• 국제학술발표논문집
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• The 9th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.443-449
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• 2022

With climate change and the global population growth, the frequency and scope of wildfires are constantly increasing, which threatened people's lives and property. For example, according to California Department of Forestry and Fire Protection, in 2020, a total of 9,917 incidents related to wildfires were reported in California, with an estimated burned area of 4,257,863 acres, resulting in 33 fatalities and 10,488 structures damaged or destroyed. At the same time, the ongoing development of technology provides new tools to simulate and analyze the spread of wildfires. How to use new technology to reduce the losses caused by wildfire is an important research topic. A potentially feasible strategy is to simulate and analyze the spread of wildfires through computing technology to explore the impact of different factors (such as weather, terrain, etc.) on the spread of wildfires, figure out how to take preemptive/responsive measures to minimize potential losses caused by wildfires, and as a result achieve better management support of wildfires. In preparation for pursuing these goals, the authors used a powerful computing framework, Spark, developed by the Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization (CSIRO), to study the effects of different weather factors (wind speed, wind direction, air temperature, and relative humidity) on the spread of wildfires. The test results showed that wind is a key factor in determining the spread of wildfires. A stable weather condition (stable wind and air conditions) is beneficial to limit the spread of wildfires. Joint consideration of weather factors and environmental obstacles can help limit the threat of wildfires.

• 한국농림기상학회지
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• 제15권1호
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• pp.17-25
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• 2013

본 연구는 복잡한 산악지형에서 바람장 변화를 해석하고, 산불발생시 확산방향을 예측하여 산불방지 전략에 활용하기 위해서 수행되었다. 연구 대상지는 2000년 4월 7일 산불이 발생하여 10일간 진행되었던 삼척지역을 대상으로 하였다. 삼척 산불피해지는 복잡한 산악구조를 가지고 있는데 먼저 중규모 기상 모델인 WRF를 사용하여 대상지에 설치한 AWS(4 지점)의 관측결과와 비교하였다. WRF 모의 결과, 4개 지점의 풍속은 AWS 관측지점의 풍속에 비해 5~8m/s(200% 과대평가) 강하였으며, 관측된 풍향은 지점마다 다양하게 나타난 것에 비해 모의된 풍향은 모든 지점에서 서풍계열로 나타났다. 결과적으로 WRF와 같은 중규모 기상모델은 복잡한 산악지형에서의 바람장 변화를 잘 모의하지 못하였다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 미기상 대기유동장 수치모형인 ENVI-met 프로그램을 이용하여 지표면 높이에서 삼척 LTER 지역의 국지규모 바람장을 모의하였다. 지형효과에 의한 모델의 민감도를 위해 다양한 초기 조건(기류, 온 습도, 대기난류, 토양 및 식생 모형)들을 고려하여 분석하였다. ENVI-met 모의결과, 풍속은 실측과 비교할 때 약 70%의 정확도를 보였으며, 풍향은 계곡부와 능선부에서 지형효과로 인한 변화를 잘 반영하였다. 향후 ENVI-met은 산불확산예측 및 산불방지전략 수립을 위해 미기상 대기유동장 수치모형을 이용하여 산악지역의 미기상 해석에 관한 연구가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권1호
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• pp.85-91
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• 2018

최근 초고층 건축물에서 화재로 인해 많은 인명피해가 발생하고 있다. 특히, 화재 발생시 생성되는 유독성 가스 및 연기로 인해 많은 사망자가 발생하고 있다. 이러한 인명피해를 줄이기 위한 방안으로 제연시스템이 도입되어 있다. 제연시스템은 초고층 건축물에서 연기의 확산을 방지하고 재실자의 안전한 피난을 도와주는 장치이다. 또한, 엘리베이터를 이용한 피난은 초고층 건축물에서 필수적인 피난 방법으로 여겨진다. 하지만, 엘리베이터 구동시 생성되는 강력한 압력장 및 유동변화로 인해 제연시스템의 성능확보에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 성능설계위주의 샌드위치 가압방식이 적용된 초고층 건축물에서 엘리베이터 구동에 따른 제연성능 확보에 미치는 영향을 실험 및 수치해석 연구로 수행하였다. 실제 초고층 건축물에서 발생되는 창문, 방화문 그리고 엘리베이터의 누설면적은 화재안전기준 및 면적비를 이용하여 산출하였다. 실제 엘리베이터 속도 7 m/s~17 m/s에 해당하는 20 m/s~100 m/s로 동역학적 상사를 통해 엘리베이터 속도를 변경하였다. 그 결과 엘리베이터 속도가 빠르면 빠를수록 부속실과 화재실 간 차압이 크게 발생하였으며 관계식은 ${\Delta}P=40{\cdot}{\exp}$(-Ves /-104.7)-23.735로 산출되었다. 본 연구 결과는 초고층 건축물에서 엘리베이터 구동을 고려한 제연시스템 설계 자료로 활용이 가능하다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권2호
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• pp.24-29
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• 2018

