경제의 성장과 산업이 발달함에 따라 건축물의 구조나 형태가 다양화되고 있다. 최근에 건설되는 건축물은 과거에 비하여 고층화, 대형화되고 있다. 그 결과, 보다 많은 사람들이 건물을 이용하고 건물 내의 상존 가연물의 양도 증가하였다. 가연물에 대한 연소특성 파악 및 적절한 방재계획을 수립하지 않는 다면 많은 인명과 재산의 손실이 예상된다. 본 연구에서는, 주택내 가연물의 연소특성을 파악하기 위하여 실험이 실시되었다. 가연물로는 소파, 침대, 목재가 사용되었다. 열방출률, 연소가스의 농도, 실내 온도분포 등을 측정하였으며 각 가연물의 연소특성 등을 파악하였다. 각 가연물에 대한 최대 열방출률 값이 소파 1.9MW, 침대 650kW를 나타내었다.
경제의 성장과 산업이 발달함에 따라 건축물의 구조나 형태가 다양화되고 있다. 최근에 건설되는 건축물은 과거에 비하여 고층화, 대형화되고 있다. 그 결과, 보다 많은 사람들이 건물을 이용하고 건물 내의 상존 가연물의 양도 증가하였다. 가연물에 대한 연소특성 파악 및 적절한 방재계획을 수립하지 않는 다면 많은 인명과 재산의 손실이 예상된다. 본 연구에서는, 주택내 가연물의 연소특성을 파악하기 위하여 실험이 실시되었다. 가연물로는 소파, 침대, 목재가 사용되었다. 열방출률, 연소가스의 농도, 실내 온도분포 등을 측정하였으며 각 가연물의 연소특성 등을 파악하였다. 각 가연물에 대한 최대 열방출률 값이 소파 1.9MW, 침대 650kW를 나타내었다.
With rapid growths of economy and technology, structures and forms of buildings have been diversified and complicated. Buildings also have become higher and larger than ever before. As a result, more people use a building and more combustibles exist in the building. Without understanding of combusti...
With rapid growths of economy and technology, structures and forms of buildings have been diversified and complicated. Buildings also have become higher and larger than ever before. As a result, more people use a building and more combustibles exist in the building. Without understanding of combustion characteristics and the establishment of a fire safety plan in case of a residential fire, it is expected great loss of lives and properties. In this study, experiments were carried out to promote an understanding of the combustion characteristics of combustibles in the building. Sofa and bed were used as combustibles in the experiment. Heat release rate of the sofa was about 1.9MW. Heat release rate of the bed was approximately 650kW.
With rapid growths of economy and technology, structures and forms of buildings have been diversified and complicated. Buildings also have become higher and larger than ever before. As a result, more people use a building and more combustibles exist in the building. Without understanding of combustion characteristics and the establishment of a fire safety plan in case of a residential fire, it is expected great loss of lives and properties. In this study, experiments were carried out to promote an understanding of the combustion characteristics of combustibles in the building. Sofa and bed were used as combustibles in the experiment. Heat release rate of the sofa was about 1.9MW. Heat release rate of the bed was approximately 650kW.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 화재발생 빈도가 가장 높은 주택내 대표적인 가연물인 소파와 침대에 대하여 연소실험을 실시하였다. 이를 통하여 주택내 가연물의 연소특성을 파악하고, 물성 데이터를 제공하고자 한다.
이모든 가연물에 대하여 실험을 실시하기에는 시간과 비용이 과다하게 소요되는 어려움으로 인하여 주택내 대표적인 상존 가연물을 선정하여 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 소파와 침대에 대하여 실험을 실시하였다. 실험에 사용된 실험품목을 Figure 5에 나타내었다.
본 연구에서는 주택내 대표적인 가연물인 소파와 침대에 대하여 연소실험을 실시하여 연소특성 파악과 가연물의 물성치를 측정하였다.
따라서 본 연구에서는 화재발생 빈도가 가장 높은 주택내 대표적인 가연물인 소파와 침대에 대하여 연소실험을 실시하였다. 이를 통하여 주택내 가연물의 연소특성을 파악하고, 물성 데이터를 제공하고자 한다.
제안 방법
3,4) 실물실험과 벤치-스케일 실험을 통하여 침대에 대한 열방출률, 연기발생량에 대한 데이터를 축적하였다. Särdqvist는 다양한 종류의 가연물에 대하여 다양한 조건 하에서 열방출률, 연기발생량 및 CO 발생량을 측정하였다.
