철도터널에서의 화재 등과 같은 불의의 사고를 예방하고 사고 발생시에는 피해를 최소화하기 위하여 철도시설에 대한 안전기준이 필요하게 되었으며, 건설교통부(현 국토해양부)에서는 "철도시설 안전기준에 관한 규칙(2005년 10월 27일)"과 "철도시설 안전세부기준(2006년 9월 22일)"을 고시하여 일반철도와 고속철도 터널에 적용하도록 하였다. 이러한 방재관련 법규는 터널 방재설비의 과다 및 과소 설계를 방지하기 위하여 5가지 주요시설물(방연문, 배연설비, 대피통로 접속부, 대피통로 간격, 연결송수관 설비)에 대하여 안전성 분석결과에 따라 설치하도록 하여 많은 비용과 시간이 소요되는 방패시설물의 합리적인 설치방안을 제시하였다. 그러나, 안전성 분석방법은 기존 사고사례 및 자료를 토대로 화재강도, 가능한 시나리오, 사건발생 가능성, 사고영향, 사고발생확률 등에 대한 세부적인 분석방법에 따라 안전성 분석 결과의 차이가 크므로 이에 대한 구체적인 기준이 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 고속철도 터널 안전성 분석에 대하여 단계별로 세부적인 수행방법을 소개하였으며, 이를 참고하여 합리적인 범위 및 기준을 개발하는 데 어느 정도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
철도터널에서의 화재 등과 같은 불의의 사고를 예방하고 사고 발생시에는 피해를 최소화하기 위하여 철도시설에 대한 안전기준이 필요하게 되었으며, 건설교통부(현 국토해양부)에서는 "철도시설 안전기준에 관한 규칙(2005년 10월 27일)"과 "철도시설 안전세부기준(2006년 9월 22일)"을 고시하여 일반철도와 고속철도 터널에 적용하도록 하였다. 이러한 방재관련 법규는 터널 방재설비의 과다 및 과소 설계를 방지하기 위하여 5가지 주요시설물(방연문, 배연설비, 대피통로 접속부, 대피통로 간격, 연결송수관 설비)에 대하여 안전성 분석결과에 따라 설치하도록 하여 많은 비용과 시간이 소요되는 방패시설물의 합리적인 설치방안을 제시하였다. 그러나, 안전성 분석방법은 기존 사고사례 및 자료를 토대로 화재강도, 가능한 시나리오, 사건발생 가능성, 사고영향, 사고발생확률 등에 대한 세부적인 분석방법에 따라 안전성 분석 결과의 차이가 크므로 이에 대한 구체적인 기준이 필요하다. 따라서, 본 논문에서는 고속철도 터널 안전성 분석에 대하여 단계별로 세부적인 수행방법을 소개하였으며, 이를 참고하여 합리적인 범위 및 기준을 개발하는 데 어느 정도 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
To protection of fire accident and to minimize danger of spreading the disaster. in railway tunnel, MCT (the Ministry of Construction and Transportation) published "Rules about the Safety Standard of Railroad (2005.10.27)" and "The Detailed Safety Standard of Railroad (2006.9.22)". QRA(Quantitative ...
To protection of fire accident and to minimize danger of spreading the disaster. in railway tunnel, MCT (the Ministry of Construction and Transportation) published "Rules about the Safety Standard of Railroad (2005.10.27)" and "The Detailed Safety Standard of Railroad (2006.9.22)". QRA(Quantitative Risk Analysis) results are applied to establish the fire protection facilities in railway tunnel so that institute the reasonable application about the fire safety facilities However, it is difficult to perform the fire safety design due to lack of the detailed standards about event scenario, fire intensity, incidence rate of accidents etc. Therefore, This paper introduces the practical method about detailed standards of QRA.
To protection of fire accident and to minimize danger of spreading the disaster. in railway tunnel, MCT (the Ministry of Construction and Transportation) published "Rules about the Safety Standard of Railroad (2005.10.27)" and "The Detailed Safety Standard of Railroad (2006.9.22)". QRA(Quantitative Risk Analysis) results are applied to establish the fire protection facilities in railway tunnel so that institute the reasonable application about the fire safety facilities However, it is difficult to perform the fire safety design due to lack of the detailed standards about event scenario, fire intensity, incidence rate of accidents etc. Therefore, This paper introduces the practical method about detailed standards of QRA.
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문제 정의
그러나 철도 안전세부기준에서는 수행 단계별로 사회적 위험(Societal risk) 기준 화재 강도(Heat release rate), 사고확률(frequency) 산정, FED (Fractional Effective Dose) 평가에 대한 적용 방법이 미제시 되어있으므로 본 논문에서는 세부수행방법을 검토하여 제시하고자 한다.
따라서, 본 논문에서는 철도시설 안전세부기준의 단계별 수행절차를 토대로 고속철도터널에서의 안전성 분석 세부수행방법을 제안하고자 한다.
