• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.662-668
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• 2018

전기실은 대부분 건물의 지하공간에 위치하고 있어 전기설비에서 화재가 발생할 경우 화학적 가공에 의해 제조된 케이블 절연재로 화재가 확대되어 강한 독성의 연기 및 연소생성물이 발생하게 된다. 이때 발생한 연기 및 연소생성물이 수직적, 수평적으로 빠르게 이동하게 되면 재실자의 피난 및 소방대의 소방 활동에 지장을 주게 된다. 따라서 전기실의 화재가 발생할 경우 연기제어에 필요한 최적의 설비 및 설계가 필요하지만 현재 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 화재 시뮬레이션 프로그램 FDS(Fire Dynamics Simulator)를 기반으로 만들어진 PyroSim을 이용하여 전기실의 큐비클식 수배전반에서의 화재발생에 따른 연기 및 연소생성물의 특성변화를 분석하였다. 화재모델링은 기계식 환기설비의 작동여부, 급기량 및 배기량의 변화, 급기구의 위치 변경에 따른 4가지 시나리오로 구성하였다. 분석 결과, 기계식 환기설비가 작동하면 작동하지 않을 때보다 연기밀도, 가시거리, 일산화탄소 농도, 온도특성이 더욱 개선되어지며, 소방법 규정으로 풍량과 급기구의 위치를 적용할 경우 가시거리 및 온도특성이 개선됨을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.62-69
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• 2003

국내의 경우, 지하철 승강장 제연설비는 전용설비로 구축되어 있지 않고 화재발생시 승강장환기설비 및 본선터널부의 환기설비를 제연모드로 절환하여 운영되고 있다. 제연효과는 이러한 까닭으로 환기설비의 위치, 용량 및 급배기방식에 종속된다. 따라서 본 연구는 승강장에 정차한 열차에서 화재가 발생하는 경우를 대상으로 승객의 대피 소요시간을 산출하고 지하철환경해석 프로그램인 SES(Subway Environmental Simulation)를 사용하여 터널부 환기설비의 제연절환운전으로 승강장부에 형성되는 기류의 해석 및 FDS(Fire dynamics Simulator)을 이용하여 화재해석을 제연방식별로 수행한다. 얻어진 가시도 및 승강장 의 온도로부터 본선 터널부 제연모드별 특성을 규명한다.

• Steel and Composite Structures
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• 제10권2호
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• pp.129-149
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• 2010

The objective of this study is to formulate a general 3D material-structural analysis framework for the thermomechanical behavior of steel-concrete structures in a fire environment. The proposed analysis framework consists of three sequential modeling parts: fire dynamics simulation, heat transfer analysis, and a thermomechanical stress analysis of the structure. The first modeling part consists of applying the NIST (National Institute of Standards and Technology) Fire Dynamics Simulator (FDS) where coupled CFD (Computational Fluid Dynamics) with thermodynamics are combined to realistically model the fire progression within the steel-concrete structure. The goal is to generate the spatial-temporal (ST) solution variables (temperature, heat flux) on the surfaces of the structure. The FDS-ST solutions are generated in a discrete form. Continuous FDS-ST approximations are then developed to represent the temperature or heat-flux at any given time or point within the structure. An extensive numerical study is carried out to examine the best ST approximation functions that strike a balance between accuracy and simplicity. The second modeling part consists of a finite-element (FE) transient heat analysis of the structure using the continuous FDS-ST surface variables as prescribed thermal boundary conditions. The third modeling part is a thermomechanical FE structural analysis using both nonlinear material and geometry. The temperature history from the second modeling part is used at all nodal points. The ABAQUS (2003) FE code is used with external user subroutines for the second and third simulation parts in order to describe the specific heat temperature nonlinear dependency that drastically affects the transient thermal solution especially for concrete materials. User subroutines are also developed to apply the continuous FDS-ST surface nodal boundary conditions in the transient heat FE analysis. The proposed modeling framework is applied to predict the temperature and deflection of the well-documented third Cardington fire test.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.98-104
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• 2007

본 연구는 원자력발전소의 방화지역에 대한 화재위험을 전산유체역학모델인 FDS를 이용하여 평가한 내용이다. 원자로 안전정지를 유지하기 위한 스위치기어실이 화재지역으로 선정되었으며, 화재 시나리오는 가상 화재조건을 기준으로 구성되었다. 본 연구의 주요 목적은 화재 모델링의 주요 입력항목인 열 발생율과 분석 모델 격자 크기를 변경한 경우 프로그램에 의하여 나타나는 결과값의 민감도를 분석하는 것이다. 그 결과는 전산유체역학모델에서 개선이 필요한 항목과 함께 결론에 제시되었다.

• 터널과지하공간
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• 제21권4호
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• pp.274-280
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• 2011

대피 및 인명피해 시뮬레이션 기술은 성능위주 설계의 핵심 기술 중 하나이다. 기존 해외에서 개발된 프로그램들은 단순한 인명피해 계산 방식과 비주얼의 조악으로 한계성을 나타내고 있다. 본 연구에서 개발된 대피 및 인명피해 평가 프로그램은 기존의 프로그램의 한계점을 극복함과 동시에 다음의 관련 기술을 향상시키고 실제 사례에 적용하였다. 첫째, 피난계단 뿐만 아니라 엘리베이터를 이용하여 대피할 수 있는 알고리즘을 적용하였다. 둘째, 미국 표준연구소(NIST)의 화재해석 프로그램(FDS, Fire Dynamics Simulator)과 연계(Coupled)를 통해 화재에 의한 인명피해 발생여부 판단이 가능한 프로그램이다. 마지막으로 그래픽 전용 모듈을 적용하여 현실에 가까운 3차원 가상현실을 구현하였다.

