• 한국안전학회지
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• 제22권6호
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• pp.46-54
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• 2007

The purpose of this study was to examines the burning rate of fire retardant treated wood in the cone heater with a one-dimensional integral model. The wood samples used in this study were four species. The species of woods are Redwood, White oak, Douglas fir and Maple. Each sample was nominally 50mm thick and 100mm square. Samples were exposed to a range of incident heat fluxes 10 to $35kW/m^2$ using the cone heater. A one-dimension integral model has been used to predict burning rate, heat of gasification, flame heat fluxes, charring rate and char depth of samples. As a result measurement of mass loss rate, softwoods(Redwood and Douglas fir) has relatively low value than those for hardwoods(White oak and Maple). Average charring rate of woods in case of fire retardant treatment showed reduction effect of 41.29%, 50.00%, 48.18% and 60.82% for Redwood, Douglas fir, White fir and Maple, respectively. Almost all the predictions from integral model showed faster charring than those measured. Average difference between predictions and experimental data was 16%, 9.5% and 11.8% for N, F1 and F2 respectively. Water-soluble fire retardant used in this study find out more effect in hardwood than softwood from the result of measurement of mass loss rate and average charring rate.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권1호
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• pp.23-33
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• 2023

목구조 건축물의 목재 구조부재는 내화 설계시 국제적으로 탄화 속도나 탄화 두께를 사용하며, 국내에서도 내화구조 인정시 탄화 두께 기준을 적용한다. 본 연구에서는 국내산 낙엽송으로 제작된 구조용 집성재 기둥의 탄화 특성에 대하여 내화시험을 실시하여 탄화 특성, 하중비에 따른 영향 및 유로코드(Euro code)에서 제시한 탄화 속도와 비교 분석하였다. 내화시험 결과 탄화 두께는 단면 코너 부위의 영향을 보이는 것으로 나타났으며 하중비 0.9 이하에서는 하중비가 탄화 두께에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다.

• 한국유체기계학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.34-41
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• 2011

Fire characteristics can be analyzed more realistically by using more accurate properties related to the fire dynamics and one way to acquire these fire properties is to use one of the inverse property estimation techniques. In this study two optimization algorithms which are frequently applied for the inverse heat transfer problems are selected to demonstrate the procedure of obtaining pyrolysis properties of charring material with relatively simple thermal decomposition. Thermal decomposition is occurred at the surface of the charring material heated by receiving the radiative energy from external heat sources and in this process the heat transfer through the charring material is simplified by an unsteady 1-dimensional problem. The basic genetic algorithm(GA) and repulsive particle swarm optimization(RPSO) algorithm are used to find the eight properties of a charring material; thermal conductivity(virgin, char), specific heat(virgin, char), char density, heat of pyrolysis, pre-exponential factor and activation energy by using the surface temperature and mass loss rate history data which are obtained from the calculated experiments. Results show that the RPSO algorithm has better performance in estimating the eight pyrolysis properties than the basic GA for problems considered in this study.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권3호
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• pp.78-84
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• 2011

이 연구에서는 목구조 건축의 화재안전 성능설계기법 개발에 선행하여 목재의 연소특성 자료를 확보하고자 목재의 탄화속도를 측정하였다. $400{\times}400$ mm 단면 북미산 미송을 대상으로 목재 두께와 목리방향에 따른 가열실험결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 동일단면에서 목재의 두께가 늘어날수록 탄화속도는 점차 감소하는 것으로 나타났다. 일정 두께 이상의 탄화층은 단열층의 역할을 하여 목재연소를 지연시키는 것으로 판단된다. 2) 목재 두께(20, 40, 80, 120 mm)를 달리하면서 최대 l 시간까지 표준화재에 노출시켜 목재 깊이 (10, 20, 30, 40 mm)별 탄화속도를 비교해본 결과 화재노출면으로부터 30mm 깊이까지는 탄화 속도가 증가하나 40mm에서는 탄화속도가 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 단열층으로서 역할을 할 수 있는 탄화층의 최소두께는 적어도 30mm 이상인 것으로 판단된다. 3) 목재 가열면이 목리방향(방사단면)인 경우보다 목리직각방향(횡단면)인 경우 탄화속도가 더 높은 것으로 나타났다. 이는 화재에 노출되면서 목재조직의 수축으로 인한 갈라짐과 터짐 등으로 인해 생긴 틈새로 목재 내부로의 열 유입이 더 잘 일어나기 때문으로 판단된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.86-92
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• 2004