본 논문에서는 고속철도 방재 시설 계획의 적정성 검토를 위해 수행되는 정량적 위험도 분석의 딘계별 문제점 및 이에 대한 세부분석방안에 대하여 제안하였으며, 이를 정리하면 다음과 같다.
이러한 규칙 및 기준의 특징은 표 2에서와 같이 주요 방재 시설을 안전성분석 결과에 따라 설치하도록 하여 많은 비용과 시간이 들어가는 방재 시설에 대하여 합리적인 설치방안을 제시한 것이다. 그러나, 안정성 분석을 수행하기 위한 세부기준의 미비로 인하여 안전성 분석 결과의 차이가 발생하므로, 현행 관련법규에서 정하지 못한 정량적 안정성 분석을 수행하기 위한 세부 분석방안의 제시가 필요하다.
가설 설정
2로 적용한다. 기관차 화재 감지 분기 비율은 설치된 6.5 kg ABC 소화기의 유류 화재 소화 능력이 10단위이므로 적어도 10단위의 유류 화재를 소화할 수 있다고 가정한다. 10단위 능력 시험 시의 가솔린 화재 테스트 면적이 2 m2 이며, 가솔린 채움 높이가 0.
제안 방법
현시점에서 ''국내 철도 터널에 사용되는 사회적 위험 기준은 이것이다”라고 정할 수는 없으나 관련 전문가들의 의견을 수렴하여 향후 국내 실정에 적합한 사회적 위험 기준이 정립되기 전까지 도로 터널과 동일한 시회적 위험기준인 HSE 기준을 호남고속철도 터널 안전성 평가에 반영하기로 하였다.
5 kg ABC 소화기의 유류 화재 소화 능력이 10단위이므로 적어도 10단위의 유류 화재를 소화할 수 있다고 가정한다. 10단위 능력 시험 시의 가솔린 화재 테스트 면적이 2 m2 이며, 가솔린 채움 높이가 0.03 m 인 점을 고려하여34) 소화기의 소화강도를 4.64MW로 예측하였고, 이를 소화 가능 개시시간9)의 열차 화재강도와 비교하여 초기소화 분기비를 산정하였다. 분석에 따라 화재 강도는 소화기의 화재 소화 강도보다 작으므로 적절한 초기대응으로 화재의 초기진화를 할 수 있을 것으로 판단되나 기타 불확실성을 고려하여 화재 감지가 성공할 경우의 초기소화 성공 빈도를 0.
FED 계산을 위한 모델은 PURSER'S model, N-GAS model, 미국 FAA의 모델 등이 있으며, FED값을 FAA model 보다 높게 평가하고 있어 FED 분석에 많이 적용되고 있는 PURSER'S model을 적용하며, 열 환경 및 가시거리에 대한 모델을 추가로 적용한다. FED 에 의한 사망 평가기준은 “ISO/DTS 13571”에서 제시하고 있는 0.
국내 고속철도차량에 대한 실차화재실험을 통한 화재 성상 곡선 분석 및 설계기준으로 제시가 필요하며 향후, 국내 실정에 적합한 최대강도가 정립되기 전까지는 객차 및 기관차 화재 강도는 모두 10MW 규모로 결정하고 화재성장율, 화재 지속시간, 화재하중을 달리하여 적용하였다
대상으로 구성하였다. 대신 화재발생 빈도 산정 人], 사망자가 발생하지 않은 열차 운전장애를 포함시켜 화재발생빈도를 다소 증가 시켜, 이러한 조건에서도 안전성이 확보될 수 있도록 방재 시설 계획을 검토하여 안전성에 있어 보다 보수적인 접근을 모색하였다.
많은 안전성 분석자료 축적을 통한 사회 구성원이 인정할 수 있는 사회적 위험 기준 조정 필요하며, 향후 국내 실정에 적합한 사회적 위험기준이 정립되기 전까지 교통시설과 동일한 특성을 갖는 도로 터널과 동일한 사회적 위험 기준인 HSE 기준을 반영하였다
분기 비적용과 관련한 통계 및 분석자료가 없어 현실적으로 정확한 분기 비를 결정할 수는 없으나 분기비 적용 시 전문가적 판단에 따라 적정한 수준의 분기비를 반영하고 있는 것으로 검토되었으며, 이를 기초로 다음과 같이 분기비를 결정하였다.
정도를 종합.분석하여 적용하였다.
피난자의 위치를 비교.분석하여 화재연기의 흡입 정도를 산정하여 피난자의 사망위험을 분석한다.
사고 영향분석은 각 시나리오별로 수행한 화재연기 확산 CFD 를 통해 예측된 각 지점별 독성가스의 확산 정도와 피난자의 위치를 비교.분석하여 화재연기의 흡입 정도를 산정하여 피난자의 사망위험을 분석한다.
