[논문]복층건물의 출입문 개방여부에 따른 화재온도분포 및 독성가스 농도 변화특성에 관한 연구

이정윤; 김정훈; 김응식; 김홍

doi:10.14346/jkosos.2017.32.2.72

[국내논문] 복층건물의 출입문 개방여부에 따른 화재온도분포 및 독성가스 농도 변화특성에 관한 연구
A Study on Characteristics of Fire Temperature and Concentration of Toxic Gases while the Door Opening or Closed on Multi-layered Construction 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.32 no.2, 2017년, pp.72 - 77

이정윤 (호서대학교 일반대학원 안전환경기술융합학과) , 김정훈 (호서대학교 일반대학원 안전환경기술융합학과) , 김응식 (호서대학교 일반대학원 안전환경기술융합학과) , 김홍 (호서대학교 일반대학원 안전환경기술융합학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In S. Korea, recently, building fire accidents of residential accommodations or recreational facilities have taken place more frequently than before. Among various building constructions, Multi-layered structure, such as office-residential complex, are mostly made in S. korea. $O_2$, $CO_2$, CO, $NO_x$, $SO_x$, and HCl, these gases has toxic hazard and harmful for human body. And it is predicted that different concentration of released gases from diesel pool fire with upper and lower layer. Therefore, this study reports the fire characteristics of Multi-layered structure by analyzing the fire behavior and concentration of combustion gases of a experimental compartment via real scale fire experiment, in order to predict risks and secure safety for similar fire accidents.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

화재에 의해 발생된 독성가스들은 고유의 밀도를 가지는데, 화재 발생위치와 건축물의 구조/환기여부에 따른 독성가스의 농도 변화가 측정 위치에 따라 달라질 수 있을 것으로 사료되는 바이다. 따라서 본 연구에서는 복층 구획의 실제 스케일 화재모형을 제작하여, 출입문 개방여부에 따른 1층, 2층의 독성가스 농도 변화를 분석하고자 한다.
본 연구에서는 복층구조 구획실에서의 화재 시 층별온도 변화 및 독성가스 농도 변화 측정을 위하여 Fig. 1과 같이 5,528×4900×2,530 (WxHxD, unit;mm) 크기의 실험용 화재구획실을 제작하고 내부 1층 중앙에 직경 300 mm pool에 경유 3 ℓ의 열원을 설치하였다.

제안 방법

1과 같이 5,528×4900×2,530 (WxHxD, unit;mm) 크기의 실험용 화재구획실을 제작하고 내부 1층 중앙에 직경 300 mm pool에 경유 3 ℓ의 열원을 설치하였다.
화재 실험동안의 구획실 내부온도 변화를 측정하기 위하여 Fig. 1과 같이 가로 1,380 mm, 높이 980 mm 간격으로 15개의 K-type 열전대를 설치하고, 15초 간격으로 그 측정치를 기록하였다.

대상 데이터

또한 구획실의 1층과 2층 중앙에 내경 76 mm 배관을 설치하여 분당 30 ℓ/min의속도로 흡기하여 가스분석장비로 송기하였다. 이 연소가스 중 O₂, CO₂, CO, NO_X, SO_X, 및 HCl을 측정하였으며, 사용된 분석장비는 Table 2에 나타내었다.