스프링 침대 매트리스의 화재안전성을 향상시키기 위한 방안으로 냉각재료(물)을 포함한 냉각프레임을 제작하여 침대 매트리스 아래 또는 침대 매트리스와 침대 매트리스 받침대 사이부분에 냉각프레임을 설치하여 냉각프레임 설치 유무에 따른 실물규모 화재시험을 실시하였다. 시험 초기(약 3분)에는 비슷한 화재성상을 보이나 이후에는 냉각프레임이 없는 경우는 급격한 화재성장이 확인 되었으며, 냉각프레임이 있는 경우는 성장되지 않고 쇠퇴가 진행되었다. 침대 매트리스 상단표면에서의 화염전파는 반원방향으로 유사하게 진행되었으며, 평균 화염전파속도는 약 0.005 m/s 분석되었다. 최대화염높이는 냉각프레임이 없는 경우 약 2.7 m, 냉각프레임이 설치된 경우 약 1.8 m로 분석되었다. 또한 최대열방출율(Heat release rate)은 냉각프레임이 없는 경우는 약 740 kW, 냉각프레임이 설치된 경우는 약 400 kW 측정되었다. 결과적으로 냉각프레임 설치를 통해 침대 매트리스 화재시 화염높이 및 열방출율이 저감되는 것으로 확인되었다.

• Journal of Forest and Environmental Science
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• 제39권4호
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• pp.235-245
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• 2023

Forest fuel moisture content is a crucial factor influencing the combustion rate and fuel consumption during forest fires, significantly impacting the occurrence and spread of wildfires. In this study, meteorological data were gathered using a meteorological measuring device (HOBO data logger) installed in the south and north slopes of Kangwon National University Forest, as well as on bare land outside the forest, from November 1, 2021, to October 31, 2022. The objective was to analyze the relationship between meteorological data and fuel moisture content. Fuel moisture content from the ground cover on the south and north slopes was collected. Fallen leaves on the ground were utilized, with a focus on broad-leaved trees (Prunus serrulata, Quercus dentata, Quercus mongolica, and Castanea crenata) and coniferous trees (Pinus densiflora and Pinus koraiensis), categorized by species. Additionally, correlation analysis with fuel moisture content was conducted using temperature (average, maximum, and minimum), humidity (average, minimum), illuminance (average, maximum, and minimum), and wind speed (average, maximum, and minimum) data collected by meteorological measuring devices in the study area. The results indicated a significant correlation between meteorological factors such as temperature, humidity, illuminance, and wind speed, and the moisture content of fuels. Notably, exceptions were observed for the moisture content of the on the north slope and that of the ground cover of Prunus serrulata and Castanea crenata.

• 한국시뮬레이션학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.101-107
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• 2013

최근 지구 온난화 현상으로 이상기후가 세계 곳곳 에서 발생하고 있으며, 이는 빈번한 산불 발생 및 산불의 대형화에 많은 기여를 하고 있다는 것이 보고되고 있다. 산불은 재산피해, 인명피해 뿐만 아니라 특히, 생태계 파괴를 촉진시키는 매우 심각한 요인 중의 하나이다. 산불로 인한 생태계 파괴 문제를 해결하기 위한 방안으로, 다양한 산불확산 및 패턴 수리모델이 개발되어져 왔다. 본 연구에서는, 바람 요인이 고려된 산불패턴을 시뮬레이션 할 수 있는 수리 모델을 제안하였다. 모델은 격자기반위에서 구성되었으며 셀룰라오토마타 방법을 사용하였다. 모델에서, 숲은 불이 쉽게 옮겨 붙는 나무와 그렇지 않은 나무 두 종류로 구성되었다. 산불이 확산되는 과정에서 연소된 나무의 개수가 전체 시뮬레이션 격자개수의 25% (= 10,000) 되는 시점(T)을 세 개의 독립변수인, 전체 나무밀도, 불 전이 확률이 큰 나무 밀도, 그리고 바람의 세기에 대해 어떤 영향을 받는지를 조사하였다. 나무 밀도가 커질수록, T의 값은 줄어들었고, 바람의 세기가 커질수록 T의 값이 줄어들었다. 나무밀도가 너무 크거나 작은 경우, 바람의 효과가 감소하였다. 본 연구에서, 제안한 산불확산모델은 실제 산불 문제에 적용되어 효과적 대응방안 마련에 많은 도움이 될 것으로 예상된다.

