[국내논문]해저터널 구난역 열차화재시 압축공기포(Compressed Air Foam) 소화설비의 적용성 평가 실험 Evaluation test of applicability of Compressed Air Foam fire extinguishing system for train fire at rescue station in Subsea tunnel원문보기
최근 한중, 한일 해저터널과 같은 대규모 프로젝트가 구체화되고 있으며, 해저터널에 대한 관심이 높아지고 있다. 해저터널은 일반 지상터널에 비해 열차화재에 따른 대규모 피해가 발생할 수 있으며, 기존의 일반터널 방재설계 이외에도 효율적인 소화방안에 관한 연구가 필요하다. 이에 따라, 본 연구에서는 열차화재를 구난역에서 신속하게 진압하기 위하여, 일반적인 포 소화설비를 개량한 '압축공기포(CAF) 소화설비'를 활용한 실물 화재실험을 7차례 수행하였다. 실험은 가상의 터널에 구난역을 설치하고 KTX 열차의 1 량 규모의 가상열차를 대상으로 실시하였다. 압축공기포를 화원에 직접 분사한 경우에 햅탄(Heptane) 원료 30 L의 가연물을 1분 이내에 소화시켰다. 본 실험 연구를 통하여 해저터널 구난역 열차화재 소화설비에 압축공기 포 소화설비가 적합한지 확인하였으며, 해저터널 외에 일반터널에서도 CAF가 갖는 장점을 활용하여 빠르고 손쉬운 소화가 가능하도록 노즐 각도 및 설치위치 등을 변경하여 소화수와 소화약제를 최소화하기 위하여 추가로 실험 연구를 진행해야 한다고 판단된다.
최근 한중, 한일 해저터널과 같은 대규모 프로젝트가 구체화되고 있으며, 해저터널에 대한 관심이 높아지고 있다. 해저터널은 일반 지상터널에 비해 열차화재에 따른 대규모 피해가 발생할 수 있으며, 기존의 일반터널 방재설계 이외에도 효율적인 소화방안에 관한 연구가 필요하다. 이에 따라, 본 연구에서는 열차화재를 구난역에서 신속하게 진압하기 위하여, 일반적인 포 소화설비를 개량한 '압축공기포(CAF) 소화설비'를 활용한 실물 화재실험을 7차례 수행하였다. 실험은 가상의 터널에 구난역을 설치하고 KTX 열차의 1 량 규모의 가상열차를 대상으로 실시하였다. 압축공기포를 화원에 직접 분사한 경우에 햅탄(Heptane) 원료 30 L의 가연물을 1분 이내에 소화시켰다. 본 실험 연구를 통하여 해저터널 구난역 열차화재 소화설비에 압축공기 포 소화설비가 적합한지 확인하였으며, 해저터널 외에 일반터널에서도 CAF가 갖는 장점을 활용하여 빠르고 손쉬운 소화가 가능하도록 노즐 각도 및 설치위치 등을 변경하여 소화수와 소화약제를 최소화하기 위하여 추가로 실험 연구를 진행해야 한다고 판단된다.
Recently, a mega project such as Korea-China or Korea-Japan undersea tunnel project has been emerged for detail discussion and the interest in undersea tunnel is on the rise. More severe damage by train fire is expected in undersea tunnel comparing to ground tunnel and thus the study on more efficie...
Recently, a mega project such as Korea-China or Korea-Japan undersea tunnel project has been emerged for detail discussion and the interest in undersea tunnel is on the rise. More severe damage by train fire is expected in undersea tunnel comparing to ground tunnel and thus the study on more efficient fire extinguishing system, besides existing disaster prevention design is underway. To that end, a full-scale fire tests using CAF fire extinguishing system which has been developed by modifying traditional foam fire extinguishing system for fire suppression at rescue station in timely manner were conducted over 7 times. The test was conducted after setting the rescue station in virtual tunnel with a car of KTX. As a result of using compressed air foam directly to the fire source, 30 liter of Heptane combustibles was extinguished within 1 minutes. Applicability of compressed air foam to train fire at rescue station in undersea tunnel was has been proven and further study is considered required while changing the nozzle angle and location so as to achieve quick and easy extinguishing goal, making use of the advantage of CAF, as well as to reduce the fire water and chemicals required.
Recently, a mega project such as Korea-China or Korea-Japan undersea tunnel project has been emerged for detail discussion and the interest in undersea tunnel is on the rise. More severe damage by train fire is expected in undersea tunnel comparing to ground tunnel and thus the study on more efficient fire extinguishing system, besides existing disaster prevention design is underway. To that end, a full-scale fire tests using CAF fire extinguishing system which has been developed by modifying traditional foam fire extinguishing system for fire suppression at rescue station in timely manner were conducted over 7 times. The test was conducted after setting the rescue station in virtual tunnel with a car of KTX. As a result of using compressed air foam directly to the fire source, 30 liter of Heptane combustibles was extinguished within 1 minutes. Applicability of compressed air foam to train fire at rescue station in undersea tunnel was has been proven and further study is considered required while changing the nozzle angle and location so as to achieve quick and easy extinguishing goal, making use of the advantage of CAF, as well as to reduce the fire water and chemicals required.
