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최적화 기법을 이용한 이산화탄소 소화설비의 설계프로그램 개발에 관한 연구
A Study on the Design Program Development of the Carbon Dioxide Fire Extinguishing System Using an Optimization 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.28 no.3, 2014년, pp.1 - 9  

이동명 (경민대학교 소방행정학과)

초록
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본 연구에서는 이산화탄소 소화설비의 설계이론, 소방방재청 고시 제2012-11호, KS B 6261과 최적화 기법 중 최대 경사법을 바탕으로 이산화탄소 소화설비의 설계인자를 최적화할 수 있는 설계프로그램을 개발하였다. 설계프로그램은 정립된 로직 및 알고리즘을 바탕으로 C++ 컴파일러를 이용하여 개발하였고 윈도우 운영체계에서 운영되도록 하였다. 이산화탄소 소화설비 설계인자의 최적화는 제한조건으로 구속되어있는 약제유동율, 방출시간 및 설계변수(배관내경 등)를 최소화하였다. 시험장치에 의해 설계프로그램의 성능을 검증하였고, 소방분야에 최적설계의 기틀을 마련하였다. 또한 최적설계인자를 바탕으로 이산화탄소 소화설비를 시공함으로서 소화설비의 효율성을 높이고 화재진압을 극대화할 것으로 본다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, it was developed to the design program optimization the design factors of the carbon dioxide fire extinguishing system on the basis of design theory for the carbon dioxide fire extinguishing system, national emergency management agency (NEMA) notice No. 2012-11, KS B 6261 and steepest...

주제어

#Optimization   #Steepest descent method   #Carbon dioxide fire extinguishing system   #Design program   #Optimal design  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 이산화탄소 소화설비의 소화성능향상과 원가절감에 목적을 두고 최적화(optimization) 기법을 응용하여 이산화탄소 소화설비의 설계프로그램을 개발함으로써 소방분야에 최적설계의 기틀을 마련하고자 한다. 설계 프로그램은 이산화탄소 소화설비의 설계이론과 최적화 기법 중 민감도 해석(sensitivity analysis)에서 비선형 문제를 선형 문제로 바꾸기 위해 미분을 취하는 방법인 최대 경사법(steepest descent method)을 이용하여 이산화탄소 소화설비의 약제방출량, 배관 및 분사헤드의 내경 등의 설계인자를 최적화할 수 있도록 하고 시험을 통해 설계프로그램을 검증하고자 한다.

가설 설정

  • 소화성능은 대상물에 설치된 소화설비를 이용하여 효과적이고 효율적으로 화재진압을 하는 것이며, 이때 소화설비는 최적의 시설을 설치하고 최소 약제량으로 최대 진압 효과를 얻는 것이라고 생각한다. 소방도 이제는 소화성능 향상을 위한 노력뿐만 아니라 가치공학(value engineering) 측면에서 원가절감 등을 고려한 시설의 소화성능을 고려해야 할 것이다. 공학분야에서는 원가절감 등에 목적을 두고 수학의 최적화 이론과 공학적 이론을 접목시킨 최적설계(optimal design)(6)는 1970년대부터 시작되어 기계(6), 설비(7), 토목(8) 등 많은 분야에서 응용되고 있고 경제적인 알고리즘 개발에 노력을 하고 있다.
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참고문헌 (13)

  1. D. M. Lee and W. K. Lim, "A Development Design Program and Test Module of the Carbon Dioxide Fire Extinguishing System", Proceedings of 2012 Autumn Annual Conference, Korean Institute of Fire Science & Engineering, pp. 267-270 (2012). 

  2. W. K. Kim, "Quantity of the Agent in the Piping System of Low Pressure Carbon Dioxide Extinguishing Systems", Proceedings of 2011 Spring Annual Conference, Korean Institute of Fire Science & Engineering, pp. 136-139 (2011). 

  3. S. M. Lee, S. W Moon and S. H. Ryu, "A Study on verifying the reliability of CO2 Fire Extinguishing Systems through the Direct Discharge Test", Proceedings of 2012 Spring Annual Conference, Korean Institute of Fire Science & Engineering, pp. 155-158 (2012). 

  4. NEMA, "The Certification Performance of Design Program and the Technical Standard of Product Inspection of Gas Extinguishing Systems", NEMA Notice No. 2012-11 (2012). 

  5. NEMA, "National Fire Safety Code of Carbon Dioxide Fire Extinguishing System", NEMA NFSC 106 (2012). 

  6. D. M. Lee, "A Study on Dynamic Optimization of Machine Structures", In-Ha University (1997). 

  7. C. Y. Choi and S. C. Ko, "A Practical Approch for Optimal Design of Pipe Diameters in Pipe Network", Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering, Vol. 18, No. 8, pp. 635-640 (2006). 

  8. S. D. Shon and S. J. Lee, "A Study on the Optimum Design Program for Steel Truss Using Discrete Design Variables", Proceedings of KASS Symposium-Spring, Vol. 8, No. 1, KASS, pp. 111-118 (2011). 

  9. NFPA, "Standard on Carbon Dioxide Fire Extinguishing Systems", NFPA 12A (2006). 

  10. SFPE, "SFPE Handbook of Fire Protection Engineering", Third Edition, NFPA (2002). 

  11. P. J. DiNenno, E. W. Forsseli, M .J. Ferreira, C. P. Hanauska and B. A. Johnson, "Modeling of the Flow Properties and Discharge of Halon Replacement Agents", NFPA Tehnical Papers, pp. 117-129 (1994). 

  12. E. J. Haug and J. S. Arrora, "Applied optimal Design", pp. 15-94 (1979). 

  13. Korean Industrial Standard, "KS B 6261 Fixed High- Pressure Carbon Dioxide Fire Extinguishing Systems", Korean Standards Association (2007). 

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