• 국제초고층학회논문집
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• 제7권4호
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• pp.389-396
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• 2018

This paper presents a numerical investigation on the structural response of a multi-story building subjected to spreading multi-compartment fires. A recently proposed simple fire model has been used to simulate two spreading multi-compartment fire scenarios in a 10-story steel-framed office building. By assuming simple temperature rising and distribution profiles in the fire exposed structural components (steel beams, steel column and concrete slabs), finite element simulations using a three-dimensional structural model has been carried out to study the failure behavior of the whole structure in two multi-compartment fire conditions and also in a standard fire condition. The structure survived the standard fire but failed in the multi-compartment fire. Whilst more accurate fire models and heat transfer models are needed to better predict the behaviors of structures in realistic fires, the current study based on very simple models has demonstrated the importance and necessity of considering spreadingmulti-compartment fires in fire resistance design of multi-story buildings.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제28권4호
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• pp.29-34
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• 2014

본 연구에서는 구획화재의 연구에 적용되는 환기 변수에 근거한 상사 법칙의 유효성을 평가하기 위해 실규모 및 2/5 축소 구획에 대한 화재를 FDS를 이용하여 모사하고 기존의 실험 및 해석 결과간의 상호 비교 분석을 수행하였다. 상층부 주요 위치에서의 온도에 대한 실험 결과를 근거로 수치해석 모델의 유효성을 확보하였다. 구획 내부의 온도 및 농도 분포와 구획 출구에서의 속도 분포 등에 대한 다양한 특성에 대한 분석을 통해 축소 법칙의 유효성을 평가하였다. 실규모 및 축소 구획에 대한 화재 해석 결과를 비교할 때, 구획 내부 유동 형태 및 화염의 분출 거동, 구획 내부 수직 온도 분포 등의 특성에 대해서 유사한 결과를 보여주었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.103-109
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• 2009

본 연구에서는 환기부족 조건의 구획화재에 대하여 FDS(Ver. 5.2)를 이용하여 수치해석을 수행하였고 열적 특성 및 연소 가스 생성 특성에 대한 예측성능을 평가하였다. ISO-9705 표준화재실의 2/5 크기 모형에 대한 메탄 및 헵탄, 톨루엔 화재를 모사하였으며 고온 상층부의 온도, 연소가스 농도 등에 대하여 기존의 실험 결과와 비교하였다. 실험결과와의 비교를 통해 FDS가 천정의 온도와 과환기 조건의 혼합분율의 예측에 있어서 좋은 성능을 보임을 확인할 수 있었다. 그러나 화재 크기에 비해 산소의 유입량이 충분치 않은 환기부족 조건에서는 일산화탄소 및 그을름의 발생량을 실험값에 비해 크게 하향 예측하였다.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제54권8호
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• pp.2898-2914
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• 2022

When evaluating energy balance and temperature in reduced-scale fire experiments, which are conducted as an alternative to full-scale fire experiments, it is important to consider the similarity in the scale among these experiments. In this paper, a method considering the similarity of energy balance is proposed for setting the conditions for reduced-scale experiments of mechanically ventilated compartment fires. A small-scale fire experiment consisting of various cases with different compartment geometries (aspect ratios between 0.2 and 4.7) and heights of vents and fire sources was conducted under mechanical ventilation, and the energy balance in the quasi-steady state was evaluated. The results indicate the following: (1) although the compartment geometry varies the energy balance in a mechanically ventilated compartment, the variation in the energy balance can be evaluated irrespective of the compartment size and geometry by considering scaling factor F (∝h_effA_wR_T, where h_eff is the effective heat transfer coefficient, A_w is the total wall area, and R_T is the ratio of the spatial mean gas temperature to the exhaust temperature); (2) the value of R_T, which is a part of F, reflects the effects of the compartment geometry and corresponds to the distributions of the gas temperature and wall heat loss.

• 국제초고층학회논문집
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• 제10권4호
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• pp.345-364
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• 2021

Developments in the understanding of fire behaviour for large open-plan spaces typical of tall buildings have been greatly outpaced by the rate at which these buildings are being constructed and their characteristics changed. Numerous high-profile fire-induced failures have highlighted the inadequacy of existing tools and standards for fire engineering when applied to highly-optimised modern tall buildings. With the continued increase in height and complexity of tall buildings, the risk to the occupants from fire-induced structural collapse increases, thus understanding the performance of complex structural systems under fire exposure is imperative. Therefore, an accurate representation of the design fire for open-plan compartments is required for the purposes of design. This will allow for knowledge-driven, quantifiable factors of safety to be used in the design of highly optimised modern tall buildings. In this paper, we review the state-of-the-art experimental research on large open-plan compartment fires from the past three decades. We have assimilated results collected from 37 large-scale compartment fire experiments of the open-plan type conducted from 1993 to 2019, covering a range of compartment and fuel characteristics. Spatial and temporal distributions of the heat fluxes imposed on compartment ceilings are estimated from the data. The complexity of the compartment fire dynamics is highlighted by the large differences in the data collected, which currently complicates the development of engineering tools based on physical models. Despite the large variability, this analysis shows that the orders of magnitude of the thermal exposure are defined by the ratio of flame spread and burnout front velocities (V_S / V_BO), which enables the grouping of open-plan compartment fires into three distinct modes of fire spread. Each mode is found to exhibit a characteristic order of magnitude and temporal distribution of thermal exposure. The results show that the magnitude of the thermal exposure for each mode are not consistent with existing performance-based design models, nevertheless, our analysis offers a new pathway for defining thermal exposure from realistic fire scenarios in large open-plan compartments.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권6호
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• pp.145-152
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• 2010