일정한 외부 복사열원(10, 15, 20, 25, and 35 ㎾/㎡)에 노출된 목재의 탄화속도를 측정하기 위해 목재의 종류별로 5개의 시료를 사용하였으며, 목재에 복사열원을 노출시키기 위해 Cone heater를 사용하였다. 시료의 크기는 100㎜×100㎜×50㎜로 Redwood, White oak, Douglas fir, Maple의 4종류의 목재를 사용하였다. 연구결과, 일정한 외부 복사열원에 노출된 목재의 탄화는 시간의 선형함수로 간주 될 수 있다. 일정한 외부 복사열원에 따른 목재의 종류별 탄화속도를 계산할 결과 Redwood가 가장 빠르게 나타나고. Douglas fir가 가장 느리게 나타났으며. 복사열원이 35㎾/㎡일 때 탄화속도는 10㎾/㎡일 때 보다 약 2배정도 빠르게 진행됨을 알 수 있었다. 식 (2)의 α 값은 외부복사열이 10, 15, 20, 25, 35㎾/㎡일 때 각각 1.02, 1.16, 1.23, 1.32, 1.44임을 평가할 수 있었다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제10권1호
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• pp.16-23
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• 2005

The objective of this research is to estimate two dimensional ablating and charring of heat shield materials in severe aero-thermal heat transfer. This estimation requires an accurate and rapid technique for its serious heat transfer with a moving boundary. Aerodynamic heating is obtained by an explicit relation which is a function of Mach number and air condition, while a fully implicit method is used for heat transfer calculations. Moving boundary is captured by FLIAR method which is a subgroup of VOF. Thickness of ablating and charring of heat shield, temperature of the moving surface and rate of radiation heat are calculated and compared with references. The results are in good agreement with other calculations.

• 한국건축시공학회지
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• 제23권6호
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• pp.761-772
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• 2023

목구조 내화설계는 탄화두께를 이용하여 설계에 반영할 잔존단면을 산정하여 구조설계에 반영한다. 유럽이나 미국에서는 목재의 특성에 따라 탄화두께를 제시하여 적용하고 있으며, 국내에서는 내화시험을 통해 탄화두께를 산출하고 있다. 본 연구에서는 국내 구조용 집성재에 사용되고 있는 접착제별로 구조용 집성재를 제작하여 접착제 종류에 따른 탄화특성과 접착면의 방향성에 따라 내화성능에 미치는 영향을 비교하였다. 집성재 집성 시 사용되는 접착제중 멜라민이 내화성능에 가장 유리한 것으로 나타났으며, 다음으로 레소시놀, 폴리우레탄 순이었다. 또한 적층면보다는 적층단면이 접착제의 영향으로 인해 탄화속도가 커서 내화성능에 더 많은 영향을 주는 것으로 확인되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권9호
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• pp.1201-1212
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• 1999

A numerical analysis is performed to predict the thermal response and ablation rate for charring or non-charring material which is designed to be used as thermal protection system (TPS). The numerical program composed of in-depth energy balance equation and the aerotherm chemical equilibrium (ACE) program. The ACE program calculates various thermochemical state from ablation products. The developed numerical program is verified by comparing the reported results from literature. The sensitivity tests for input parameters are performed. The thermal behavior of ablating material is mainly affected by density of ablating material, convective heat transfer coefficient and recovery enthalpy of flow field.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제5권4호
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• pp.88-96
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• 2002

The CSCM Upwind method and Material Transport Analysis(MTA) have been used to predict the thermal response and shape changes for charring/non-charring material which can be used as thermal protection material(TPM) on blunt-body nose tip. We performed intensive flight trajectory simulations to compare 1-D MTA results with those of 2-D/Axisymmetric MTA by using MTAs and Navier-Stokes code. Theheat-transfer rate and pressure distribution were predicted at selected altitudes and wall temperature along the flight trajectory and the shape changes of blunt-body nose tip were predicted subsequently by using current procedure.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 춘계학술대회논문집E
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• pp.282-287
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• 2001

The CSCM Upwind method and Material Transport Analysis (MTA) have been used to predict the thermal response and ablation rate for non-charring material to be used as thermal protection material (TPM) in KSR-III test rocket nozzle. The thermal boundary conditions such as cold wall heat-transfer rate and recovery enthalpy for MTA code are obtained from the upwind Navier-Stokes solution procedure. The heat transfer rate and temperature variations at rocket nozzle wall were studied with shape change of the nozzle surface as time goes by. The surface recession was severely occurred at nozzle throat and this affected nozzle performance such as thrust coefficient substantially.