• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권3호
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• pp.221-227
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• 2008

본 연구에서는 FDS 코드를 이용하여 외부 자연풍에 의한 터널 내의 미세물분무 소화특성을 검토하였으며, 상세반응이 고려된 1차원 대향류 비예혼합화염을 이용하여 화염내부에서 미세물분무의 냉각 및 화학반응효과에 의한 소화현상을 규명하였다. 연구결과로서, 외부 자연풍의 유속 증가에 따라 고온 연기층의 분포 및 분무 특성의 큰 변화가 발생됨을 확인하였다. 외부 자연풍이 없는 경우에는 분무입자 직경이 작을수록 소화성능이 좋지만, 풍속이 증가함에 따라 입자직경이 클수록 소화성능이 좋아짐을 알 수 있었다. 자연풍은 입자의 화염면 침투를 방해할 뿐 아니라. 충분한 산소의 공급으로 화제 억제를 방해할 것으로 예측된다. 또한 자연풍이 존재하는 조건의 화염은 화염 신장효과에 의해 밀폐된 공간에서의 화염 보다 작은 양의 $H_2O$침투에 의해서도 소화될 수 있으며, $H_2O$의 화학반응에 의한 소화효과는 외부 자연풍의 유속에 크게 영향을 받지 않음을 확인하였다.

• 한국안전학회지
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• 제21권4호
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• pp.7-12
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• 2006

Recently, the application of transverse ventilation system with oversized exhaust ports has been increased in bidirectional road tunnel in order to improve smoke exhaust ability. Therefore, in this study, for decision of the optimal smoke exhaust rates in the transverse ventilation system, several standards of nations are compared and numerical simulations with variations of exhaust flow rates are carried out in terms of smoke spread distance by FDS ver. 3.1. As results, in the case of no internal longitudinal air velocity in tunnel, the smoke exhaust rate of $80m^{3}/s$ (the smoke generation rate at HRR of 20MW) is sufficient enough to limit the smoke spread within 250m in 6 minutes after the fire. However, in the case of the internal longitudinal air velocity at 2.5m/s, the smoke exhaust rate should be increased $130m^{3}/s$.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2009년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.1244-1250
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• 2009

In this study it is intended to review the moving characteristics of smoke by performing visualization for the calculation of the optimal smoke exhaust air volume in case a fire occurs in tunnels where transverse ventilation is applied, and to obtain basic data necessary for the design of smoke exhaust systems by deriving optimal smoke exhaust operational conditions under various conditions. As a result of this study, when the critical velocity in the tunnel is 1.75 m/s and 2.5 m/s, the optimal smoke exhaust air volume has to be more than $173\;m^3/s$, $236\;m^3/s$ for the distance of the smoke moving which can limit the distance to 250m. In addition, in case of uniform exhaust the generated smoke is effectively taken away if the two exhaust holes near the fire region are opened at the same time.

• 한국안전학회지
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• 제21권5호
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• pp.1-5
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• 2006

This study provides a basic data necessary to design a facility of smoke management after calculating the critical velocity of the gradient scale model tunnel and reviewing its adequacy to establish an optimum disaster prevention system for a road tunnel at fire. The experiment is carried out by using Froude scaling to a scale model which is about 1/29 as big as the real tunnel, and its critical velocity calculation is calculated to the 0-2% gradient of the tunnel. The result shows that the higher the gradient is, the stronger the critical velocity, but that it doesn't affect the critical velocity so much when the gradient is less 2%. In addition, this result is studied in comparison with the results done by other researchers to review the adequacy of the critical velocity.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제23권6호
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• pp.517-534
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• 2021