실규모 ISO 9705 표준 화재실에서 환기부족 화재를 대상으로 연소효율 개념에 대한 검토가 수행되었다. 특히 구획 외부에서 측정되는 총괄연소효율과 구획 내부의 고온 상층부에서 측정된 국부연소효율의 개념을 비교.검토하였다. 연료로는 다양한 범위의 연소열과 그을음 생성량을 갖도록 헵탄, 톨루엔 및 이소프로판올이 사용되었다. 주요 결과로서, 총괄연소효율은 총괄당량비 증가에 따라 비교적 선형적으로 감소한다. 반면에 국부연소효율은 총괄당량비 증가에 따라 2차 곡선의 형태로 크게 감소됨을 확인하였다. 위 결과를 통해 국부연소효율에 대한 정보는 구획 내부의 화재현상을 이해하는데 매우 유용한 변수임을 알 수 있었다. 또한 국부연소효율은 구획화재에 대한 상사과정에서 중요한 변수로 사용될 수 있음을 논의하였다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 1997년도 International Symposium on Fire Science and Technology
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• pp.66-76
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• 1997

In order to investigate the generation of carbon monoxide and heat loss of incomplete combustion in compartment fires, an experiment was conducted in a small scale compartment by using methanol as a fuel. The concentration of carbon monoxide and the toxicity parameter showed high values when the mass air - to - fuel stoichiometric ratio is under 1.0. The constitution of the combustion gas was showed to estimate it from the . The heat loss due to incompleteness of combustion is about one third of heat of combustion in case of under 1.0.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.93-99
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• 2011

본 연구에서는 환기부족 구획화재에서의 일산화탄소 발생에 대한 FDS의 예측성능을 평가하기 위해 수치해석 연구를 수행하였다. ISO-9705 표준 화재실의 2/5 크기의 모형 내부에 위치한 메탄과 헵탄 화염의 거동을 FDS Ver. 5.5를 이용하여 해석하였다. 해석 결과를 기존의 실험 결과와 비교함으로써 고온 상층부에서 연소가스 농도의 예측에 대한 FDS의 성능을 평가하고 CO 생성율이 국부 위치에서의 CO 농도 예측에 미치는 영향을 분석하였다. 해석 결과로부터 이단반응 혼합분율 모델이 적용된 FDS Ver. 5.5가 CO 농도의 예측에 있어 이전 버전의 FDS에 비해 효과적임을 알 수 있었다. 또한 환기부족 화재조건에서 CO 생성율을 조절함으로써 실험값에 보다 근접한 CO 농도를 얻을 수 있었다.

• 한국분무공학회지
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• 제13권3호
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• pp.156-161
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• 2008

The present article reports a numerical study on the fire characteristic change by water-mist in under-ventilated compartments. The natural gas and heptane pool fires are used as fire sources, which are located in the bottom center of the 2/5 reduced-scaled model of the ISO 9705 standard room. The fire modeling using the FDS (Fire Dynamics Simulator) is validated by comparison with previously published experimental results. For temperature and combustion gas concentrations at two positions located in the upper layer of compartment, the predicted results with and without water-mist are compared each other. The results show that under the water-mist operation, the predicted temperature and carbon monoxide concentration reduce as $300{\sim}400^{\circ}C$ and about 20%, respectively, compared to those without water-mist.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2009년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.423-430
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• 2009

본 논문에서는 ISO-9705 공간의 2/5 스케일 축소모형에 대한 화재 실험에서 측정된 고온 상층부의 연소가스 농도를 혼합분율 개념을 도입하여 분석함으로써 환기부족 상태의 실내화재에서 발생되는 연소생성물의 특성을 파악하고자 한다. 화재실 내부 고온 상층부의 두 지점에서 측정된 잔존 탄화수소, 일산화탄소, 이산화탄소, 산소, 수트(soot) 등의 성분비를 혼합분율의 함수로 내어 분석하였다. 또한 탄화수소 연료의 이상적인 반응에 근거한 상태 관계식과 비교함으로써 환기부족 화재에서 혼합분율 모델의 적용성을 분석하였다. 혼합분율 분석을 이용함으로써 측정된 수많은 데이터들을 화재 크기나 측정 위치에 상관없이 하나의 파라미터에 대해서 정리하여 전체적으로 분석할 수 있었다. 또한 혼합분율 분석에서 수트를 고려하는 것이 분석의 정확성을 크게 향상시킴을 확인할 수 있었다.