• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제30권1호
• /
• pp.49-56
• /
• 2016

본 논문에서는 동절기 소방배관의 동파방지를 위한 열선의 직선 시공과 감기 시공의 효과를 수치해석을 통하여 분석하였다. 두 시공법들의 효과 분석을 위하여 3차원 에너지방정식과 비정상 비압축성 Navier-Stokes 방적식의 비정상 해를 구하였다. 수치해석에서 물의 자연대류와 소방 배관의 열전도 방정식이 상호작용을 하므로 복합열전달 해석을 상용코드 ANSYS-FLUENT에서 제공하는 압력-속도 연성기법들 중의 하나인 SIMPLE 알고리즘을 이용하여 수행하였다. 수치해석을 통하여 시간에 따른 배관 내의 유동장 및 온도분포와 배관 내 물의 최대 및 최소온도 변화를 고찰하였다. 수치해석 결과 배관 단위 길이 당 투입열량이 동일한 경우에 감기 시공과 직선 시공의 동파방지 효과는 거의 동일함을 확인하였다. 따라서, 열선 손상과 단락 등을 고려하면 직선 시공이 더 나은 시공법이라 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제33권4호
• /
• pp.77-82
• /
• 2019

소화설비는 예상치 못한 화재를 진압하는 설비이며, 방호대상과 장소에 따라 부합한 소화약제를 사용해야한다. 이 중 가스계 소화설비는 물에 취약한 전자장비 등을 방호하기 위하여 사용되는데, 이 때문에 화학적 반응이 없는 불활성 기체가 주로 적용된다. 하지만 최근 전자장비들의 고집적화로 인하여 가스계 소화설비로부터 발생하는 소음이 전자장비에 손상을 주는 사례가 대두되고 있다. 이에 본 연구에서는 가스계 소화설비를 개선하고자, 노즐 수축각에 따른 유동소음을 수치적으로 계산 및 분석하였다. ANSYS FLUENT ver. 18.1을 사용하여 수치해석을 수행하였으며, 스월 분포를 고찰하여 유동소음에 대한 원인을 분석하였다. 개선된 모델은 기본 모델 대비 약 6 dB가 감소된 것을 확인하였으며, 이는 가스계 소화시스템 노즐 수축각이 방출소음 저감에 영향력 있는 인자임을 확인하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권10호
• /
• pp.5939-5944
• /
• 2014

폼모니터는 유조선 또는 위험화학품 선적운반선의 화물구역 화재를 진압하기 위해 화물탱크 갑판 상에 필수적으로 설치되어 있는 장치이다. 일반적으로 폼모니터의 주요한 설계 변수는 폼모니터를 통해 분사되는 소방 수의 분사거리이다. 그러나 현재까지 산업계에서는 폼모니터의 분사거리에 대한 수치 해석적 접근 보다는 경험에 근거한 데이터를 바탕으로 설계하고 있다. 따라서 새로운 폼모니터의 형상 설계 시 많은 시간과 비용이 필요한 실정이다. 본 논문에서는 폼모니터의 분사거리 예측에 대한 수치해석적인 방법을 제시하고 제안된 수치 해석 기법의 결과와 실험 데이터를 비교하여 제안된 해석 방법의 효용성을 검증하였다. 또한 설계 변경 된 폼모니터에 대하여 추가적인 수치해석을 통해 설계방안을 모색하였다.

• 한국가스학회지
• /
• 제21권5호
• /
• pp.45-55
• /
• 2017

대부분의 가연성가스의 누출 및 화재/폭발 등의 실험은 큰 위험성이 있으며 실험을 진행할 수 있는 부지 선정에 큰 어려움이 있어 가급적 전산유동해석(CFD) 등의 간접적 방법을 많이 활용하였다. 그러나 2016년 10일 강원도 영월군에 에너지안전실증연구센터가 개소함에 따라 대규모/고압/초저온 등의 실험 뿐아니라 소규모 가연성 가스의 누출 및 검지 실험이 가능하게 되어 본 실험을 계획하였다. 본 실험에서는 가스센서를 교정하고 가스가 누출될 공간에 배치 후 LP가스를 누출시켜 가스센서에 검지된 값을 Contour map으로 가시화하였다. 또한 동일 조건으로 해석한 전산유동해석 결과값과 비교하여 LEL 25% 값의 실제 누출(28s, 최대 3.7m)의 차이점에 대해 분석하였다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.15-23
• /
• 2007

