화재사고는 그 충격과 영향이 업무중단 및 기업의 존폐를 좌우 할 수 있는 대표적인 재난 유형이다. 따라서 사전 예방, 대비는 물론 재난 발생 시 신속한 초기대응이 매우 중요하다. 현재 운용되고 있는 저탄장 및 합판 가공 산업 분야 등에서는 다공성 가연물의 저장이 불가피하다. 다공성 가연물 저장 공간의 화재는 그 특성상 발화시점의 파악 및 초기진압이 어려우며, 초동 대처에 실패할 경우 표면화재에서 심부화재로 이어져 2차 화재피해가 발생할 가능성이 높다. 또한 심부화재는 다량의 독성가스발생과 재발화로 인해 인적 물적 피해를 야기할 수 있으므로 다공성 가연물을 취급하는 저장공간을 중심으로 피해경감 대책이 요구된다. 본 연구는 침윤소화약제 사용 시 다공성 물질의 심부화재 소화 효율 증대에 관한 기초 연구로써, 계면활성제의 농도에 따른 침투성능의 향상에 관한 연구를 수행하였다. 실험에 사용된 다공성 물질은 국내 사용 목재의 75%를 점유하고 있는 뉴질랜드산 소나무의 원목 목분을 사용하였다. 소화용수는 침윤소화약제에 사용되고 있는 Butyl Di Glycol (BDG)을 선택하여 농도에 따른 표면장력별 표준시료를 제작하여 실험을 수행하였다. 실험은 NFPA 18의 Deep-Seated Fire Test를 기초로 수행하였으며, 살수량과 다공성 물질 내부로의 침투량, 다공성 물질 외부로의 배출량 측정 실험을 실시하였다. 실험결과 계면활성제 농도에 따른 표면장력이 감소함에 따라 거시적 침투속도는 감소하나 다공성 물질 내부로의 침투량은 증대되는 특성을 확인하였다.
화재사고는 그 충격과 영향이 업무중단 및 기업의 존폐를 좌우 할 수 있는 대표적인 재난 유형이다. 따라서 사전 예방, 대비는 물론 재난 발생 시 신속한 초기대응이 매우 중요하다. 현재 운용되고 있는 저탄장 및 합판 가공 산업 분야 등에서는 다공성 가연물의 저장이 불가피하다. 다공성 가연물 저장 공간의 화재는 그 특성상 발화시점의 파악 및 초기진압이 어려우며, 초동 대처에 실패할 경우 표면화재에서 심부화재로 이어져 2차 화재피해가 발생할 가능성이 높다. 또한 심부화재는 다량의 독성가스발생과 재발화로 인해 인적 물적 피해를 야기할 수 있으므로 다공성 가연물을 취급하는 저장공간을 중심으로 피해경감 대책이 요구된다. 본 연구는 침윤소화약제 사용 시 다공성 물질의 심부화재 소화 효율 증대에 관한 기초 연구로써, 계면활성제의 농도에 따른 침투성능의 향상에 관한 연구를 수행하였다. 실험에 사용된 다공성 물질은 국내 사용 목재의 75%를 점유하고 있는 뉴질랜드산 소나무의 원목 목분을 사용하였다. 소화용수는 침윤소화약제에 사용되고 있는 Butyl Di Glycol (BDG)을 선택하여 농도에 따른 표면장력별 표준시료를 제작하여 실험을 수행하였다. 실험은 NFPA 18의 Deep-Seated Fire Test를 기초로 수행하였으며, 살수량과 다공성 물질 내부로의 침투량, 다공성 물질 외부로의 배출량 측정 실험을 실시하였다. 실험결과 계면활성제 농도에 따른 표면장력이 감소함에 따라 거시적 침투속도는 감소하나 다공성 물질 내부로의 침투량은 증대되는 특성을 확인하였다.
The fire accident is a representative type of disaster that can largely impact on business. Therefore, precautionary measures and rapid initial response is very important when a disaster occurs. The storage of porous combustibles is inevitable in coal yard, plywood processing industry, and others th...
