• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권1호
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• pp.464-469
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• 2019

본 논문에서는 화생방 방호시설에 사용되는 가스 차단밸브를 비롯한 각종 밸브 및 출입통제 챔버를 제어할 수 있는 원격 감시패널과 제어시스템을 개발하였다. 원격 감시패널은 화생방 통제실에 설치되는 메인 패널과 청정 기계실에 설치되는 보조 패널로 구성하였으며, 그 크기를 순수 제어용과 CCTV를 포함한 제어용으로 구분하여 개발하였다. 본 시스템은 방폭문 및 가스 차단문이 전시 및 평시에 발생할 수 있는 상황별 상태에 따라 원격 감시 및 제어가 가능하며, 평시모드와 전시모드로 구분하여 각 모드 작동시 추가적인 활성창을 통하여 제어 정보를 표시한다. 특히, 화생방 방호시설 내부의 각종 밸브 및 센서 그리고 각종 여과기의 동작상태를 주기적으로 센싱하여 각각의 기구 및 기기들의 정상동작 여부를 파악하며, 수리 및 교체가 필요할 경우 이를 원격으로 상황 근무자에게 경보함으로써 위급상황에서 각각의 기기들의 동작이상으로 인한 피해를 미연에 방지한다. 이를 통하여 화생방 상황 발생시 차단밸브 및 양압밸브의 상태에 따른 송풍기, 급기 및 배기 댐퍼의 작동, 비상 발전기 및 냉각수 펌프 등의 제어가 가능하여 재래식 무기 및 핵폭발에 의한 폭풍압의 급격한 유입으로 인한 피해를 예방할 수 있다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권6호
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• pp.84-90
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• 2018

화학사고는 폭발, 누출 유출, 화재 등 다양한 형태로 발생한다. 특히 화재로 인한 화학사고는 매연으로 인해 주변 대기환경에 심각한 영향을 주며 주민의 불안을 야기하여 신속한 원인 물질 파악과 주변 지역 대기질 영향조사가 중요하다. 본 논문에서는 화재 시 원인물질을 파악하고 대기질을 실시간 모니터링 하기 위해 양자전이 비행시간 질량분석기를 사용하였다. 이 분석기는 시료채취와 전처리 없이 빠른 응답시간을 가져 실시간 분석이 가능하며 또한 수소친화도가 높은 대부분의 휘발성유기화합물질의 정량 정성 분석이 가능하여 화재 원인 물질을 밝히고 주변 대기의 영향을 조사하는데 적합하다. 실제로 2018년 4월에 ${\bigcirc}{\bigcirc}$ 지역 화재 발생 시 양자전이비행시간질량분석기를 이용하여 측정한 결과 메탄올, 아세톤, 메틸에틸케톤이 주요 원인 물질임을 알 수 있었다.

• 자원환경지질
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• 제54권2호
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• pp.187-197
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• 2021

형제섬은 송악산에서 북동쪽으로 약 2 km 떨어진 해상에 위치한 침식 잔존 화산체로서, 하부로부터 화산쇄설층, 집괴암 및 분석층, 분화구 용암, 아아 용암류와 이를 피복하는 재동퇴적층과 해빈퇴적층 순으로 이루어져 있다. 형제섬 화산체는 초기 증기 마그마성에서 후기 마그마성 분출과 용암분류로 변화한 화산분화를 기록하고 있는 분출물로 이루어져 있으며, 노두로 남아있는 화산쇄설층은 응회구의 외륜 일부로 해석된다. 화산탄과 분화구 용암류는 현무암질 조면안산암의 조성(SiO2 51.3 wt%, Na2O+K2O 6.0 wt%)이며 감람석 현무암류에 해당한다. 단계별 가열에 따른 Ar-Ar 연대측정법에 의한 형제섬 용암류의 플래토 연대는 9.2±3.6 ka로서, 약 3천 7백 년 전의 분화 기록을 가지고 있는 인접한 송악산 화산체보다 앞서 형성되었음을 의미한다. 여전히, 약 천 년 전 화산분화의 역사 기록에 부합되는 화산체를 찾는 숙제가 남는다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권1호
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• pp.25-36
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• 2021

온실가스 배출량을 줄이기 위해 내연기관 자동차에 대한 제한을 두고, 친환경자동차 보급 확대 정책을 내놓고 있다. 수소 전기자동차의 수소는 가연 범위 및 폭발 범위가 넓고, 폭발화염 전파속도가 매우 빠른 가연성 가스이기 때문에, 제조, 수송, 저장 시 누출, 확산, 점화 및 폭발 등의 위험성을 가지고 있다. 수소전기자동차의 연료탱크에는 폭발 등 위험성을 감소시키기 위해 온도감응식 압력방출장치(Thermally activate Pressure Relief Device, TPRD)가 있어, 사고가 발생했을 경우 폭발, 화재 등이 발생하기 전에 탱크 내부의 수소를 밖으로 방출한다. 그러나 지하주차장이나 터널과 같은 반밀폐공간에서 사고가 발생할 경우 공간 내 기류의 유동이 개방된 공간보다 미미하기 때문에 TPRD로부터 방출된 수소가스의 농도가 폭발하한계 이상으로 누적될 수 있는 등 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 TPRD의 노즐의 직경에 따라 시간에 따른 수소의 누출 유량을 분석하고, 반밀폐공간에서 수소가 누출될 경우 수소 농도변화를 수치해석으로 검토하였다. 노즐의 직경은 1 mm, 2.5 mm, 5 mm로 검토를 하였으며, 노즐 직경에 따라 지하주차장 내의 수소농도는 노즐의 직경이 클수록 빠른 시간에 농도가 높아지며, 최대값 또한 노즐 직경이 클수록 큰 것으로 분석되었다. 기류가 정체된 지하주차장에서는 노즐 주변에서 폭발하한계 이상의 수소 농도가 분포하는 것으로 분석되었으며, 폭발상한계를 넘지는 않는 것으로 분석되었다.

