• 한국화재소방학회논문지
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• 제22권4호
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• pp.85-94
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• 2008

본 연구는 HSC의 폭렬제어 및 내화성능 확보 방안 중 하나인, HSC에 내화성능을 갖는 피복층을 형성하는 방안에 대하여, 피복층을 ECC로 이용하는 경우 이에 대한 화재성상 및 내화특성을 실험적으로 검토하고, 수열온도 예측 등과 같은 내화설계를 위한 기초자료를 제시하기 위한 것이다. 이를 위하여 HSC 부재에 대한 내화시험을 실시하였다. 실험변수는 ECC의 피복층 두께(20, 30, 40 mm), 시공방식(라이닝, 보수)으로 하였으며, 비교 및 검증을 위하여 피복층이 없는 HSC 및 FRCC 2종류의 충전두께의 변화에 따른 실험을 실시하였다. 도입 화재하중은 ISO 834 기준 3시간 가열곡선으로 하였으며, 각 깊이별 수열온도, 폭렬 및 균열성상, 중성화깊이를 측정 평가하였다. 실험결과 ECC는 HSC 보다 높은 차열성능을 가지고 있으며, 폭렬저감성능을 확인 할 수 있었다. 또한 회귀분석을 통하여 ECC를 HSC의 피복층으로 사용하는 경우에 대한 수열온도 간편 예측식을 제시하였으며, 이에 대한 검증을 실험결과를 통해 수행하였고 HSC를 이용한 부재에 대한 본 예측식의 적용 방법을 제시하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제33권4호
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• pp.50-58
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• 2019

구획실 내 가연물들의 화재거동에 대한 B-RISK의 예측성능을 Fire dynamics simulator (FDS)와 연계하여 검토하였다. 먼저 열발생률(Heat release rate, HRR)에 대한 B-RISK의 예측성능을 검토하기 위해 가연물 한 세트의 실험에서 측정된 HRR 값과 디자인 화재곡선을 B-RISK의 입력조건으로 사용하여 가연물 두 세트에 대한 HRR 곡선을 계산하고 실험에서 측정된 가연물 두 세트의 HRR 값과 비교하였다. B-RISK 결과와 실험결과를 비교하여 B-RISK가 화재성장률에 대한 예측은 어렵지만 최대 HRR 값과 총 열발생량에 대해서는 충분히 예측할 수 있음을 확인하였다. 그리고 B-RISK 계산을 통해 예측된 HRR 값을 FDS의 입력조건으로 사용하여 계산된 결과와 실험결과를 비교하여 B-RISK 계산을 통해 예측된 HRR 값의 화재거동에 대해 검토하였다. 실험에서 측정된 온도 및 화학종 농도 결과와 비교하여 화재성장구간에 대해 차이가 있는 것을 확인하였지만 예측된 HRR 값에서 Percentile이 약 70%인 HRR 값을 사용하더라도 충분히 전체적인 화재거동을 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.57-65
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• 2024

내화 구조물에서는 환기 계수, 재료 탄성 계수, 항복 강도, 열팽창 계수, 외력 및 화재 위치에서 불확실성이 관찰된다. 환기 불확실성은 화재 온도에 영향을 미치고, 이는 다시 구조물 온도에 영향을 미친다. 이러한 온도는 재료 특성과 함께 불확실한 구조적 응답으로 이어지고 있다. 화재 시 구조적 비선형 거동으로 인해 몬테카를로 시뮬레이션을 사용하여 화재 취약성을 계산하는데, 이는 시간이 많이 소요된다. 따라서 머신러닝 알고리즘을 활용해 화재 취약성 분석을 예측함으로써 효율성을 높이고 정확성을 확보하려는 연구가 진행되고 있다. 이 연구에서는 화재 크기, 위치, 구조 재료 특성의 불확실성을 고려하여 철골 모멘트 골조 건물의 화재 취약성을 예측했다. 화재 시 비선형 구조 거동 결과를 기반으로 한 취약성 곡선은 로그 정규 분포를 따른다. 마지막으로 제안한 방법이 화재 취약성을 정확하고 효율적으로 예측할 수 있음을 보여주었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제24권3호
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• pp.145-151
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• 2010

