• 한국안전학회지
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• 제30권6호
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• pp.18-25
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• 2015

Computational study of a gravity current prior to the backdraft was conducted using fire dynamic simulator (FDS). Various initial conditions of mixture compositions and compartment temperature as well as four opening geometries (Horizontal, Door, Vertical, and Full opening) were considered to figure out their effects on the gravity current. The density difference ratio (${\beta}$) between inside and outside of compartment, the gravity current time ($t_{grav}$) and velocity ($v_{grav}$), and non-dimensional velocity ($v^*$) were introduced to quantify the flow characteristics of the gravity current. Overall fluid structure of the gravity current at the fixed opening geometry showed similar development process for different ${\beta}$ conditions. However, $t_{grav}$ for entering air to reach the opposed wall to the opening geometry increased with ${\beta}$. Door, Vertical, and Horizontal openings where openings are attached on the ground showed similar development process of the gravity current except for Horizontal opening, which located on the middle of the opening wall. The magnitude of $v_{grav}$ at fixed ${\beta}$ was, from largest to smallest, Full > Vertical > Door > Horizontal, but it depended on both the size and location of the opening. On the other hand, $v^*$ was found to be independent to ${\beta}$, and only depended on the geometry of the opening.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.67-72
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• 2012

대규모 건축물의 화재 시뮬레이션에 사용되는 FDS의 적정 격자크기를 제시하기 위해 3개의 개구부가 있는 $20{\times}10{\times}3m^3$ 크기의 실과 $44{\times}48{\times}10m^3$ 크기의 클린룸에 대한 화재 시뮬레이션을 수행하였다. z방향 격자크기를 0.2 m로 고정하고 x, y방향의 격자크기 0.1~1.0 m(종횡비 0.5~5.0)에 대한 온도와 가시거리의 변화를 비교하였다. x, y방향 적정 격자크기는 0.5 m(종횡비 2.5) 이내이며, 1.0 m의 경우에는 오차가 큰 것으로 나타났다. 온도, 가시거리 등의 변동으로 인해 유효피난시간의 산정에 주의가 요구되고, 불가피하게 큰 격자를 사용해야하는 경우에는 격자크기에 대한 검토가 필요하며, 더 큰 격자를 사용하기 위해 격자의 종횡비에 관한 추가연구가 필요함을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제31권2호
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• pp.44-51
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• 2017

성능위주 소방설계(PBD)의 과정에서 요구피난시간(RSET) 산정의 신뢰성을 확보하기 위해서는 화재시뮬레이션을 이용한 정확한 연기감지기 작동시간 예측이 필수적이다. 본 연구의 목적은 FDS 기반의 연기감지기 수치모델에서 요구되는 입력인자의 정확도를 개선시키는 것이다. 이를 위하여 선행연구에서 적용된 화재감지기 시험장치(FDE)의 개선이 이루어졌다. 구체적으로 FDE 내부의 유동 및 연기농도 균일성이 개선되었으며, 연기입자의 전방산란 저감을 통해 감지기가 작동되는 순간의 정확한 광 소멸률이 측정되었다. 개선된 FDE를 이용한 입력인자는 기존 결과와 정량적으로 상당한 변화를 보이고 있으며, 이온화식 감지기에 비해 광전식 감지기에서 더 큰 차이가 확인되었다. 연기감지기의 작동조건은 감지기 종류, 가연물, 연기입자 및 색상에 따라 큰 차이가 발생됨을 고려할 때, PBD의 신뢰성을 향상시키기 위하여 향후 연구에서는 보다 다양한 감지기 및 가연물에 대한 입력인자 DB가 구축되어야 할 것이다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권5호
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• pp.48-54
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• 2019

본 연구에서는 Eddy Dissipation Concept (EDC) 1-step 연소모델을 이용하여 백드래프트에 대한 대와동모사를 성공적으로 수행하였다. 기존 연구와는 달리 EDC 1-step의 유한화학반응에서 활성화에너지를 적절히 조절함으로써 백드래프트에 대한 예측이 가능하였다. EDC 1-step 연소모델을 이용한 예측결과는 Mixing-Controlled Fast Chemistry(MCFC) 연소모델의 예측결과와 비교 검토되었다. 얻어진 결과에서는 백드래프트 발생 시점을 제외하면 EDC 1-step과 MCFC 결과들은 매우 유사한 것을 확인하였고, 실험에서 얻어진 최고 압력값에 대해서도 합리적인 수준에서 예측하는 것은 알 수 있었다. 그러나 EDC 1-step 연소모델도 MCFC와 마찬가지로 백드래프트 전개과정의 첫 번째 압력 피크에 대해서는 예측하지 못하는 한계를 확인할 수 있었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.60-67
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• 2010

화재분석모델이 제한사항 내에서 화재 피해를 신뢰성 있게 예측하기 위해서는 화재분석모델에 대한 검증분석이 반드시 이루어져야 하며, 이러한 검증분석 과정은 일반적으로 실증실험 결과와 비교함으로서 이루어진다. 본 연구의 목적은 화재분석모델인 FDS의 이중격실 Pool 화재에 대한 예측 능력을 평가하고, FDS의 중요 입력값(열방출률 및 환기량)의 미소변화에 따른 출력값(온도, 농도, 열유속)의 민감도를 분석하기 위함이다. FDS의 예측능력 평가와 FDS 입력변수의 민감도 분석을 위해 국제공동연구 PRISME 프로잭트로부터 화재실증 결과와 FDS 결과물을 비교분석하였다. 이중격실 Pool 화재에 대한 FDS의 예측능력은 화재실증 실험결과와 비교하여 약 ${\pm}$20% 오차범위를 나타내었다. 또한, FDS의 입력변수에 대한 민감도는 열방출율의 미소변화에 따라 비교적 높은 출력값의 변화가 나타났으며, 환기량의 미소변화에 따라 출력값 변화는 연소생성물의 농도에만 영향을 미쳤다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권1호
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• pp.48-54
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• 2009