또한 열차는 철판 재질로 둘러싸여 화재 시 일반적인 소화설비를 이용한 소화방법이 외부의 철판에 막혀 화원에 도달하지 못하여 소화를 하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 포 소화설비를 이용하여 열차 화재 시 직접적으로 소화 할 수 있는 방안에 대하여 연구하였다.
제안 방법
본 실험에 포원액으로 사용한 수성막포(AFFF ; Aqueous Film-Forming Foam Agents)는 불소계 계면활성제를 주재료로 안정제 등을 첨가한 것으로, 소화 속도가 빠르고 수분이 많은 거품을 형성하여 유동성이 우수하여 초기 소화속도가 빠르며 표면장력이 작기 때문에 다양한 종류의 화재에 대한 소화효과가 높다(이승훈, 2014). 본 실험에서는 수성막포를 3% 희석하여 소화약제로 사용하였으며, 질소가스를 이용하여 압력탱크를 가압하였다.
이론/모형
정량적 위험도 평가기법에 의한 화재 시나리오에 따라 해저열차터널에서 구난역은 평균 25 km 간격으로 계획되며, 열차 화재 시 구난역에 정차하여 피난 및 소화활동을 하도록 기존논문에서 제안하였다(유지오, 2015).
성능/효과
2. 구난역에 압축공기포 소화설비를 설치하면, 열방출량 11.88 MW 규모(햅탄 30 L, 단면적 3 m2)의 화재를 60초 이내에 소화할 수 있다.
3. 소화수에 소화약제만 혼입하고 압축공기를 가압하지 않은 경우에는 열방출량 3.35 MW 규모(햅탄 10 L, 단면적 1 m2)의 화재를 소화할 수 없다.
후속연구
본 실험 연구를 통하여 해저터널 구난역 열차화재 소화설비에 압축공기 포 소화설비가 적합한지 확인하였으며, 해저철도터널 외에 일반터널에서도 압축공기포 소화설비가 갖는 장점을 활용하여 빠르고 손쉬운 소화가 가능하도록 노즐 각도 및 설치 위치 등을 조정하여 소화수와 소화약제를 최소화하기 위하여 추가로 실험 연구를 진행해야 한다고 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
열차 화재 시 일반적인 소화설비를 이용한 소화방법이 어려운 이유는?
이로 인하여 피난 및 소화 활동에 지장을 초래할 수 있다. 또한 열차는 철판 재질로 둘러싸여 화재시 일반적인 소화설비를 이용한 소화방법이 외부의 철판에 막혀 화원에 도달하지 못하여 소화를 하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 포 소화설비를 이용하여 열차 화재 시 직접적으로 소화 할 수 있는 방안에 대하여 연구하였다.
국외의 대표적인 해저터널은 무엇이 있는가?
보령-태안 해저터널(총연장 : 7 km)이 2018년 완공을 목표로 건설 중이며, 한·일, 한·중 해저터널이 계획 중에 있다. 국외의 대표적인 해저터널로는 유로터널(프랑스-영국, 총연장 : 50.45 km, 1994년 완공)이 있으며, 홍콩 해저터널(중국, 총연장 : 9 km), 보스포러스 해저터널(터키, 총연장 : 14.6 km)이 국내 기업에 의해 해외에서 추진 중에 있다. 유로터널 화재(1996) 및 몽블랑 터널 화재(1999), 고타드 터널(2001)의 대규모 터널 화재로 인하여 터널 방재에 대한 많은 투자와 연구가 진행 중에 있으며, 터널화재 진압용 미분무 시스템이 개발되어 상용화되었다.
화재로 인한 고열, 유독가스 및 검은 연기가 초래할 수 있는 것은?
차량 화재가 터널 내부에서 전소하게 되면, 화재로 인한 고열이 발생하며 유독가스 및 검은 연기가 발생한다. 이로 인하여 피난 및 소화 활동에 지장을 초래할 수 있다. 또한 열차는 철판 재질로 둘러싸여 화재시 일반적인 소화설비를 이용한 소화방법이 외부의 철판에 막혀 화원에 도달하지 못하여 소화를 하는데 어려움이 있다.
참고문헌 (6)
Lee, J.W., Lim, W.S., Kim, S.S., Rie, D.H. (2012), "A Study on Fire Extinguishing Performance Evaluation of Compressed Air Foam System", Transactions of Korean institute of fire science and engineering, Vol. 26, No. 5, pp. 73-78.
Lee, J.W., Lim, W.S., Rie, D.H. (2013), "A Study on B Class Fire Extinguishing Performance of Air Ratio in the Compressed Air Foam System", Transactions of Korean institute of fire science and engineering, Vol. 27, No. 6, pp. 8-14.
Yoo, J.O., Kim, J.S., Rie, D.H., Shin, H.J. (2015), "The study on interval calculation of cross passage in undersea tunnel by quantitative risk assesment method", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 17, No. 3, pp. 249-256.
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