• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.196-200
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• 2010

본 연구에서는 철도터널내 화재시 터널내 구조체의 내화성능을 평가하기 위한 시간-온도곡선의 기준을 제시하고자 실시하였다. 현재 국내에서는 철도터널건설과 터널의 수가 빠른 속도로 증가하고 있으며, 터널연장이 길어짐에 따라 터널 내 화재사고가 갈수록 높아지고 있는 상황이다. 철도터널의 화재빈도수는 적지만 화재시 인명과 교통차단으로 인한 사회적 피해는 막대하다. 하지만 우리나라에서는 철도터널 화재에 대한 적합한 시간-온도 곡선을 규정하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 국내 철도의 통행량, 차량종류 등을 고려한 열방출율을 기초로 외국에서 제시된 시간-온도 곡선을 검토해 보았으며 국재 실정에 가장 적합한 설계화재 모델을 제시하였다. 탄화수소(HC)시간-온도 곡선이 국내 철도터널의 설계화재모델로 가장 적합하였으며, 탄화수소 시간-온도곡선에 의한 철도터널 구조체의 온도분포를 예측하기 위하여 유한요소해석을 통하여 콘크리트터널 구조체의 구조성능을 검토하였다.

• 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.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제12권4호
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• pp.307-319
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• 2010

대구지하철 화재사고에서와 같이 철도터널 내 화재는 제연과 배연의 어려움으로 자칫 대형 사고로 이어질 가능성이 크다. 철도터널에서는 화재 시 안전성 확보를 위하여 정량적 위험도 평가를 통하여 방재 시설을 설치하도록 되어 있다. 이 연구에서는 터널내 화재시 정량적 위험도평가를 위해서 필요한 화재발생 표준시나리오, 화재 및 대피해석모델, 사망자 추정모델, 사회적 위험도 평가기준 등을 정립하여 철도터널에 대한 정량적 안전성 평가 기법을 제시하고자 하였다. 또한 본 연구에는 각각의 철도터널 화재사고에 대한 정량적 위험도를 평가할 수 있는 프로그램의 개발과 각종 모델을 정립하여 호남고속철도 방재시설 설계에 반영하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.7964-7970
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• 2015

터널과 같은 밀폐 공간에서는 화재시 발생하는 열과 연기로 인하여 터널내의 승객들에게 심각한 피해를 입힐 수가 있다. 이러한 피해를 최소화하기 위하여 터널의 화재를 조기감지하기 위하여 화재감지기가 터널에 설치된다. 철도터널의 화재감지기 성능시험 방법 정립을 위한 제한된 규모의 화원에서의 터널 상부 및 측벽에 설치된 화재감지기의 감지특성을 수치해석을 이용하여 분석하였다. 화재영향 수치해석을 위하여 NIST에서 개발한 FDS 프로그램을 사용하였으며, 터널벽의 온도를 현실적으로 계산하기 위하여 터널 외부의 구조를 가정하여 고려하였다. 화원크기에 따른 화재감지기별 화재감지 시간을 터널 위치별로 산출하여 비교 분석하였다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2011년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.106-111
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• 2011

철도차량의 화재 시 방출되는 열방출률 곡선은 철도터널 설계 시 방재규모를 결정하는 중요한 인자이다. 하지만 이 열방출률 곡선은 차량에서 발생할 수 있는 화원의 시나리오 및 터널복사나 주변유동과 같은 환경변화에 따라서 다른 특성을 가진다. 따라서 이를 포괄할 수 있도록 대표선도로 표준화된 화재곡선을 선정하여 터널의 설계화재로 사용하게 된다. 본 논문은 실물화재 시험 및 FDS를 이용한 철도차량 화재시뮬레이션과 ISO 9705 설비를 이용한 간단한 화재시험 등의 결과를 분석하여 플래시오버 전 후 단계에서 나타나는 철도차량의 화재곡선 특성을 분석하고 룸코너 시험설비를 이용하여 프리플래시오버 단계의 화재곡선 추정 방안을 제시하였다.

• 한국재난관리표준학회지
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• 제2권1호
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• pp.57-64
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• 2009

철도터널의 건설이 증가하고 장대화 됨에 따라 터널내에서의 화재 위험에 대한 사회적 관심이 증대되고 있는 실정이다. 하지만 현재까지 이러한 화재 위험에 대해 정량적으로 평가하기 위한 연구는 부족한 편이고 특히, 각 변수들의 불확실성을 고려하여 화재위험도를 정량적으로 평가하는 방법에 대해서는 거의 연구된 바가 없다. 따라서, 본 연구에서는 Event Tree 기법을 이용한 기존의 확률론적 위험도 평가기법을 바탕으로 몬테카를로 시뮬레이션 기법을 이용한 변수들의 불확실성을 고려할 수 있는 기법을 추가하여 철도터널의 정량적 위험도 평가기법을 개선하고자 하였으며 실제 프로젝트에 적용함으로써 그 유효성을 검증하고자 한다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권3호
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• pp.118-122
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• 2010

