논문에서는 방화셔터와 피난계단이 존재하는 실내 환경의 화재 시뮬레이션을 실시하여 방화셔터와 화재 확산 사이의 관계를 분석하였다. 화재 시뮬레이션용 상용 소프트웨어인 FDS(Fire Dynamics Simulator)를 사용하여 가상으로 설정한 실내 로비에서 화재 규모와 방화셔터의 개폐 여부를 변화시켜 가면서 모의실험을 실시하였다. 실험을 통해 화재실 벽면과 계단 입구의 온도 변화, 이산화탄소 농도 변화, 연기의 확산 등의 변수들을 구하고 결과를 검토하였다. 피난계단에서 온도와 이산화탄소의 분포는 화재규모와 개구부의 개폐 여부와 별 상관이 없으나, 방화셔터의 부분 하강이 연기의 확산을 막고 있음을 알 수 있었다.
논문에서는 방화셔터와 피난계단이 존재하는 실내 환경의 화재 시뮬레이션을 실시하여 방화셔터와 화재 확산 사이의 관계를 분석하였다. 화재 시뮬레이션용 상용 소프트웨어인 FDS(Fire Dynamics Simulator)를 사용하여 가상으로 설정한 실내 로비에서 화재 규모와 방화셔터의 개폐 여부를 변화시켜 가면서 모의실험을 실시하였다. 실험을 통해 화재실 벽면과 계단 입구의 온도 변화, 이산화탄소 농도 변화, 연기의 확산 등의 변수들을 구하고 결과를 검토하였다. 피난계단에서 온도와 이산화탄소의 분포는 화재규모와 개구부의 개폐 여부와 별 상관이 없으나, 방화셔터의 부분 하강이 연기의 확산을 막고 있음을 알 수 있었다.
This paper analyzes the relation between fire shutters and fire spread by conducting fire simulation on inner space with fire shutters. Using Fire Dynamics Simulator (FDS), a commercial fire simulation software, the simulation is done on an ideal inner robby, where fire size and the open/close of fi...
This paper analyzes the relation between fire shutters and fire spread by conducting fire simulation on inner space with fire shutters. Using Fire Dynamics Simulator (FDS), a commercial fire simulation software, the simulation is done on an ideal inner robby, where fire size and the open/close of fire shutters are varied. Our simulation environment can derive significant fire parameters such as temperature variation of fire room walls and entrances of refuge stairs, variation of carbon dioxide, and soot spread. According to the simulation results, temperature and carbon dioxide distribution in refuge stairs have little dependence on vent open or close, but the part close of fire shutters blocks soot inflow to refuge stairs.
This paper analyzes the relation between fire shutters and fire spread by conducting fire simulation on inner space with fire shutters. Using Fire Dynamics Simulator (FDS), a commercial fire simulation software, the simulation is done on an ideal inner robby, where fire size and the open/close of fire shutters are varied. Our simulation environment can derive significant fire parameters such as temperature variation of fire room walls and entrances of refuge stairs, variation of carbon dioxide, and soot spread. According to the simulation results, temperature and carbon dioxide distribution in refuge stairs have little dependence on vent open or close, but the part close of fire shutters blocks soot inflow to refuge stairs.
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문제 정의
본 논문에서는 건축물 내부에 설치하는 소방 시설 중 방화셔터와 피난계단에 주목한다. 건축법시행령 제46조에 의하면 방화구획은 내화구조로 된 바닥, 벽 및 자동 방화셔터를 포함한 갑종(甲種)방화문으로 구획하도록 규정된다(건축법 시행령 제46조(방화구획의 설치) 참조).
본 연구의 목적은 방화셔터와 피난계단이 존재하는 실내 환경의 화재 시뮬레이션을 실시하여 방화셔터와 화재 확산 사이의 관계를 분석하는 것이다. 대표적인 화재 시뮬레이션용 상용 소프트웨어인 FDS(Fire Dynamics Simulator)[6]를 사용하여 가상으로 설정한 실내 로비에서 화재규모와 방화셔터의 개폐 여부를 변화시켜 가면서 모의실험을 실시하였다.
