• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제9권2호
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• pp.157-169
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• 2007

본 연구에서는 $300^{\circ}C$부터 $1,000^{\circ}C$까지 $100^{\circ}C$간격으로 터널구조물 시공재료별로 목표온도 조건에 따른 중량손실률 및 제반 역학적 특성변화를 측정하였다. 실험 결과, 재료의 역학적 특성이 선형적으로 급격히 저하되는 임계 온도는 $300^{\circ}C$정도이고, 급격한 재료 특성 저하 후 거시적인 파괴로 진전되는 임계 온도는 약 $600^{\circ}C$라는 것을 파악할 수 있었다. 터널구조물 시공재료별로 목표온도에 따른 역학적 특성변화 결과들을 회귀분석한 결과, Bolzmann함수로 최적 회귀함수를 도출할 수 있었다. 최종적으로 화재 시나리오에 따라 터널구조물에 사용되는 시공재료 내부의 온도분포를 쉽게 추정할 수 있으며, 그에 따른 압축강도 및 탄성계수와 같은 역학적 특성들의 저하 정도도 정량적으로 추정할 수 있는 도표를 제시하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.16-21
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• 2007

Along with the opening of the high speed railroad in 2004, the number of long tunnels constructed is increasing and will be continued. In this respect, the fro inside the tunnels is a main cause of drastic damages to both facilities and lives of passengers on board, especially more severe consequences are expected if the fire occurs on a train in urban area. Even though, the threat to human lives due to the increasing number of tong tunnels and increasing train operation times inside such tunnels is getting bigger, the studies to measure safety of the tunnel and to enhance the safety of passengers have not been carried out enough in Korea. Therefore, in this paper, we will use the probabilistic method to predict the average number of deaths of passengers in case of fire on a train iii tunnel, and show the potential risk to passengers which can be a guide for safer design of tunnels to be constructed.

• 터널과지하공간
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• 제12권2호
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• pp.92-98
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• 2002

본 연구에서는 제트팬이 설치된 터널에서 화재발생시 연기의 거동을 해석하기 위하여 축소실험을 실시하였다. Froude 상사를 사용하여 1/20로 축소된 모형터널에서 실험을 실시하였으며 가연물질로는 휘발유를 사용하였다. 지름이 6.6∼ 12.5 cm의 화원을 사용하였으며 발열량은 7.714∼4.77 kW이다. 2.5 kW이하의 화재시 팬을 가동함으로 인하여 역기류가 팬 상류 약 40cm 이상 감소하였으며 팬 하류에서는 효과적으로 연기를 제어하였다. 팬 상류에서는 팬을 가동하지 않은 경우에 비해 연층은 하강하고 온도는 감소하였으나 터널 하부에서는 온도가 증가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제16권4호
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• pp.1-8
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• 2012

본 연구에서는 실물모형 화재시험 후 쉴드터널 라이닝의 손상평가를 수행하였다. 먼저 고온에 노출된 쉴드터널 라이닝의 코어 채취를 통해 잔존압축강도를 측정하고, X선 회절분석 및 열중량 분석으로 수열온도를 예측하였다. 코어 채취에 의해 측정된 잔존 압축강도를 통해 고온에 의한 부재의 강도저하를 평가할 수 있었다. 또한 정확한 수열온도 예측이 이루어진다면 기존의 연구결과를 통해 부재의 잔존압축강도를 추정할 수 있다. X선 회절분석 및 열중량 분석은 약 $450^{\circ}C$의 온도를 기준으로 수열온도 예측이 가능하지만 정량적인 수열온도의 판단에는 한계가 있었다. $400{\sim}600^{\circ}C$의 수열온도범위에서는 기기분석에 의한 평가와 더불어 해석적 기법이 병행된다면 보다 정확한 수열온도 예측이 가능할 것이다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1218-1222
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• 2007

Under various tunnel fires, smoke average temperature and volume flow rate in a tunnel fire are calculated. To obtain realistic results, enthalpy of smoke which composites combustion gases and entrainment air is calculated from curvefit polynomials by temperature.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.21-32
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• 2000

본 연구는 터널에서의 화재성상을 파악하기 위해 실물 실험의 대안으로서 축소 모형 실험을 수행하였고 또한 실험결과와 비고분석하기 위하여 터널내에서의 화재에 대하여 연기거동을 수치해석하였다. 터널내에서의 연기유동은 Buoyancy force에 의해 지배되므로 Froude scaling링에 의해 얻어진 축소법칙에 따라 실물터널을 1/20로 축소한 모형에서 실험 수행하였고 검증하였다. 여기서 얻어진 결과를 수치해석 결과와 비교하였다. 수치해석은 3D 비정 렬 격자, PISO 알고리즘, 부력 Plume 모델등을 사용하였다. 분석결과 실험과 수치해석 결과가 어느정도 일침함을 확인하였고, 연층의 전달 속도, 온도 구배, 하강 높이를 확인할 수 있었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.1-6
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• 2004

