A Combustion Analysis of Surface Fuel Burning Experiment According to Density Variation

밀도에 따른 지표 연료의 연소실험 분석

  • 김응식 (호서대학교 안전보건학과) ;
  • 김장환 (호서대학교 안전보건학과) ;
  • 김동현 (국립산림과학원 산불연구과) ;
  • 박형주 (호원대학교 소방행정학부) ;
  • 김정훈 (호서대학교 안전보건학과)
  • Published : 2010.02.28

Abstract

This paper shows combustion characteristics of fallen leaves of Quercus variabilis and Pinus densiflora according to variation of mass densities. Combustion temperature, mass loss rate, flame height, duration of combustion and velocity of hot gas are measured and analyzed. For the experiment 10cm heighted baskets with varying diameters of 20, 30, 40 and 50cm are used for the combustion and the pilot ignition is carried on the top of the fuel. In case of Pinus densiflora mass loss rate, duration of flame, flame height and combustion time become larger as the mass density and diameter of basket increase, on the other hand Quercus variabilis shows saturation characteristics in mass loss rate and flame height. Velocity of hot gas is proportional to flame height.

본 연구에서는 지표화의 대표적인 연소물질인 굴참나무(Quercus Variabilis: Q.V.)와 소나무(Pinus Densiflora: P.D.) 낙엽을 이용하여 연료의 밀도 변화에 따른 열 유체속도, 연소온도, 질량감소속도, 화염높이 및 연소시간 등의 연소특성을 분석하였다. 바스켓 높이는 10cm, 지름 20, 30, 40 그리고 50cm의 원통형 바스켓에 밀도별로 각각 채운 후 표면에 점화원을 인가하여 실험을 실시하였다. 침엽수종 낙엽의 경우 밀도와 지름의 증가함에 따라 질량감소속도, 화염지속시간, 화염의 높이 그리고 연소시간은 증가한 반면, 활엽수종 낙엽의 경우 질량감소속도와 화염높이는 증가하다가 감소하였으며 화염지속시간과 연소시간은 증가하였다. 또한, 기체유속 및 온도는 화염 높이가 커질수록 증가하는 경향을 나타내었다.

Keywords

References

  1. 김장환, 김응식, 이명보, 김동현, 박형주, "연료의 열 량분석에 관한 실험방법 연구", 한국화재소방학회 논문지, Vol.22, No.3, pp.258-264(2008).
  2. 박형주, 김응식, 김장환, 김동현, "복사열을 이용한 소나무와 굴참나무 낙엽의 연소특성 분석", 한국화재소방학회 논문지, Vol.21, No.3, pp.44-46(2007).
  3. 김장환, 김응식, 이명보, 김동현, 박형주, "밀도에 따른 지표화 연료의 연소분석", 한국안전학회춘계학술발표회, pp.165-170(2007).
  4. 김동현, 고재선, 최세환, 김광일, "고성산불지역에서 의 화재조사와 주요수목의 열량분석에 관한 연구", 한국화재소방학회지, Vol.13, No.1, pp.12-334(1999).
  5. 김동현, 구교상, 이영근, 이명보, "화왕산 억새연소실 험을 통한 초지연소특성에 관한 연구", 한국화재소방학회, 춘계학술발표회, pp.238-243(2006).
  6. 채희문, 이찬용, "산불 확산에 영향을 미치는 임지내 산림연료와 경사도에 관한 연구", 한국농림기상학회지, Vol.5, No.3, pp.179-184(2003).
  7. 채희문, 이찬용, "모의실험에 의한 풍속변화에 따른 산불 확산속도와 강도 분석", 한국농림기상학회, Vol.5, No.4, pp.213-217(2003).
  8. 김응식, 이시영, 김홍, 송종훈, 김수영, "유동장 해석 을 통한 산불확산예측프로그램의 개발", 한국임학회지, Vol.87, No.4, pp.528-534(1998).
  9. 김응식, "산불연소 확산 예측모델 알고리즘 및 프로그램 개발", 산림청(1997).
  10. 이시영, 염육철, 정연하, "산불의 연소진행속도 및 연소물의 내화성 연구", 한국임학회, 하계총회 학술발표회, pp.85-86(1991).
  11. J.L. Dupuym, J. Marechal, and D. Morvan, "Fires from a Cylindrical Forest Fuel Burner: Combustion Dynamics and Flame Properities", Combustion and Flame, pp.65-76(2003).
  12. John L. De RIS, Peter K. Wu, and G. Heskestad, "Radiation Fire Modeling", Vol.28, pp.2751-2759 (2000).
  13. James G. Quintiere, "Principles of Fire Behavior", Delmar Publishers, pp150-168(2004).
  14. B.J. McCaffrey, "Purely Buoyant Diffusion Flames: Some Experimental Results", National Bureau of Standards Report No NBSIR79-1910(1979).