• 한국기계가공학회지
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• 제20권6호
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• pp.108-113
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• 2021

Recently, a new concept of a one-touch descending lifeline has been proposed to address the drawbacks of the conventional descending lifeline, which can be easily installed and quickly evacuated in the case of a fire emergency. All separate parts for escape are initially mounted in a box, and the link-type support is spread out of the window by pushing the handle attached to the box. In this study, the proposed double square linkage mechanism was redesigned, and its safety is verified by determining an appropriate moment of inertia of the link through finite element analysis using Abaqus. The shape and assembling method of the reel and speed controller were also modified such that the safety belt was simultaneously unfolded with link-type support. Finally, the feasibility of the proposed one-touch all-in-one descending lifeline was confirmed through fabrication.

• 한국농림기상학회지
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• 제20권4호
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• pp.348-356
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• 2018

본 연구는 현 국가산불위험예보시스템에서 실시간으로 분석되는 기상에 의한 산불발생확률 모형의 문제점을 개선하기 위하여 수행하였다. 기존 시스템의 문제점은 제주도를 포함한 9개의 도별 산불발생확률모형으로 인해 행정경계 지역에서 산불위험등급(관심-주의-경계-심각 4단계)의 차이가 발생하여 산불담당자들간 혼선을 야기할 수 있고, 이로 인해 인접 시군 경계 간 산불대응력이 떨어질 수 있다는 것이다. 이의 해결을 위해 기존 9개의 산불발생확률모형을 하나로 통합하는 산불발생확률모형을 개발하여 신뢰도 검증과 실제로 산불이 발생한 지점에서 예측된 산불위험지수 값을 추출하여 정확도 평가를 실시하였다. 새롭게 개발한 기상에 의한 봄철과 가을철의 전국 통합 산불발생확률 모형(DWI)은 국립산림과학원에서 운영하는 국가산불위험예보시스템에 반영하여 예측모델을 개선하였다. 연구 결과, 봄철 산불발생에 영향을 주는 기상변수로는 해당 시간대의 평균기온, 상대습도, 실효습도, 평균풍속이었으며, 가을철은 평균기온, 상대습도, 평균풍속으로 나타났으며 모두 99% 신뢰수준에서 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. 봄철과 가을철의 전국 통합 산불발생확률 모형은 각각 $[1+{\exp}\{-(2.706+(0.088^*T_{mean})-(0.055^*Rh)-(0.023^*Eh)-(0.014^*W_{mean}))\}^{-1}]^{-1}$, $[1+{\exp}\{-(1.099+(0.117^*T_{mean})-(0.069^*Rh)-(0.182^*W_{mean}))\}^{-1}]^{-1}$으로 표본내 예측력은 봄철이 71.7%, 가을철은 86.9%로 나타나 모형의 적합도는 매우 높은 것으로 나타났다. 기존의 도별 9개 모형을 하나의 전국 통합 모형으로 적용할 경우 인접 행정경계에서 발생하는 위험등급의 차이를 해소하여 산불조심기간 중 발효되는 산불위험 단계별 조치사항의 이행에 혼란을 피할 수 있다는 장점이 있다. 새롭게 개발한 전국 통합 산불발생확률 모형(DWI)의 예측 결과 검증을 위해 2014년 봄철 발생한 산불 66건을 대상으로 산불위험지수의 정확도를 평가하였으며, 주의 단계인 산불위험지수 51이상으로 예측된 지역에서 실제로 산불이 발생한 비율은 기존 9개 모형에서 74.24% (산불 49건), 새롭게 개발한 전국 통합 모형에서는 83.33% (산불 55건)가 발생하여 약 9%의 정확도 향상을 보였다. 개발된 모형은 현재 운영중인 산림청 국립산림과학원의 국가산불위험예보시스템에 반영하여 산불이 가장 많이 발생하는 봄철과 가을철 건조시기의 산불발생위험을 정확히 예측하여 산불예방은 물론 진화자원의 효율적인 배치를 통해 시간과 인적 경제적 비용을 절감하고 산불피해를 최소화 할 수 있는 선택과 집중의 산불정책에 일조할 수 있을 것으로 기대된다.