본 연구에서는 터널 화재 시 종횡비에 따른 연기의 거동 특성을 파악하기 위하여 화재 전용 해석 코드인 FDS 3.0을 이용하여 수치해석 하였다. 수치해석 결과를 실험 결과와 비교하여 FDS의 터널 화재 적용 가능성을 검증하였으며, 실험 값과 비교한 결과 1$0^{\circ}C$이내의 범위에서 비교적 잘 일치하였다. 속도 분포를 이용한 연층의 경계높이의 예측 값이 실험과 약 3%의 오차를 보였으며 온도장과 속도장의 해석을 통해 터널내 연기의 거동을 확인하였다. 종횡비의 변화에 따른 결과도 잘 일치하였으며, 종횡비가 증가할수록 화원 부근에서는 온도가 낮지만 연기가 퍼져나가면서 폭방향으로의 열손실 감소로 인해 온도 감소율은 줄어들었다.

• 터널과지하공간
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• 제16권6호
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• pp.526-535
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• 2006

본 연구에서는 장대터널 화재 시 발생하는 스모크의 거동특성을 파악하기 위해 축소모형실험을 실시하였다. Froude 상사를 기초로 실제 터널을 1/50로 축소한 20 m 의 아크릴 터널 모형을 제작하였으며, 파라핀 기체로 만든 스모크를 터널 내부에 주입시킴으로써 20MW의 실제 화재를 모사하였다. 실험에서 화재 발생 약 2분 후에 스모크는 부력효과의 감소로 아래로 하강하였으며, 제트팬 가동 전까지 4분 동안 스모크는 약 90 m를 이동하였다. 제트팬이 가동되고 기류속도가 임계속도 (도로터널 화재 중 발생하는 스모크의 역기류를 제압하기 위한 최소 공기속도)에 가까워질수록 스모크의 제어가 효율적으로 이루어지며, 스모크의 분포는 화원에서 약 3 m 정도로 더 이상 탈출 방향으로의 스모크 전파가 이루어지지 않았다. 하지만, 제트팬 가동 초기에 스모크의 제어가 거의 이루어지지 않음을 보였고 오히려 이 단계에서 탈출자의 호흡선 차단 등의 위험요소가 내재되어 있음을 알 수 있었다.

• 터널과지하공간
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• 제18권6호
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• pp.393-407
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• 2008

철도터널에서의 화재 등과 같은 불의의 사고를 예방하고 사고 발생시에는 피해를 최소화하기 위하여 철도시설에 대한 안전기준이 필요하게 되었으며, 건설교통부(현 국토해양부)에서는 "철도시설 안전기준에 관한 규칙(2005년 10월 27일)"과 "철도시설 안전세부기준(2006년 9월 22일)"을 고시하여 일반철도와 고속철도 터널에 적용하도록 하였다. 이러한 방재관련 법규는 터널 방재설비의 과다 및 과소 설계를 방지하기 위하여 5가지 주요시설물(방연문, 배연설비, 대피통로 접속부, 대피통로 간격, 연결송수관 설비)에 대하여 안전성 분석결과에 따라 설치하도록 하여 많은 비용과 시간이 소요되는 방패시설물의 합리적인 설치방안을 제시하였다. 그러나, 안전성 분석방법은 기존 사고사례 및 자료를 토대로 화재강도, 가능한 시나리오, 사건발생 가능성, 사고영향, 사고발생확률 등에 대한 세부적인 분석방법에 따라 안전성 분석 결과의 차이가 크므로 이에 대한 구체적인 기준이 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 고속철도 터널 안전성 분석에 대하여 단계별로 세부적인 수행방법을 소개하였으며, 이를 참고하여 합리적인 범위 및 기준을 개발하는 데 어느 정도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.13-18
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• 2009

본 연구의 목적은 구난역을 갖는 철도 터널 내부의 연기 거동 특성을 분석하는 것이다. 특히 화재 위치 변화에 따른 연기 전파 특성에 대해 수치해석을 수행하고 이때 해석 조건으로 사용되는 발열량은 터널내 풀 화재(pool fire) 실험을 통해 결정된다. 사용된 연료는 n-heptane($C_7H_{16}$)이고, 각 변의 길이가 4cm인 정사각형 풀을 이용하였다. 본 연구에서는 상용코드인 FLUENT(Ver.6.3) 를 사용하여 수치해석을 수행하였고 화원 생성 현상은 MVHS(Modified Volumetric Heat Source) 모델을 통해 모사되었다. 해석 결과, 연기가 터널을 따라 전파되면서 구난역까지 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었으며 따라서 배연시스템의 설치가 요구됨을 알 수 있다. 또한 교행로와 방화벽이 연기 제어에 기여함을 확인하였다.