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문제 정의
- 일부 지방관서에서는 여전히 80년대 도입된 배연차를 운용하고 있으며, 현재 배연용량이 크게 향상된 배연차가 지자체별로 도입 중에 있다. 본 연구에서는 구형 배연차의 배연성능을 평가하기 위하여 배연실험을 실시하였다. 실험에 사용된 배연차 송풍구의 직경은 45cm 이며 배연차의 최대 토출유량은 350m3/min이다.
- 본 연구에서는 현장에서 사용 중인 배연장비인 배연차를 사용하여 배연실험을 실시하여 송풍구의 위치변화에 따른 배연성능을 평가하였다. 본 연구를 통하여 얻은 결론을 다음과 같이 정리할 수 있다.
- 이를 통하여 배연차의 배연성능을 평가하고, 소방활동 시 배연차 활용의 기초 데이터를 제공하고자 한다.
제안 방법
- Kerber와 Waltone FDS를 이용하여 이동식 송풍기에 대하여 수치해석을 실시하였으며 실험결과와 비교하였다.1) 또한 화재실을 구성하여 실험을 실시하여 가스의 온도, 속도, 열 방출률을 측정하였다. 송풍기를 가동함으로 인해 화재실의 온도가 약간 감소하고 화재실 부근의 복도에서 온도가 상당히 감소하는 것을 확인하였다.
- 창문에서의 속도가 자연배기의 경우보다 상당히 높았으며, 이 속도의 영향으로 가시도가 상당히 향상되는 것을 확인하였다.2) Kerber는 2증의 실규모 화재에 대하여 송풍기를 이용한 배연실험 및 수치해석을 실시하였다.3)3층 규모의 소방훈련 빌딩에서 실험을 실시하여 자연배연과 양압배연 결과를 비교하였다또한 30층 규모의 상업용 빌딩에서 160회의 실험을 실시하여 계단실 양압배연 효과를 즉정하였다.
- 2) Kerber는 2증의 실규모 화재에 대하여 송풍기를 이용한 배연실험 및 수치해석을 실시하였다.3)3층 규모의 소방훈련 빌딩에서 실험을 실시하여 자연배연과 양압배연 결과를 비교하였다또한 30층 규모의 상업용 빌딩에서 160회의 실험을 실시하여 계단실 양압배연 효과를 즉정하였다. 고증건물에서의 화원, 송풍기, 개구부 등의 영향을 평가하였다
- 0m)를 설치하여 온도변화를 측정하였다. 개구부로부터 11m와 16m 떨어진 위치의 1.5m 높이에 광감지 센서를 부착하여 연기의 농도변화를 측정하였다.
- 개구부로부터 1m, 4m, 10m, 15m 떨어진위치에 총 16개의 열전대(Treel~Tree4: 0.5m, 1.0m, 1.5m, 2.0m)를 설치하여 온도변화를 측정하였다. 개구부로부터 11m와 16m 떨어진 위치의 1.
- 개구부로부터 약 17m 떨어진 위치의 벽에 투명아크릴을 설치하여 가시화를 실시하였다. Figure 8에 연기거동 모습을 나타내었다.
- 3)3층 규모의 소방훈련 빌딩에서 실험을 실시하여 자연배연과 양압배연 결과를 비교하였다또한 30층 규모의 상업용 빌딩에서 160회의 실험을 실시하여 계단실 양압배연 효과를 즉정하였다. 고증건물에서의 화원, 송풍기, 개구부 등의 영향을 평가하였다
- 배연차 송풍구의 위치 변화에 따른 배연효과를 평가하였다. 출입문으로부터 거리를 0m, 1m, 2m, 3m, 4m 와 높이를 0m, 0.
- 복도공간 내부에 2개의 광감지 센서를 설치하여 연기농도 변화를 측정하였다. Figure 10에 Case 9에 대한 시간 경과에 따른 센서 전압 변화를 나타내었다.
- 본 연구에서는 복도공간 건죽물에 대하여 배연차를 활용하여 송풍구의 위치를 변화시켜가며 배연실험을 실시하였다. 이를 통하여 배연차의 배연성능을 평가하고, 소방활동 시 배연차 활용의 기초 데이터를 제공하고자 한다.
- 실내 임의의 위치에서 연기의 농도를 측정하기 위하여 감광지 연기농도 측정장치를 사용하였다. 광원으로는 650nm 파장의 레이저 다이오드 모듈을 사용하였으며 광센서로 포토다이오드를 사용하였다.
- 실험을 위하여 철재프레임 및 방화석고보드를 사용하여 복도공간을 제 작하였다. 20m x2mx 2.
- 배연차 송풍구의 위치 변화에 따른 배연효과를 평가하였다. 출입문으로부터 거리를 0m, 1m, 2m, 3m, 4m 와 높이를 0m, 0.75m, 1.5m로 변화시켜가면서 배연성능을 평가하였다. 복도공간의 배연실험 조건을 Table 2에 나타내었다.