• 정보처리학회논문지:컴퓨터 및 통신 시스템
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• 제5권9호
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• pp.211-216
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• 2016

최근 전세계적으로 지진, 홍수, 화재 등 재난재해로 인한 인명피해가 늘어나면서 골든타임을 확보하기 위한 기술연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 논문에서는 골든타임 확보를 위해 IoT 기술들을 사용해 재난 재해 발생 시 실제 발생원의 사용자를 최우선으로 찾아 전파하며, 주변지역 사용자로 차츰 범위를 확산시켜 전파하는 모델을 연구하였다. 국가 재난 재해 정보는 기상청 OPEN API를 사용하였으며, 해당지역의 세밀한 정보획득을 실시간 수집하기 위해 Crowd Sensing 기술과 BLE (Bluetooth Low Energy) Beacon 기술을 통합 연계한 시스템을 구축하였다. 특히 기존까지 기지국 기반 CBS를 사용하였다면 본 논문에서는 Beacon을 이용한 사용자 위치와 국가행정주소체계 네가지를 통합한 DB를 설계하여 맵핑함으로써 지역 사용자를 추정할 수 있게 되었다. 실험은 사용자의 수를 1천명씩 증가하는 방식을 통해 정보 확산 알고리즘의 정확도와 속도를 측정하였으며, 최종 2만명의 인원까지 1초 이내 연산하여 위험 전파 알림이 가능함을 확인하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권6호
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• pp.727-736
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• 2021

국내 도로터널은 2010년과 2019년과 비교시 1,300개소, 1,102 km 증가하고 있으며, 연평균 7.6 %씩 증가하고 있는 수치이다. 또한, 도로터널 연장이 3,000 m이상 되는 장대터널도 64개소, 276.7 km에 달하고 있다. 도로터널은 폐쇄적인 공간적 특성으로 인해 화재사고 발생시 대형 인명피해로 연결될 가능성이 높으므로 안전시설 설치를 고려해야 한다. 현재 국토교통부의 지침을 통하여 방재시설 설치 기준이 제시되고 있으나, 대심도의 특성을 반영하는데 한계가 있는 것으로 사료된다. 본 연구에서는 다양한 피난연결통로의 설치간격과 피난연결문의 폭을 적용한 시뮬레이션을 통하여, 적정한 기준값을 도출하고자 하였다. 안전성의 척도가 되는 피난시간 산정은 피난 분석 시뮬레이션 소프트웨어 building EXODUS Ver.6.3과 화재/연기 분석 소프트웨어 SMARTFIRE Ver.4.1을 활용하였다. 시나리오는 피난연결문 폭 0.9 m, 1.2 m 두 종류와 피난연결통로간격 150~250 m를 20 m간격으로 설정하였다. 또한, 대심도 특성인 경사도를 고려하기 위해서 종단경사 6 %와 0 %를 각각 적용하였다. 피난완료시간이 연기확산시간보다 짧은 경우 "안전"으로 판단하였다. 시뮬레이션 결과 종단경사 6 %인 경우, 피난연결통로 간격이 150 m인 경우에는 피난연결문 너비에 상관없이 연기확산 전에 모든 재실자들이 피난을 완료할 수 있었다. 종단경사 0 %인 경우, 피난연결통로 간격이 200 m이고 피난연결문의 폭이 1.2 m인 경우 모든 재실자가 피난을 완료할 수 있었다. 종단경사에 따른 피난 속도의 차이로 0 % 경사에서는 6 %에 비해 대피시간이 114초(190 m연결통로 기준) 단축되는 것으로 나타났다. 피난연결통로 간격이 짧아질 수록 빠르게 대피할 수 있으나 경제적, 구조적인 문제로 연결통로를 촘촘하게 배치하기는 어렵다. 피난연결문의 폭이 1.2 m로 늘어난다면 0.9 m 폭인 경우와 비교하여 재실자들이 더 빠르게 대피가 가능할 것이다. 연결통로간격을 적정하게 유지하면서 1.2 m폭의 연결문을 적용한다면, 피난 안전을 확보하면서 경제성을 높이고 구조적인 안전까지 해결하는 방법이 될 것이다.