• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.133-137
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• 2009

화재 시뮬레이션용 전산유체역학 모델인 Fire Dynamics Simulator(FDS)을 이용한 수직벽 화재 시뮬레이션의 정확성을 확인하기 위해 FDS를 프로필렌 수직벽 화재에 적용하였다. 단위면적당 연소율 $7.0{\sim}29.29g/m^2-s$의 범위에서 버너중심에서의 경계층 내 온도분포를 실험결과와 비교하였다. 또 수직벽면 위 수직중심선을 따라 계산한 열유속(heat flux) 분포도 실험과 비교하였다. 경계층 내 온도분포는 비교적 잘 예측됨을 확인하였다. 그러나 벽면근처의 최고온도는 측정치보다 낮았고, 수직벽면의 열유속은 지나치게 높게 나타났다. 이에 따라 수직벽 화재의 시뮬레이션에 있어서 FDS를 개선할 필요가 있음을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권4호
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• pp.75-85
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• 2018

2016년 6월 영국 그렌펠 타워 화재는 외단열에 의한 수직화재확산으로 인한 대표적인 피해사례이다. 외단열 공법에서 많이 사용되는 유기단열재는 단열성능이 좋은 반면 화재에 취약한 단점이 있다. 알루미늄 복합패널을 외벽 마감재로 사용하는 외단열 공법에서 알루미늄 내부에 사용되는 플라스틱은 수직 화재확산의 원인으로 지목되고 있다. 알루미늄복합패널을 외벽에 고정하기 위해 사용되는 철재 프레임 때문에 외벽과 외벽 마감재 사이에 중공층이 형성된다. 외벽에 화재가 발생하면 가연성외벽의 연소뿐만 아니라 단열재로부터 발생된 화염이 중공층을 통해 수직으로 급격히 확산되어 인명 및 재산피해가 발생할 수 있다. 국내의 경우 국토교통부고시 2015 - 744에 의한 소재단위 성능시험이 수행되고 있으며, 영국에서는 실제 규모의 화재시험으로 외벽의 수직화재확산 시간의 측정이 가능한 BS8414 시험이 시행되고 있다. 본 연구에서는 현행 국내 고시 기준으로 적합한 준불연 소재의 알루미늄복합패널을 대상으로 영국에서 시행되고 있는 실규모 외벽화재시험(BS 8414)을 수행하여 수직화재확산에 대한 거동 관찰과 현재 마감재료의 소재단위 평가의 한계를 확인하고자 하며, 실제 규모의 화재 시험을 통한 외벽화재 화재확산 방지를 위한 시스템 도입 필요성 확인하고자 한다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.188-193
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• 2008

높이 1m의 수직벽면에서 3g/m^2-s$로 연소하는 프로판 수직벽 화재에 대한 수치모사를 수행하였다. 본 연구의 목적은 자연대류에서의 검증결과를 확인하고, 수직벽 화재의 수치모사의 결과를 이전의 연구와 비교하는 것이다 C_s=0.2$일 때 유동이 층류 경계층으로 나타났지만, C_s=0.1$일 때는 난류 경계층임을 확인하였다. z 방향 속도로부터 자연대류에서와 마찬가지로 난류혼합이 부족한 것으로 나타났고, 온도와 속도의 분포가 실험 및 이전의 시뮬레이션과 비교적 잘 일치하였다. 특히 x 방향 속도가 실험과 매우 잘 일치함으로써 경계층으로 공기유입이 잘 예측됨을 알 수 있었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.181-187
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• 2008

수직벽 화재의 연구에 사용할 전산유체역학 시뮬레이터를 검증하기 위해 수직벽 자연대류의 수치 시뮬레이션을 수행하였다. 높이 4m의 등온 수직벽에 형성된 난류 경계층에서의 속도 및 온도 분포의 계산치를 측정치와 비교하였다. 시뮬레이터에 포함된 매개변수의 기본 값을 그대로 적용한 경우, 경계층 유동이 층류로 나타남에 따라 난류 자연대류를 예측하는데 실패하였다. 매개변수의 조사를 통해 격자크기 $\Delta$x=5mm, ${\Delta}y={\Delta}z=10mm$와 대와동모사(large eddy simulation)의 스마고린스키 상수(Smagorinsky constant) $C_s$=0.1을 선정하였다. 난류혼합이 미흡하였지만, 벽면근처에서의 속도분포와 최대속도, 그리고 난류 경계층 내 온도분포가 실험과 잘 일치하였다.

• 설비공학논문집
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• 제6권3호
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• pp.267-281
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• 1994

The Combustion gas behavior induced by fire in a building is numerically investigated. The typical building for this analysis is partially divided by a vertical baffle projecting from the ceiling. The solution procedure includes the low Reynolds number ${\kappa}-{\varepsilon}$ model for the turbulent flow and the discrete ordinates method is used for the calculation of radiative heat transfer equation. The effects of the location and size of fire source and baffle length on velocity and temperature distributions, species mass fraction and flame location are analyzed. As the results of this study, it is found that the case when the fire source is located at the vertical wall is more dangerous than at the bottom wall in view of the combustion products and flame location. It is also found that the radiation effect cannot be neglected in analyzing the building in fire.

