건축물에서의 성능기반 화재안전설계를 위해서는 구획 공간 내에서의 화재성장 및 화재크기와 같은 화재특성을 우선적으로 판단하여야 하지만, 건축물에서의 구획공간의 형태, 환기조건 등과 같은 상이한 조건과 실규모 화재실험의 어려움으로 인하여 관련 기초 자료가 부족한 현실이다. 따라서 본 연구에서는 건축물에서의 구획공간에 대한 실규모의 화재 실험을 통해 공학적 화재 특성 데이터인 열방출률 등을 제시하고자 하였다. 실규모의 화재실험은 침실공간으로 설정하였으며, 화재실험은 2.4 (L) ${\times}$ 3.6 (W) ${\times}$ 2.4 (H) m의 구획 모델에서 실시하였다. 초기착화는 쓰레기통에서 발생하였으며, 화재실험은 총 30분에 동안 진행되었다. 화재실험결과, 실험 시작 7분 50초 이후부터 화염이 외부로 출화되었으며, 최대 열방출률은 실험 시작 9분 34초에 3810.6 kW로 측정되었다.
건축물에서의 성능기반 화재안전설계를 위해서는 구획 공간 내에서의 화재성장 및 화재크기와 같은 화재특성을 우선적으로 판단하여야 하지만, 건축물에서의 구획공간의 형태, 환기조건 등과 같은 상이한 조건과 실규모 화재실험의 어려움으로 인하여 관련 기초 자료가 부족한 현실이다. 따라서 본 연구에서는 건축물에서의 구획공간에 대한 실규모의 화재 실험을 통해 공학적 화재 특성 데이터인 열방출률 등을 제시하고자 하였다. 실규모의 화재실험은 침실공간으로 설정하였으며, 화재실험은 2.4 (L) ${\times}$ 3.6 (W) ${\times}$ 2.4 (H) m의 구획 모델에서 실시하였다. 초기착화는 쓰레기통에서 발생하였으며, 화재실험은 총 30분에 동안 진행되었다. 화재실험결과, 실험 시작 7분 50초 이후부터 화염이 외부로 출화되었으며, 최대 열방출률은 실험 시작 9분 34초에 3810.6 kW로 측정되었다.
For The performance based fire design of the buildings, the fire characteristic such as proceeding and scale of the fire should be figured out but, there is lack of relevant information because of different conditions and difficulties of mock-up test like type of division space, ventilation conditio...
For The performance based fire design of the buildings, the fire characteristic such as proceeding and scale of the fire should be figured out but, there is lack of relevant information because of different conditions and difficulties of mock-up test like type of division space, ventilation condition, etc, in buildings. Therefore, in the study, a heal release rate etc, the engineering characteristic data value on the fire is proposed by mock-up fire test for division space in buildings. The mock-up fire test is carried out in a bedroom with 2.4 (L) ${\times}$ 3.6 (W) ${\times}$ 2.4 (H) m model. Initial ignition was started from trash box and the test was carried out for 30 min. As a result of the fire test, flame was broken to outside within 7 min and 50 s after starting the test and the maximum heat release rate was measured as 3,810.6 kW at 9 min and 34 s.
For The performance based fire design of the buildings, the fire characteristic such as proceeding and scale of the fire should be figured out but, there is lack of relevant information because of different conditions and difficulties of mock-up test like type of division space, ventilation condition, etc, in buildings. Therefore, in the study, a heal release rate etc, the engineering characteristic data value on the fire is proposed by mock-up fire test for division space in buildings. The mock-up fire test is carried out in a bedroom with 2.4 (L) ${\times}$ 3.6 (W) ${\times}$ 2.4 (H) m model. Initial ignition was started from trash box and the test was carried out for 30 min. As a result of the fire test, flame was broken to outside within 7 min and 50 s after starting the test and the maximum heat release rate was measured as 3,810.6 kW at 9 min and 34 s.
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문제 정의
인명과 재산피해를 고려한 용도별 피해현황에서는 인명피해가 가장 많이 발생하는 용도는 단독주택, 공동주택, 공장시설, 근린생활시설, 숙박시설이며, 그 중 단독과 공동주택에서 가장 높은 인명 피해가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 건축물에서의 용도별 분류 중에서 화재 발생과 인명의 피해가 가장 높은 주거시설을 대상으로 구획 실규모 화재실험을 진행하였다.