터널의 화재는 초동진압에 실패할 경우 터널의 내부는 상당한 화재하중이 존재하고, 제연설비의 영향으로 화재전파속도가 빨라 단시간 내에 화재의 확산과 함께 고온으로 발전하여 터널 구조체 및 인명에 대한 피해를 증대시킨다. 이에 본 연구에서는 초기 가장 급격한 온도상승이 발생하는 시나리오인 MHC(Modified Hydrocarbon) 화재곡선을 대상으로 하중비를 0, 20, 40, 60, 70%를 조정한 화재실험을 수행하여 하중재하에 의한 콘크리트 폭렬영향성 및 화재손상범위에 대한 열적특성을 규명하고자 하였다. 실험체는 EFNARC에서 규정한 소규모 실물실험체 형상조건을 준용하였으며, 배합강도는 일반강도인 24MPa로 실험제반조건을 선정하였다. 실험수행결과 비재하조건의 라이닝의 경우 16mm의 폭렬이 발생하였으나 하중비 20%와 40%에서는 폭렬이 발생하지 않았다. 재하 하중비를 증가시킨 60%의 경우 24mm의 폭렬이 발생하였으며, 70% 재하조건의 경우 가열시작 10분 이후에 파괴되었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권4호
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• pp.7-16
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• 2018

본 연구에서는 CFAST를 이용하여 구획실 가스연료 화재실험에 대한 디자인 화재곡선(Design fire curves, DF)의 예측성능을 평가하였다. 평가된 디자인 화재곡선은 이전의 연구에서 제안된 2-stage DF, Ingason이 제안한 Quadratic DF와 Exponential DF이며, 예측성능 평가를 위해 각 디자인 화재곡선을 CFAST의 입력조건으로 하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션결과와 실험결과의 비교를 통해 구획실 내부의 공간평균온도와 $O_2$, $CO_2$ 농도에 대해 전반적으로 2-stage DF > Quadratic DF > Exponential DF 순으로 실험결과를 합리적으로 예측하는 것을 확인하였다. CFAST 시뮬레이션 결과를 통해서도 실험에서 보이는 구획실 내 개구부측과 내측에서의 온도와 $O_2$ 및 $CO_2$ 농도 차이를 예측할 수 없음을 명확히 확인하였다. 또한 CFAST는 구획실 가스연료 화재의 CO 농도와 하층부의 공간평균온도에 대한 예측에 한계가 있음을 확인하였다.

• Steel and Composite Structures
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• 제47권2호
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• pp.269-287
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• 2023

The WGJ420 fire-resistant weathering (FRW) steel is developed and manufactured with standard yield strength of 420 MPa at room temperature, which is expected to significantly enhance the performance of steel structures with excellent fire and corrosion resistances, strong seismic capacity, high strength and ductility, good resilience and robustness. In this paper, the mechanical properties of FRW steel plates and buckling behavior of columns are investigated through tests at elevated temperatures. The stress-strain curves, mechanical properties of FRW steel such as modulus of elasticity, proof strength, tensile strength, as well as corresponding reduction factors are obtained and discussed. The recommended constitutive model based on the Ramberg-Osgood relationship, as well as the relevant formulas for mechanical properties are proposed, which provide fundamental mechanical parameters and references. A total of 12 FRW steel welded I-section columns with different slenderness ratios and buckling load ratios are tested under standard fire to understand the global buckling behavior in-depth. The influences of boundary conditions on the buckling failure modes as well as the critical temperatures are also investigated. In addition, the temperature distributions at different sections/locations of the columns are obtained. It is found that the buckling deformation curve can be divided into four stages: initial expansion stage, stable stage, compression stage and failure stage. The fire test results concluded that the residual buckling capacities of FRW steel columns are substantially higher than the conventional steel columns at elevated temperatures. Furthermore, the numerical results show good agreement with the fire test results in terms of the critical temperature and maximum axial elongation. Finally, the critical temperatures between the numerical results and various code/standard curves (GB 51249, Eurocode 3, AS 4100, BS 5950 and AISC) are compared and verified both in the buckling resistance domain and in the temperature domain. It is demonstrated that the FRW steel columns have sufficient safety redundancy for fire resistance when they are designed according to current codes or standards.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.477-483
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• 2007