The fire accident is a representative type of disaster that can largely impact on business. Therefore, precautionary measures and rapid initial response is very important when a disaster occurs. The storage of porous combustibles is inevitable in coal yard, plywood processing industry, and others that are currently operating. Initial fire fighting of fire and identifying the ignition point in such a porous combustible storage space are so difficult that if the initial response is failed, being led to deep-seated fire, surface fire is likely to result in secondary damage. In addition, deep-seated fire can cause personal injuries and property damage due to a large amount of toxic gases and reignition. Therefore damage reduction measures is required around the storage space to handle a porous flammable. Improving the penetration performance of the concentration of the surfactant is carried out as underlying study, which is about an deep-seated fire extinguishing efficiency augmentation when using wetting agents. The porous materials used in the experiments is radiata pine wood flour, which occupies more than 75% of the domestic wood market. Fire fighting water is selected as Butyl Di Glycol (BDG), which is being used for infiltration extinguishing agent, and the experiment was carried out by producing a standard solution. The experiment was carried out on the basis of the Deep-Seated Fire Test of NFPA 18. The amount of watering, porous material to the internal amount of penetration, and runoff measurement out of the porous material was conducted. According to experimental results, as the surface tension is reduced, the surfactant concentration macroscopic penetration rate decreases, but infiltration to a porous material is shown to have growth characteristics.
The fire accident is a representative type of disaster that can largely impact on business. Therefore, precautionary measures and rapid initial response is very important when a disaster occurs. The storage of porous combustibles is inevitable in coal yard, plywood processing industry, and others that are currently operating. Initial fire fighting of fire and identifying the ignition point in such a porous combustible storage space are so difficult that if the initial response is failed, being led to deep-seated fire, surface fire is likely to result in secondary damage. In addition, deep-seated fire can cause personal injuries and property damage due to a large amount of toxic gases and reignition. Therefore damage reduction measures is required around the storage space to handle a porous flammable. Improving the penetration performance of the concentration of the surfactant is carried out as underlying study, which is about an deep-seated fire extinguishing efficiency augmentation when using wetting agents. The porous materials used in the experiments is radiata pine wood flour, which occupies more than 75% of the domestic wood market. Fire fighting water is selected as Butyl Di Glycol (BDG), which is being used for infiltration extinguishing agent, and the experiment was carried out by producing a standard solution. The experiment was carried out on the basis of the Deep-Seated Fire Test of NFPA 18. The amount of watering, porous material to the internal amount of penetration, and runoff measurement out of the porous material was conducted. According to experimental results, as the surface tension is reduced, the surfactant concentration macroscopic penetration rate decreases, but infiltration to a porous material is shown to have growth characteristics.
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문제 정의
본 연구에서는 계면활성제만을 첨가시킨 표준시료를 제작하여 동일 다공성 물질을 대상으로 실험을 진행하였으며, 이에 따른 침투 및 소화특성을 규명하였다. 실험은 축소모형 실험장치로 심부화재 소화실험을 진행하였으며, 침투량과 배출량을 측정함으로써 다공성 물질 내부 함수율을 도출하여 계면활성제의 첨가율에 따른 침투성능의 향상도를 확인하였다.
실험은 축소모형 실험장치로 심부화재 소화실험을 진행하였으며, 침투량과 배출량을 측정함으로써 다공성 물질 내부 함수율을 도출하여 계면활성제의 첨가율에 따른 침투성능의 향상도를 확인하였다. 이를 바탕으로 심부화재의 조기진압을 위한 침윤소화약제의 연구 개발의 기초자료로 활용하고자 한다.
제안 방법
본 연구에서는 BDG 농도에 따른 표면장력에 의해 구현되는 침투성능을 분석하기 위하여 약제탱크에서 분사노즐을 통해 다공성물질 홀더로 표준시료를 살수시켜 살수량, 배출량, 침투량을 측정하고 침투성능을 분석하였다.
본 연구에서는 계면활성제만을 첨가시킨 표준시료를 제작하여 동일 다공성 물질을 대상으로 실험을 진행하였으며, 이에 따른 침투 및 소화특성을 규명하였다. 실험은 축소모형 실험장치로 심부화재 소화실험을 진행하였으며, 침투량과 배출량을 측정함으로써 다공성 물질 내부 함수율을 도출하여 계면활성제의 첨가율에 따른 침투성능의 향상도를 확인하였다. 이를 바탕으로 심부화재의 조기진압을 위한 침윤소화약제의 연구 개발의 기초자료로 활용하고자 한다.