건축물에서의 성능위주 화재안전 설계를 위해서는 구획 공간에서의 화재크기를 예측하는 것이 중요하지만 현재 관련 연구 및 자료 등이 국내에는 부족한 현실이다. 따라서 본 연구에서는 건축물에서의 용도별 분류 중에서 화재발생과 인명의 피해가 많은 주거시설을 대상으로 하여 실규모의 화재실험을 실시하였다. 실규모의 화재실험 결과, 열방출률은 최대 3810.
실물화재 실험을 위해서는 화재연구 관련 인프라 등이 구축되어 있어야 하기 때문에 국내에서는 기존의 국외의 제한적인 자료에 의존해오고 있다. 따라서 본 연구에서는 구획 공간에서의 실규모 화재 실험을 통하여 구획 공간에서의 화재성장과 화재크기를 제시하고자 한다.
제안 방법
구획 공간에서의 실규모 화재실험은 쓰레기통에서 초기 착화가 발생하여 구획 전체로 화염이 확산되었으며, 화재 실험은 총 30분에 걸쳐 진행되었다. Figure 3에서는 화재 실험을 나타내고 있으며, 화재실험 결과, 쓰레기통에서 초기 착화가 발생되어 약 3분 후에 인접한 침대로 화염이 전파되었으며, 실험 시작 약 5분 이후에는 인접한 장롱으로 화염이 전파되었다.
실규모 화재 실험시나리오는 Table 1에 제시하고 있으며, 화재실험은 라지스케일칼로리미터(Large Scale Calorimeter)(9)에서 실시하고 쓰레기통에서의 초기 발화에 의한 전체 구획으로 화재가 확산되는 것으로 시나리오를 결정하였다. 구획 화재실험은 라지스케일칼로리미터에서 열방출률이 측정되고 내부에서의 온도 변화를 측정하기 위해서 구획 모델 중심부에 열전대선을 설치하여 온도변화를 측정하였다. Figure 1에서는 구획모델 내부에 설치되어 있는 열전대선의 위치를 나타내고 있다.
따라서 본 연구에서는 KS F ISO 9705 시험방법(6)에서 제시하고 있는 2.4 (L) × 3.6 (W) × 2.4 (H) m의 크기의 화재실을 구획 모델로 선정하여, 침대, 이불장, 화장대와 장롱 등과 같은 가연물들을 내부에 배치한 실규모의 구획 화재실험을 진행하였다.
67 kg/m2으로 나타났다. 실규모 화재 실험시나리오는 Table 1에 제시하고 있으며, 화재실험은 라지스케일칼로리미터(Large Scale Calorimeter)(9)에서 실시하고 쓰레기통에서의 초기 발화에 의한 전체 구획으로 화재가 확산되는 것으로 시나리오를 결정하였다. 구획 화재실험은 라지스케일칼로리미터에서 열방출률이 측정되고 내부에서의 온도 변화를 측정하기 위해서 구획 모델 중심부에 열전대선을 설치하여 온도변화를 측정하였다.
Figure 2에서는 구획 모델 내부에 배치되어 있는 싱글침대, 이불장, 화장대와 장롱 등과 같은 가연물을 보여주고 있다. 싱글침대와 장롱 사이에는 쓰레기통을 설치하여 초기 착화 시 옆으로 화염이 확산되도록 하였다.
구획 내부에서의 가연물 배치에 따른 화재 성상 변화는 화재 성장 속도 등에 많은 영향을 끼치지만 현실적으로 가연물 배치에 따른 화재 위험도를 예측 및 평가하기에는 어려움을 나타내고 있다. 이에 화재실험에서는 내부의 가연물에 배치에 대한 영향력은 고려하지 않고 구획 내의 가연물량에 대한 문헌 조사 값만을 사용하여 실험을 진행하였다.
화재실험 데이터를 사용하여 주거시설에서의 화재성장속도는 고속으로 나타났으며, 화재 성장 시간, τgrow은 화재가 성장하는 단계부터 성장하는 시간을 나타내고 있으며, 화재 성장 이후 최대 열방출률, Qpeak는 화재실험을 통해 측정된 결과값을 적용하였다.
