• 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.

• 한국안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.9-15
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• 2012

The ignition characteristics in a confined axisymmetric coflow $CH_4$ jet were investigated numerically with the Fire Dynamics Simulator(FDS). The $CH_4$ fuel stream was diluted with main combustion product gases, such as $O_2$, $N_2$, CO, $CO_2$, and $H_2O$, and the mixed fuel stream was heated up to the sufficient temperature where a supplying fuel stream can be ignited. For the calculation of chemical reaction in the simulation, a 2-step global finite chemistry model was considered. Boundary condition for confined wall was optimized by investigating the effects of wall temperature on the ignition characteristics of fuel stream. In addition, the effects of composition of diluents in the fuel stream and fuel stream temperature on the ignition of fuel steam were investigated. The ignition characteristics of $CH_4$ stream with diluents were very sensitive to the wall temperature, composition of diluents in the fuel stream and fuel stream temperature.

• 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.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제18권7호
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• pp.764-774
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• 2008

A fire-out-of-battery(FOOB) mechanism, which is a new recoil technology, can reduce dramatically the level of a recoil force compared to the conventional recoil system. The FOOB mechanism pre-accelerates the recoil parts in direction opposite of conventional recoil before ignition. This momentum of the recoil parts due to pre-acceleration can reduce the firing impulse. In this paper, the dynamics of the recoil system with this FOOB mechanism is formulated and simulated numerically. The results of the simulation show that the FOOB system can reduce the recoil force and stroke compared to the conventional system under normal condition. When the fault modes happen, the FOOB system may not perform well and may be damaged seriously due to excessive recoil force and stroke. Hence, the control of the fault modes is necessary to achieve the normal operation of the FOOB system. The results that an additional MR damper enables the FOOB system to perform well under all firing condition.

• 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.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.185-195
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• 2017

최근 교통과 물류의 발달과 함께 위험물 수송의 증가와 교통량의 증가로 인하여, 주요한 사회기반시설물 중 하나인 교량에 대하여 예상하지 못한 화재사고 화재 발생이 증가하는 추세이다. 또한, 교량 하부 공간의 효율적인 사용에 대한 요구가 늘어남에 따라, 하부에 유조차 및 화물차 등의 위험물질이 적치되는 비율이 증가하고 있으며, 앞서 기술한 이유들로 인하여 최근 교량의 화재 발생 위험성이 급격히 증가하고 있다. 하지만, 이러한 피해를 줄이기 위해, 교량에 대한 화재 위험도 평가가 수행된 사례가 있으나, 사용자의 관점에서 안전성을 고려한 실용적으로 위험도를 평가할 수 있는 모델이 부족하다. 이에 본 연구에서는 국도교량에 적용 가능한 정량적인 위험도 평가모델을 제시하였다. 교량의 화재위험도에 큰 영향을 미치는 형하고, 화재강도, 교량의 재료, 소방차량 도착시간 등을 주요인자들로 선정하였으며, 선정된 인자들을 FDS에 반영하여 화재강도와 지속시간에 따른 각 교량의 최고 온도를 산출하였다. FDS 해석결과와 위험도 등급기준, 소방차량 도착시간을 반영한 화재 위험도 평가 모델과 위험도에 따른 대응방안을 수립하였다. GIS의 네트워크 분석기능을 통해 소방서에서 교량까지의 도착시간을 예시적으로 산출하였으며, 이를 통해 예시적인 교량의 위험도 등급을 평가하고, 그에 따른 대응방안을 제안하였다.

• Wind and Structures
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• 제5권2_3_4호
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• pp.291-300
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• 2002

An efficient large eddy simulation algorithm is used to compute surface pressure distributions on an eleven story (target) building on the NIST campus. Local meteorology, neighboring buildings, topography and large vegetation (trees) all play an important part in determining the flows and therefore the pressures experienced by the target. The wind profile imposed at the upstream surface of the computational domain follows a power law with an exponent representing a suburban terrain. This profile accounts for the flow retardation due to friction from the surface of the earth, but does not include fluctuations that would naturally occur in this flow. The effect of neighboring buildings on the time dependent surface pressures experienced by the target is examined. Comparison of the pressure fluctuations on the single target building alone with those on the target building in situ show that, owing to vortices shed by the upstream buildings, fluctuations are larger when such buildings are present. Even when buildings are lateral to or behind the target, the pressure disturbances generate significantly different flows around this building. A simple grid-free mathematical model of a tree is presented in which the trunk and the branches are each represented by a collection of spherical particles strung together like beads on a string. The drag from the tree, determined as the sum of the drags of the component particles, produces an oscillatory, spreading wake of slower fluid, suggesting that the behavior of trees as wind breakers can be modeled usefully.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.7-16
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• 2018

