• 한국화재소방학회논문지
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• 제28권6호
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• pp.52-57
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• 2014

본 연구는 건축 구조물의 방화 등으로 인해서 발생한 가연물의 연소현상을 분석하여 화재발생 시점을 예측하기 위한 기초 방안을 제시하였다. 이를 위해서 계단실 화재사고 사례로부터 가연물을 인터폰 개별현관기(이하 '인터폰'으로 표시)로 선정하고 룸코너시험기(room corner test equipment)에서 화재실험을 실시하여 시간 변화에 따른 발열량을 산출하였으며, 화재시뮬레이션 프로그램인 fire dynamics simulator (FDS)를 사용하여 화재성상 변화에 따라서 발화지점 하층부로 연기가 유입되는 시간을 비교하였다. 그 결과 가연물이 ABS 재질로 구성된 인터폰은 계단실 총 체적 공간 $291.3m^3$, 바닥면적 $23.3m^2$, 층간 높이 2.5 m인 경우 발화원의 열 유속 및 환경 조건에 따라서 최대 4.93배 정도 연기 유입 시간이 차이가 나는 것을 확인하였다. 본 연구는 가연물의 열화학적 특성 변화를 고려한 실험 자료를 해석모델에 적용하여 화재감식을 분석적으로 판단하는데 유용한 자료가 될 것으로 사료된다.

• 공업화학
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• 제17권1호
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• pp.44-51
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• 2006

유동층 반응기에서 세 가지 석회석의 $CO_2$ 흡수능력에 미치는 반복횟수와 $SO_2$ 농도의 영향을 연구하였다. 측정된 $CO_2$ 흡수능력은 반복횟수가 증가하고 $SO_2$ 농도가 증가함에 따라 감소하였다. 한편 $SO_2$ 흡수능력은 반복횟수와 $SO_2$ 농도가 증가함에 따라 증가하였다. 총괄칼슘이용률은 반복횟수가 증가함에 따라 감소하였으나 총괄칼슘이용률에 대한 $SO_2$ 농도의 영향은 석회석의 종류에 따라 다른 경향을 나타내었다. Strassburg 석회석의 경우 총괄칼슘 이용률은 $SO_2$ 농도가 증가함에 따라 감소하는 반면, Luscar 및 단양 석회석의 경우에는 본 연구의 실험범위 내에서 $SO_2$ 농도에 무관한 경향을 나타내었다. 본 연구의 실험결과에 의하면 연소배가스 중 $SO_2$의 존재는 석회석의 $CO_2$ 흡수능력을 감소시키며 석회석의 황하반응 경향이 $CO_2$ 흡수능력에 영향을 미치는 것으로 나타났다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권6호
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• pp.21-26
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• 2011

본 논문에서는 에너지원에 따른 이동전화기(SCH_W830) 배터리의 소손 패턴을 제시함으로써 소비자분쟁 해결의 자료로 활용하고자 한다. 실험이 진행될 때의 주위 온도는 $22{\pm}2^{\circ}C$, 습도는 40~60 %를 유지함으로써 신뢰성을 확보하였다. 실험에 사용된 이동전화기의 배터리 전압은 양극(+)과 음극 (1)(-) 사이의 전압은 4.19 V이며, 양극(+)과 음극 (2)(-) 사이의 전압은 4.18 V로 측정되었다. 일반화염 인가에 의한 이동 전화기의 난연성 시험은 한국산업규격(KS)을 적용하였으며, 일반화염이 30 sec 동안 외함에 인가되어도 내장된 배터리의 소손은 없는 것으로 확인되었다. 생리 식염수(NaCl, 0.9%)에 이동전화기를 180 sec 침수시킨 결과 배터리 단자 사이에 누설전류에 의한 발열로 탄화 및 용융이 발생한 흔적을 확인할 수 있었다. 전자레인지(MWO)를 이용하여 70 sec 동안 이동전화기를 가열하면 금속홀더, 충전용 커넥터, 안테나 등이 내장된 부분에서 용융 및 변색이 확인되며, 그 밖의 부분은 특이사항이 없는 것을 알 수 있다. 즉, 인가된 에너지원의 종류에 따라 이동전화기 외형의 탄화, 내장된 금속 및 유전체, 배터리 단자대의 손상 및 변형 등이 다르게 발생하지만 전압은 비교적 일정한 특성을 보이는 것으로 보아 연소의 확산 패턴, 금속의 용융 및 변형 부분의 특성을 종합적으로 고려하여 해석하면 소손 원인 판정이 가능하다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.62-68
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• 2010

