• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제6권2호
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• pp.129-139
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• 2004

터널의 환기설계에 관련하여 종류식과 횡류식의 환기용량의 산정을 위해서 필요한 제반 가정들을 검토하였고, 종류식 설계에서의 최종 값인 임계유속 산정을 위한 몇 가지의 공식을 분석하였다. 이를 토대로 특정 공식을 개선하기 위한 방안을 실험결과를 토대로 제시하였다. 횡류식 설계에서 국제적으로 사용되고 있는 용량산정에 관한 지침은 화재공학적 의미가 전혀 없으며 관행적으로 적용되어 온 것임을 알 수 있었다. 뿐만 아니라 기존의 횡류식 환기설계에는 설계개념조차 명확하지 않음을 입증하였다. 즉 횡류식 시스템에서는 종류식에서의 "연기의 역류 방지를 위한 최소 유속의 유지"라는 개념조차 없이 환기용량이 결정되어 왔으며, 이것은 터널의 화재환기가 오염물질의 환기로부터 시작되어 정확한 화재공학적 분석이 결여되었기 때문이다. 이러한 문제를 해결하기 위한 시도로 횡류식 환기의 설계개념으로서 연기전파거리와 연기축적을 제안하였다. 축소모델 터널을 이용하여 연기전파거리에 관한 실험결과를 제시하였고, 이를 이용하여 기존의 관행대로 설계된 유럽의 터널들에 적용하였을 때 안전성에 문제가 있음을 보였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권5호
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• pp.1-8
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• 2008

본 연구의 목적은 지하철 터널에서 화재가 발생한 경우 역사와 환기실의 위치에 따른 화재특성을 수치적으로 분석하는데 있다. 이를 위해 피난거리, 피난시간 및 최악조건 화재가 발생한 2가지 시나리오를 선정하고, 환기실 위치 변경에 따른 시간별 화재상황에 대한 터널내의 시류 및 열환경을 분석하였다. 화재해석을 위해 FLUENT v.6.3.26을 이용하였으며, 난류모델은 표준 k-${\varepsilon}$ 모델을 사용하였다. 경우에 따른 터널 내 일산화탄소의 농도 분포, 온도분포 및 속도분포의 결과를 분석하였고 본 연구의 결과는 지하철 역사 및 터널 설계시 최적의 방재 및 환기시스템을 구축하는데 기여할 것으로 생각된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권4호
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• pp.295-304
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• 2005

지하철의 터널구간에서 화재가 발생하였을 때의 연기전파거리를 측정하였다. 대상은 길이 800m, 단면 $8{\times}5.5m$의 전형적인 지하철 터널로 3개의 급배기 겸용 샤프트가 설치되어 있으며 실험은 1/50의 축소모형을 이용하였다. 연기전파거리 측정을 위하여 열전대와 가시화 기법을 동시에 사용하여 정확도를 확보하였다. 급배기량과 화재크기가 연기전파거리에 미치는 영향을 파악하기 위하여 9개의 조건을 대상으로 실험하였다. 실험결과 분석을 통하여 지하철터널의 배연 설계에 있어서 연기전파거리가 주요 설계요소가 될 수 있음을 밝혔다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제8권4호
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• pp.325-334
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• 2006

시계조절이나 설해방지 목적으로 설치되는 캐노피 구간 내에서의 기류유동특성의 이해는 정상환기 뿐만 아니라 비상시 대처방안 강구를 위한 요건이다. 또한 터널 방재시스템 설계를 위하여서는 종단구배, 평면선형, 단면크기 및 형태 등과 같은 터널의 다양한 특성이 화재확산에 미치는 영향에 대한 정량적인 이해가 필요하다. 본 연구에서는 국내도로터널의 전형적인 특성을 적용한 터널에 캐노피가 된 경우와 종단 및 선형구배, 단면적 및 형태, 곡선구간이 환기 및 화재확산에 미치는 영향을 CFD분석함을 목적으로 하였다. 분석결과 145m길이의 캐노피인 경우 50%정도의 개구율이 기류유동 패턴 및 환기효과면에서 가장 바람직하였다. 1.8km 터널내에서 20MW 화재발생시 종단구배는 풍속분포와 화재연 확산에 큰 영향을 미치며 제트팬$({\varnothing}1250)$ 4대를 가동한 경우 화재발생 후 5분 경과시 하류 40m지점 부근에서의 화재연 농도는 +2% 구배에서는 13% 감소, -2% 구배의 경우에는 20%정도 증가하며 또한 backlayering거리가 45m정도에 달한다. 직사각형 단면터널의 경우, 화재연 농도 및 풍속분포는 말굽형 터널과 비교하여 현저한 차이가 관찰되지 않는다. 3차선 터널에서는 이들 변수는 모두 감소하며 100초 경과시 50m 정도의 backlayering을 보이며 이후 서서히 감소한다. 곡선터널인 경우는 화재연의 확산이 느리며 100초 경과시 50m에 달하던 backlayering현상은 급격히 사라진다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권2호
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• pp.109-117
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• 2005

