• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제19권6호
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• pp.845-856
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• 2017

초장대 철도터널에서는 화재 시 안전성 확보를 위해서 구난역을 설치하도록 하고 있으나, 구난역에서 제연방식 및 제연풍량에 대한 기준이나 연구결과는 없는 실정으로 제연방식과 적정풍량에 대한 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 서비스터널이나 상대터널과 연결하는 피난연결통로가 일정간격(40 m 간격)으로 설치된 구난역을 모델링하고 화재강도(15, 30 MW), 제연방식(급기만하는 경우, 강제급배기를 하는 경우, 강제배기만을 하는 경우), 제연풍량(7, 14, $40m^3/s$)을 변화시켜 화재해석을 수행하였다. 화재해석결과로 부터 구난역 승강장의 온도 및 CO농도를 분석하고 한계온도 기준 ASET을 비교 분석하였다. 그 결과, 화재강도가 15 MW일 때에는 제연풍량이 $7m^3/s$ 이상인 경우에 강제급배기하는 방식과 강제배연을 하는 방식을 적용하면 충분히 안전한 대피환경을 확보할 수가 있는 것으로 나타났다. 또한 화재강도가 30 MW인 경우에는 배연풍량이 $14m^3/s$ 이하에서는 900초 이상 대피환경을 유지하는 것이 불가능하며, 풍량이 $40m^3/s$일 때에는 상부덕트의 측면부에서 배기하는 경우(SA + EA2, SA + EA4)가 온도측면에서 안전성 확보에 가장 유리한 것으로 나타나고 있다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제22권5호
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• pp.563-574
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• 2020

현재 도로터널과 철도터널에서는 화재시 발생한 유독가스 및 연기를 배출하기 위하여 제·배연시스템을 구축하고 있다. 다양한 제·배연 시스템 중 횡류식 제·배연시스템은 풍도의 중간을 구획하여 급기 또는 배기를 수행함에 따라 터널 본선 전단면에 급기 또는 배기가 되는 것이 아니라 터널 본선의 절반 부분만 급기 또는 배기가 수행되는 단점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 횡류식 제·배연시스템의 한계점을 개선한 조닝방식에 대하여 수치해석과 모형시험을 통해 제·배연 효과를 분석하였다. 모형시험의 결과 제·배연이 이루어지지 않은 상태를 기준으로 횡류식 제·배연시스템은 25.6%의 배연율을 나타내었고, 조닝을 통한 제·배연시스템은 40.8%의 배연율을 나타내었다. 또한 수치해석결과 횡류식 제·배연시스템은 본선터널에서 확산되는 화재연기를 차단하지 못하고 지속적으로 확산 되는 양상을 보이는 것으로 나타났다. 한편, 조닝방법을 통한 제·배연시스템은 에어커튼 효과 및 배연 효과로 인하여 화재연기가 일정구간 내에 제연 되는 것으로 나타났다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권1호
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• pp.7-12
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• 2008

본 연구에서는 경사각에 다른 임계속도 변화를 파악하기 위하여 축소모형 실험을 수행하였다. Froude 상사를 사용하여 1/20 축소모델 시험을 수행하였고, 화원은 메탄올, 아세톤, 헵탄을 연료로하여 Akinson과 Wu가 사용한 가스버너가 아닌 배연속도에 따라 달라지는 정사각형 풀을 사용하였으며, 터널의 각도는 $0^{\circ}$, $2^{\circ}$, $4^{\circ}$, $6^{\circ}$, $8^{\circ}$에 관하여 실험을 수행하였다. 발열량과 온도는 로드셀과 K-type 열전대를 사용하여 측정하였다. 실험결과 발열량 변화를 고려하지 않은 Atkinson과 Wu의 실험결과 보다 배연속도에 따른 발열량이 변화하는 풀화재를 사용한 경우가 더 큰 기울기 값을 얻었다. 따라서 배연속도는 화원의 연소율 변화에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 경사터널화재 발생시 연소율의 변화에 따른 임계속도의 영향을 고려하는 것이 중요하다.

