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문제 정의
- 본 연구는 침대 매트리스의 화재 화염 전파에 영향을 주는 인자들을 분석하고, Jame G. Quintiere 등이제안한 수평 화염 확산 이론식을 통한 결과(2006) 값과 실험 측정값을 비교함으로서 합리적으로 추론되어질 수 있는 수평화염전파 매커니즘을 제안하는 것을목적으로 한다.
- 평균 화염높이의 계산을 위해서는 Zukoski (1980) 및 Heskestad(1983), 그리고 McCaffrey (1979)의 공식에의해서 제안되는수식들이 주로 사용되고 있으나, 여기에서는 실험값으로부터 측정된 화염높이와 Zukoski에 의해 제안된 수식으로 산출된 평균 화염높이를 비교하고자하였다. Zukoski의 평균 화염높이 계산식은 HRR과 연소반경으로 이뤄진 함수로서 식(b)와 같다.
- 마. 화염전파란, 연소분야(reaction-to-fire) 에서 다뤄지는 모든 parametei들이 집결되어 정성적 및 가시적으로 나타나는 중요한 화재현상으로서, 본 연구에서는 침대 매트리스에서 발생되는 수평 화염전파 성상을 파악하기 위한 실험연구가 진행되었고, 수평 화염전파 속도를 정량화시키기 위한 분석이수행되었다. 본 연구는 여러 레이어로 구성된 복합가연물 및 철제 스프링으로 이루어진 실물규모 침대 매트리스라는 복잡한 연소 물체에 대해서 화재시의 회-염전파를 정량적으로 분석한 자체로서도 중요한 의미를 가질 수 있으나 향후 침대 매트리스가구획 공간의 Configuration 상황에 따라 상호 작용하는 연소 성상을 규명할 경우 더욱 실질적인 화염전파 매커니즘을 분석할 수 있을 것으로 예상된다.
가설 설정
- 8과 같이 고려되어졌다. 연소성상은 Fig. 8에서와 같이, 설정되어진 중심으로부터 화염이 방사형으로 전파되어짐에 따라 반원형 및 직사각형 연소면적을 가지는것으로 가정되었으며, 두 형태의 합산면적을 매트리스 상단표면의 총 연소면적으로 가정하였다. 연소면적과 같은크기를 가지는 임의의 원을 가정할 경우에 도출되는 직경 (D), 무차원 열방출율 변수인 HRR(Q*), 평균 화염높이 (Lc) 등은 식(a)과 식(b)에서 산출(7 =3.
- 도출되어 진다. 일반적인 연질 우레탄 폼은 410 P 에서 자연 발화되고, 290 C를 초과할 경우 불꽃 착화가 되는데 본 연구에서는 300 P의 온도 값이 측정될 때 매트리스 표면이 착화되었다고 가정하여, 착화순간까지 경과 된 시간을 측정하였으며, 착화시의 경과 시간 값들의 데이터를 통해 화염전파속도를 계산하였다. Fig.
- 열전도율 人는 식(1)와 같이 산출되어지는데 이때화염의 가스 온도는 1073 K로 가정한다
- 라. 본 연구에서는 침대 매트리스 내부의 화염확산을구형 (sphere shape) 열복사 및 수직 평판 대류 모델로 가정하였으며, 이에 따른 열복사 및 열대류 합성을 시도하였고 식(g)와 같이 제안하였다. 열복사및 열대류를 합성하여 화염 전파를 산출한 모델식이실제 시험체에 적용한 시도 사례는 현재까지 미미한 상태이기에 본 연구의 제안식이 갖는 의미는 매우 크다고 할 수 있으나, 향후 이 모델식은 좀 더 다양한 재료에 적용되어 다각적인 화재 시나리오에서검증되어야 그 타당성이 높아질 것으로 판단된다.
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