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[국내논문] 미분무 소화시스템을 이용한 철도차량 실물화재 진압실험
Fire Suppression Tests for a Train Using Water Mist Systems 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.23 no.6, 2009년, pp.57 - 65  

최병일 (한국기계연구원) ,  한용식 (한국기계연구원) ,  도규형 (한국기계연구원) ,  김명배 (한국기계연구원) ,  이동찬 (한국철도기술연구원)

초록
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미분무 소화시스템을 이용하여 철도차량 내부 화재진압 실험을 수행하였다. 실험차량은 실물 철도차량이며, 화재시나리오는 표면화재 1종, 유류화재 1종, 그리고 미분무 소화시스템에 의한 화재 공간 내의 공간 냉각 능력을 조사하기 위한 차폐화재 1종 등 총 3종이었다. 실험에 사용된 소화시스템은 6종으로, 일정압력을 가지는 소화시스템 5종, 질소가압 압력용기로부터 분사되는 소화시스템 1종이다. 실험 결과 미분무 소화시스템이 철도 차량 내부의 화재를 효과적으로 소화시키거나, 소화가 되지 않더라도 우수한 공간 냉각 능력으로 화재 피해를 최소화할 수 있음을 알았다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Fire suppression tests are carried out for a train car using water mist systems. Three kinds of fire scenario applied to the real-scale train car are a surface fire representing car combustibles, a oil pool fire pretending an oil spill and a blocked fire for evaluation of space-cooling capacity. Fiv...

Keyword

#Water mist system   #Train car   #Fire suppression   #Space cooling   #Blocked fire  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 철도차량에 적합한 화재시나리오를 설정하고 이를 토대로 실물화재 진압실험을 수행하여 미분무 소화설비의 철도차량 적용 가능성을 확인하였다.
  • 본 실험에서 사용된 모든 노즐 시스템은 NFPA Class 1 이하의 시스템을 사용하였다. 본 논문에서는 전체 유량, 노즐배치, 가압방식의 차이가 뚜렷이 대비되는 노즐시스템 A와 D의 실험결과를 기술하였다. 노즐 시스템 A의 경우 평균입경은 SMD 50~60μm 범위이며, 노즐시스템 D의 경우 실험시 평균입경 정보가 제시되지 않았지만 사용 유량과 압력, 실험 결과를 고려할 때 노즐 시스템 A보다 평균 입경이 작을 것으로 판단된다.

가설 설정

  • 8m의 옆 차량과의 출입문이 있으며, 전후† 방에 각각 4개의 출입문이 있다. 본 실험에서는 일반 철도차량을 상정하여 전후방의 문은 닫은 상태로, 화재 시 탑승객이 옆 차량으로 피난하는 상황을 가정하여 좌우의 두 출입문을 연 상태에서 실험을 진행하였다. 또한 외기의 영향을 최소화하기 위하여 좌우 양단의 출입문에는 외기 유속 영향을 차단하기 위한 방풍판을 설치하였다.
  • 8MJ이다.10) 총 발열량을 기준으로 한 단위시간당 발열량은 7.5~30MW의 범위이다. 그러나 이는 Peak에서의 발열량을 의미하는 것이고, 실제로 화재가 최성기에 도달한 후 소화를 시작한다는 것은 의미가 없다.
  • 화재의 종류는 우선 방화를 가정하여 B급 유류화재를 포함시켰다. Figure 3은 총 발열량 1.
  • - 열차내부 온도 상승은 시스템 총 유량에 반비례한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
소화설비가 성능중심의 설계로 이루어 질 수밖에 없는 이유는? 일반적으로 미분부수 소화시스템의 소화성능은 총 분사유량, 분사 속도, 분무 입경의 함수로 결정되지만,2) 현재까지 사양적 지침으로 이러한 값들이 얼마를 가져야 하는지에 대한 규정이 없으며 소화성능을 실물화재 실험을 통하여 입증하여야 하는 성능 기반 설계를 따른다. 이와 같이 성능중심의 설계가 이루어 질 수밖에 없는 이유는 미분무의 입자 크기가 매우 다양하고 이에 따른 화재 구획과의 연관성으로 인하여, 화재진압성능이 소화대상 뿐만 아니라 그 대상이 있는 공간의 조건과도 관련되기 때문이다. 따라서 화재 공간 및 화재 시나리오에 따라 실험 및 이론적 해석을 통하여 최적의 설계가 이루어져야 한다.
철도차량용 화재시나리오를 구축하고 이를 토대로 미분무 소화시스템의 실물 철도차량 화재진압실험을 수행한 결과는? - 유류화재의 경우 전역방출 개념-화원에 직접 분사 되지 않는 방식- 보다는 국부방출-화원에 직접 분사되는 방식- 개념이 화재진압에 유리하다. - 유류화재의 경우 화재진압 여부는 노즐 위치에 크게 영향을 받는다. - 열차화재의 경우 주요 A급 가연물은 열차 중앙보다 좌석부위에 집중되므로 넓게 퍼지는 분사패턴이 소화에 유리하다. - 전역방출 개념의 경우 비록 소화가 되지 않더라도 온도제어에 탁월한 효과를 보인다. - 소화가 되는 시스템이라 하더라도 가연물 주변에 산소공급이 원활하면 화재의 소화는 어려우며, 직접 화염면에 도달하지 않는 국부방출의 경우 화원에 산소를 공급하여 오히려 화재를 성장시키는 역할을 한다. - 열차내부 온도 상승은 시스템 총 유량에 반비례한다.
일반적인 미분부수 소화시스템의 소화성능은 무엇으로 결정되는가? 미분무 소화시스템의 경우 소화성능을 실물화재 실험을 통하여 입증하여야 하는 성능기반 설계를 따른다. 일반적으로 미분부수 소화시스템의 소화성능은 총 분사유량, 분사 속도, 분무 입경의 함수로 결정되지만,2) 현재까지 사양적 지침으로 이러한 값들이 얼마를 가져야 하는지에 대한 규정이 없으며 소화성능을 실물화재 실험을 통하여 입증하여야 하는 성능 기반 설계를 따른다. 이와 같이 성능중심의 설계가 이루어 질 수밖에 없는 이유는 미분무의 입자 크기가 매우 다양하고 이에 따른 화재 구획과의 연관성으로 인하여, 화재진압성능이 소화대상 뿐만 아니라 그 대상이 있는 공간의 조건과도 관련되기 때문이다.
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참고문헌 (13)