• 한국전산유체공학회지
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• 제21권4호
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• pp.1-10
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• 2016

The analysis of characteristics of turbulent flow and thermal boundary layer for natural convection caused by fire along vertical wall is performed. The 4m-high vertical copper plate is heated and kept at a uniform surface temperature of $60^{\circ}C$ and the surrounding fluid (air) is kept at $16.5^{\circ}C$. The flow and temperature is solved by large eddy simulation(LES) of FDS code(Ver.6), in which the viscous-sublayer flow is calculated by Werner-Wengle wall function. The whole analyzed domain is assumed as turbulent region to apply wall function even through the laminar flow is transient to the turbulent flow between $10^9$<$Gr_z$<$10^{10}$ in experiments. The various grids from $7{\times}7{\times}128$ to $18{\times}18{\times}128$ are applied to investigate the sensitivity of wall function to $x^+$ value in LES simulation. The mean velocity and temperature profiles in the turbulent boundary layer are compared with experimental data by Tsuji & Nagano and the results from other LES simulation in which the viscous-sublayer flow is directly solved with many grids. The relationship between heat transfer rate($Nu_z$) and $Gr_zPr$ is investigated and calculated heat transfer rates are compared with theoretical equation and experimental data.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권6호
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• pp.69-73
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• 2018

본 연구에서는 볼록한 바닥면을 가진 이동형 소방용수 저장탱크의 수직 벽면에 작용하는 동수력을 계산하고 그 결과를 바탕으로 볼록한 바닥면 설계를 통한 동수력의 감소 효과를 확인하고자 하였다. 수치 모의 실험하기 위해 바닥의 형태를 볼록하게 한 수치 해석 영역을 구성하였으며, 특정 위치와 높이에 용수 공급 노즐을 위치시켜 용수를 낙하시켰다. 용수 낙하에 의한 자유 수면의 출렁임과 수직 벽면에서의 유체 벽 오름을 선형 Peregrine 방정식을 이용하여 수치 모사하고 동수력을 계산하였으며, 그 결과를 오목한 바닥면 및 동일한 해석 조건에서 얻은 동수력과 서로 비교 분석하였다. 결과적으로 오목한 바닥면 설계에 비해 볼록한 바닥면 설계를 통해 수직 벽면에서의 동수력이 더 작아짐을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과는 이동형 소방용수 저장탱크의 안정적인 구조 설계 및 운용에 기여할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2008년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.15-18
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• 2008

A study on the fire and smoke behavior on experiments and analysis through STAR-CD in using about behavior analysis of the smoke. Kerosene of 3L in using on the experimental garden of 30cm in diameter same applies to heat release rate(HRR), buoyant force by Plume can be calculated at a rate of 1m/s. The result of experiment in average of velocity were 0.29m/s, and interpreted result were 0.28m/s. Besides, it is proved by interpreted that behavior of smoke movement can be not observed in the experiment. After smoke is Plume increased, ceiling-jet in formation being descend in smoke layer will be more thick smoke layer, and then vertical wall is collapsed in formation of wall-jet being descend. It is defined that smoke layer is more thick through descending course in wall-jet and ceiling-jet.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.1-10
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• 2008

본 연구에서는 미국 NFPA 204 기준에 의해 설계된 수직 배연구에 대하여 배연구의 위치, 외기 온도, 풍속 및 화재크기가 자연배연 성능에 미치는 영향과 화재특성을 CFAST 프로그램을 사용하여 수치 해석적으로 조사하였다. 배연구는 외벽의 최고 상부에 위치한 경우와 외기온도가 낮은 경우 및 풍속이 작은 경우 배연성능기준을 만족하였다. 또 화재크기가 클수록 배출량은 증가하나 연기층 높이는 낮아져 배연성능기준을 만족하지 못하였다. 직접 외기와 통하는 수직 자연배연구의 설계시 해당지역의 최고 온도와 최대 풍속을 고려하고, 설계화재를 정확히 결정하여 배연성능기준이 만족되도록 주의가 요망된다.

• Architectural research
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• 제24권2호
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• pp.21-27
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• 2022

For the past decade, South Korea had experienced catastrophic building fires, which resulted in consider-ably high number of casualties. This motivated research to develop fire-safe wall assemblies. In this study Fire Risk Analysis (FRA) is conducted as part of the project designing phase to ensure fire safety of the final product. Traditional approach was to consider fire performance at the end of the designing stage, when PASS/FAIL fire test results are required to be submitted to the Authority Having Jurisdiction (AHJ). By applying a fire risk analysis to guide the designing phase, overall fire safety of a wall assembly can be achieved more systematically as conducting FRA allows designers to clearly identify elements that are more vulnerable to fire and simply replace them with other practical options. Severity of fire risk is determined by considering the fire hazards of a wall assembly such as the exterior layer, insulation, vertical connectivity, and external ignition sources (e.g., photovoltaic panels). Frequency of fire risk is assessed based on the factors affecting fire likelihood, which are air cavity and fire-stopping applied in the design, and random design changes occurring during on-site construction. Fire risk matrix is proposed based on these fire risk factors and efforts to reduce the fire risk level associated with the wall assembly are given by systematically assessing the fire risk factors identified from fire risk analysis. Current study demonstrates how fire risk analysis can be applied to develop fire-safe walls by reducing the relevant fire risks- both severity and frequency.