위의 내용을 살펴볼 때 사망자 수 예측 방법은 FED(Fractional Effective Dose) 분석에 띠라 실행되어야 하며, 이 분석을 위해서는 기본적으로 화재 시나리오 및 화재 강도에 따른 연기확산 거동 해석과 열차 탑승객의 탈출 거동 해석을 수행한 후, 그 결과를 이용하여 사망자 수를 예측한다.
화재 발생 시나리오는 열차 주행 방향과, 터널의 부력방향이 일치하는 조건을 선정하여 적용하였으며, 이러한 열차 운행 시의 경계조건은 1차원 해석을 통해 산정한다.
대상 데이터
TGV 기관차 화재 강도는 INERIS(국립산업환경연구소)와 CSTB(건축과학기술센터)에서 발표하였다.
따라서, 사고시나리오는 충돌과 탈선을 제외하고 화재 사고만을 대상으로 구성하였다. 대신 화재발생 빈도 산정 人], 사망자가 발생하지 않은 열차 운전장애를 포함시켜 화재발생빈도를 다소 증가 시켜, 이러한 조건에서도 안전성이 확보될 수 있도록 방재 시설 계획을 검토하여 안전성에 있어 보다 보수적인 접근을 모색하였다.
따라서, 사고자료는 기존 철도자료를 활용하여 고속철도 사고 확률 산정에 적용하며, 국내 철도 관련 사고자료는 한국철도공사가 매년 제공하는 “철도통계연보” 자료를 적용한다.
이론/모형
내외 논문에서 사고 시나리오는 화재가 발생한 열차는 터널내 정차를 피하여 터널 외부에 정차하는 것을 우선으로 하나, 열차 화재, 전력 고장, 감속거리의 계산오류나 비상 브레이크 작동 오류 등의 이유로 터널 내에 정차할 수도 있다. 따라서 사고시나리오의 구성은 화재 열차가 터널내부에 정차할 경우 피난객의 탈출 및 화재 연기 확산의 다양한 조합을 고려하기 위해 사고수법 (Event Tree Analysis)을 적용하며, ” 이를 참고하여 사고시나리오의 단계별 진행 과정을 구성하면 다음과 같다.
첫째, 사회적 위험 기준은 안전에 대한 목표이므로, 철도가 도로에 비해 낮은 위험을 보이는 만큼 그러한 사회적 정서를 반영하여 위험을 낮게 관리하기 위해 홍콩 PHI 기준을 적용하여야 한다.
성능/효과
따라서, 현재로서는 과거 자료를 통한 미래의 예측을 진행할 수 밖에 없으며, 안전기술의 향상 기준 및 집행 의지의 강화에 따라 과거보다 장래의 사고 발생 건수가 상당히 감소될 수 있을 것으로 판단되므로 과거 자료를 이용한 사고발생 확률은 여유치가 내포되었다고 할 수 있다.
64MW로 예측하였고, 이를 소화 가능 개시시간9)의 열차 화재강도와 비교하여 초기소화 분기비를 산정하였다. 분석에 따라 화재 강도는 소화기의 화재 소화 강도보다 작으므로 적절한 초기대응으로 화재의 초기진화를 할 수 있을 것으로 판단되나 기타 불확실성을 고려하여 화재 감지가 성공할 경우의 초기소화 성공 빈도를 0.9 : 0.1 로 적용하고 화재 감지가 실패할 경우에는 0.8 : 0.2 로 적용한다.
사고 시 안전시설별로 작동 여부, 피해를 줄이는 데 기여한 정도를 종합.분석하여 적용하였다.
후속연구
그러나, 이 분기비는 향후 추가적인 연구 및 지속적으로 사고자료를 축적, 분석하여 보다 적절한 분기비로개선할 필요가 있다.