• 대한설비공학회:학술대회논문집
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• 대한설비공학회 2008년도 하계학술발표대회 논문집
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• pp.474-479
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• 2008

The purpose of this paper is to estimate the fire safety in tunnels with bi-directional and/or congested unidirectional traffic where there may be people on both sides of the fire. Therefore, the spread and movement of smoke are simulated by Fire Dynamic Simulator code under different ventilation systems, longitudinal, semi-transverse, large port exhaust system. And as quantitative risk index, FED (Fractional Effective Dose) for each ventilation system are calculated and compared by existed code developed previous research.

• 터널과지하공간
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• 제28권1호
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• pp.38-58
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• 2018

갱내환기는 지하광산 안전성에 직접적인 영향을 미친다. 갱내환기는 정상시에는 작업공간내 유해물질의 희석을 위한 충분한 량의 급기를 통하여 쾌적한 환경을 유지하는 것이 목적이나 갱내화재와 같은 비상시에는 화재의 확산제어와 구조활동의 지원을 목적으로 한다. 본 연구를 통하여 작업공간 국부환기 뿐만 아니라 화재연 제어를 위한 방재팬을 개발하였다. 방재팬은 풍관없이 가동되며 작업공간내 유해물질의 희석 및 배기 기능을 갖추고 있으며 동시에 화재시 화재연 배기를 목적으로 한다. 본 논문은 개발된 방재팬과 기존 국부팬의 연결 운전을 통한 화재연의 배기효율 연구가 목적이다. 일련의 현장 실험 및 CFD분석을 통하여 맹갱도 작업공간내 방재팬의 화재연 배기효율을 분석하였으며 이를 위하여 SF6 추적가스를 이용한 공간내 기류 및 유해물질 유동을 검토하였다. 대단면 석회석 광산에서 수행한 현장실험과 CFD분석 결과를 비교한 결과, 갱내에서 가장 리스크가 큰 맹갱도 굴진 작업장에서 기존 국부팬 1대와 조합 운전하는 경우, 팬의 설치 위치 및 운전모드의 적절한 선택시에 효율적인 화재연 배기가 가능함을 보였다. 또한 CFD분석을 통하여 벤츄리효과에 의한 배기효율도 확인할 수 있었다. 팬 설치 위치 및 운전모드가 배기효율을 결정하는 가장 중요한 변수임을 보였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권4호
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• pp.619-625
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• 2019

저심도 터널에서는 온도차에 의한 부력을 이용한 자연배기시스템이 많이 사용되고 있지만 이는 연기배출을 인위적으로 조절할 수 없다. 그러므로 자연배기시스템에서는 수직환기구에서 연기 배출량이 설계된 연기 배출량보다 적어지는 Plug-holing 현상을 고려한 설계가 필수적이다. Plug-holing 현상은 터널과 수직환기구의 형상 위치, 화원의 위치와 발열량 등에 영향을 받는다. 본 연구에서는 터널과 자연 환기구의 단면적 비와 화원의 열방출률이 자연배기시스템에서 발생하는 Plug-holing 현상에 미치는 영향에 대하여 실험적으로 분석하였다. 1/20 크기로 축소시킨 실험모델에서 터널과 수직환기구의 종횡비는 고정시키고 터널과 수직환기구의 단면적 비를 달리하여 Plug-holing 현상에 미치는 영향을 확인하였다. 화원의 열방출율은 0.55 kW, 0.98 kW, 1.67 kW로 고정시켰다. 실험결과, 연기 경계층온도와 수직환기구 내의 온도와의 비교를 통한 Plug-holing 발생을 판단하였고, 터널과 수직환기구의 단면적 비가 증가함에 따라서 수직환기구 하부의 유동과 온도분포 특성이 변함을 확인하였다. 터널 화재 시 Plug-holing 현상은 터널과 수직환기구의 단면적 비에 영향을 받으며 단면적 비가 클수록 Plug-holing 발생 가능성이 증가하였다.