본 연구에서는 화재 시뮬레이션에 사용하기 위해 제안된 기존의 디자인 화재곡선을 일부 수정한 디자인 화재곡선을 제안하였다. ISO 9705 구획실 내 형성된 헵탄과 옥탄 풀화재를 대상으로 기존에 제안된 1-stage 디자인 화재곡선과 수정된 2-stage 디자인 화재곡선을 입력조건으로 적용하여 FDS와 CFAST를 이용한 시뮬레이션을 수행하고 실험결과와 비교하였다. FDS와 CFAST 시뮬레이션 결과에서 온도와 $O_2$, $CO_2$ 농도에 대해서 전체적으로 2-stage 디자인 화재곡선이 1-stage 디자인 화재곡선보다 잘 예측하였으며, 특히 화재 초기 성장단계에서 온도에 대한 예측은 2-stage 디자인 화재곡선의 결과가 더 합리적임을 확인하였다. 구획실 내 온도변화에 대한 FDS와 CFAST 시뮬레이션 결과는 상층부에 대해서는 비교적 합리적으로 예측하였고 두 계산결과에 차이가 크지 않았지만 하층부에 대해서는 두 계산 모두 너무 낮게 예측하였으며 두 계산결과에도 차이가 크게 나타나는 것을 알 수 있었다.

• 한국안전학회지
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• 제25권3호
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• pp.22-27
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• 2010

A prediction performance of Fire Dynamics Simulator(FDS) developed by NIST for the diffusion flame structure was validated with experimental results of a laminar slot jet diffusion flame. Two mixture fraction combustion models and two finite chemistry combustion models were used in the FDS simulation for the validation of the jet diffusion flame structure. In order to enhance the prediction performance of flame structure, DNS and radiation model was applied to the simulation. The reaction rates of the finite chemistry combustion models were appropriately adjusted to the diffusion flame. The mixture fraction combustion model predicted the diffusion flame structure reasonably. A 1-step finite chemistry combustion model cannot predict the flame structure well, but the simulation results of a 2-step model were in good agreement with those of experiment except $CO_2$ concentration. It was identified that the 2-step model can be used in the investigation of flame suppression limit with further adjustment of reaction rates

• 한국통신학회논문지
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• 제41권11호
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• pp.1661-1670
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• 2016

본 논문에서는 화재 상황에서의 위험도 예측 시스템과 화재 대피 경로 도출 알고리즘을 제안한다. 온도 예측 시스템에서는 무선 센서 네트워크를 통해 수집한 온도 정보를 기반으로 멀티레벨 클러스터링 기법을 통해 사용자가 대피할 시점의 온도를 예측한다. 예측된 온도와 이의 신뢰도를 바탕으로 사용자의 현재 위치부터 가장 안전한 출구까지의 대피 경로를 도출하는 화재 대피 경로 알고리즘을 제안한다. NIST의 FDS(Fire Dynamics Simulator) 시뮬레이터를 이용하여 47개의 정적 노드로 구성된 무선 센서 네트워크에 대해 1436.41초 동안 성능 평가를 한 결과, 제안하는 온도 예측 시스템을 사용하였을 때, 예측 정확도가 1.48배 증가하였으며, 예측 정확도가 높은 군에 속하는 노드에 대해서는 4.21배로 크게 증가한 것으로 나타났다. 또한, 화재 대피 경로 알고리즘을 통해 도출한 대피 경로가 실제 ground-truth 온도를 사용하여 대피했을 때에 비하여 안전한 노드를 경유하는 비율이 큰 차이를 보이지 않았으며, 최단 대피 경로에 비해서는 약 12% 이상 더 안전한 경로를 도출하였음을 확인할 수 있었다.