안되었다. 이 상관식은 수치결과와 비교할 때 다양한 화재성장률에 대하여 평균적으로 7%, 그리고 최대 19%의 오차를 갖는 것으로 확인되었다. 마지막으로 국내 성능위주설계에 적용된 5개의 대표적인 구획을 대상으로, 제안된 상관식의 적용 가능성이 검토되었다. 본 연구결과는 화재시뮬레이션에서 요구되는 입력정보 뿐만 아니라, 밀폐된 공간에서 플래시오버에 의해 야기될 수 있는 최대 열발생률의 예측에 관한 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1807-1813
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• 2007

본 연구는 피난 시뮬레이션 프로그램 중 하나인 EXODUS를 사용하여 지하역사 피난모델분석에 그 목적이 있다. 이번 시뮬레이션에 사용된 모텔은 대구지하철(중앙로 역사) 이다. 시뮬레이션 조건으로는 사고당시의 상황을 참고하여, 지하3층 승강장에서부터 지하1층까지의 피난시간을 중점으로 하였으며, 승객수는 열차탑승인원 1079호 320명, 1080호 320명, 열차 외 승객360명 총1000명의 인원으로 시뮬레이션 하였고, 승객위치는 참고자료를 활용하였다. 화재시뮬레이션 부분은 CFAST 화제시뮬레이터를 이용하였다. 화재성장 시나리오로 $t^2$ 성장곡선 중 fast곡선을 선택하여 진행하였고, ZONE은 총 24개로 지 하3층 승강장 18개, 지하2층 6개로 나눴으며, 지하1층은 화재시뮬레이션에서 제외하였다. 화재 위치는 실제 화재발생 위치인 1079호 1호차로 하였으며 실제 사고타임테이블을 이용하여 가상 시나리오를 작성해 보았다. 총 시뮬레이션 시간은 1800s로 결정하였고, CFAST 결과값은 10초단위로 출력하였다. CFAST 결과값 중에서 ZONE별 상층부온도, 하층부온도, $CO^2$ 발생량을 사용하여 EXODUS시뮬레이터에 적용시켜 진행하였다. 진행결과 각 출구별방출률, 사망인원, 최종피난인원, 사망자 위치, 정체구간 등을 알 수 있었고, 이를 실제 대구지하철 사고와 비교 분석하여 보았다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2014년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.119-120
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• 2014

In this study, we looked into the method to establish fire growth rate by buildings use for growing fire at the beginning of a fire considering the characteristics of the combustibles in a performance-based design. Actual conditions survey and literature review were carried out for the fire load and exposed surface area of combustibles to establish design fire by domestic building use. As a results, a simplified prediction equation of fire growth rate which depends on fire load and weight of combustibles could be derived by calculating the relation between the fire load and the fire growth rate of an initial fire through investigation of combustibles by domestic building use.Also, as a result of analyzing the placement of combustibles and location of the ignition source, it was found that the influence of the materials of the combustibles and the materials of the combustibles adjacent to the ignition source is big. Though 4 different experiments were carried out for the evaluation, the result of comparing the findings with those of FGR model showed that the fire growth rate was similarly derived.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제27권6호
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• pp.32-37
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• 2013

건축물에서의 성능기반 화재안전설계를 위해서는 구획 공간 내에서의 화재성장 및 화재크기와 같은 화재특성을 우선적으로 판단하여야 하지만, 건축물에서의 구획공간의 형태, 환기조건 등과 같은 상이한 조건과 실규모 화재실험의 어려움으로 인하여 관련 기초 자료가 부족한 현실이다. 따라서 본 연구에서는 건축물에서의 구획공간에 대한 실규모의 화재 실험을 통해 공학적 화재 특성 데이터인 열방출률 등을 제시하고자 하였다. 실규모의 화재실험은 침실공간으로 설정하였으며, 화재실험은 2.4 (L) ${\times}$ 3.6 (W) ${\times}$ 2.4 (H) m의 구획 모델에서 실시하였다. 초기착화는 쓰레기통에서 발생하였으며, 화재실험은 총 30분에 동안 진행되었다. 화재실험결과, 실험 시작 7분 50초 이후부터 화염이 외부로 출화되었으며, 최대 열방출률은 실험 시작 9분 34초에 3810.6 kW로 측정되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권1호
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• pp.50-59
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• 2019

