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수치해석을 통한 노후 지하철 역사 내 열차 화재 시 제연모드 개선에 관한 연구
Numerical Study on the Improvement Heat and Smoke Control System in Old Subway Station on Train Fire 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.31 no.3, 2017년, pp.88 - 96  

김효규 ((주)주성지앤비) ,  백두산 ((주)주성지앤비) ,  유용호 (한국건설기술연구원 화재안전연구소)

초록
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지하철은 정해진 노선에서 한 번에 많은 인원들을 수송시킬 수 있으며 철로와 역사가 지하에 있기 때문에 지상의 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 하지만 2003년 2월 18일 발생한 대구지하철 화재참사처럼 불특정 다수가 이용하는 지하철에서 화재가 발생할 경우 많은 사상자가 발생할 수 있다. 선행연구에서 측정실험을 실시한 결과, 지하철 역사에 설치된 제배연설비의 성능이 현저하게 저하된 것을 확인하였다. 따라서 본 연구에서는 선행연구의 실험 결과를 바탕으로 3차원 수치해석을 통해 화재 발생 시 제연모드에 따른 열기류 및 CO의 유동을 확인하였다. 그 결과 노후화된 제연설비로는 승강장 피난 시간기준인 4분 동안 기준치 이하의 열기류의 온도를 유지하지 못하였으며, 승강장 상부에 대배기구를 추가하여 배연성능을 강화시킨 경우 4분 동안 기준치 이하의 CO농도와 열기류의 온도를 유지시킬 수 있는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

The subway can transport a lot of people at a certain route at once, and the railway and the platform are underground, so it is advantageous to use the ground space efficiently. But If a fire occurs in a subway that is used by an unspecified number of people, such as the Daegu Subway Fire Disaster, ...

주제어

#Subway Platform   #Performance Based Design   #Smoke Control System  

표/그림 (18)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이처럼 지하철 화재에 대한 많은 수치해석 연구가 진행되고 있지만, 대부분 화재로 인해 발생되는 연기를 제연하는 제연시스템의 제연풍량은 최초 설계 시 적용하는 제연용량을 적용시키고 있다. 따라서 본 연구에서는 운영중인 지하철 역사 내에서 열차화재가 발생했을 경우 제연모드에 따른 연기 유동 등을 확인하기 위해 박병직 등(5)이 수행한 선행연구의 서울지하철 C역과 B역의 제연풍량 측정 실험 결과를 바탕으로 3차원 수치해석을 하였고 노후 지하철 역사의 제연에 대한 개선안을 제시하고자 한다.
  • 본 연구에서는 실험을 통해 제연성능을 측정한 지하철 C역과 B역을 대상으로 3차원 수치해석을 하여 승강장 열차 화재가 발생했을 때 승강장 내부에서의 시간에 따른 온도와 CO의 분포를 확인하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지하철에서 화재가 발생했을 경우 화재를 예측 및 분석하는 방법은?  지하철에서 화재가 발생했을 경우 화재의 성장이나 연기유동 등을 예측, 분석하는 방법으로는 공학적 판단 방법, 실험을 통한 방법 그리고 컴퓨터를 이용한 수치해석 방법 등이 있다. 공학적 판단 방법은 화재사례와 같은 축적된 자료를 활용하여 빠른 분석이 가능하지만 자료가 부족한 경우 분석이 어려운 단점이 있다.
화재 발생 시 제연모드에 따른 열기류 및 CO의 유동의 3차원 수치해석 결과는 어떠한가? 따라서 본 연구에서는 선행연구의 실험 결과를 바탕으로 3차원 수치해석을 통해 화재 발생 시 제연모드에 따른 열기류 및 CO의 유동을 확인하였다. 그 결과 노후화된 제연설비로는 승강장 피난 시간기준인 4분 동안 기준치 이하의 열기류의 온도를 유지하지 못하였으며, 승강장 상부에 대배기구를 추가하여 배연성능을 강화시킨 경우 4분 동안 기준치 이하의 CO농도와 열기류의 온도를 유지시킬 수 있는 것으로 나타났다.
지하철의 특징은 무엇인가? 지하철은 정해진 노선에서 한 번에 많은 인원들을 수송시킬 수 있으며 철로와 역사가 지하에 있기 때문에 지상의 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 하지만 2003년 2월 18일 발생한 대구지하철 화재참사처럼 불특정 다수가 이용하는 지하철에서 화재가 발생할 경우 많은 사상자가 발생할 수 있다. 선행연구에서 측정실험을 실시한 결과, 지하철 역사에 설치된 제배연설비의 성능이 현저하게 저하된 것을 확인하였다.
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참고문헌 (9)

  1. D. H. Rie and J. O. Lie, "A Study of heat & Smoke Evacuation Characteristics By the Changing of Operational Method of Tunnel Fan Shaft Ventilation System for Fire on Subway Train Vehicle", Fire Science and Engineering, Vol. 17, No. 2, pp. 62-69 (2003). 

  2. J. R. Choi and N. G. Hur, "A Numerical Analysis of the effect of ventilation on the Behaviors of Heat and Smoke in the case of 2003 Daegu Subway Station Fire", Proceedings of the SAREK 2013 Summer Annual Conference, Vol. 6 pp. 309-312 (2013). 

  3. H. B. Kim, Y. J. Jang, D. H. Lee, Y. S. Son and W. S. Jung, "The Fire Simulation for the News-stand in the Platform of Subway", 2010 Spring Conference of the Korean society for Railway, pp. 2008-2018 (2010). 

  4. S. K. Roh and J. H. Hur, "A Study on the Risk Assessment of the Underground Space The Estimation of Smoke Reservoir Screen for Smoke Control in Subway Station Platform" Fire Science and Engineering, Vol. 18, No. 4, pp. 103-109 (2004). 

  5. B. J. Park, Y. H, Yoo, J. O. Park and H. S. Kim, "Experimental Study for the Performance Evaluation of the Subway Station Ventilation System in Fires", J. Korean Soc. Miner. Energy Resour. Eng. Vol. 53, No. 3, pp. 280-286 (2016). 

  6. Korea Railroad Research Institute, "Manual on evaluation of fire safety in railway facilities", pp. 902 (2011). 

  7. B. E. Launder and D. B. Spalding, "The Numerical Computation of Turbulent Flows", Comput, Methods Apple, Mech. Eng., Vol.6, pp. 269-289 (1974). 

  8. ANSYS Co., "ANSYS Ver.15 FLUENT GUIDE" (2014). 

  9. Ministry of Public Safety and Security, "Standard and Method of Performance Based Design" (2016). 

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