• 한국가스학회지
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• 제25권6호
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• pp.7-13
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• 2021

최근 주유취급소 내의 건축물에 편의점, 자동차 수리점 등의 부대시설이 증가하고 있다. 이에 따라 부대시설에서 화재 발생 시 고정주유기에 미치는 화재의 영향을 알아보고 현행 규정의 타당성을 검증할 필요성이 있다. 본 논문에서는 부대시설에서의 화재 시 고정주유기까지의 이격거리에 따라 미치는 복사열의 영향을 알아보는 연구를 진행하였다. FDS 5.5.3을 사용하여 화재모델링을 하였고, 화원의 크기는 실규모 화재평가 장치를 이용한 사무실의 연소실험을 통한 단위면적당 열방출율을 입력하였다. 화원과 고정주유기의 이격 거리는 '위험물안전관리법 시행규칙 별표13 주유취급소의 위치·구조 및 설비의 기준'에서 명시하는 2 m 부터 이격거리를 1 m 간격으로 늘여가며 10 m까지 화원의 크기를 Case A의 경우 512.41 kW/m², Case B의 경우 250 kW/m²로 설정하여 총 13개의 시나리오를 구성하여 연구를 진행하였다. 시뮬레이션을 통해 2 m의 이격거리는 부대시설의 화재 시에 주유기의 안전성을 확보하지 못하는 것으로 나타났으며 최소 4m 이상의 이격거리에서 복사열이 피해를 미치지 않는 것으로 나타났다. 이에 따라 부대시설의 화재 발생시 복사열을 차단할 수 있는 설비가 필요하며 부대시설의 용도를 제한하거나 건축물과 고정주유기의 이격거리를 다시 제고하는 방안이 필요할 것이다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권11호
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• pp.107-118
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• 2022

최근 증가하는 수소에너지 수요에 대응할 수 있는 안정적인 수소 저장 기술에 대한 사회적 니즈가 증가하고 있으며, 이 중 지중수소저장은 대규모 수소 저장이 가능하여 가장 경제적이고 합리적인 저장 방식으로 인식되고 있다. 국내의 경우, 인공적인 방호구조물을 활용한 저심도 수소 저장 방식을 고려하고 있는데, 이와 관련된 안전기준 확립 및 지반 안정성 평가가 중요해지고 있다. 본 연구에서는 저심도 지중 수소저장시설에서의 수소가스 누출 시 발생할 수 있는 지반의 수리역학적 거동을 복합해석 모델을 통해 평가하였다. 벤치마크 실험을 통하여 해석 모델의 예측 신뢰성을 검증한 후, 메타모델을 활용한 매개변수연구를 수행하여 고압수소가스의 지반 침투에 따른 지표면 융기현상에 대한 영향 인자들의 민감도에 대해 평가하였다. 분석결과, 수소가스의 지반누출에 따른 지표변위 변화에 대한 민감도는 지반의 탄성계수가 가장 큰 것으로 확인되었다. 이러한 연구결과는 향후 수소가스 누출뿐만 아니라 수소가스 폭발에 대한 지반 복합해석 평가 시 유용한 기초자료로 활용될 것이다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권4호
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• pp.273-282
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• 2023

원자력발전소 지진 확률론적 안전성 평가인 PSA(Probabilistic Safety Assessment)는 오랜 기간에 걸쳐 확고히 구축되어 왔다. 반면에 다양한 공정 기반의 산업시설물의 경우 화재, 폭발, 확산(유출) 재난에 대해 주로 연구되어 왔으며, 지진에 대해서는 상대적으로 연구가 미미하였다. 하지만, 플랜트 설계 당시와 달리 해당 부지가 지진 영향권에 들어갈 경우 지진 PSA 수행은 필수적이다. 지진 PSA를 수행하기 위해서는 확률론적 지진 재해도 해석(Probabilistic Seismic Hazard Analysis), 사건수목 해석(Event Tree Analysis), 고장수목 해석(Fault Tree Analysis), 취약도 곡선 등을 필요로 한다. 원자력 발전소의 경우 노심 손상 방지라는 최우선 목표에 따라 많은 사고 시나리오 분석을 통해 사건수목이 구축되었지만, 산업시설물의 경우 공정의 다양성과 최우선 손상 방지 핵심설비의 부재로 인해 일반적인 사건수목 구축이 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 산업시설물 지진 PSA를 수행하기 위해 고장수목을 바탕으로 확률론적 시각도구인 베이지안 네트워크(Bayesian Network, BN)로 변환하여 리스크를 평가하는 방법을 제안한다. 제안된 방법을 이용하여 임의로 생성된 가스플랜트 Plot Plan에 대해 최종 BN을 구축하고, 다양한 사건 경우에 대한 효용성있는 의사결정과정을 보임으로써 그 우수성을 확인하였다.

