[논문]인명안전 관점에서 선박 화재 시 급·배기조건에 따른 배연성능 예측평가

김별; 황광일

doi:10.7837/kosomes.2016.22.7.782

초록
AI-Helper

선박의 기계식 환기시스템은 화재발생 시 연기의 생성과 확산 특성에 영향을 미치고, 이는 피난자의 피난경로 상의 가시도를 방해함으로써 피난자의 연기로 인한 피해를 증가시킬 위험성이 크다. 이에 이 연구에서는 선박 거주구역에서 화재발생 시 기계식 급 배기시스템이 연기확산에 미치는 영향과 위험성에 대하여 FDS를 활용하여 평가하고 화재 시 급 배기시스템을 효율적으로 사용할 수 있는 방안을 제안하였다. 연구결과 화재가 발생한 장소에 급 배기시스템이 함께 작동되고 있는 경우에는 현재 권장되고 있는 급 배기시스템을 멈추는 방법보다 작동을 유지하는 것이 효과적이고, 배기시스템만 작동되는 곳에서 화재가 발생한 경우에는 화재가 발생한 구역 이외의 구역에서 급기시스템을 함께 작동시키는 것이 피난시간을 확보하는데 효과적인 것으로 예측되었다. 그러나 화재가 발생한 곳에 급기시스템만 있는 경우에는 급기시스템이 연기확산을 가속시키기 때문에 급기방식을 중단시켜 연기의 확산을 최대한 억제할 필요가 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

When a fire occurs on a ship that has mechanical ventilation facilities, the air supply and exhaust systems directly effect smoke diffusion. And there is a high possibility that occupant's visibility will be harmed because of smoke. In this study, the effects and risks of air supply and exhaust syst...

When a fire occurs on a ship that has mechanical ventilation facilities, the air supply and exhaust systems directly effect smoke diffusion. And there is a high possibility that occupant's visibility will be harmed because of smoke. In this study, the effects and risks of air supply and exhaust systems with regard to smoke diffusion given a shipboard fire analyzed with a Fire Dynamic Simulator(FDS). Suggested measures are also provided for using air supply and exhaust systems more efficiently. The results showed that, when air supply and exhaust systems were both working at the time of a fire, rather than stopping these systems as previously encouraged, continuing to operate both was an effective measure to gain evacuation time. When a fire occurred and the exhaust system was operating, also starting the air supply system near the origin of the fire was another effective approach to gain evacuation time. However, when only the air supply system was operating and a fire occurred, the air supply system accelerated smoke diffusion, so it was necessary to stop the air supply system to detect smoke diffusion as much as possible.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

그러므로 이 연구는 선박 거주구역 내 화재발생 위치와 급·배기시스템의 작동방식에 따른 연기거동 특성을 고찰하여 배연성능향상을 위한 효과적인 급·배기시스템 운전방안의 제안을 목적으로 한다.

제안 방법

이 연구는 선박 거주구역에서 화재 시 연기배출에 효과적인 급·배기시스템 운전방안 제안을 목적으로, 대학교 실습선을 대상으로 급·배기방식과 화재발생장소에 따라 연기의 거동특성을 예측평가 하였다. 해석결과를 요약하면 다음과 같다.

대상 데이터

이 연구에서는 선박 거주구역에서 화재 시 급·배기방식이 연기확산에 미치는 영향을 평가하기 위하여, 해기사가 되고자 하는 학생들의 승선실습 교육을 목적으로 2005년 12월에 건조된 운항실습선을 연구대상으로 연구를 수행하였으며, Fig. 2와 Table 1에 운항실습선의 외관과 전반적인 개요를 나타내었다.

이론/모형

급·배기방식에 따른 화재 및 연기거동해석 툴로는 미국 국립 표준연구소(NIST, National Institute of Standards and Technology) 가 개발한 FDS(Fire Dynamic Simulator, Ver. 6.0.1)(McGrattan et al., 2014a)프로그램을 사용하였으며, 모델링은 Pyrosim 2014를 활용하였다. FDS는 화재전용 시뮬레이션 툴로 화재로 인한 열과 연기의 거동을 해석하기 위하여 난류모델, 연소모델, 복사모델 그리고 가시도 모델을 사용하며 관련된 지배 방정식과 연소반응식은 다음과 같다(McGrattan et al.

