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[국내논문] 도로터널내부 화재시의 열전달 및 연기거동에 따른 피난안전성평가에 관한 수치적 연구
Numerical Simulation on the Heat Transfer and Smoke Flow Phenomena and Evacuation in the Road funnel Fires 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.19 no.1 = no.57, 2005년, pp.87 - 92  

민동호 (ATES㈜) ,  손봉세 (경원전문대학교 소방시스템과)

초록
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본 연구에서는 도로터널 화재에 따른 열 전달 및 연기거동의 특성과 피난시뮬레이션에 대하여 수치적 연구를 수행하였다. 화재발생부분의 발열량은 30MW이며, 수치해석에 사용된 난류모델은 표준 $\kappa-\varepsilon$ 모델을 사용하였다. 도로터널에서 열기류 및 연기의 이동경로 형태를 예측하여 방재 및 피난 시스템을 구축하는데, 도로터널 설계 시에 유용한 자료로 이용될 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, numerical simulation are conducted to predict the characteristics of the heat transfer and smoke flow and evacuation in the road tunnel. Fire source are used about 30 MW and the turbulent flow characteristics are considered by standard k-epsilon turbulent model. The effect of transien...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 4-6)화재 발생시 적절한 대처방안과 충분한 검토를 통해서 안전한 대피로의 확보나 열기류 및 연기의 이동경로 형태를 예측하여 방재 및 피난 시스템을 구축하는 작업은 도로 터널 환기 설계시 필수적인 사항이다. 따라서 본 연구에서는 도로터널화재시 의 열유동 해석 및 연기거동 그리고 피난대피시뮬레이션에에 대하여 수치해석을 수행하였다.
  • 본 연구는 도로터널에서 열기류 및 연기의 이동경로 형태를 예측하여 방재 및 피난 시스템을 구축하는데, 도로터널 설계시에 유용한 자료로 이용될 것으로 판단 된다.

가설 설정

  • 실제 화재성상을 파악하기 위하여 총 연장 1, 863m 인 도로터널에 대하여 Fig. 1과 같이 차량진행방향으 로 갱구입구에서 625 m 떨어진 차량용 피난연락갱에서 30MW급의 대형트럭 화재가 발생한 것으로 가정 하였다. 이 경우에 대하여 방재용 환기시스템의 미가 동시 피난연락갱의 적절성에 대하여 수치해석을 수행하였다.
  • 2m/s이며, 교통환기력의 영향이 적은 10km/h 미만으로 차량이 운행하다 사고로 인하여 터널내에 정차하는 것으로 설정하였다. 화재지점 전방의 차량은 화재시 그대로 진행하여 터널 밖으로 대피하고, 화재차량 후방의 차량은 정체되어 피난하는 것으로 가정하였다. 비정상상태(transient state)로 터널내외부 기본온도는 표준공기조건인 15℃(2, 기본 압력은 표준대기압인 101, 325 Pa, 중력가속도는 9.
  • 7에서는 앞서 계산된 일산화탄소의 농도 분포 및 온도분포를 이용하여 SIMULEX에 의하여 운전자 및 승객들의 화재 피난 시뮬레이션을 수행하였다. 화 재발생은 차량이 10 km/h로 지체되는 시간에 발생한 것으로 가정하였으며, 피난인원은 대형차혼입율 12.02%를 이용하여 차종에 따른 인원수를 가정하였다. 피난 시뮬레이션의 시나리오는 화재 발생한 후 피난인원이 피난연락갱에 도달하는 시간을 측정하였다.
  • 계산결과 총 인원수는 1971명이다. 대피 속도는 최악의 상황을 고려하기 위하여 혼잡한 방호공간으로 가정하여 피난속도를 0.8m/s·1.Om/s에서 무작위로 시뮬레이션을 수행하였다.
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참고문헌 (6)

  1. J. G. Quintiere, 'Perspective on Compartment Fire Growth', Combustion and Science and Technology, Vol. 39, pp.11-54 (1984) 

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  2. K. D. Steckler, J. G. Quintiere, and W. J. Rinkinen, 'Flow Induced by Fire in a Compartment', Nineteenth Symposium(Int.) on Combustion, The Combustion Institute, pp.913-920 (1993) 

  3. 박원희, 김태국, 손봉세, '경륜장 내부의 화재발생에 따른 열 및 연기 거동에 대한 수치적 연구', 한국화재소방학회지, Vol. 17, No.3, pp.13-19 (2003) 

  4. 이성룡, 김충익, 유홍선, 김혁순, 전명배, '경사 터널 내 화재시 임계속도에 관한 실험적 연구', 한국화재 소방학회지, Vol. 18, No.1, pp.49-53 (2004) 

  5. L. Y. Cooper, 'Smoke Movement in Rooms of Fire Involvement and Adjacent Spaces', Fire Safety Journal, Vol. 7, pp.33-46 (1984) 

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  6. A. Draoui, F. Allard, and C. Beghein, 'Numerical Analysis of Heat Transfer by Natural Convection and Radiation in Participating Fluids Enclosed in Square Cavities', Numerical Heat Transfer, Part A, Vol. 20, pp.253-261 (1991) 

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