우리나라의 목조문화재는 구조적 특성상 화재에 매우 취약하고, 최근 들어 산불 및 방화 등의 이유로 많은 문화재들이 화재로 손실되고 있다. 따라서 본 연구 개발은 소량의 소화용수 사용이 가능한 중저압용 미분무 노즐과 그 패키지 소화 시스템을 개발하여 물로 인한 최소한의 피해와 최대의 소화효과와 더불어 최고의 화재안전 시스템을 개발하였다. 목조문화재 건축물의 특성을 고려하여 건축물의 내부와 외부에서 각각 적용 가능한 두 가지 형태의 중저압 미분무 노즐을 개발하였다. 외부용 노즐은 13~14bar의 압력에 서 30~35l/min의 유량을 갖고 있으며, 내부용 노즐은 14~15bar의 압력에서 25~30l/min 유량을 갖는 노즐을 설계 개발하였다. 개발된 노즐의 성능을 평가하기 위하여 궁궐 모양의 대표적인 목조문화재 실무크기인 가로 4.9m, 세로 4m, 높이 6.6m의 모형을 목재로 제작하였고 화재 시나리오를 만들어 실증화재 소화 실험을 실시하였다. 실증화재 실험결과 $200{\mu}m$의 물방울 입자 크기를 갖는 중저압 노즐이 한 적응성이 있는 것으로 나타났으며, 완전소화에는 실패하더라도 소방대가 출동할 때까지 연소확대가 되지 않도록 화재를 억제해 줄 수 있을 것으로 나타났다.

• 한국과학교육학회지
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• 제39권3호
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• pp.457-464
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• 2019

이 연구에서는 모델링을 통해 드러난 학생의 과학 메타모델링 지식 발달 단계를 탐구하는데 목적이 있다. 이를 위해 5명의 영재학생들에게 양초연소와 관련된 모델링을 요구하였으며, 모델링의 모든 과정은 관찰되어지고 이후 개별 면담이 진행되었다. 연구결과, 2명의 학생이 1단계로 분류되었으며, 3명의 학생은 2단계로 분류되었다. 1단계 학생들은 모델의 생성, 모델을 이용한 예측 활동이 전혀 수행되지 않았으며, 그들에게는 관찰이 가장 의미가 있는 활동이었으며 이러한 관찰을 통해 모델을 생성하였다. 반면, 2단계의 학생들은 모델의 생성, 모델을 이용한 예측, 실험 수행 및 관찰, 예측과 자료의 비교를 모두 수행하였다. 하지만 모델의 생성과 이를 이용한 예측에서 상대적으로 강한 수행을 보였다. 그들은 실험에서 얻는 자료를 절대적인 모델을 확인하는 용도로만 인식하였다. 3, 4단계에 해당하는 학생은 관찰되지 않았다. 이러한 연구결과는 현재 영재학생들이 모델을 객관적 실체로 인식하는 단계에 머물러 있으며, 이들을 진정한 과학자로 양성하기 위해서는 영재학생들이 모델의 주관성을 인식할 수 있도록 돕는 교육이 필요함을 보여준다.

• 청정기술
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• 제24권4호
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• pp.323-331
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• 2018

실험실 규모 기포 유동층 반응기를 이용한 하수 슬러지와 석탄 및 우드 펠렛의 혼소 실험 및 회분 분석을 통한 슬래깅 성향을 살펴보았다. 연료는 일반 건조 및 수열탄화를 통해 제작된 하수 슬러지와 아역청탄, 우드 펠렛이 적용되었다. 연소 실험은 당량비 및 산화제 유량, 초기 온도를 고정하고 2종의 하수 슬러지 연료와 석탄 또는 우드 펠렛을 발열량 기준 50 : 50 비율로 혼합한 총 4개의 조건에 대해 반응기 온도 및 배가스 조성을 측정하였다. 배가스 중 $NO_x$는 모든 조건에서 대부분 NO의 형태로 400 ~ 600 ppm 범위에서 측정되었다. $SO_2$는 원료 내 황 함량을 고려하면 하수 슬러지의 투입량이 큰 영향을 미쳤을 것으로 예상되는 가운데 수열탄화 연료가 일반 건조 연료에 비해 다소 낮은 경향을 보였다. 비산 회분 조성 분석 결과 하수 슬러지 연료가 슬래깅/파울링 가능성을 높일 것으로 생각되며, 수열탄화 연료가 일반 건조 연료에 비해 상대적으로 양호한 결과를 보일 것으로 예상되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권1호
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• pp.153-160
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• 2021