대상 데이터
. 본 구획 화재 실험에서는 건축물의 용도별 가연물량 조사문헌(8)에서 제시하고 있는 서울, 경기도 일대의 공동주택 15개소에서의 거실, 안방, 작은방에 대한 가연물량 조사결과를 사용하였다. 조사 결과, 공동주택의 가연물량은 평균 22.
성능/효과
열전대선은 구획 모델 바닥면에서부터 천장부까지 총 10개 지점에서 측정되었으며, 구획 천장부에서는 화재실험 7분 59초에 600 ℃에 도달하였고 바닥면에서는 8분 55초에 도달하였다. 구획화재는 초기 착화 이후에 약 4분 20초에 성장하기 시작하였으며, 이를 토대로 열방출률 1 MW 도달시간과 내부 평균온도 600 ℃의 시점을 고려한 플래시오버 예측 시간은 약 5분으로 예측할 수 있다.
4 kW로 측정되었다. 또한 구획내에서의 열방출률이 1 MW가 넘는 시점은 화재실험 7분 49초로 열방출률이 1137.8 kW로 측정되었다.
화재는 문헌들에서 제시되고 있는 화재성장속도가 다르기 때문에 화재안전 설계자에 의해 구획 공간에서의 화재성장이 다르게 예측될 수 있다. 본 실규모의 화재실험 데이터를 사용한 결과 주거시설의 화재성장은 고속으로 제시 되고 있으며, 이에 따른 화재성장별 열방출률 곡선을 제시하였다. 실규모의 화재실험 결과는 구획공간에서의 화재 크기 예측뿐만 아니라 현재 국내에서 사용되고 있는 컴퓨터 해석 프로그램인 FDS의 결과값에 대한 검증 및 초기 기본 자료로도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 본 연구에서는 건축물에서의 용도별 분류 중에서 화재발생과 인명의 피해가 많은 주거시설을 대상으로 하여 실규모의 화재실험을 실시하였다. 실규모의 화재실험 결과, 열방출률은 최대 3810.6 kW로 측정되었으며, 내부의 온도는 8분 55초안에 전체공간에서 600 ℃를 초과하였으며, 화재가 성장한 이후 약 5분에 플래시오버가 발생하였다.
본 구획 화재 실험에서는 건축물의 용도별 가연물량 조사문헌(8)에서 제시하고 있는 서울, 경기도 일대의 공동주택 15개소에서의 거실, 안방, 작은방에 대한 가연물량 조사결과를 사용하였다. 조사 결과, 공동주택의 가연물량은 평균 22.67 kg/m2으로 나타났다. 실규모 화재 실험시나리오는 Table 1에 제시하고 있으며, 화재실험은 라지스케일칼로리미터(Large Scale Calorimeter)(9)에서 실시하고 쓰레기통에서의 초기 발화에 의한 전체 구획으로 화재가 확산되는 것으로 시나리오를 결정하였다.
실규모의 화재실험을 통해 측정된 열방출률, 산소소모량과 내부 온도 측정 결과는 Figure 4에서 나타내고 있다. 최대 열방출률은 화재실험 시작 9분 34초에 3810.6 kW로 측정되었고 최소 산소량은 실험 시작 9분 2초에 20.32%로 측정되었다. 구획 공간에서의 내부 온도 변화는 플래시오버가 발생되는 시점을 예측하기 위해서 내부온도가 1,350 ℃에 도달하는 시간까지 나타내었으며, Table 4에서는 구획 내부에서의 플래시오버 발생 온도인 600 ℃(10)에 도달하는 시간을 나타내었다.
후속연구
본 실규모의 화재실험 데이터를 사용한 결과 주거시설의 화재성장은 고속으로 제시 되고 있으며, 이에 따른 화재성장별 열방출률 곡선을 제시하였다. 실규모의 화재실험 결과는 구획공간에서의 화재 크기 예측뿐만 아니라 현재 국내에서 사용되고 있는 컴퓨터 해석 프로그램인 FDS의 결과값에 대한 검증 및 초기 기본 자료로도 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
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