본 논문에서 제시한 분기 비율 및 화재시나리오는 절대적인 값이 될 수 없지만 이를 참고하여 합리적인 범위 및 기준을 개발하는데 어느 정도 기여할 수 있을 것으로 판단되며 향후, 단계별 세부수행방안 설정 시에는 모든 단계에 걸쳐 적절한 근거자료에 의해 결정되어 야학 것이다
화재 강도는 객차와 기관차의 화재 원이 상이하므로 화재성장율, 화재지속시간, 화재하중을 달리하여 실제 사고사례나 실차실험 등의 자료를 적용히] 야 흐}며, 차량 제작사에서 제시하는 차량의 총 발열량 자료가 있을 경우에는 제작사의 자료를 기준으로 화재강도를 선정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
참고문헌 (42)
RSSB (Rail Safety and Standards Board), 2004, "Profiles of Safety Risk on the UK Mainline Railway", Report
Det Norske Veritas Ltd, 2002, "Application of QRA in operational safety issues", Health and safety executive
Mattias Persson, 2002, "Quantitative Risk Analysis Procedure for the Fire Evacuation of a Road Tunnel", Lund University
Yoav Arkin, 2002, "Using quantitative risk assessment (QRA) and cost benefit analysis (CBA) to prioritize fire and life safety risk reduction measures in old railway tunnels", AREMA Annual conference
Haukur Ingason and Anders, 2004, "Recent achievement regarding measuring of time-heat and time-temperature development in tunnels", ITA-AITES first conference, pp 87-96
Boon Hui Chiam, 2005, "Numerical simulation of a metro train fire", Cantervery university
E Casale, E Cesmat, J.P Vantelon, M Legrant, E Verbesselt, 2006, "Influence of longitudinal ventilation on the heat release rate of a TGV engine fire", BHR Group AVVT 12, pp 95-109
E.Ruffin, A Carrau & C Cwinklinski, 1999, "Numerical Simulation of Locomotive Fires in the Lyon-Turin Tunnel", International Conference, pp 235-244
American National Standards Organization, "ISO/DTS 13571 Life threat from fires-Guidance on the estimation of time available for escape using fire data"
건설교통부, "철도시설 안전기준에 관한 규칙", 건설교통부령 제 476호
건설교통부, "철도시설 안전세부기준", 건설교통부 고시 제 2006 - 395호
Boras, "Proceedings of the International Conference on Fires in Tunnels", Sweden
Subway Environmental Simulation 4 User Guide
National Institute of Standard and Technology, 2006, "Fire Dynamics Simulator and Smokeview User Guide", BFRL
Louise C.Speitel, 1995, "Toxicity Assessment of Combustion Gases and Development of a Suvival Model", FAA
Palsson, 2004, "Risk Management in Hvalfjordur Tunnel", Lund University
David J Bell, Peter J Floyd, "Societal Risks", Middlesex University and Risk & Policy Analysts Limited
M.Rausand, 2005, "Some basic risk concepts", Norwegian University
S.N.Jonkman and J.K.Vrijling, P.H.A.J.M van Gelder B.Arends, 2003, "Evaluation of tunnel safety and cost effectiveness of measures", Safety and Reliability
Det Norske veritas ltd, 2002, "Application of QRA in operational safety issues", HSE
Fathi Tarada, Rudolf Bopp, Samuel Nyfeler, Kwang -soo Jegal, Deog-Su Kim, 2000, "Ventilation and Risk Control of the Young Dong Rail Tunnel in Korea", International conference on majot tunnel and Infrastructure Project
Knoflacher H, Pfaffenbichler P.C, "A comparative risk analysis for selected austrian tunnels", Vienna University
Hakan Frantzich, 1998, "Uncertainty and Risk Analysis in Fire Safety Engineering", Lund University
Bouissou Charlotte, Ruffin Emmanuel, Defert Raphael, Prats Franck, Dannin Eric, "A new QRA model for rail transportation of hazadous goods", INERIS
Dan Modi, "Application of Risk Analysis to Product Safety", Alcon Research Ltd
Stanford University, 2007, "Special Workshop on Risk Acceptance and Risk Communication"
Tara Barden, Jason Bro-wn and et al, "Modeling Train Fires in Fire Dynamics Simulator", WPI
FIT, final reports of the FIT network, "Annex1-Annex4"
김성찬, 유홍선, 최영기, 김동현, 2004, "화재성장 모델이 객차내 화재 특성에 미치는 영향에 관한 수치해석적 연구", 한국 철도학회지, 제7권 제3호, pp 180-185
홍선호, 왕종배, 곽상록, 이우준, 2003, "철도안전관리를 위한 사고자료관리 D/B구조에 관한 기초연구", 한국철도학회 추계학술대회, pp 214-246
신제영, 1996, "누구나 알아야 할 화재진압요령", 한국소방안전협회 통권 91호
IES, SIMULEX, User manual
건설교통부, 2006, "철도화재 안전성능 평가 및 사고방지 기술개발", pp 141-143
Bjorn Hedskog et al, 1998, "Deterministic analysis of a fire in Stenungsbaden Yacht Club", Lund University
철도기술연구원, 2006, "철도터널 안전성 분석 평가절차서(감리용)"
M Molaq & L Slutis, "Quantitative Risk Analysis to Optimise Fire Safety During Basic HSL South Tunnel Design", TNO
김원국, 송범, 전덕찬, 2003, "QRA를 이용한 철도터널 방재설계에 관한 연구", 대학토목학회 정기학술대회, pp 4705-4790
김선홍, 문연오, 석진호, 김기림, 김찬동, 유호식, 2008, "호남고속철도터널의 정량적 위험도 분석(QRA)을 위한 세부기준수립 및 적용사례", 한국암반공학회 국제학술회의
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