성능/효과

첫째, 급·배기시스템이 모두 작동하는 구역에서 화재가 발생한 경우(Case 1), 급·배기시스템을 중단하는 경우(시나리오 Nop_Exh_Sup)보다 급·배기시스템을 작동시키는 경우(시나리오 Exh_Sup)가 연기확산을 지연시키는데 도움이 되는 것을 알 수 있었다. 시나리오 Nop_Exh_Sup는 발화 후 최소 62초, 최대 98초에 허용가시도 값에 도달하지만, 시나리오 Exh_Sup의 경우는 최소 68초 또는 위치에 따라서 청결층을 유지하고 있기 때문에 급·배기시스템 작동이 피난시간 확보에 도움이 되는 것을 확인할 수 있었다.
셋째, 화재가 발생한 곳이 급기시스템만 작동하는 경우 (Case 3) 급기의 영향으로 발화 후 최소 64초 이내에 화재구역을 벗어나 피난을 해야 하는 것으로 예측되었기 때문에 이 경우에는 급기시스템을 중단시켜 화재확산이 빠르게 진행되는 것을 막아야 하는 것으로 판단되었다.
연구결과 화재의 발생위치와 급·배기시스템 각각의 유무 그리고 작동제어방법에 따라 연기 거동이 다름을 확인할 수 있었고 이를 통해 거주구역 화재 시 모든 통풍을 차단하는 기존방식은 효과적이지 않은 것으로 판단된다. 그러므로 선박화재에 대비한 비상대응방안을 수립할 때는, 화재발생위치 및 급·배기시스템에 근거한 성능위주의 연기제어방식을 예측평가하고 이를 대응매뉴얼화 함으로써 인적피해 최소화를 위한 연기제어방법을 수립할 필요가 있다.

후속연구

연구결과 화재의 발생위치와 급·배기시스템 각각의 유무 그리고 작동제어방법에 따라 연기 거동이 다름을 확인할 수 있었고 이를 통해 거주구역 화재 시 모든 통풍을 차단하는 기존방식은 효과적이지 않은 것으로 판단된다. 그러므로 선박화재에 대비한 비상대응방안을 수립할 때는, 화재발생위치 및 급·배기시스템에 근거한 성능위주의 연기제어방식을 예측평가하고 이를 대응매뉴얼화 함으로써 인적피해 최소화를 위한 연기제어방법을 수립할 필요가 있다.
또한, 본 연구에서는 선실 화재를 가상하여 최초 화원과 열방출량을 목재 발화에 해당하는 50kW로 설정하였다. 그러나 화원 종류와 열방출량의 크기에 따라 화재성장과 연기확산 결과가 다르기 때문에, 본 연구의 한계를 극복하기 위해 향후 다양한 화원과 열방출량에 의한 효과를 비교검토할 계획이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	선박에서 사고가 발생 시 구조활동이 어려운 이유는 무엇인가?	선박은 해상이라는 특수한 환경에 위치하며 구조가 복잡하고 구획이 협소하여 외부로부터 지원을 받기 쉽지 않고 구조활동이 어렵다. 또한 Hwang(2011)의 연구에 따르면 선박은 내부와 외부간의 자연스러운 환기가 발생하기 어려운 고 기밀성 구조로 기계식 환기시스템을 이용하여 선내 실내공기를 순환시킨다.
	기계식 환기시스템을 이용하는 선박에서 화재 발생 시 문제는 무엇인가?	또한 Hwang(2011)의 연구에 따르면 선박은 내부와 외부간의 자연스러운 환기가 발생하기 어려운 고 기밀성 구조로 기계식 환기시스템을 이용하여 선내 실내공기를 순환시킨다. 하지만 이러한 구조로 인해 화재발생 시 환기시스템의 급·배기방식을 적절하게 적용하지 못할 경우 공조시스템에 의해 연기가 선내전체로 쉽게 확산될 수 있다. 확산된 연기로 인해 피난활동시 가시거리 저하와 유독 가스 흡입을 야기할 수 있으며, 이로 인해 대규모 인명피해가 발생할 수 있다. 화재 시 연기로 인한 피해가 클 수 있기 때문에 선박의 경우 『선박방화구조기준』 (MOF, 2015)의 제 16조(중앙홀의 통풍)에서는 중앙홀에서는 10분 이내에 공용실의 총용적에 상당하는 용적의 공기를 환기할 수 있는 배기식기계통풍장치를 설치해야한다고 규정하고 있으며, 또한 제 17조(계단위벽의 통풍)에서도 여객정원이 36인을 초과하는 선박의 계단에서는 적합한 통풍장치를 설치하도록 하고있다.
	여객선을 이용한 해양관광산업이 빠른 속도로 성정할 수 있었던 이유는 무엇인가?	주5일 근무제 정착과 국민소득 증가로 삶의 질과 소득수준이 향상됨에 따라 여가활동을 즐기기 위한 방안으로 여객선을 이용한 해양관광산업이 빠른 속도로 성장하고 있다. 이를 증명하듯 지난 10년간 국내 연안여객선 이용승객수가 2004년 1,064만 명에서 2013년 1,606만 명으로 50.