본 연구는 터널내 화재시 배연속도가 연소율 변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 Froude scaling에 의해 1/20 크기로 축소한 모형화재 실험을 수행하였다. 화원으로는 4.5cm~8.5cm의 헵탄을 사용하였으며 발열량은 3.71~15.6 kW이다. 연소율은 로드셀을 이용하여 산출하였고, 연기거동을 파악하기 위하여 K형 열전대를 이용하여 온도분포를 측정하였다. 풍동은 터널 상류 한쪽부분과 연결하였고, 터널 공간의 배연속도를 제어하기 위하여 풍동의 인버터를 조정하였다. 헵탄 풀화재인 경우 배연속도가 증가할수록 충분한 산소의 공급으로 연소율은 증가하였으며, 같은 무차원 속도($\bar{V}$) 일때 화원 크기가 작아짐에 따라 연소율은 증가하였다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제5권4호
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• pp.389-400
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• 2003

본 연구는 지하철방재대책의 일환으로 터널구간에 설치된 환기기의 제연절환 운전모드 및 승강장 선로부 환기장치를 포함한 6종류의 제연운전모드를 대상으로 승강장에 정차된 열차화재 시나리오에 따라 3차원 실시간 화재 시뮬레이션을 수행하여 제연방식별 열 및 연기전파특성을 규명함으로서, 승강장에서 열차 화재 발생시, 승객이 안전하게 최적 대피가 가능한 환기기의 제연절환 조합운전의 도출을 목표로 한다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제7권1호
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• pp.27-36
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• 2005

본 연구에서는 장대 터널 화재시 연기의 거동 특성 파악과 수직갱에 의한 배연 능력을 검토하기 위하여 축소 모형실험을 실시하였다. Froude 상사를 기본으로 수직갱을 포함하는 터널을 1/50로 축소하여 20m의 모형 터널을 제작하였다. 화재시 발생되는 연기의 배연실험을 수갱의 높이를 변화시키며 한 결과, 수직갱에 의한 배연은 화재 후방으로의 역기류 전달 시간을 지체시키는 효과를 보였으며, 수직갱의 높이가 증가할수록 온도도 감소하였고, 중앙 높이에서의 온도차이는 수직갱이 없을 경우보다 다소 감소하기는 하나 그 영향은 미비하였다. 수직갱을 지난 지점에서 화재가 발생하였을 경우 수직갱의 높이가 증가하면 수직갱으로의 배연에 의한 역기류 활성화로 CO농도의 전파속도가 증가되며, 단면의 온도도 증가한다. 즉, 수직갱을 지난 지점에서 화재가 발생할 경우 수직갱은 화재 발생으로 인한 연기의 배연에는 유리하나, 오히려 역기류를 증가시켜 화재 초기 승객들의 안전한 대피에는 불리한 상황을 초래한다.

• 터널과지하공간
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• 제15권1호
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• pp.55-60
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• 2005

본 연구는 터널내 화재 발생시 종류식 환기가 연소율 변화에 미치는 영향을 파악하기 위하여 Froude scaling에 의해 1/20크기로 축소한 모형화재 실험을 수행하였다. 화원으로는 $8.5cm{\sim}14.5cm$의 메탄올을 사용하였으며 발열량은 $3.57{\sim}10.95kW$이다. 연소율은 로드셀을 이용하여 산출하였고, 연기거동을 파악하기 위하여 K형 열전대를 이용하여 온도분포를 측정하였다. 풍동은 터널의 한쪽부분과 연결하였고, 터널 공간의 배연속도를 제어하기 위하여 풍동의 전압을 조절하였다. 메탄올 화재인 경우 배연속도가 증가할수록 냉각효과로 인하여 연소율은 감소하였으며, 또한 같은 무차원속도(V)일때 화원 크기가 커짐에 따라 연소율은 감소하였다.

• 터널과지하공간
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• 제20권6호
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• pp.465-474
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• 2010

중규모 터널(연장 1 km 이내) 건설은 최근 매년 30% 이상의 증가율을 보이고 있으나 환기 및 방재시설 설치기준은 제정되어 있지 않은 상태라 장대터널을 대상으로 한 설치기준을 따르고 있다. 이에 따라 중규모터널 환기 및 방재시설의 최적화 노력이 요구되고 있다. 본 연구에서는 중규모 터널 내 20 MW 규모의 화재 시 발생하는 화재연 역류거리, 고온 열기류 확산범위, 가시거리 20 m 이하(상류) 구간분포, 임계풍속 확보여부, 대피시간 등을 CFD 분석을 통해 방재팬의 적정 초기 가동시간을 도출하여 방재시스템의 최적운전 방안의 제시를 목적으로 한다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.61-67
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• 2008

본 연구에서는 화재가 발생한 전동차가 지하철 역사에 정차된 상황에서 승강장과 터널에 설치된 환기팬 작동 유무 및 전환 시간에 따른 열 및 연기 배출 특성 예측을 위하여 수치해석을 수행하였다. 환기팬 작동 방식에 따른 온도, 일산화탄소 및 가시거리 분포를 피난자의 호흡높이를 1.7m로 고려하여 비교 분석하였다. 수치해석 결과 터널 환기팬 작동으로 인하여 승강장 내의 열 및 연기가 신속히 터널부로 배출되었다. 또한 피난 진행 중에는 승강장 환기팬을 작동하고 피난이 완전히 완료된 후 터널에 설치된 환기팬을 작동하는 것이 효과적인 배연방법임을 확인할 수 있었다.