수소연료는 환경오염문제를 해소하고 에너지 불균형 및 비용을 절감할 수 있다는 점에서는 화석연료를 대체하는 에너지원으로 부각되고 있다. 수소는 친환경적이나 폭발성이 강하기 때문에 수소연료차의 화재, 폭발 사고에 대한 우려가 매우 높은 실정이다. 연구결과에서 수소사고는 일반적인 화재의 경우 비교적 안전하나, 폭발이 발생하면 매우 위험한 것으로 인식되고 있다. 특히, 터널과 같은 반밀폐공간에서는 위험도가 보다 증가할 것으로 예측되기에 이에 대한 예측방법 및 대책을 마련하기 위한 연구가 수행되고 있다. 이에 본 연구에서는 터널에서 수소폭발시 안전성을 평가하기 위해서 등가 TNT모델의 적용성과 수치해석 방법에 대한 검토를 수행하였다. 6개의 등가 TNT모델과 Weyandt의 실험결과의 폭발압력을 비교·검토하여 모델의 적용성을 평가한 결과, Henrych식이 13.6%의 편차로 가장 근접하는 것으로 나타났다. 수치해석을 이용하여 수소탱크 용량(52, 72, 156 L)과 터널 단면적(40.5, 54, 72, 95 m²)이 폭발압력에 미치는 영향에 대한 검토한 결과, 터널에서 폭발 압력파는 초기에는 대기중에서와 마찬가지로 반구형 형태로 전파되나 벽체에 도달하면 반사파가 형성되며, 일정 거리 이상에서는 평면파로 변형되어 아주 완만한 감쇄율로 전파하는 것으로 나타났다. 등가 TNT모델인 Henrych식은 폭발압력이 급격하게 감소하는 구간에서는 수치해석 결과와 잘 일치하나 폭발압력파가 변형된 이후에는 큰 폭으로 과소평가하는 것으로 나타났다. 수소탱크용량이 동일한 경우에는 터널 단면적이 증가할수록 폭발압력이 감소하며, 단면적이 동일한 경우에는 수소탱크 용량이 52 L에서 156 L로 증가하면 폭발압력은 약 2.5배 정도 증가하는 것으로 나타났다. 인체에 영향을 미치는 한계거리에 대한 평가결과, 수소탱크용량이 52 L인 경우 사망에 이르는 한계거리는 약 3 m, 중상에 이르는 거리는 단면적별로 차이가 있으나 28.5~35.8 m로 나타났다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권1호
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• pp.90-94
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• 2010

본 연구에서는 횡류환기방식의 균일배기방식(balanced exhaust)에 대한 터널 내 풍속, 배연풍량에 따른 수치해석을 수행하여 연기의 이동거리를 분석하고 기존의 유동가시화 실험결과와 비교하였다. 그 결과 균일배기방식의 배연시스템에서는 풍속이 존재하지 않는 경우 배연풍량을 연기발생량(Vc = 0)일 때 건설교통부의 도로터널방재시설 지침에 의한 피난연결통로의 간격 250m 이내로 연기가 제한되었으며, 배연효율은 본 실험범위에서 55.1%에서 95.8%로 나타났다. 터널 내 풍속이 존재하면 연기를 배연하기 위한 배연풍량이 급격하게 증가하는 경향을 보이는 것으로 알 수 있으며, 배기구의 풍속이 증가하면 배연효율이 감소하며, 연기의 이동거리를 목표로 하는 거리로 제한하기 위해서 배연풍량은 연기발생량 보다 최대 1.8배에서 1.04배까지 증대하는 것으로 나타나고 있다. 본 연구에서 평가기준으로 선정한 250m 이내로 연기의 이동거리를 제한하기 위한 배연풍량은 터널 내 풍속이 존재하지 않는 경우에는 배연풍량은 최소 $84m^3/s{\cdot}250m$, 1.75m/s인 경우에 배연풍량은 최소 $393m^3/s{\cdot}250m$($Q_E$= 80 + 5Ar)으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제9권4호
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• pp.306-314
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• 1999

핵폐기물 저장공간과 같이 대규모 터널형 지하공간내에서의 환기량, 온/습도, 오염물질 농도 예측은 공간건설 및 운영을 위하여서 뿐만 아니라 화재등과 같은 비상시의 대처방안 강구를 위하여 반드시 필요하다. 본 연구에서는 압축성 가정하에서 autocompression의 영향을 고려한 자연환기압 계산 fan 및 regulator의 최적 위치 및 용량 결정, 암반 열물성 및 암반 표면으로부터의 증발, 응축에 의한 수분함유량 변화를 고려한 온/습도 계산, 이류확산에 기초한 오염물질 농도 분포 계산 기능을 갖춘 네트워크형 지하공간 환경예측 모델을 개발하였다. 온/습도 예측 모델을 군수물자 지하 저장공간에 적용한 결과 실측값과 상대오차는 건구온도 1.5~2.9%, 습도온도 0.6~6.1%로 나타났다. 도로터널 2개소를 대상으로한 실험결과 외부 입기만에 의한 확산계수는 9.78과 17.35$m^2$/s 큰 편이었으나 차량 운행과 환기설비의 작동시에는 이류확산만을 고려한 경우 CO 및 매연 농도의 상대오차가 5.88과 6.62%로 비교적 작게 나타났다. 이는 대부분의 터널형 지하공간에서의 농도 분포는 이류확산만에 의하여 추정이 가능함을 의미한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제20권6호
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• pp.1161-1175
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• 2018