가설 설정
연기 이동 분포는 화재 시뮬레이션이 가지는 공간 모델 방법에 따라 다르게 계산된다. 공간 모델 중 Zone 모델은 화재로 발생되는 연기를 상부의 고온 연기층과 하부에 발생하는 저온의 공기층 등 두 개의 공간으로 구분하며, 각 부분에서 온도나 농도 등의 모든 성질이 균일하다고 가정한다. 그러므로 상호작용에 의한 과정들인 물질 전달, 복사, 혼합, 유체 유동 등에 대한 실험 관계식과 상미분방정식의 해를 구하는 데 유리하다.
제안 방법
다음으로는 열방출량은 360kW/㎡으로 동일하나 방화셔터가 화재발생 시 절반 개방된 경우에 대해서 화재 시뮬레이션을 수행하였다. 방화셔터가 절반쯤 개방되는 상황은 건물 방재 책임자가 화재발생 시 셔터차단을 용이하게 하기 위해서 흔히 설정하며, 방재 책임자의 부주의로 개폐가 완전하게 안 되어 발생할 수도 있다.
본 연구의 목적은 방화셔터와 피난계단이 존재하는 실내 환경의 화재 시뮬레이션을 실시하여 방화셔터와 화재 확산 사이의 관계를 분석하는 것이다. 대표적인 화재 시뮬레이션용 상용 소프트웨어인 FDS(Fire Dynamics Simulator)[6]를 사용하여 가상으로 설정한 실내 로비에서 화재규모와 방화셔터의 개폐 여부를 변화시켜 가면서 모의실험을 실시하였다. 연기 확산을 포함하여 발화점과 피난계단에서의 온도 변화, 이산화탄소 농도 변화, 연기의 확산 등의 변수들을 구하고 결과를 검토하였다.
화재 발생 직후 화재의 확산을 막고 피난 경로를 확보하기 위해서는 방화셔터의 올바른 동작이 반드시 수행되어야 한다. 본 논문에서는 로비에서 발생하는 화재 시 방화셔터가 피난계단에 미치는 여러 가지 원인을 분석하기 위해서 FDS를 이용하여 화재 시뮬레이션을 수행하였다. 본 연구에서 수행한 모의실험의 분석 결과 화재실과 피난계단의 온도와 이산화탄소변화는 방화셔터의 개폐 여부와 별 상관이 없으나, 연기의 유입 속도는 방화셔터의 1차 계패가 일정한 차단 역할을 하고 있음을 알 수 있었다.
대표적인 화재 시뮬레이션용 상용 소프트웨어인 FDS(Fire Dynamics Simulator)[6]를 사용하여 가상으로 설정한 실내 로비에서 화재규모와 방화셔터의 개폐 여부를 변화시켜 가면서 모의실험을 실시하였다. 연기 확산을 포함하여 발화점과 피난계단에서의 온도 변화, 이산화탄소 농도 변화, 연기의 확산 등의 변수들을 구하고 결과를 검토하였다. 본 연구에서 수행한 모의실험의 분석 결과 화재실과 피난계단의 온도와 이산화탄소변화는 방화셔터의 개폐 여부와 별 상관이 없으나 연기의 유입 속도는 방화셔터의 1차 계패가 일정한 차단 역할을 하고 있음을 알 수 있었다.
열방출율은 발화점 위치에서 360kW/2라고 설정하였고, 화재발생 전에 방화셔터가 완전 개방된 경우와 절반 개방(1.5m 하강)된 경우에 대해서 각각 시뮬레이션을 수행하였다. 화재발생 순간을 t=0으로 놓고 두 경우에 대해서 모두 600초 동안 시뮬레이션을 수행한 다음 결과를 비교 분석하였다.
대상 데이터
본 논문에서 화재 시뮬레이션용 환경으로 공공장소의 주 출입 장소인 로비를 설정하였다. 그림 1은 본 논문에서 사용하는 가상의 로비를 그린 것이다.
데이터처리
5m 하강)된 경우에 대해서 각각 시뮬레이션을 수행하였다. 화재발생 순간을 t=0으로 놓고 두 경우에 대해서 모두 600초 동안 시뮬레이션을 수행한 다음 결과를 비교 분석하였다. 또 그림 1의 X=7.
이론/모형
그러므로 상호작용에 의한 과정들인 물질 전달, 복사, 혼합, 유체 유동 등에 대한 실험 관계식과 상미분방정식의 해를 구하는 데 유리하다. 이에 비해 본 연구에서 사용하는 FDS는 Field 모델을 사용한다[7]. Field 모델은 공간을 수많은 셀(cell) 형태로 분할하여 셀에 대한 에너지의 유동을 실시간으로 해석하며, 각각의 공간에 대한 정보를 자세히 시각화 할 수 있다.
