The Study on Fire Phenomena in The Deeply Underground Subway Station

대심도 지하역사에서의 화재현상 연구

When the fire occur in the deeply underground subway station, the difficulties of passenger evacuation are expected because of many stairs to the exit. In this study, SOONGSIL-University station (7 line, 47m depth) is the one of the deepest subway stations of the each line in the Seoul metro. The numerical computational-simulation was performed for the fire driven flow in the subway station. Hot and smoke flow was analyzed from the simulation results. The proper plan of evacuation against fire was considered through the results. The fire driven flow was simulated using FDS code in which LES method was applied. The Heat Release Rate was 10MW and the ultrafast model was applied for the growing model of the fire source. The proper mesh size was determined from the characteristic length of fire size. The parallel computational method was employed to compute the flow and heat eqn's in the meshes, which are about 10,000,000, with 6cpu of the linux clustering machine.

대심도 역사에서의 화재 발생시 승객의 주 대피이동로인 계단이 매우 길기 때문에 피난의 어려움이 예상된다. 이에 본 연구에서는 서울 지하철 호선별 대심도 역사 중에서 하나인 숭실대역(7호선, 47m)을 선정하여, 화재시뮬레이션을 수행하였고, 이를 통하여 열기류 및 연기의 거동을 분석하였고, 적절한 피난대책을 고찰하였다. 최근에 지하역사에서의 화재유동 시뮬레이션이 몇 몇 기관에서 수행되고 있으나, 지하의 전역사에서 화재 유동 해석은 드물게 수행되어 왔다. 특히 지하 40m가 넘는 대심도 역사에서의 유동해석은 일반 PC로는 불가능하기 때문에 이에 대한 연구가 전무하였으나, 본 연구에서는 리눅스 클러스터(Linux cluster) 장비를 이용한 병렬처리기법을 적용하여 대심도 역사에서의 화재해석을 수행하였다. 화재유동해석은 화재전용 FDS code를 이용하였으며, 난류모델은 LES 기법을 적용하였다. 화원의 규모는 10MW이고, 성장모델은 Ultrafast model를 적용하였다. 적정한 격자크기는 화원의 특성직경을 통하여 산출하였다. 본 연구에 사용된 총 격자규모는 약 10,000,000개이다. 이는 일반 PC에서는 다루기가 불가능한 격자수이므로, 병렬처리기법을 적용하여 6 cpu 리눅스 클러스터 장비로 수치해석을 수행하였다.