본 연구에서는 건축물에서의 성능기반 화재안전 설계 시에 사용되는 구획공간에서의 화재 성상 분석을 위해서 사무실 공간을 대상으로 하여 $2.4(L){\times}3.6(W){\times}2.4(H)m$의 크기의 구획 Mock-up을 제작하고 구획 내부에는 화재하중$18.74kg/m^2$을 적용하여 책상, 의자, 컴퓨터 등과 같은 실제 가연물을 배치하여 화재실험을 실시하였다. 화재실험 결과, 구획 공간의 내부 중앙에서는 394~408 s 사이에 $600^{\circ}C$에 도달하였고 구획 입구 모서리에서는 404~420 s 사이에 $600^{\circ}C$에 도달하였다. 본 연구에서는 화재실험을 통해 측정된 온도변화 데이터를 BFD 곡선에 적용하여 화재시 구획 공간내의 온도변화 예측 기법을 분석하고자 하였으며, 화재실험을 통해 BFD 곡선 인자는 최대온도 $900^{\circ}C$, 최대온도 도달시간 7분과 형태계수 1.5로 결정하였다. BFD 곡선에 적용된 사무실 공간의 시간에 따른 온도 곡선은 화재초기에 빠르게 상승한 이후에 약 9분경 이후에 감소하는 형태를 나타내고 있다.
본 연구에서는 건축물에서의 성능기반 화재안전 설계 시에 사용되는 구획공간에서의 화재 성상 분석을 위해서 사무실 공간을 대상으로 하여 $2.4(L){\times}3.6(W){\times}2.4(H)m$의 크기의 구획 Mock-up을 제작하고 구획 내부에는 화재하중 $18.74kg/m^2$을 적용하여 책상, 의자, 컴퓨터 등과 같은 실제 가연물을 배치하여 화재실험을 실시하였다. 화재실험 결과, 구획 공간의 내부 중앙에서는 394~408 s 사이에 $600^{\circ}C$에 도달하였고 구획 입구 모서리에서는 404~420 s 사이에 $600^{\circ}C$에 도달하였다. 본 연구에서는 화재실험을 통해 측정된 온도변화 데이터를 BFD 곡선에 적용하여 화재시 구획 공간내의 온도변화 예측 기법을 분석하고자 하였으며, 화재실험을 통해 BFD 곡선 인자는 최대온도 $900^{\circ}C$, 최대온도 도달시간 7분과 형태계수 1.5로 결정하였다. BFD 곡선에 적용된 사무실 공간의 시간에 따른 온도 곡선은 화재초기에 빠르게 상승한 이후에 약 9분경 이후에 감소하는 형태를 나타내고 있다.
In this study, the Mock-up office space experiments have been performed for the fire behavior analysis of the compartmented space used for the performance-based fire safety design of buildings. Mock-up test was conducted using the compartmented office space dimensions, which are 2.4 m wide, 3.6 m wi...
In this study, the Mock-up office space experiments have been performed for the fire behavior analysis of the compartmented space used for the performance-based fire safety design of buildings. Mock-up test was conducted using the compartmented office space dimensions, which are 2.4 m wide, 3.6 m wide, and 2.4 m hight. Test was conducted with the combustible materials such as a desk, a chair, a computer ect. The fire load in the Mock-up office space was $18.74kg/m^2$. As a result, the temperature of the central compartment space to reach $600^{\circ}C$ were 394 to 408 s. The temperature of the corner near the entrance edge to reach $600^{\circ}C$ were 404 to 420 s. At this study, the temperature curve in the compartmented space has been predicted using the temperature data appling the BFD curve. The BFD curve factor based on the fire tests was determined by the maximum temperature of $900^{\circ}C$, 7 min to reach the maximum temperature, and the shape coefficient of 1.5. The initiating fire was rapidly increased to 9 min, and decreased.
In this study, the Mock-up office space experiments have been performed for the fire behavior analysis of the compartmented space used for the performance-based fire safety design of buildings. Mock-up test was conducted using the compartmented office space dimensions, which are 2.4 m wide, 3.6 m wide, and 2.4 m hight. Test was conducted with the combustible materials such as a desk, a chair, a computer ect. The fire load in the Mock-up office space was $18.74kg/m^2$. As a result, the temperature of the central compartment space to reach $600^{\circ}C$ were 394 to 408 s. The temperature of the corner near the entrance edge to reach $600^{\circ}C$ were 404 to 420 s. At this study, the temperature curve in the compartmented space has been predicted using the temperature data appling the BFD curve. The BFD curve factor based on the fire tests was determined by the maximum temperature of $900^{\circ}C$, 7 min to reach the maximum temperature, and the shape coefficient of 1.5. The initiating fire was rapidly increased to 9 min, and decreased.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
건축물에서 화재의 확산을 방지하기 위해서는 구획공간 내에서의 온도 변화 예측 등과 같이 구획공간 내의 연소 특성을 우선적으로 판단해야 한다. 따라서 본 연구에서는 사무실 용도의 실대형 구획화재 실험을 통하여 내부 공간에서의 온도변화를 측정하여 BFD curve에서 제시하고 있는 온도변화 예측 기법을 통해 구획공간 내의 온도변화를 예측하고자 하였다.