  1. National Fire Protection Association. NFPA 750, Standard on Water Mist Fire Protection Systems, 2000 ed(2000) 

  2. G. Grant, J. Brenton, and D. Drysdale, 'Fire Suppression by Water Spray', Progress in Energy and Combustion Science, Vol.26, pp.79-130(2000) 

    상세보기 crossref

  3. 최병일, 한용식, 오창보, 김명배, 김창, '선박기관구역미분무수 소화설비 화재 진압 성능평가', 한국화재소방학회 논문지, Vol.21, No.2, pp.111-117(2007) 

  4. 한용식, 최병일, 김명배, '변압기실 화재에 대한 미분무수 시스템의 적용-소화 특성을 중심으로(part 1)', 한국화재소방학회 논문지, Vol.19, No.4, pp.32-36 (2005) 

  5. 김운형, 김종훈, 박승민, 김태수, 민인홍, 전동일, 김상욱, '지하구 미분무수 소화설비 적용에 관한 연구', 한국화재소방학회 논문지, Vol.16, No.1, pp.66-76 (2002) 

  6. National Fire Protection Association. NFPA 130, Standard for Fixed Guideway Transit Systems, 1990 edition, NFPA, Quincy, MA(1990) 

  7. Preventive Fire Protection in Railway Vehicles;Levels of Protection, Fire Preventive Measures and Certification, DIN 5510 Parts 1-8, Deusches Institut Fur Normung e.V.(1988) 

  8. Regulations relating to fire protection and firefighting measures in passenger-carrying railway vehicles or assimilated vehicles used on International services, UIC code 564-2 OR, International Union of Railways(1991) 

  9. EN 45545-6, Railway applications - Fire protection on railway vehicles - Part 6: Fire control and management systems, European Committee for Standardization(2004) 

  10. 감사원, '지하철 안전관리실태 감사결과', 감사결과 간행물, 제8집 2003-02-076(2003) 

  11. National Fire Protection Association. NFPA 92B, Standard for Smoke Management Systems in Malls, Atria, and Large Spaces, 2009 edition, NFPA, Quincy, MA(2009) 

  12. International Maritime Organization, 'Res.A. 800(19), ANNEX, APPENDIX B (FIRE TEST PROCEDURES FOR EQUIVALENT SPRINKLER SYSTEMS IN ACCOMMODATION, PUBLIC SPACE AND SERVICE AREAS ON PASSENGER SHIPS)' (1995) 

  13. National Fire Protection Association. NFPA 750, Standard on Water Mist Fire Protection Systems, 2006 Edition, NFPA, Quincy, MA(2006) 

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