일반주택 화재시 가연성이 높은 폴리우레탄폼 소재의 소파가 연소될 때 다량의 독성가스가 포함된 연기가 발생한다. 이 경우 실내거주자는 고온의 연기와 독성가스로 인해 피난의 어려움을 겪고, 극단적인 경우 사망에 이르게 된다. 본 연구에서는 다세대주택 화재시 계단실 개구부의 개폐조건이 화재실과 계단실의 화재특성에 미치는 영향을 조사하기 위하여 CFD 시뮬레이션을 수행하였다. 화재실험에서 얻어진 유동장의 온도, 일산화탄소 농도 및 연기가시거리의 자료를 분석하여 화재안전한계 기준값과 부분유효량에 근거한 화재위험평가를 하였다. 화재실의 경우, 온도와 일산화탄소 농도는 각각 최대 $290^{\circ}C$와 4,740 ppm이며, 온도에 의한 거주자의 불능상태 도달시간은 발화 후 약 144초이다. 계단실의 경우, 창문이 개방된 경우의 온도와 일산화탄소 농도는 화재안전한계 기준 값 이하로서 개방되지 알은 경우 보다 크게 감소되었다. 또 계단실의 연기가시거리는 개방된 경우가 개방되지 않은 경우보다 화재안전한계 기준 값에 더 빨리 도달되었다. 결론적으로 다세대주택 계단실의 개구부를 개방할 경우 거주자의 화재위험 가능성은 낮아진다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제15권8호
• /
• pp.4809-4814
• /
• 2014

본 논문은 미세물분무 작동에 따른 화재 거동 및 제압 특성을 예측하는 데 있어서 FDS(Fire Dynamic Simulator)의 예측 성능을 평가하는 것을 목적으로 한다. 미세물분무의 초기액적분포 입력을 위해 Rosin-Rammler /log-normal 분포를 사용하였으며 모델 상수의 영향을 살펴보았다. 또한 미세물분무의 분사압력에 따른 화재 제압특성을 이전의 실험 결과와 비교함으로써 해석 모델을 검증하고 열유동 특성 및 가스 농도 변화를 분석하였다. 결과로부터 동일한 평균입경을 갖는 미세물분무도 액적분포의 특성에 따라 하부 위치에서의 액적 크기 및 속도에 큰 영향을 받고 있음을 확인할 수 있었다. 분무특성에 대한 실험결과와의 비교를 통해 적절한 초기입경분포를 결정하였으며 이를 이용하여 화재 시뮬레이션을 진행하였다. FDS 화재 시뮬레이션 결과는 온도의 변화 및 화재 제압 특성에 대하여 실험 결과와 좋은 일치를 보여주었다. 또한 미세물분무의 작동압력에 따른 열유동장 변화, 가스상 농도 변화의 예측에 있어 유용한 데이터를 제공할 수 있음을 확인하였다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제15권1호
• /
• pp.1-6
• /
• 2001

본 연구는 터널내 화재발생시 자연 배기에 의한 연기의 거동을 해석하기 위하여 축소모형 실험을 수행하였다. 터널내 연기의 유동은 부력에 의해 지배되므로 Froude scaling에 의해 실물 터널을 1/20로 축소한 모형터널에서 실험을 수행하였으며 배기구의 위치변화에 따른 영향을 평가하기 위하여 화원으로부터 각각 1m, 2m, 3m 떨어진 곳에 배기구를 대칭으로 위치시켜 세가지 경우에 대해 실험을 실시하였다. 지름이 4.36 cm인 화원의 경우, 배기구의 위치에 관계없이 배기구 통과 후 연층의 온도가 배기를 실시하지 않은 경우와 비교하여 약 7~$8^{\circ}$ 낮게 유지되었다. 지름이 5.23cm인 화원의 경우, 배기구가 화원에 가까울수록 배기구 통과 후 연기의 평균속도가 감소하였으며 최대 3.86초가 지연되었다. CASE 1에서는 배기구 통과 후 천장에서 약 $8^{\circ}c$, 수직온도가 약 $7^{\circ}c$ 감소하였으며, CASE 2에서는 천장과 수직온도가 약 $3^{\circ}c$ 감소하였으며, CASE 3에서는 각각 약 $2^{\circ}c$가 감소하였다. 레이저와 디지털 캠코더를 이용하여 배기구 주위의 연기 유동을 가시화하여 화재발생 약 1분 후부터 연층의 두께가 터널높이의 25%이하로 일정하게 유지되는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제15권3호
• /
• pp.301-310
• /
• 2013