대상 데이터
- 실험을 위하여 철재프레임 및 방화석고보드를 사용하여 복도공간을 제 작하였다. 20m x2mx 2.4m의 복도공간에서 배연차를 사용하여 배연실험을 실시하였다.화재실은 3.
- 널리 이용된다.6,7) 본 연구에서는 한변의 길이가 80cm인 정사각형 풀을 사용하였다. 가연물로는 n-헵탄(CH3(CH2)5CH3) 24리터를 사용하였다.
- 6,7) 본 연구에서는 한변의 길이가 80cm인 정사각형 풀을 사용하였다. 가연물로는 n-헵탄(CH3(CH2)5CH3) 24리터를 사용하였다. 열방출률은 로드셀을 이용하여 개방된 공간에서 연소실험을 통해 증발된 연료의 양을 측정하여 산정하였으며 이를 Figure 4에 나타내었다.
- 나타내었다. 개구부로부터 15m 떨어진 위치에서 연층이 약 80cm 까지 하강하였으며, 출입구에서 연층의 높이가 70cm까지 하강하였다. 개구부 하단에서 25cm까지는 외부에서 신선한 공기가 공급되고 상부에서는 연기가 배출되었다.
- 광원으로는 650nm 파장의 레이저 다이오드 모듈을 사용하였으며 광센서로 포토다이오드를 사용하였다.
- 실험에 사용된 배연차 송풍구의 직경은 45cm 이며 배연차의 최대 토출유량은 350m3/min이다. 길이 5m인 연결관 2개를 배연차에 연결하여 송풍을 실시하였다.
- 실험공간의의 온도 즉정을 위하여 소선 지름 0.6mm 의 K-타입 열전대를 사용하였다. 열전대의 측정범위는-200℃~1200℃이며 -20℃~ 120℃ 구간에서 ±2℃의 오차를 가진다.
- 본 연구에서는 구형 배연차의 배연성능을 평가하기 위하여 배연실험을 실시하였다. 실험에 사용된 배연차 송풍구의 직경은 45cm 이며 배연차의 최대 토출유량은 350m3/min이다. 길이 5m인 연결관 2개를 배연차에 연결하여 송풍을 실시하였다.
- 열전대의 측정범위는-200℃~1200℃이며 -20℃~ 120℃ 구간에서 ±2℃의 오차를 가진다. 열전대에서 발생된 신호는 Agilent 34970A Data Acquisition Unit과 Agilent 34901A 채널을 통해수집되었다. 데이터수집 장치의 각 채널에서 수집된 데이터는 RS232를 통해 PC로 전송된다.
데이터처리
- 미국의 NIST에서 이동식 송풍기를 이용한 연구들이 진행되고 있다. Kerber와 Waltone FDS를 이용하여 이동식 송풍기에 대하여 수치해석을 실시하였으며 실험결과와 비교하였다.1) 또한 화재실을 구성하여 실험을 실시하여 가스의 온도, 속도, 열 방출률을 측정하였다.
성능/효과
- (1) 배연차를 사용하여 배연을 실시함에 따라 외부에서 공급된 신선한 공기와 혼합작용 및 희석효과로 인하여 실내의 온도가 감소하고 가시도가 향상되었다.
- (2) 화재실 부근 영역에서는 화재로 인한 부력효과 지배적인 영역으로 기계배연의 영향이 거의 없었으며, 하류 영역에서는 송풍구의 위치가 높아질수록 상하부의 혼합작용으로 인해 하단부에서는 오히려 온도가 상승하였다.
- (3) 본 실험에 사용된 복도공간의 경우, 송풍구를 줄입구로부터 2m, 높이가 0.75m 떨어진 위치에 설치하였을 경우 가장 우수한 배연효과를 보였다.
- 송풍구를 줄입구로부터 2m, 높이 0.75m 위치에 설치하였을 때 온도 감소효과가 가장 높았으며 약 18CTC 온도가 낮아졌다. 1m 이하의 위치에서는 송풍기 가동유무에 관계없이 거의 유사한 경향을 보이고 있다.
- 송풍구의 위치에 따른 실내 온도를 평가한 결과, 출입구로부터 2m, 0.75m 높이에 송풍구를 위치시킨 경우 가장 우수한 효과를 보였다.
- 1) 또한 화재실을 구성하여 실험을 실시하여 가스의 온도, 속도, 열 방출률을 측정하였다. 송풍기를 가동함으로 인해 화재실의 온도가 약간 감소하고 화재실 부근의 복도에서 온도가 상당히 감소하는 것을 확인하였다. 창문에서의 속도가 자연배기의 경우보다 상당히 높았으며, 이 속도의 영향으로 가시도가 상당히 향상되는 것을 확인하였다.
- 송풍기를 가동함으로 인해 화재실의 온도가 약간 감소하고 화재실 부근의 복도에서 온도가 상당히 감소하는 것을 확인하였다. 창문에서의 속도가 자연배기의 경우보다 상당히 높았으며, 이 속도의 영향으로 가시도가 상당히 향상되는 것을 확인하였다.2) Kerber는 2증의 실규모 화재에 대하여 송풍기를 이용한 배연실험 및 수치해석을 실시하였다.
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