National Bureau of Standards(NBS)에서 매트리스가 점화원에 노출되었을 때 연소특성에 관한 연구를 수행하여 화재위험성을 평가하였다.3,4) 실물실험과 벤치-스케일 실험을 통하여 침대에 대한 열방출률, 연기발생량에 대한 데이터를 축적하였다.
8m, 높이 2m의 개구부가 설치되어 있다. 가연물의 연소에 따른 실내온도 변화를 측정하기 위하여 개구부 한쪽 모서리로부터 각각 30cm 떨어진 위치에 열전대를 설치하였으며 가연물을 화재실의 중앙에 위치시킨 후 실험을 실시하였다. 화재실 내 가연물의 위치 및 열전대 위치를 Figure 4에 나타내었다.
화재실의 소파, 책상 등의 가구 및 서적 등에 대한 화재실험을 위해서 선진 각국에서는 Room Corner Test 또는 Single Burning Item 등으로 불리는 Furniture Calorimeter를 사용하고 있다. 본 연구에서는 화재실에 소파, 침대를 위치시키고 열방출률, CO, CO2발생량을 측정하였다.
점화원으로는 약간의 가솔린에 적신 솜뭉치를 사용하였으며, 점화원을 소파와 침대의 중앙에 위치시킨 후 점화하였다.
대상 데이터
따라서 본 연구에서는 외부요인에 의한 영향을 최소화하기 위하여 표준화재 실험공간인 ISO 9705룸에서 실험을 실시하였으며, 구조 및 가스 샘플링 위치를 Figure 3에 나타내었다[8]. 가로 3.6m, 세로 2.4m, 높이 2.4m인 공간에서 실험을 실시하였다. 한쪽 벽면에는 폭 0.
6mm의 Sheathed Chromel-alumel K-타입 열전대를 사용하였다. 개구부의 한쪽 모서리에 높이 방향으로 9개의 열전대를 설치하였으며 열전대의 신호는 Agilent 34970A Data Acquisition Unit과 Agilent 34901A 채널을 통하여 수집되었다. 데이터 수집장치의 각 채널에서 수집된 데이터는 RS232를 통해 컴퓨터로 전송된다.
일반적으로 구획실 화재는 실의 구조, 환기 및 풍압과 같은 외부요인과 열 및 질량전달, 화학반응 등의 포함된 물리적 현상이기 때문에 매우 복잡한 구조를 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 외부요인에 의한 영향을 최소화하기 위하여 표준화재 실험공간인 ISO 9705룸에서 실험을 실시하였으며, 구조 및 가스 샘플링 위치를 Figure 3에 나타내었다[8]. 가로 3.
소파의 단면적은 1.6m × 0.7m이며 총 중량은 31.3kg이다.
실험에 사용된 실험품목을 Figure 5에 나타내었다. 실험에 사용된 소파는 3인용으로 외부는 인조가죽으로 구성되어 있다. 소파의 단면적은 1.
주택 내에는 다양한 상존 가연물이 존재하고 있다. 이모든 가연물에 대하여 실험을 실시하기에는 시간과 비용이 과다하게 소요되는 어려움으로 인하여 주택내 대표적인 상존 가연물을 선정하여 실험을 수행하였다. 본 연구에서는 소파와 침대에 대하여 실험을 실시하였다.
침대는 퀸사이즈의 단면 매트리스와 목재 프레임으로 구성되어 있으며 단면적은 1.5m × 2m이며 총 중량은 55kg이다.
화재실 내부의 온도측정을 위하여 소선지름 0.6mm의 Sheathed Chromel-alumel K-타입 열전대를 사용하였다. 개구부의 한쪽 모서리에 높이 방향으로 9개의 열전대를 설치하였으며 열전대의 신호는 Agilent 34970A Data Acquisition Unit과 Agilent 34901A 채널을 통하여 수집되었다.
이론/모형
가연물이 연소과정에서 방출하는 열방출률은 산소소모법(Oxygen Consumption Principle)을 적용하여 측정할 수 있다. 산소소모법은 일상에서 주로 경험되는 가연물이 연소할 때 소모되는 산소의 단위질량당 발생 열량은 넓은 범위에서 근사적으로 같다는 가정에서 근거를 두고 있다.
성능/효과
2) 주거시설에서 가장 많은 화재가 발생하였으며 총 화재발생 건수의 24.7%를 차지하고 있다. 따라서 화재예방 및 화재진압의 측면에서 화재가 가장 많이 발생하는 시설에 대한 연구 및 대응계획의 수립이 무엇보다 우선되어야 한다.