• 한국안전학회지
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• 제19권1호
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• pp.18-22
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• 2004

The Fire Dynamics Simulator (FDS) was applied to a center fire in a room, of which dimensions were 1.8m${\times}$1.38m with an opening of 0.45m${\times}$1.2m doorway, to evaluate the numerical method. The time-variation of temperature at a top point of thedoorway centerline and distributions of evaluate the numerical method. The time-variation of temperature at a top point of the doorway centerline and distributions of average temperature along the doorway centerline and corner stack were compared with measurements for three different fire sizes, 7.65, 21.25 and 51.71kW. The results showed FDS predicted a very rapid fire growth compared with the experiment for all the three fire sizes, that is an importand shortcoming of FDS in compartment fire simulations. The average temperature distributions, and heights of hot gas layers and neutral planes in steady state were in reasonable agreement with the measurements.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2009년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.404-409
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• 2009

수직벽 화재 예측의 정확성을 확인하기 위하여 화재 시뮬레이션용 전산유체역학 모델인 Fire Dynamics Simulator를 프로필렌 수직벽 화재에 적용하였다. 단위면적당 연소율 $7.0{\sim}29.29g/m^2-s$에 대한 버너 중심에서 측정한 온도분포와 비교한 결과, 최고온도가 낮게 예측되는 것 외에는 실험과 잘 일치하였다. 또 연소율의 증가에 따라 경계측의 두께가 일관되게 증가하였다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2011년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.585-593
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• 2011

Actual fire test under a laboratory and fire simulation by using computer are considered into main methodology in order to estimate and predict fire size of railway train. Even if practical fire size could be obtained from the full-model railway car test such as a large scale cone-calorimeter test, it is not always possible and realistic due to that expensive cost and attendant dangers could in no way be negligible. In this point of view, fire simulation analysis method based on the computational fluid dynamics could be proposed as an alternative and it seems to be also efficient and reasonable. However, simulation results have to be verified and validated in accordance with the proper procedure including comparing analysis with the actual fire test. In this paper, fire load and growth aspect was investigated through the room corner test (ISO 9705) for the mock-up model of the actual railway car. Then, it was compared with the output data derived from the simulation by using Pyrolysis Model of the FDS (Fire Dynamics Simulator, by NIST) for the exact same domain and condition corresponding with pre-performed room-corner test. This preliminary verified and validated fire modeling method could enhance the reliability of output data derived from the fire simulation under the similar domain and condition.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.15-23
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• 2010

현재의 화재안전기준에서 규정하는 화재감지기의 배치방법은 면적에 따라 규정된 숫자를 적정하게 배치하는 수준이다. 이 기준은 과학적인 근거는 가지고 있지 못하다. 외국의 기준을 도입하여 그에 따라서 설치하고 있을 뿐이다. 소방시설을 설계하는 방법에는 화재안전기준과 같이 명문화 된 규정에 따르는 규범위주설계(Prescriptive-based)와 화재역학, 구조역학, 재료역학, 유체역학, 열역학 등 공학적 지식을 바탕으로 하는 성능위주설계(Performance-based design)가 있다. 현재로서는 성능위주설계가 활성화 되지 않았지만, 최근 소방시설공사업법은 성능위주설계방법을 이용하여 소방시설을 설계 할 수 있도록 개정('05. 8. 4)되었으며 그 시행령('07, 1. 24)에서 성능위주설계를 적용할 특정소방대상물의 범위를 정하고 있다. 이러한 시점에서 자동화재탐지설비의 화재감지기를 최적의 위치 및 거리에 설치하기 위하여 그에 대한 공식의 도입과 공식을 Software로 계산할 수 있도록 시뮬레이터를 제작하여 계산하고 규범위주설계에 따라 배치한 화재감지기의 상태와 비교 분석하며 향후 성능위주설계 방법으로서 정착시키기 위하여 연구를 시도하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권1호
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• pp.7-15
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• 2018

구획실 내 프로판 가스화재에 대해 Fire Dynamics Simulator (FDS)를 이용한 수치계산을 수행하고 실험과의 비교를 통해 적용된 연소모델 예측성능을 평가하였다. 검토된 연소모델은 FDS v5.5.3의 혼합분율 연소모델과 FDS v6.6.3의 Eddy Dissipation Concept (EDC) 모델이며, EDC 모델에서 화학반응기구는 1-step Mixing Controlled, 2-step Mixing Controlled, 3-step Mixing Controlled 및 Mixing Controlled 반응과 유한화학반응이 혼합된 3-step Mixed 반응을 적용하였다. 구획실 내부의 온도에 대해서는 각 연소모델들 간의 예측성능 차이는 그다지 크지 않음을 확인하였다. 연소모델 차이에 의한 $O_2$와 $CO_2$ 농도에 대한 예측성능 차이보다는 CO에 대한 예측결과 차이가 크게 나타났다. CO 농도에 대해서는 EDC 3-step Mixing Controlled 모델이 가장 높게 예측하며 혼합분율 연소모델은 실험보다는 낮게 예측하였다. EDC 3-step Mixed 모델이 가장 예측성능이 좋았지만 EDC 2-step Mixing Controlled 모델도 충분히 합리적인 수준으로 예측하고 있음을 확인하였다. EDC 1-step Mixing Controlled 모델에 기존에 제안된 CO 수율을 적용할 경우 CO 농도에 대해서 너무 과소 예측하며 CO 예측 정확도를 높이기 위해 수율을 높이면 $CO_2$ 농도에 대한 합리적인 예측이 어려워지는 문제점이 있었다.