는 형태계수를 의미한다. 본 연구에서는 실규모 화재실험을 통해 측정된 온도변화 데이터를 BFD 곡선에 적용하여 구획 공간에서의 온도 곡선을 제시하고자 하였다.
화재 시 구획공간 내에서의 온도 변화를 예측하기 위해서는 다양한 방법들을 사용할 수 있다. 본 연구에서는 최대온도(℃), 최대온도 도달시간(min)과 형태계수 를 사용하여 구획 공간 내에서의 온도 변화를 예측할 수 있는 BFD Curve를 통해 구획공간에서의 온도변화를 예측할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해 실대형 화재실험을 통해 기초 데이터를 확보하였으며, 실험 데이터를 사용하여 구획 공간에서의 온도 변화 곡선을 나타내었다.
이에 본 연구에서는 실규모의 구획화재 실험을 통해서 구획 공간 내부에서의 온도 변화를 측정하고 측정된 데이터를 바탕으로 하여 온도 변화 예측 기법을 분석하고자 하였다. 구획화재실험은 KS F ISO 9705 시험방법(3)에서 제시하고 있는 2.
제안 방법
. Qiang XU 외는 ISO 9705 화재 실험을 통해서 형태계수 에 대한 연구(12)를 진행하였으며, 해당 연구는 구획 공간에서 목재크립을 사용하여 측정된 실제 온도 변화 곡선과 형태계수에 따른 오차율을 분석하였다. 연구결과로서 온도변화는 상부층에서 형태계수가 1.
또한, 표준온도 곡선에서는 구획공간 내에서의 화재하중값, 분포와 환기조건 등을 고려하고 있지 않다. RWS 터널 온도 곡선은 시험시작 60분 후에 최대 온도 1,350 ℃에 도달하며, 터널 내에서 탱크로리 화재사고를 최악의 시나리오로 선정하여 개발되었다. 탱크로리 화재 사고 시에 열방출률은 300 MW, 예상시간은 120분으로 예측하였다(4).
구획화재실험은 KS F ISO 9705 시험방법(3)에서 제시하고 있는 2.4 (L) × 3.6 (W) × 2.4 (H) m의 크기의 Mock-up을 제작하고 Mock-up 내부에 실제 가연물을 배치하여 진행하였다.
5로 나타나고 있다. 따라서 본 연구에서는 형태계수, sc = 1.5로 산정하여 구획공간에서의 온도 변화 예측에 적용하였다.
(min)과 형태계수를 사용하여 구획공간에서의 온도변화를 예측할 수 있다. 따라서 최대 온도는 국외문헌에서 제시하고 있는 최대온도를 900 ℃로 결정하였으며, 도달하는 시간은 화재실험 온도 데이터에 의해 7분으로 제시하였다. 또한, 형태계수는 실험 데이터와 비교 분석을 통해 1.
실대형 화재실험은 2.4 (L) × 3.6 (W) × 2.4 (H) m의 크기의 구획 Mock-up에서 진행하였으며, 구획 내부에는 화재하중 18.74 kg/m2을 적용하여 책상, 의자, 컴퓨터 등과 같은 실제 가연물을 배치하였다.
를 Figure 2와 같이 내부의 중앙부와 입구에 열전대 트리(Thermocouples trees)를 설치하였다. 열전대 트리별 총 10개의 열전대 선이 설치되었으며, 높이별로는 바닥면에서부터 300, 500, 700, 900, 1100, 1300, 1500, 1700, 1900, 2100 mm에 설치하였다.
본 연구에서는 최대온도(℃), 최대온도 도달시간(min)과 형태계수 를 사용하여 구획 공간 내에서의 온도 변화를 예측할 수 있는 BFD Curve를 통해 구획공간에서의 온도변화를 예측할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해 실대형 화재실험을 통해 기초 데이터를 확보하였으며, 실험 데이터를 사용하여 구획 공간에서의 온도 변화 곡선을 나타내었다.
구획공간에서의 최대온도는 구획의 환기율, 가연물량 등과 같은 다양한 요인에 따라 다르게 나타날 수 있지만, 온도 변화를 예측하기 위해서 일부 국외 기준에서는 구획공간의 특성에 따라 최대온도를 제시하여 성능기반 화재안전 설계에 활용하고 있다. 이에 본 연구에서는 Table 6에서 제시하고 있는 뉴질랜드 성능기반 화재안전 설계 기준의 화재위험도 분류별 최대 가스온도(10)를 적용하여 최대 온도를 설정하였다. 해당 기준에서는 건축물의 용도별 화재위험도를 구분하고 있으며, 사무실은 화재위험도 분류 “2”로 제시되고 있다.