연소실험 동안의 화재실 내부의 온도 변화를 열전대를 이용하여 측정하였으며 이를 Figure 9에 나타내었다. 점화 후 화재실 내부의 온도가 서서히 증가하다가 약 50초 경과 후부터 온도가 급격히 증가하기 시작하였다. 화재발생 120초 후 최고온도인 약 340℃까지 도달하였으며, 그 후 약 90초간 온도가 유지되다가 화재실 내부의 온도가 급격히 감소하기 시작하였다.
시간 경과에 따른 열방출률 및 연소가스의 농도를 Figure 8에 나타내었다. 최성기 도달시 최 대 열방출률약 1.9MW, CO 농도 약 4100ppm, CO2 농도 약 4.1%를 나타내었다. 열방출률과 연소가스의 농도가 모두 유사한 경향을 보였으며, Figure 6의 실내온도 변화와도 유사한 경향을 보이고 있다.
시간 경과에 따른 열방출률 및 연소가스의 농도를 Figure 11에 나타내었다. 최성기 도달시 최대 열방출률 약 650kW, CO 농도 약 210ppm, CO2 농도 약 1%를 나타내었다. 열방출률과 연소가스의 농도가 모두 유사한 경향을 보였으며, Figure 9의 실내온도 변화와도 유사한 경향을 보이고 있다.
점화 약 100초 후 화염이 매트리스 측면에 도달하였으며 그 후 화염이 길이 방향으로 급격히 성장하였다. 화재발생 약 200초 후 화염이 매트리스 전체로 확대되었으며, 화재발생 약 300초 후에는 매트리스 부분이 거의 연소되고 목재 프레임에서 연소가 지속되었다.
후속연구
추후 보다 많은 가연물에 대한 물성데이터가 확보된다면 수치해석을 위한 기초 물성치로 제공되어 보다 정확한 화재해석이 가능할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
주택내 대표적인 가연물인 소파와 침대에 대해 연소실험한 결과는 무엇인가?
소파와 침대가 화재발생 초기에는 서서히 증가하다가 일정시간 경과 후 급격히 성장하였다. 최성기에서 화재강도가 일정시간 유지된 후 급격히 감소하는 경향을 보였다. 본연구에 사용된 소파의 경우, 최대 열방출률 1.9MW, CO 농도 4100ppm, CO2 농도 4.1%의 값을 가진다. 침대의 경우, 최대 열방출률 650kW, CO 농도 210ppm, CO2 농도 1%의 값을 가진다.
최근 건설되는 건축물들의 추세는 어떠한가?
현대 산업과 기술이 발달함에 따라 건축물의 형태도 다양화되고 복잡해지고 있다. 또한 최근 건설되는 건축물들은 고층화, 심층화, 대형화되고 있는 추세이다. 이에 따라 건축물을 이용하는 인원, 상존 가연물의 종류 및 양이 과거에 비하여 증가하였다.
구획실 화재의 특징은 무엇인가?
일반적으로 구획실 화재는 실의 구조, 환기 및 풍압과 같은 외부요인과 열 및 질량전달, 화학반응 등의 포함된 물리적 현상이기 때문에 매우 복잡한 구조를 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 외부요인에 의한 영향을 최소화하기 위하여 표준화재 실험공간인 ISO 9705룸에서 실험을 실시하였으며, 구조 및 가스 샘플링 위치를 Figure 3에 나타내었다[8].
참고문헌 (8)
消防行政資料 및 統計', 소방방재청(2008)
국가화재정보시스템, http://www.firedata.go.kr.
V. Babrauskas, 'Combustion of Mattresses Exposed to Flaming Ignition Sources, Part I. Full-Scale Tests and Hazard Analysis', NBS, NBSIR 77-1290(1977)
V. Babrauskas, 'Combustion of Mattresses Exposed to Flaming Ignition Sources, Part II. Bench-Scale Tests and Recommended Standard', NBS, NBSIR 80-2186(1980)
S. Sardqvist, 'Initial Fires - RHR, Smoke Production and CO Generation from Single Items and Room Fire Tests', Lund University(1993)
R. Filipczak, S. Crowley and R.E. Lyon, 'Heat Release Rate Measurements of Thin Samples in the OSU Apparatus and the Cone Calorimeter', Fire Safety Journal, Vol.40, pp.628-645(2005)
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