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문제 정의
- 본 연구에서는 해군 함정의 화재 위험도를 계산하기 위하여 화재 발생 전개 시나리오를 구성하고 각 시나리오별 사망자수를 산정 하였다. 또한 위험도의 수용 여부를 평가 할 수 있는 FN-curve를 도식하였다.
- 본 연구에서는 해군함정의 화재위험도를 분석하기 위해 현재 해군에서 가장 많은 세력을 보유하고 작전 운영중인 초계함(PCC)을 대상으로 화재 위험도를 평가 할 수 있는 방법을 제시하였다. 이를 위해 초계함 승조원침실을 화재발생지점으로 하고, 발생시간은 승조원이 가장 많이 거주하고 있는 항해 중 야간 시간대로 가정했다.
가설 설정
- 10) 해군 함정 내 침실구역에서의 승조원들은 화재시의 대피훈련을 주기적으로 받고 있어 화재 같은 비상사태에 대한 대처능력이 일반인들보다 뛰어난 점을 고려하여 본 연구에서는 화재감지시간(D)+탈출준비시간(R)을 Table 3의 첫 번째 범주인 60초 이하로 가정하였다.
- CFAST를 이용하여 침실 내부온도, 연기의 높이, 잔존 산소량을 시간의 변화에 따라 예측하였으며, 이들 3가지를 승조원이 사망하게 되는 임계조건으로 가정하였다. 화재로 인한 연기에 포함되는 다양한 독성 가스 중 인체에 치명적인 영향을 미치는 주요 가스들로는 HCN(시안화수소), CoHb(일산화탄소헤모글로빈), CO(일산화탄소), CO2(이산화탄소) 등이 있다.
- 화재 시 대피자의 생존을 결정하는 임계조건은 고온, 유독가스, 산소결핍 등이 있을 수 있다. 본 연구에서는 다음의 3가지 조건을 생존에 필요한 임계조건으로 가정하였다.4)
- 본 연구에서는 소화반 배치의 성공여부가 화재구역 내승조원들의 유동계수(단위시간에 출입구의 단위 폭을 유동하는 인원수, 명/s'm)에 영향을 미치는 것으로 가정하여, 소화반이 배치되지 못하면 피난자 보행속도 1 m/s에 유동계수를 1.3명/s'm로 가정하였고,10) 소화반이 배치되어 이동통풍기를 통해 연기를 외부로 배출하게 되면 보행속도 1.5 m/s에 유동계수는 1.95명/s'm.
- 화재 구역 내 사망자 수 산출은 화재 구역 내 거주가능시간(임계시간) 및 승조원탈출시간의 상호 비교를 통해 가능하다. 본 연구에서는 화재 시뮬레이션프로그램인 CFAST를 이용하여 거주가능시간을 예측하고 탈출시간은 화재안전공학에서 사용하고 있는 탈출계산법10)을 적용하여 임계시간까지 도달 시 화재구역에 잔류하고 있는 인원을 사망한 것으로 가정하여 사망자 수를 산정하였다.
- 7 m이다. 본 연구에서는 화재로 인한 이용 가능한 출입구를 2개 사용할 시 그 폭을 1.4 m로 가정하였다.
- 사람의 호흡기 높이인 1.5 m의 높이까지 연기가 충진하게 되면 사망자가 발생하는 것으로 가정하였으며, Figure 6에서 보는 것처럼 화재발생 후 zone 1, 2 모두 55초에서 85초 사이에 임계조건 높이에 도달함을 알 수 있다.
- 해군함정에서 전개 가능한 화재시나리오를 바탕으로 사건수목분석기법을 사용하여 사고빈도(확률)를 예측하였다. 사망자 발생에 직접적인 영향을 미치는 주요 요인들에 대한 데이터는 함정 승조경험이 있는 장교 48명을 대상으로 설문조사를 실시하여 그 평균값을 주요요인별 발생확률로 가정하였다.
- 승조원 침실에서 화재 발생시 화재의 크기는 침실 2개 정도를 전소시킬 수 있는 20 MW의 열방출율을 나타낸다고 가정하였다. 열방출율은 다음 식으로 표현된다4).
- 본 연구에서는 해군함정의 화재위험도를 분석하기 위해 현재 해군에서 가장 많은 세력을 보유하고 작전 운영중인 초계함(PCC)을 대상으로 화재 위험도를 평가 할 수 있는 방법을 제시하였다. 이를 위해 초계함 승조원침실을 화재발생지점으로 하고, 발생시간은 승조원이 가장 많이 거주하고 있는 항해 중 야간 시간대로 가정했다. 함정내에서 화재성장 및 승조원의 거주가능시간을 예측하기 위해 화재 프로그램인 CFAST를 사용하였고, 이를 승조원의 대피시간과 비교하여 사망자 수를 계산하였다.
- 초계함(PCC)에서 가장 많은 승조원이 거주하는 작전부 침실을 화재 발생 구역으로 가정하였으며, 화재발생시간은 항해 중 승조원들이 취침하게 되는 새벽시간대로 하여 최악의 경우를 고려하였다. 현 승조원 침실에는 15LBS 용량의 CO2 소화기가 배치되어 있으며, 기타 화재 자동감지장비나 고정식 소화 장치(Sprinkler 등)는 설치되어 있지 않다(Figure 2).
- 초계함(PCC)의 승조원침실(zone 1)에는 32개의 침대가 있으며, 화재 발생 후 승조원들은 각 침실 출입구를 통해 탈출을 시도하는 것으로 가정하였다.
- )를 나타낸다. 화재성장속도는 ultrafast와 fast 2가지로 가정하였다.
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