대상 데이터
본 연구에서는 기초실험에서 사용된 국내 · 외 시판되는 약제들의 주요 계면활성제로 사용되는 Butyl Di-Glycol(BDG)를 농도에 따른 표면장력별 표준시료를 제작하여 사용하였다. Table 1은 해당 표준시료의 물리적 특성을 나타낸다.
실험에 사용된 목분은 국내 사용 목재의 75%를 점유하고 있는 라디에타 파인(radiata pine)의 원목 목분을 사용하였으며(12), Sieve Shaker(청계상공사, CG-211-8)를 통해 체가름하여 1,000~2,000 μm의 균일입도 조건으로 실험하였다.
이론/모형
Figure 2는 실험방법에 대한 흐름도를 나타낸다. 본 실험은 NFPA 18의 Deep-seated fire test를 기반으로 수행하였으며(14), 침투성능을 분석하기 위하여 약제탱크에서 분사노즐을 통해 다공성물질 홀더로 소화용수를 살수시켜 살수량(Scale 1), 배출량(Scale 2), 침투량(Scale 3)을 측정하여 침윤소화약제의 침투성능을 분석하였다.
성능/효과
(1) 침투 속도의 경우 물은 33 mN/m 표준시료에 비해 9.6배가 빠름을 확인하였으며 침투량의 경우 33 mN/m 표준시료는 물에 비해 1.91배 많음을 확인하였다.
(2) 계면활성제가 첨가된 표준시료의 침투속도가 시료홀더를 계(System)로 정의하는 관점에서는 느린 것으로 판단할 수 있으나, 목분 입자를 하나의 계로 정의하는 관점에서는 물보다 빠름을 실험적으로 규명하였다.
(3) 40 mN/m 표준시료가 물 대비 64.8% 향상된 207.2%의 가장 높은 함수율을 나타냄으로써 다공성물질 내부 함수율을 극대화 할 수 있음을 확인하였다.
(4) 본 연구를 결과를 바탕으로 계면활성제 첨가가 다공성 물질 내부 함수율을 증가시킴으로써 심부화재 발생 시 이에 대한 소화성능 향상에 효과적일 수 있음을 밝혔다. 후 기본 연구는 2014년 국민안전처 “기업 재난관리 특성화 대학원 지원 사업”에 의해 수행되었고, 이에 감사드립니다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
계면활성제의 농도에 따른 침투성능 연구에 대한 결과 중 표면장력이 낮아지면 증가하는 것은 무엇인가?
실험은 NFPA 18의 Deep-Seated Fire Test를 기초로 수행하였으며, 살수량과 다공성 물질 내부로의 침투량, 다공성 물질 외부로의 배출량 측정 실험을 실시하였다. 실험결과 계면활성제 농도에 따른 표면장력이 감소함에 따라 거시적 침투속도는 감소하나 다공성 물질 내부로의 침투량은 증대되는 특성을 확인하였다.
다공성 가연물 저장 공간의 화재 초기진압을 못했을 때 일어날 수 있는 일은 무엇인가?
현재 운용되고 있는 저탄장 및 합판 가공 산업 분야 등에서는 다공성 가연물의 저장이 불가피하다. 다공성 가연물 저장 공간의 화재는 그 특성상 발화시점의 파악 및 초기진압이 어려우며, 초동 대처에 실패할 경우 표면화재에서 심부화재로 이어져 2차 화재피해가 발생할 가능성이 높다. 또한 심부화재는 다량의 독성가스발생과 재발화로 인해 인적 물적 피해를 야기할 수 있으므로 다공성 가연물을 취급하는 저장공간을 중심으로 피해경감 대책이 요구된다.
참고문헌 (14)
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N. K. Kim, K. B. Lim and D. H. Rie, "Validity Analysis of Scale Model Experiment for Wetting Agent Performance Evaluation", Fire Science and Engineering, Vol. 28, No. 2, pp. 14-19 (2014).
N. K. Kim, K. B. Lim and D. H. Rie, "Wetting Agent Performance Evaluation Using Scale Model", Fire Science and Engineering, Vol. 28, No. 2, pp. 20-25 (2014).
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National Fire Protection Association, NFPA 18, "Standard on Wetting Agents" (2011).
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