RWS 터널 온도 곡선은 시험시작 60분 후에 최대 온도 1,350 ℃에 도달하며, 터널 내에서 탱크로리 화재사고를 최악의 시나리오로 선정하여 개발되었다. 탱크로리 화재 사고 시에 열방출률은 300 MW, 예상시간은 120분으로 예측하였다(4).
화재실험은 구획공간의 용도를 사무실 공간으로 선정하였으며, 2.4 (L) × 3.6 (W) × 2.4 (H) m의 크기와 0.8 (L) × 2.0 (H) m의 단일 개구부를 가지는 구획 Mock up에서 실시하였다.
대상 데이터
Barnett이 총 142회 이상의 화재실험의 결과값을 통해서 다음과 같은 구획 공간에서의 온도 곡선의 변화식(BFD 곡석)을 제안하였다. BFD 곡선을 위해서 사용된 총 142번의 화재실험 데이터는 목재크립(132번 실험), 휘발유(1회), 등유(1회), 폴리우레탄폼(2회), 자동차(2회), 의자(3회)와 가구류 세트(1회)로 구성되고 화재실험을 통해 측정된 데이터와 BFD 곡선의 정확도는 87%로 나타났다(6).
건축물의 구획 내부에서의 온도 변화를 예측하기 위해서 Table 2와 같이 실규모의 화재실험 시나리오를 선정하였다. 화재실험은 구획공간의 용도를 사무실 공간으로 선정하였으며, 2.
1kg의 오차를 발생한다. 화재실험은 쓰레기통에 발화가 시작되어 구획공간 전체로 화염이 확산되는 것으로 설정하였으며, 이에 따라 책상 하부에 설치되어 있는 쓰레기통 내부에 소량의 햅탄을 착화원으로 이용하였다.
데이터처리
본 화재실험을 통해서 측정된 온도 데이터 중에서 구획 Mock up의 중앙 상층부의 Temp. 17 (1,500 mm)에서 측정된 데이터를 사용하여 형태계수 에 따른 온도 변화 곡선을 비교/분석하였다. Table 9에서는 측정된 온도데이터와 적용된 형태계수를 나타내고 있다.
따라서 최대 온도는 국외문헌에서 제시하고 있는 최대온도를 900 ℃로 결정하였으며, 도달하는 시간은 화재실험 온도 데이터에 의해 7분으로 제시하였다. 또한, 형태계수는 실험 데이터와 비교 분석을 통해 1.5로 제시하여, 구획공간에서의 온도변화 곡선을 나타내었다. BFD 곡선에 적용된 사무실 공간의 시간에 따른 온도 곡선은 화재초기에 빠르게 상승한 이후에 약 9분경 이후에 감소하는 형태를 나타내고 있다.
성능/효과
Qiang XU 외는 ISO 9705 화재 실험을 통해서 형태계수 에 대한 연구(12)를 진행하였으며, 해당 연구는 구획 공간에서 목재크립을 사용하여 측정된 실제 온도 변화 곡선과 형태계수에 따른 오차율을 분석하였다. 연구결과로서 온도변화는 상부층에서 형태계수가 1.5~3.0의 범위 내의 가스온도의 변화가 작은 오차율들이 나타났으며, 형태계수 2.0에서 최적의 온도 변화가 예측되었다.
사무실에 대한 화재실험 결과를 Figure 3에서 보여주고 있으며, 화재실험은 총 30분 동안 진행하였다. 화재실험은 쓰레기통에 착화된 화염이 실험 시작 약 5분 후에 책상으로 확산되었으며, 약 6분 후에 가연물 전체로 화염이 확산되었다. 전체 가연물로 화염이 확산되어 실험 시작 약 7분 후에 외부로 화염이 출화되면서 플래시오버가 발생되었다.
참고문헌 (12)
A. H. Buchanan, "Fire Engineering Design Guide", University of Canterbury, pp. 29-31 (2001).
George V. Hadjisophocleous and Noureddine Benichou, "Performance Criteria Used in Fire Safety Design", Automation in Construction 8, pp. 489-501 (1999).
D. H. Kim, "A Study on the Establishment of the Fire Load by Building Occupancy", Ph. D. Program in Architectural Engineering Graduate School, Konkuk University, pp. 85-93 (2003).
Korean Agency for Technology and Standards, "Thermocouples", KS C 1602:2009 (2009).
NFPA, "Standard Methods of Fire Tests for Evaluating Room Fire Growth Contribution of Textile Coverings on Full Height Panels and Walls", NFPA 265 (2002).
C. R. Barnett and G. C. Clifton, "Examples of Fire Engineering Design for Steel Memvers, Using a Standard Curve Versus a New Parametric Curve", Fire and Materials, pp. 309-322 (2004).
C. R. Barnett, "Replacing International Temperature-time Curves with BFD Curve", Fire Safety Journal, pp. 321-327 (2007).
Qiang Xu, Gregory J. Griffin, Yong Jiang and Cong Jin, "An Evaluation of the BFD Curve Based upon Wood Crib Fires Performed in an ISO9705 Room", Thermal Science, Vol. 14, No. 2, pp. 521-531 (2010).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.