• 터널과지하공간
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• 제8권1호
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• pp.8-16
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• 1998

The first purpose of this study is to verify the application of computer modelling to a enclosed space fire. The second one is to determine temperature distribution for the three different ventilation types in case of a enclosed space fire. The third one is to find out the ventilation direction and ventilation quantity to remove effectively heat and combustion products generated by a fire in variable air volume(VAV) system. Firstly, compared with experimental results of Lawrence Livermore National Laboratory(LLNL), numerical results show good agreements. Secondly, among three different ventilation types, the numerical analyses show the highest temperature distribution in occupied zone(up to 1.8 m from bottom) from firing moment to 100 sec. when supply ducts are placed in ceiling and extract duct is placed close to the bottom on side walls. This is due to disadvantageous position of extract duct in ventilating high temperature air which rise because of buoyancy force. Thirdly, this study finds out effective ventilation direction and ventilation quantity to remove heat and combustion products generated by a fire by using VAV system. $CO_2$ concentration is used as a fire fume removal index. As soon as a fire happens, ventilation direction is changed in order to gather and drive out fire fumes. In case of three times ventilation quantity of ordinary one, $CO_2$ concentration and temperature have begun to decrease at 120 sec. after firing, i.e.fire fumes have begun to be removed.

• 한국전산유체공학회:학술대회논문집
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• 한국전산유체공학회 2008년도 춘계학술대회논문집
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• pp.163-167
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• 2008

In this study, the 1/35 reduced-scale model experiment were conducted to investigate designed ventilation effect on the smoke movement at rescue station fire in railway tunnel. A model tunnel with 2 mm thick, 10 m long, 0.19 m high and 0.26 m was made by using Froude number scaling law. The cross-passages installing escape door at the center were connected between incident tunnel and rescue tunnel. The n-heptane pool fires with heat release rate 698.97W were used as fire source. The fire source was located at the center and portal of incident tunnel as worst case. A operating ventilation system extracted smoke amount of 0.015 cms(cubic meters per second). The smoke temperature and CO gas concentration in cross-passage were measured to verify designed ventilation system. The result showed that, at center fire case without ventilation, smoke did not propagate to rescues station. In portal fire case, smoke spreaded to rescues station without ventilation. But smoke did not propagated to rescues station with designed ventilation.

• 설비공학논문집
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• 제16권2호
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• pp.135-141
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• 2004

The present paper concerns a smoke movement in a tunnel fire with a vertical shaft. The model tunnel measured 13.4m long, 0.4m wide and 0.4m high. The cross section is 1： 20 of a full scale tunnel. Ethanol was used as a fuel. The fire size in model tests varied from 1.35 kW to 13.37 kW, which corresponds to full scale fires of 2.41 to 23.91 MW. Smoke front velocity and temperatrue were decreased due to the vertical shaft install. Temperature was reduced maximum about 2$0^{\circ}C$ at ceiling and about 23$^{\circ}C$ at vertical position. CO concentration was reduced as the vent width widened. When vent width was more than 15 cm, CO concentration was not reached 100 ppm. Descent degree of the smoke layer was confirmed through the visualization.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제11권4호
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• pp.411-417
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• 2009

도로터널내 열유동장의 형성은 여러 가지 요인의 영향을 받는다. 즉 차량의 이동에 의한 피스톤 효과, 환기설비의 환기력, 자연풍 영향, 화재시 부력 등에 따라 도로터널내 기류가 형성된다. 차량의 이동에 의한 피스톤 효과는 도로터널내 기류생성의 일차적인 요인이며, 화재시 연기의 초기 거동에 영향을 줄 수 있다. 본 연구에서는 도로터널내 차량의 이동에 의해 생성되는 비정상 기류를 분석하기 위해서 단순한 형태의 터널과 차량에 대한 축소모형실험장치를 제작하고 실험을 수행하였다. 기본형, 전두부 사변형, 후두부 계단형의 3가지 형태로 차량의 형상을 변화시켜가며 차량운행에 따라 형성되는 터널내 압력과 기류속도를 측정하였다. 실험결과 터털내 생성되는 압력과 속도의 크기는 "기본형>후두부 계단형>전두부 사변형"의 순서로 증가하였다. 실험결과는 향후 3차원 수치해석 결과와의 비교, 검토를 통해서 수치해석 기술의 보완 및 신뢰성 확보를 위한 기초자료로 활용될 수 있다.