성능/효과
본 논문에서는 로비에서 발생하는 화재 시 방화셔터가 피난계단에 미치는 여러 가지 원인을 분석하기 위해서 FDS를 이용하여 화재 시뮬레이션을 수행하였다. 본 연구에서 수행한 모의실험의 분석 결과 화재실과 피난계단의 온도와 이산화탄소변화는 방화셔터의 개폐 여부와 별 상관이 없으나, 연기의 유입 속도는 방화셔터의 1차 계패가 일정한 차단 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 추후 연구로서 화재발생 시 방화셔터 하강 높이에 따른 온도 변화를 분석할 예정이다.
후속연구
본 연구에서 수행한 모의실험의 분석 결과 화재실과 피난계단의 온도와 이산화탄소변화는 방화셔터의 개폐 여부와 별 상관이 없으나, 연기의 유입 속도는 방화셔터의 1차 계패가 일정한 차단 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 추후 연구로서 화재발생 시 방화셔터 하강 높이에 따른 온도 변화를 분석할 예정이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
방화셔터의 문제점은?
이 중 방화셔터는 방화구획에서 내화벽으로 구획하기 불가능한 장소에 한하여 설치하며, 갑종방화문으로부터 3m 이내에 설치하도록 되어 있다. 하지만 방화셔터는 내화벽이나 방화문에 비해 구획성능이 뒤떨어지며, 차연 성능이 없음에도 불구하고 방화구획으로 인정하고 있으므로 방재 역할을 하는 데 문제가 많다. 또한 방화셔터는 관리자의 유지관리 능력의 부족으로 제대로 폐쇄가 되지 않아 대형 사고를 유발하는 경우가 종종 있다.
화재발생 시 재난방지를 위해서 반드시 필요한 일은?
연기는 건물 내에서 확산되는 속도가 매우 빠르기 때문에 그 피해는 매우 크다. 따라서 화재발생 시 연기의 확산 및 관련 화재 변수를 정확하게 예측하고 이러한 위험요인을 피해 안전한 장소로 대피할 수 있는 적절한 피난동선을 구축하는 작업은 재난방지를 위해서 반드시 필요한 일이다[1-3].
방화셔터가 피난계단에 미치는 여러 가지 원인을 분석한 결과는?
본 논문에서는 로비에서 발생하는 화재 시 방화셔터가 피난계단에 미치는 여러 가지 원인을 분석하기 위해서 FDS를 이용하여 화재 시뮬레이션을 수행하였다. 본 연구에서 수행한 모의실험의 분석 결과 화재실과 피난계단의 온도와 이산화탄소변화는 방화셔터의 개폐 여부와 별 상관이 없으나, 연기의 유입 속도는 방화셔터의 1차 계패가 일정한 차단 역할을 하고 있음을 알 수 있었다. 추후 연구로서 화재발생 시 방화셔터 하강 높이에 따른 온도 변화를 분석할 예정이다.
참고문헌 (7)
Yong-Jae Lee and Beom-Jae Lee, "A study on the evacuation character and regulation for high-rise apartment buildings in Korea", Transactions of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 14, No. 1, pp. 13-21, 2000.
Ki-Jung Kim, "A study on the implementation of digital anti-fire monitoring system with multipoint communication protocol", The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, Vol. 7, No. 6, pp. 1423-1428, 2012.
Wan-Pyo Hong and Soon-Hwa Lee, "Design of transport network on the digital TRS system for the emergency and disaster communication", The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, Vol. 5, No. 6, pp. 555-562, 2010.
Jin Yong Jeong, Gi Bae Hong, Jae Ha Lee, and Hong Sun Ryou, "An experimental study of flow behavior in underground stairway fire", Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 15, No. 10, pp. 821-823, 2003.
Yun Seok Ko, "The arc fault determination method for the electric fire prevention", The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, Vol. 3, No. 4, pp. 260-265, 2008.
K. McGrattan, S. Hostikka, J. Floyd, H. Baum, and R. Rehm, "Fire Dynamics Simulator (ver. 5) Technical Reference Guide," NIST, Gaithersburg, Maryland, 2007.
Fire Dynamics Simulator User's Guide (ver. 6), National Institute of Standards and Technology (NIST), 2012.
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