본 연구에서는 전력구나 공동구와 같은 지하 콘크리트박스구조물의 화재발생시 온도분포와 박리거동에 대한 수치해석을 수행하였다. 해석에 사용된 온도장은 터널화재에 사용하는 화재곡선을 기본으로 하고 화재시 내부공간에 대한 열유체해석을 수행하여 온도분포를 결정하였다. 박리거동은 탈수화도를 따라 콘크리트의 온도가 기준값에 도달하였을때 발생하는 것으로 하였다. 이때 박리가 일어난 요소를 제거하고 경계조건과 요소망을 재생성하여 해석을 반복수행하였다. 3개의 화재 시나리오에 따라 해석을 수행하였고, 해석결과는 각 시나리오별로 타당한 박리거동을 보여주었다. 각 시나리오에 따른 구조물의 내하력은 본 논문의 2편에서 산정되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제30권4A호
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• pp.391-398
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• 2010

본 연구에서는 반단면 프리캐스트 패널을 갖는 RC 슬래브에 대해서 비재하 상태에서 ISO-834 화재곡선을 적용한 가열시험을 수행하였다. 가열시험시 PP섬유 혼입되지 않은 실험체에서는 콘크리트의 폭렬이 발생되고, PP섬유가 혼입된 실험체에서는 폭렬이 발생되지 않았다. PP섬유가 혼입된 반단면 프리캐스트 패널을 적용한 RC 슬래브의 발생온도는 PP섬유가 혼입되지 않은 경우보다 낮은 수준을 보였다. 화재 가열실험 후 상온상태로 냉각된 RC 슬래브의 극한하중을 평가하기 위하여 3점 휨실험을 수행하였다. 실험결과, PP섬유가 혼입되지 않은 RC 슬래브는 PP섬유가 혼입된 실험체와 비교해 약 32.5% 정도 극한하중이 감소하는 결과를 보였다. 또한, PP섬유가 혼입된 반단면 프리캐스트 패널을 갖는 RC 슬래브의 극한하중은 PP섬유가 혼입된 전두께 RC 슬래브보다 큰 수준을 보였다. 이상의 결과에서 PP섬유의 혼입과 반단면 프리캐스트 패널 적용시 화재에 대한 저항능력이 향상됨을 확인하였다.

• 한국전산유체공학회지
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• 제11권4호
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• pp.56-61
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• 2006

Numerical simulation has been performed to investigate the characteristics of the mist flow through the fire suppression nozzles. The commercial CFD software, FLUENT with the proper modeling was applied for analyzing both the internal and external flow of the spray nozzles. Computations were made for the full cone nozzle in the operation range of the low pressure and high flow-rate. To validate the present computational procedure, numerical results are compared with measurements in terms of K-factor, SMD, axial spray velocity and spray angles. Numerical results suggested that the present numerical model can be used as an adequate tool for a design purpose of mist-spray nozzles.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 유체기계공업학회 2005년도 연구개발 발표회 논문집
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• pp.233-239
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• 2005

In the present study, numerical simulation has been performed to investigate the characteristics of the mist flow through the fire suppression nozzles. The commercial CFD software, FLUENT with the proper modeling was applied in both the internal and external flow region of the spray nozzles. Applications were done to the full cone nozzle for the operation range of the low pressure and high flow-rate. Numerical validation was proved by the comparison of the experimental data. Parametric study of the key design factors was tried to improve the performance.