아산화질소(Nitrous oxide, N2O)는 지구온난화 물질의 하나로 이산화탄소에 비해 지구온난화효과가 310배 강하고 분해하는데 120년이 소요되기 때문에 오존층 파괴에 주범으로 알려져 있다. 따라서 본 연구에서는 N2O를 저감하기 위해 고온 열분해 기술을 적용하여 N2O 저감 공정에서 발생하는 NOx 배출 특성에 대해 조사하였다. 고온 유동장을 형성하기 위해 동축 분젠 예혼합 화염을 열원으로 채택하였으며 실험 변수로는 노즐출구속도, 동축류 속도 및 N2O 희석률로 설정하였다. 실험 결과, NO 생성률은 노즐출구속도 및 동축류 유량에 관계없이 N2O 희석률이 증가함에 따라 증가하였다. N2O의 경우에는 연소 불안정성(Kelvin Helmholtz 불안정)이 억제된 안정된 예혼합 화염에서 다량으로 배출되었는데, 이는 화염 면 부근에서 감소된 N2O의 체류시간으로 인해 열분해 시간이 충분하지 않기 때문인 것으로 사료된다. 따라서 N2O의 저감 효율을 증진시키기 위해서는 K-H 불안정성이 발생되는 노즐출구속도를 선정하여 화염 면 부근에서 발생되는 와류(toroidal vortex) 형태의 유동 구조를 형성하는 것이 N2O의 체류시간을 증가시키는데 효과적인 것으로 판단된다.

• 공업화학
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• 제34권6호
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• pp.603-607
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• 2023

수성막포(aqueous film forming foam, AFFF)는 함정 유류화재 대응에 핵심적인 역할을 하는 주요 소화약제 중 하나이다. 이 형태의 소화약제는 막 형성, 열 제거, 연소 억제, 그리고 화학 물질 혼합물을 이용하여 화재를 진압하는 데 효과적이다. 이러한 특성은 유류화재 대응에 있어서 큰 장점을 제공하지만, AFFF는 폼 형태로 분사되어 화재에 대응하는 과정에서 기존 유체와 차별점을 가진다. 따라서 AFFF 폼의 레오미터를 활용한 유변학적 특성 분석은 함정 유류화재 대응을 위한 AFFF 분사 특성 예측에 핵심적인 역할을 수행하며, 이는 효과적인 화재 진압과 밀접한 연관이 있다. 본 연구에서는 레오미터 실험을 통해 AFFF 폼의 비뉴턴 유체(전단박화) 거동을 확인하였으며, 폼의 안정성과 직결되는 데이터들을 얻을 수 있었다. 이러한 실험 데이터들은 AFFF를 활용한 소화 시스템의 효율성을 높이는데 기여할 것으로 기대된다.

• 한국재난정보학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.135-147
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• 2015