과환기 화재조건에서 화원과 측벽의 거리에 따른 화재특성에 관한 실험 및 수치해석 연구가 수행되었다. 1/3 축소된 ISO 9705 화재실이 제작되었으며, Spruce wood crib이 연료로 사용되었다. 구획 내부의 현상 이해를 위하여 Fire Dynamics Simulator (FDS)를 활용한 시뮬레이션이 수행되었다. 개방된 공간 화재에 비해 구획실 화재는 벽면의 열 피드백 효과로 인하여 질량 감소율과 열발생률이 증가됨이 확인되었다. 측벽과 화원의 거리가 감소됨에 따라 화염으로의 공기 유입 제한에도 불구하고 주요 화재특성인 최대 질량 감소율, 열발생률, 화재 성장률, 온도 및 열유속이 증가되었다. 특히 측벽과 화원이 접촉되었을 때 이들 물리량의 가장 큰 변화가 확인되었다. 추가로 화원과 측벽의 거리에 따른 구획 내부의 유동구조의 변화로 인하여 온도의 수직분포에 상당한 변화가 발생됨이 확인되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제34권1호
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• pp.11-17
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• 2020

성능위주설계의 설계화원 정보는 피난안전성 평가에 직접적인 영향을 미치기 때문에, 실물화재 실험에 근거한 설계화원의 설정이 매우 중요하다. 복합영상관에 대한 성능위주설계의 신뢰성을 개선시키기 위하여, 상영관 의자에 대한 화재실험을 통해 열발생률과 화재확산속도 등의 화재거동에 관한 정보를 제공한다. 이를 위하여 실제 상영관과 유사하게 배열된 다수의 객석 의자가 적용되었다. 주요 결과로서, 객석의자 1개에 대하여 최대 열발생률과 단위 질량당 발열량은 각각 415~988 kW와 15.2~23.8 MJ/kg의 범위를 갖는다. 신형과 구형 객석의자의 평균 단위 질량당 발열량은 각각 23.6 MJ/kg과 16.7 MJ/kg으로 측정되었다. 즉, 신형의자의 증가된 플라스틱 및 쿠션재의 함량으로 인하여, 신형이 구형에 비해 화재위험성이 높은 것으로 확인되었다. 추가로 객석의자가 일렬로 배치될 때, 점화위치와 상관없이 0.39~0.42 m/min의 화재확산속도가 관찰되었다. 마지막으로 복합영상관의 성능위주설계를 위하여 객석의자의 최대 열발생률과 화재성장률로 구성된 화재성장곡선이 제안되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.25-31
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• 2009

경제의 성장과 산업이 발달함에 따라 건축물의 구조나 형태가 다양화되고 있다. 최근에 건설되는 건축물은 과거에 비하여 고층화, 대형화되고 있다. 그 결과, 보다 많은 사람들이 건물을 이용하고 건물 내의 상존 가연물의 양도 증가하였다. 가연물에 대한 연소특성 파악 및 적절한 방재계획을 수립하지 않는 다면 많은 인명과 재산의 손실이 예상된다. 본 연구에서는, 주택내 가연물의 연소특성을 파악하기 위하여 실험이 실시되었다. 가연물로는 소파, 침대, 목재가 사용되었다. 열방출률, 연소가스의 농도, 실내 온도분포 등을 측정하였으며 각 가연물의 연소특성 등을 파악하였다. 각 가연물에 대한 최대 열방출률 값이 소파 1.9MW, 침대 650kW를 나타내었다.