참고문헌 (15)

Cho, K. H.(2007), Training Ship Hanbada, Copierland, pp. 121-122.
Hwang, K. I., D. K. Shin, Y. J. Kim., J. H. Youn, S. I. Lee and W. H. Hong(2009), A Case Study on the Passengers' Evacuation Times according to the Fire Smoke Density On a Ship, The Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 33, No. 2, pp. 336-343.

원문보기 상세보기
Hwang, K. I.(2011), A Prediction on Indoor Contaminant Diffusion Characteristics of a Training Ship by Mechanical Ventilation System, The Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 35, No. 8, pp. 1124-1131.

원문보기 상세보기
Hwang, K. I., I. S. Cho and Y. S. Lee(2016), A Study on Walking Characteristics of Novices at Onboard Environments under Blackout Conditions in a Training Ship, The Journal of the Korean Society of Marine Environment and Safety, Vol. 22, No. 1, pp. 74-81.

원문보기 상세보기
Kim, M. B. and B. I. Choi(2008), An Experimental Study on Smoke Spread Using a Reduced-scale Subway Building Model, Fire Science and Engineering, Vol. 22, No. 2, pp. 49-56.
Kim, T. H. and I. K. Kwon(2011), A Study on the Effective Smoke Control Method of Large Volume Space Comparted by Smoke Reservoir Screen, Fire Science and Engineering, Vol. 25, No. 1, pp. 34-41.
Kim, W. O.(2013), A numerical study on the effects of smoke diffusion by ventilation system on ship, Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference, pp. 24-26.
Kim, W. O., J. S. Kim and W. C. Park(2015), A Study on the Improvement of Survival Rate of the Passengers and Crews according to FDS Analysis, The Journal of the Korean Society of Marine Engineering, Vol. 39, No. 3, pp. 312-317.

원문보기 상세보기
KSA(2014), Korea Shipping Association, Statistical Year book of Coastal Shipping, p. 20.
McGrattan, K., Hostikka, S., McDermott R., Floyd J., Weinschenk, C., Overholt, K.(2014a), Fire Dynamics Simulator FDS User's Guide, 6th ed., National Institute of Standards and Technology, pp. 1-268.
McGrattan, K., Hostikka, S., McDermott R., Floyd J., Weinschenk, C., Overholt, K.(2014b), Fire Dynamics Simulator Technical Reference Guide, 6th ed., National Institute of Standards and Technology, pp. 5-12.
MOF(2014), Ministry of Ocean and Fisheries, Statistics for the marine accidents (in Korean), http://125.60.28.52:5989/nfds2/rdPage.aspx.
MOF(2015), Ministry of Ocean and Fisheries, The Standard for ship fire preventive construction (in Korean), p. 10.
NEMA(2013), National Emergency Management Agency, The Fire Safety Standards on Smoke Extraction System (NFSC 501) (in Korean), pp. 1-5.
Yoon, K. H., Oh, S. J., Jung, J. A., Lee, H. G., Bae, B. D., Kim, J. S., Lee, Y. S., Park, Y. S., Lee, S. D., Lee, S. I., Jeong, E. S., Lee, J. W(2011), Ship Basic Safety, Sang Hak Dang, p. 93.

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 인명안전 관점에서 선박 화재 시 급·배기조건에 따른 배연성능 예측평가
Smoke Exhaust Performance Prediction According to Air Supply and Exhaust Conditions for Shipboard Fires from a Human Safety Point of View 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (15)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

활용도 Top5 논문

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 인명안전 관점에서 선박 화재 시 급·배기조건에 따른 배연성능 예측평가 Smoke Exhaust Performance Prediction According to Air Supply and Exhaust Conditions for Shipboard Fires from a Human Safety Point of View 원문보기

초록 AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

Keyword

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

질의응답

참고문헌 (15)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

김별 (5) 황광일 (48)

활용도 분석정보

활용도 Top5 논문 더보기

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 인명안전 관점에서 선박 화재 시 급·배기조건에 따른 배연성능 예측평가
Smoke Exhaust Performance Prediction According to Air Supply and Exhaust Conditions for Shipboard Fires from a Human Safety Point of View 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

활용도 Top5 논문