도로 터널의 주행은 시야의 제한으로 인해 유고상황이 발생한 후 2차 대형사고로 이어지기 쉽다. 따라서, 유고상황 발생 즉시, 상황을 자동 감지하여 신속히 초동대응이 이루어 져야 한다. 유고상황을 자동으로 감시할 수 있는 시스템은 기존에도 존재했지만, 폐합된 터널 내 열악 환경에서 촬영되는 CCTV 영상의 질적 한계로 인해 유고상황을 제대로 감지하지 못했다. 이러한 한계를 극복하기 위해 딥러닝을 기반으로 한 터널 영상유고 자동 감지 시스템을 개발하였으며, 지난 2017년 11월 딥러닝 객체 인식 네트워크에 대한 연구를 진행하여 우수한 객체인식 성능을 보인바 있다. 그러나 객체인식은 정지영상 기반으로 수행되므로 이동체의 이동방향과 속도를 알 수 없어, 정차 및 역주행 등 이동체의 이동특성에 따른 유고상황을 판단하기 힘들다. 본 논문에서는 객체인식으로 감지된 이동체의 객체정보를 기반으로 별도의 객체추적기법을 적용하여 이동체의 이동 특성을 자동으로 추적하는 프로세스를 제안하였다. 이를 통해 얻어진 이동체의 이동 방향과 속도 정보를 기반으로 정차 및 역주행을 판별하는 알고리즘을 개발하여 딥러닝 기반 터널 영상유고 자동감지 시스템을 완성하였다. 또한, 유고상황이 포함된 영상들에 대하여 유고상황 감지성능을 검증하였다. 검증 실험 결과, 화재, 정차와 역주행 상황에 대해서는 모두 100% 수준으로 완전한 유고상황 감지성능을 보였으나, 보행자 발생 상황에서는 78.5%로 상대적으로 낮은 성능을 보였다. 하지만, 향후 지속적인 영상유고 영상 빅데이터를 확장해 나가고 주기적인 재학습을 통해 유고상황에 대한 인지성능을 향상시켜 나갈 수 있을 것이다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권4호
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• pp.347-365
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• 2020

도시지역의 교통난 해소와 녹지공간의 확보를 위해 도심지 터널이 증가하면서 차량의 정체 가능성이 높은 터널에 대한 제·배연방식으로 대배기구에 의한 집중배기방식의 적용이 증가하는 추세에 있다. 집중배기방식의 배연성능은 배연풍량 뿐만 아니라 배기구(댐퍼)의 형상이나 배기풍속 등 다양한 인자에 의해서 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 각국의 배연시스템 설계기준 및 설치현황을 알아보고 배연풍량이 동일한 경우에 배연댐퍼 사이즈에 따른 배연성능을 연기 이동거리 측면에서 수치시뮬레이션을 수행하여 비교·평가하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다. 배연댐퍼의 단면적이 증가할수록 배기팬에 근접한 댐퍼에서 배기풍량이 집중되어 화재 하류의 댐퍼의 배연풍량이 감소하여 하류측의 연기 이동거리가 증가하는 현상이 발생한다. 이와 같은 현상을 방지하기 위해서는 배연댐퍼의 단면적을 작게하여 통과풍속을 높게 함으로써 댐퍼통과 시 압력손실이 증가하도록 하여 배기구간에서 배연풍량의 불균일성을 완화할 필요가 있다. 본 해석범위에서는 배연댐퍼의 설치간격이 50 m인 경우에는 설계통과풍속이 4.4 m/s (댐퍼면적: 2.34 ㎡ = 1.25 × 1.85 m) 이상, 댐퍼의 설치간격이 100 m인 경우에는 설계통과풍속이 4.84 m/s (댐퍼면적: 3.38 ㎡ = 1.5 × 2.25 m) 이상일 때 배연성능확보에 유리한 것으로 나타났다.

• 터널과지하공간
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• 제7권2호
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• pp.100-107
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• 1997

In case of a fire outbreak in a uni-directional road tunnel, the flow of traffic immediately behind the fire disaster will be stalled all the way back to the entrance of the tunnel. Furthermore, when the vehicle passengers try to flee away from the fire toward the entrance of the tunnel, the extremely hot fume that propagates in the same direction will be fatal to the multitudes evacuating, but may also cause damage to the ventilation equipments and the vehicles, compounding the evacuation process. This paper will present the 3-dimensional modelling analysis of the preventive measures of such a fume propagation in the same direction as the evacuating passengers. For the analysis, the fire hazard was assumed to be a perfect combustion of methane gas injected through the 1 m X 2 m nozzle in the middle of the tunnel, and the product of $CO_2$ as the indicator of the fume propagation. From the research results, when the fire hazard occurred in middle of the 400 m road tunnel, the air density decreased around the fire point, and the maximum temperatures were 996 K and 499 K at 210 m and 350 m locations, respectively, 60 seconds after fire disaster occurred, when the fumes were driven out only towards the exit-direction of the tunnel. By tracing the increase of $CO_2$ level over 1% mole fraction, the minimum longitudinal ventilation velocity was found to be 2.40 m/sec. Furthermore, through Analysis of the temperature distribution graphs, and observation of the cross-sectional distribution of $CO_2$ over 1% mole fraction, it was found that the fume did not mix with the air, but rather moved far in a laminar flow towards exit of the tunnel.