• 한국가스학회지
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• 제27권2호
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• pp.79-85
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• 2023

최근 반도체 공정은 대기업을 중심으로 4차산업에 따른 수요 증가로 메모리 반도체에서 파운드리로의 공정변화를 모색하고 있으며 10나노(nm) 공정에서 3 나노(nm)이하 공정으로의 초미세화 공정개발과 같이 산업이 확대되고 있다. 이러한 반도체 칩을 생산하기 위해 사용되는 원료인 특수가스 및 Precursor(전구체) 등의 특성은 유독성, 자연발화성, 인화성, 부식성 물질이다. 이러한 반도체 원료들은 폐쇄시스템으로 운영이 되어 정상 중에는 누출이 되지 않으나 누출 될 경우 가스박스 내부로 확산되고 가스박스 내부에서 적절한 환기가 되지 않는 경우 가스박스 외부로 확산되어 화재, 폭발을 일으키거나 독성 물질의 누출 등 큰 사고로 이어질 수 있다. 최근 반도체 산업에서 원료가 폐쇄시스템으로부터 누출되어 가스박스 내부 및 외부로 확산되는 사고 사례가 발생하고 있으나 가스박스 내부의 적정환기 시스템의 적용 이외에 적절한 예방대책을 제시한 연구 사례를 찾아 볼 수 없었다. 본 연구에서는 반도체 원료 이송배관의 연결부위인 VCR 피팅에서 원료가 누출되어 가스박스 외부로 확산된 사고사례를 바탕으로 이에 대한 예방대책을 제시하고자 한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권6호
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• pp.355-364
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• 2023

폭발 수치해석 기법 중 Arbitrary Lagrangian-Eulerian(ALE)는 구조물의 파괴뿐만 아니라 폭발 이후 충격파의 전파 과정까지 관찰할 수 있는 장점이 있다. 그러나 동적 해석 시 유한요소 모델의 격자망 크기가 일정 수준 이하로 감소하게 되면 해석 결과의 신뢰도가 부정확해진다. 본 연구에서는 ALE 수치해석 기법을 활용하여 대기의 격자망 크기가 해석의 정확도에 미치는 영향을 조사한다. 다양한 조건의 격자망 크기와 폭발 중량을 갖는 대기 중 폭발모델을 구축하고, 폭발 중심으로부터 거리에 따른 폭발압력을 관찰한다. 수치해석과 실험에서 얻은 최대 폭발압력 결과에 대해 평균 제곱 오차를 계산하여 최적의 격자망 크기를 제안하고, 제안된 크기를 바탕으로 폭발물 중량과 대기의 최적 격자망 크기에 대한 상관관계를 분석한다. 본 연구는 다양한 중량을 가진 폭발물 해석에서 최적의 격자망 크기를 제공함으로써 신뢰성이 향상된 폭발 수치해석 모델 개발에 도움이 될 것으로 기대한다.

• 한국안전학회지
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• 제38권5호
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• pp.8-14
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• 2023

Lithium ions can induce the thermal runaway phenomenon and lead to reignition due to electrical, mechanical, and environmental factors such as high temperature, smoke generation, explosions, or flames, which is extremely likely to create safety concerns. Therefore, one of the ways to improve the flame retardancy of the electrolyte is to use a flame-retardant additive. Comparing the associated characteristic value of existing substances with the required experimental value, it was found that these values were either considerably different or were not documented. It is vital to know a substance's combustion characteristic values, flash point, explosion limit, and autoignition temperature (AIT) as well as its combustion characteristics before using it. In this research, the flash point and AIT of materials were measured by mixing a highly volatile and flammable substance, diethyl carbonate (DEC), with flame-retardant dimethyl methylphosphonate (DMMP). The flash point of DEC, which is a pure substance, was 29℃, and that for DMMP was 65℃. Further, the lower explosion limit calculated using the measured flash point of DEC was 1.79 Vol.%, while that for DMMP was 0.79 Vol.%. The AIT was 410℃ and 390℃ for DEC and DMMP, respectively. In particular, since the AIT of DMMP has not been discussed in any previous study, it is necessary to ensure safety through experimental values. In this study, the experimental and regression analysis revealed that the average absolute deviation (ADD) for the flash point of the DEC+DMMP DEC+DMMP system is 0.58 sec and that the flash point tends to increase according to changes in the composition employed. It also revealed that the AAD for the AIT of the mixture was 3.17 sec and that the AIT tended to decrease and then increase based on changes in the composition.