현재 도로터널에는 화재시 임계풍속을 유지할 수 있도록 제트팬을 설치하고 있으며, 제트팬 댓수는 임계풍속을 유지하기 위한 유동저항, 자연풍에 의한 환기저항, 열부력에 의한 환기저항을 고려하여 산정한다. 그러나, 국내의 경우, 제트팬 댓수 산정시 열부력은 고려하지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 열부력이 제트팬 댓수에 미치는 영향을 검토하기 위해서 터널연장(500, 750, 1000, 1500, 2000, 3500 m) 및 경사도(-1.0, -1.5, -2.0%)를 변수로 하여 화재성장곡선에 따른 비정상상태의 수치 시뮬레이션을 수행하였으며, 열기류의 평균온도 및 열부력에 의한 압력손실을 검토하여 열부력이 제트팬 댓수에 미치는 영향을 검토하였다. 이에 본 연구에서는 화재로 인한 열부력을 고려하는 경우에 제트팬 댓수의 증가가 필요하며, 특히, 설계화재강도를 100 MW로 하는 경우에는 본 해석조건의 모든 범위에서 열부력에 의한 압력손실이 차량저항에 의한 압력손실의 최대치보다 증가하며, 현행설계기준을 적용하는 경우보다. 최소 2~11대의 제트팬 대수의 증가가 필요한 것으로 분석되었다. 따라서 제연용 제트팬 용량 산정시 열부력에 대한 고려가 반드시 필요한 것으로 나타났다.

• 한국화재소방학회논문지
• /
• 제28권1호
• /
• pp.52-57
• /
• 2014

본 논문에서는 에너지방정식과 비정상 비압축성 Navier-Stokes 방적식을 사용하여 동절기 소방배관의 동파방지를 위한 최적의 열선위치를 확인하였다. 물의 자연대류와 소방 배관의 전도 열방정식이 결합된 복합열전달을 해석하였다. 혼합 열전달 배관 내 물의 비정상적인 유동과 온도분포를 확인하기 위하여 SIMPLE 형태의 알고리즘을 기반으로 한 상용코드(ANSYS-FLUENT)가 사용되었다. 수치해석을 수행하여 등온선과 벡터장을 살펴보았다. 물의 열팽창계수를 일정하다고 가정할 때 소방 배관 단면의 하부에 열선을 설치하는 것이 다른 위치에 설치하는 것보다 시간에 따른 물의 최저온도가 가장 높아서 동파방지에 가장 효과적인 것을 확인할 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
• /
• 제30권4호
• /
• pp.317-323
• /
• 2024

STCW 협약 A-VI에 의거, 승선 필수 증서를 발급받기 위해 소화 과정 최저 훈련 이수를 거치게 되는 공간이 수소화 훈련장이다. 선박 화재의 상황과 유사한 장소에서 발생한 화재 진압 훈련을 위한 실습 장소의 특성상, 재실자의 안전을 보장할 수 있는 운영을 위해 안전성을 수치화하여 평가하고 기준을 수립하는 연구의 필요성이 대두되었다. 화재 안전 평가를 위해 FDS를 기반으로 한 Pyrosim을 활용하여 제연설비 유무에 따른 Case를 설정, vector의 분석을 통한 연기 유동 및 열기에 대한 평가를 수행하였다. 피난 안전평가는 Pathfinder를 통해 허용 피난시간, 총 피난시간을 수치화된 결과로 해석, 비교하여 안전성을 분석하였다. 각 Case에 대한 안전성을 평가함으로 제연설비별 기능의 적정성을 수치, 시각적으로 나타내었으며, 현재 운영 상태는 안전성이 양호한 것으로 평가하였다. 집진설비가 정지한 비상상황은 각 피난시간과 111.2초의 여유시간으로 나타내어 수소화 훈련장의 비상상황에 대한 피난시간의 기준으로 활용할 것을 제시하였다.