최근 지하공동구(Underground Common Utility Tunnels)는 도시민이 일상생활을 영위하는데 필요한 전기, 통신, 상수도, 도시 가스, 하수도뿐만 아니라 냉난방시설, 진공 집진관, 정보처리케이블 등의 시설물을 2종 이상 공동으로 수용하기 위한 지하시설물로서 국가의 중추기능을 담당하는 시설이지만, 화재 사고시 신속한 대처가 힘들고 각종 케이블 연소시 발생하는 유독가스 및 연기에 의해 공동구 내에 진입하여 진압하기가 힘들다. 따라서 화재발생시 막대한 재산피해 및 통신두절 등 국가의 중추신경이 마비됨은 물론 시민불편사항을 초래하게 된다. 따라서 본 논문은 지금까지 발생 되어온 국내,외 공동구 화재사례에서 화재발생의 주요원인으로 전기공사로 인한 합선 및 가연성케이블에 의한 열화접촉으로 화재가 발생하는 것이 대다수를 차지하고 있음에 착안하여 실제 공동구 모형을 제작하고 화재를 재현함으로서 과학적으로 화재의 성상을 분석하는데 그 목적이 있다. 화재실험은 지하공동구 내에 정온식 감지선형 감지기(Line type fixed temperature detector), 방화문(Fire door), 연결살수설비(Connection deluge set), 및 환기설비를 설치하고, 송 배전케이블은 일정구간 내화(Fireproof)도료로 도장하며, 난방관은 내화 피복된 상태에서 실험하였다. 그 결과 Type II의 경우 최고온도가 $932^{\circ}C$로 측정되었고, 일정한 온도에서 정온식감지선형감지기가 화재위치를 정확하게 수신반에 표시되었다. 그리고 Type III의 경우인 송 배전케이블은 일정구간 내화도료로 도장한 것은 내화성능이 없는 것으로 나타났고, 내화피복(Fireproof covered)된 난방관은 약 30분 정도의 내화성능이 있는 것으로 나타났다. 또한 화재뮬레이션 결과는 실물화재시험시의 화재하중(Fire load)을 입력하여 실시한 결과로서 최고온도가 $943^{\circ}C$로 실물화재실험시의 $932^{\circ}C$와 거의 일치 하였다. 따라서 공동구 화재하중만으로 화재시뮬레이션을 실시하여 화재성상에 대한 예측이 가능한 것으로 판단되며 시뮬레이션으로 얻은 열방출률(Heat release rate), 연기층의 높이, 산소(O2), 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2)의 농도 등의 결과 값들은 실제 화재실험시의 값으로 적용시킬 수 있는 것으로 판단된다. 향후 본 연구에서 구축한 국내 지하공동구 화재사고에 대한 실험자료 및 매년 지속적으로 화재사례들을 분석하여 축적하고 법 규정 및 관리 메뉴얼 등을 보완함으로써 국내 지하공동구 화재사고에 대한 보다 신뢰성 있는 정보를 제공해 줄 수 있을 것이며, 효과적이고 체계적으로 지하공동구의 신설 및 유지 관리 보수에 기여할 것으로 기대된다.

• 대한환경공학회지
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• 제32권2호
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• pp.165-174
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• 2010

석탄 가스화 반응을 모델링하여 습식분류층 석탄 가스화기의 반응특성에 대한 수치해석적 연구를 수행하였다. 본 연구의 목적은 신뢰성 있는 수치해석기술을 이용하여 가스화 장치의 기본설계와 더불어 최적 운전조건의 설정에 있다. 석탄 가스화 반응은 복사가 관여하는 고체와 기체의 이상 난류반응으로서 수증기 증발로부터 휘발화, 촤와 가스의 반응 등 일련의 연소반응의 구조를 가진다. 본 연구에서는 실험과 수치해석적인 방법을 병행하여 연구를 수행하였으며 한국에너지기술연구원에 설치된 1톤 규모의 실험용 가스화기를 대상으로 하였다. 본 연구에서는 기본적으로 상용프로그램을 사용하였으며 석탄 가스화 반응해석에 필요한 여러 서브루틴을 개발하여 해석하였다. 세부 반응 서브루틴의 난류반응은 기본적으로 에디붕괴모델에서 화학적 반응속도의 개념을 조화평균의 형태로 사용하였다. 그리고 석탄입자궤적은 라그란지안 접근방식을 선택하였으며 입자의 궤적 계산에서 저항력에 나타나는 난류비선형적인 문제에 대한 모델도 고려하였다. 이와 같이 개발된 프로그램은 실험에서 얻어진 가스농도와 온도분포 그리고 냉가스 효율 등의 자료들과 비교하여 성능을 일차적으로 검토하였다. 석탄의 입자크기분포, 석탄 슬러리 농도, 그리고 가스화기의 형상변화는 가스화 성능에 직접적으로 영향을 주며 이를 합성가스 생성량과 냉가스 효율을 통해 비교 검토하였다. 본 연구 결과가 비록 물리적으로 타당하고 변수연구의 일관성을 보여주나 기류층 석탄가스화 반응장치의 복잡성을 고려하여 볼 때 보다 많은 실험결과에 대한 정교한 모델검증 노력이 신뢰성 있는 프로그램의 완성에 필요할 것으로 판단된다.