본 연구는 도시철도 터널내 화재시 구조체의 내화성능을 평가하기 위한 기준을 제시하고자 실시하였다. 현재 국내 도심의 지하철 터널 구간은 135km로써 그 규모가 세계 4위이며 대도시들의 도시철도 터널건설의 증가와 그 연장이 길어짐에 따라 터널 내 화재사고가 갈수록 높아지고 있는 상황이다. 하지만 국내에는 도시철도 터널 화재에 대한 내화성능평가에 기본적으로 적용되는 시간-온도 곡선이 없다. 따라서 본 연구에서는 국내 도시철도 터널의 통행량, 차량 종류 등을 고려한 열방출율을 기초로 외국에서 제시된 시간-온도 곡선을 검토하였으며 국내 실정에 맞는 설계화재 모델을 제시하였다. 또한 제시된 설계화재모델에 대해 수치해석을 통하여 화재시 도시철도 터널 구조체의 온도분포를 산정하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제34권4호
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• pp.59-68
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• 2020

본 연구에서는 축소모형을 이용한 철도터널의 화재안전성 평가 실험시 필요한 축소모형 철도차량의 화재에 대한 설계를 수행하였다. 기존의 철도터널 축소모형 실험시 활용된 방법의 단점을 극복하기 위하여 화재부력을 위하여서는 메탄올 화원을 이용하였으며, 연기 가시화를 위하여서는 스모크카트리지를 활용하여 철도차량 화재를 모사하였다. 지하철 철도차량의 열방출률의 모사를 위하여 다양한 메탄올 연료 팬에 대하여 콘칼로리미터(ISO 5660) 및 저울을 이용하여 열방출률을 측정하였다. 설계된 축소모형 철도차량 화원을 이용하여 축소모형 철도터널에서의 임계속도를 측정하였다. 화재 임계속도는 축소모형 터널 상부에서의 온도 및 레이져를 이용한 가시화 측정결과 등을 종합적으로 검토하여 선정하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권3호
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• pp.294-299
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• 2008

본 연구는 구난역을 갖는 철도 터널 내에서 화재가 발생하였을 때 연기 전파 특성에 미치는 배연효과를 다루고 있다. 터널 화재 실험은 4cm의 정사각형 형태의 n-heptane$(C_7H_{16})$ 풀화재(pool fires)에 대해서 수행되었고 다양한 화재 발생위치에 따른 발열량을 측정하였다. 또한, 본 연구에서는 상용코드인 Fluent(Ver.6.3)를 사용하여 구난역을 갖는 철도 터널 내의 연층 전파 특성을 분석하였으며, MVHS(Modified Volumetric Heat Source) 모델을 사용하여 화재에 의한 연소생성물의 농도 및 거동을 예측하였다. 해석 조건은 다양한 화재 발생 위치에 따라서 측정 된 발열량을 이용하였다. 본 연구를 통해 교행로 내에 위치한 방화문에 의해 비사고터널로의 확산을 막을 수 있음을 보였고 특히, 배연시스템의 가동을 통해 유동방향을 변화시킴으로써 사고터널내의 연기 확산을 제어할 수 있음을 확인하였다.

• 한국암반공학회:학술대회논문집
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• 한국암반공학회 2008년도 국제학술회의
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• pp.249-260
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• 2008

철도터널에서의 화재사고는 도로터널에 비하여 사고발생률은 낮지만, 일단 터널내에서 화재사고가 발생하면 대형 참사로 이어질 가능성이 높다. 특히, 고속철도터널은 일반철도터널에 비하여 선형 등의 제약조건으로 인한 터널의 장대화로 터널내 화재사고 발생시 대피승객의 이동거리가 증대될 수 있다. 터널내 화재사고 발생시 승객의 대피안전성을 증대시키고자 국토해양부에서는 "철도시설안전기준에 관한 규칙(2005년 10월 27일)"과 "철도시설 안전세부기준(2006년 9월 22일)"을 고시, 연장 1km 이상의 모든 신규터널에 대하여 안전성분석을 수행하여 방재계획을 수립토록 하였으며, 이후 모든 철도터널 설계시에 정량적 위험도 분석(Quantitative Risk Analysis)에 의한 안전성 분석을 수행하고 있다. 그러나, 정량적 위험도 분석에 필수적인 사고시나리오, 화재강도, 사고빈도 추출, 분기비 등에 대한 세부 기준이 아직 미비하여 철도터널방재설계에 어려움이 있어 기존 법규의 요구사항을 우선 만족시키고, 추가로 안전을 향상시키기는 방향으로 진행되고 있다. 이에 본 논문에서는 호남고속철도 터널방재설계를 위한 정량적 위험도 분석 세부기준 수립 및 실행가능한 합리적인 수준의 터널방재설계 방안을 제시하고자 한다.