본 연구는 스프링클러 분무의 통계적 액적수가화재 필드모델의 해석결과에 미치는 영향을 파악하기 위해 수행되었다. 분무거동 및 화재유동을 해석하기 위해 사용된 해석모델은 미국의 표준기술연구원에서 개발된 FDS 5.2이며, 화재 시뮬레이션에서 각 스프링클러에서 생성되는 분무액적들은 액적크기, 속도, 온도 등의 특성이 유사한 통계적 라그랑지안 입자의 군집으로 표시된다. 본 연구에서는 실제 스프링클러에서 생성되는 액적수에 대한 계산에 이용되는 통계적 액적군집수의 비를 이용하여 분무액적의 통계적 군집수의 변화가 공간내부의 분무특성 및 화재해석 결과에 미치는 영향을 분석하였다. 수치해석 결과에 대한 통계적 분무액적수의 독립성을 확보하기 위해서는 FDS 모델에서 제공되는 기본값보다 다소 큰 값을 요구하고 있으며 FDS 분무 모델을 이용한 화재진압 시뮬레이션 수행시 통계적 군집수에 대한고찰과 추가적인 민감도 해석이 필요로 한다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1794-1801
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• 2008

2006년에 고시가 된 "철도시설 안전세부기준"(건설교통부고시 제2006-395호)에 의하면 1km 이상의 철도터널을 건설할 경우 철도터널에 대한 화재 시뮬레이션을 수행하여 철도터널 내부의 화재에 대한 안전성 분석을 실시하도록 되어있다. 철도터널에서 화재에 대한 안전성 분석을 하기 위해서는 실험적 방법과 수치해석을 이용한 방법이 있는데, 본 연구에서는 수치해석적 방법을 이용하여 터널에서의 화재유동 및 온도장 분포를 해석하였으며, 실험 결과와 비교하여 수치해석의 신뢰성 정도를 분석하였다. Fletcher 등이 수행한 모형 터널 실험을 대상으로 수치해석을 수행하였다. 터널 모형은 길이 182m, 높이 2.4m, 폭 5.4m으로 이루어져 있으며, 수치해석에서도 실험과 동일한 상황을 가정하여 해석을 하였다. 화재가 발생한 부분은 터널의 입구로부터 112m 지점이며, pool fire를 사용하였다. 화재 강도는 약 2.76MW이며, 화원으로써는 Octane을 사용하였다. 수치해석을 위하여 LES 기법을 이용한 FDS (Fire Dynamics Simulator)를 사용하였으며, 본 연구에서는 계산 속도를 증속시키고, 단일 CPU에서는 처리가 곤란한 격자수를 처리하기 위하여 여러 개의 CPU를 사용하는 병렬 처리 기법을 활용하였다. 본 연구에서 사용된 총 격자의 개수는 2.4백만개 이며, 사용된 CPU수는 7개 이다. 수치해석 결과와 실험 결과를 비교 분석하여 수치해석의 신뢰성과 FDS의 철도터널 안전성 분석에의 활용 가능성에 대하여 논하였다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권3호
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• pp.266-272
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• 2017

In this study, it was simulated and analyzed the evacuation safety to identify the cadets' evacuation time by using maritimeEXODUS which is applied IMO MSC.1/Circ.1238 theory as well as the trim and heel which are the major factor of reducing the ship evacuation speed. In addition, this study carried out a simulation through the special program for fire analysis - FDS (Fire Dynamics Simulator) in order to find the effective evacuation time, i.e. life survival time. Particularly, this study did comparative analysis of the influence on the survival of cadets based on the collected simulation data by fire size and sort. As a result of the analysis, It was analyzed the Evacuation Allowable Limit Temperature $60^{\circ}C$ and resulted that there is no influence in evacuation by temperature. As a result of the analysis on visibility evacuation limit 5 m, it was found that the only one evacuation rallying point could not meet the evacuation safety. However, it derived the perfect evacuation safety under the condition of two rallying points available on wood fire. In case of Kerosene, it was satisfied the evacuation safety if the heeling was under $10^{\circ}$. Moreover, it could not meet the evacuation safety by evacuating through upper deck although there were two evacuation rallying points. When it was set by the lifeboat descending maximum angle-$20^{\circ}heel$ and $10^{\circ}trim$ which was described in SOLAS regulation, it was simulated that the wood fire having two evacuation rallying points in the center of the ship satisfied the evacuation safety.

• 한국안전학회지
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• 제28권6호
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• pp.6-10
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• 2013

A numerical reproducibility of the backdraft phenomena in a compartment was investigated. The prediction performance of two combustion models, the mixture fraction and finite chemistry models, were tested for the backdraft phenomena using the FDS code developed by the NIST. The mixture fraction model could not predict the flame propagation in a fuel-air mixture as well as the backdraft phenomena. However, the finite chemistry model predicted the flame propagation in the mixture inside a tube reasonably. In addition, the finite chemistry model predicted well the backdraft phenomena in a compartment qualitatively. The flame propagation inside the compartment, fuel and oxygen distribution and explosive fire ball behavior were well simulated with the finite chemistry model. It showed that the FDS adopted with the finite chemistry model can be an effective simulation tool for the investigation of backdraft in a compartment.

• 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.