성능/효과

17분 45초에 최대치인 68.1℃를 기록하였으며, 구획실의 출입문보다 높은 곳의 평균온도는 50~60℃를 기록한 27분 이후 서서히 감소하는 양상을 보였다.
NOX의 농도변화(see Fig. 4-a-4 and 4-b-4)는 1, 2층 모두 출입문 개방시 1 ppm 미만, 출입문 폐쇄 시에는 측정최대 시간인 30분까지 꾸준히 증가하는 양상을 보였으나 흡입 시 현기증 또는 두통을 유발할 수 있는 50 ppm에 도달하지 못하는 것으로 나타났다.
구획실에서 화재가 발생된 경우에 출입문의 개방 시에 폐쇄 시 보다 화재의 성장이 빨라질 수 있으며 이에 따라 O2의 감소와 CO2의 증가가 더 커질 수 있고, 출입문이 폐쇄된 경우에 측정된 가스들은 그 증가속도가 출입문 개방의 경우보다 더 느리게 나타났다.
출입문 개방 시의 SOX농도변화(see Fig. 3-a-3)는 측정하는 동안 1, 2층 모두 호흡기를 자극할 수준인 8ppm을 초과하지 못하였으나, 출입문 폐쇄 시(see Fig. 3-b-3)에는 1층에서 7분 30초에 8 ppm을 초과하여 꾸준히 증가하는 것으로 나타났다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	CO와 HCl의 특성은 무엇이며, 이로 인해 발생하는 결과는 무엇인가?	출입문 개방 여부에 관계없이 1층 또는 2층 어느 한곳에서 더 높은 농도로 기록된 가스는 CO, SOX과 HCl이었다. CO와 HCl의 경우 부력을 받은 연기와 함께 화재가 발생한 장소보다 높은 곳으로 이동하는 특성을 가지고 있으며, 특히 고층건물의 경우 상층부 재실자에게 더 많은 독성가스 흡입을 초래할 수 있다. 공기보다 높은 밀도를 가진 SOX는 화재가 발생한 장소인 1층에서 더 높은 농도로 기록되었는데, 이러한 특성은 고층건물에서는 아래층으로, 더 나아가 지하실로 유동되어 하층부 재실자의 위험을 초래할 수 있을 것으로 추정된다.
	출입문 개방여부에 따른 1, 2층의 O2농도 변화로 알 수 있는 것은 무엇인가?	출입문이 폐쇄되어 있는 경우의 실험에서는 1, 2층 모두 서서히 감소하여 28분에 1층에서의 O2농도가 16%이하에 도달하였다. 즉, 출입문이 개방되어 있는 경우가 폐쇄된 경우 보다 더 빠른 O2농도 감소를 일으켰고 이는 화재가 더욱 빠르게 성장함에 따른 것이며, 재실자가 있던 경우라면 더 빠른 시간 내에 대피해야 한다는 것을 의미한다.
	출입문 개방 시의 CO2농도의 변화 수치는 어떠한가?	출입문 개방 시의 CO2농도의 변화는 1층에서 점화 2분 30초 후에, 장시간 노출되면 의식을 잃게 할 수 있는 수준인 5 ppm을 초과하여 이후 평균 6.2 ppm을 유지하였고, 2층에서는 8분 30초에 4.9 ppm의 최고치를 기록한 후 평균 1.8 ppm의 기록치를 나타내었다. 2층의 O2농도변화는 1층의 농도변화와 비슷한 양상을 보인 반면, CO2의 농도 변화는 2층에서 그 기록치가 1층보다 약 1/2 수준인 것으로 나타났는데, 그 이유는 CO2의 밀도가 공기보다 약 57.

참고문헌 (22)

K. J. Drobatz, "Smoke Inhalation, in King LG(ed)" Respiratory Diseases in Dogs and Cats, Philadelphia PA, WB Saunders, pp. 480-484, 2004.
K. T. Fitzgerald, "Smoke Inhalation", Clinical Techniques in Small Animal Practice, Vol. 21, No. 4, pp. 205-214, 2006.

상세보기
Gad SC, "Combustion Toxicology", Boca Raton FL, CRC Press, 1990.
C. Bourdeaux and A. Manara, "Burns and Smoke Inhalation", Review Article, Anaesthesia & Intensive Care Medicine, Vol. 9, No. 9, pp. 404-408, 2008.

상세보기
S. Steiner et al, "Comparison of the Toxicity of Diesel Exhaust Produced by Bio and Fossil Diesel Combustion in Human Lung Dell in Vitro", Atmospheric Environment, Vol. 81, pp. 380-388, 2013.

상세보기
J. Milner et al., "Modelling Inhalation Exposure to Combustion-related air Pollutants in Residential Buildings: Application to Health Impact Assessment", Environment International, Vol. 37, pp. 268-279, 2011.

상세보기
J. Pauluhn, "Acute Inhalation Toxicity of Carbon Monoxide and Hydrogen Cyanide Revisited: Comparison of Models to Disentangle the Concentration $\times$ Time Conundrum of Lethality and Incapacitation", Regulatory Toxicology and Pharmacology, Vol. 80, pp. 173-182, 2016.

상세보기
M. Han et al., "Nitrogen Dioxide Inhalation Induces Genotoxicity in Rats", Chemosphere, Vol. 90, pp. 2737-2742, 2013.

상세보기
J. Park, "Toxicity Biomarker Research through Organizational Analysis and Peoteomisc Analysis of Mice Exposed to HCN Gases From Fire", Fall Conference of the KOSOS 2016, Vol. 60, pp. 78, 2016.
J. G. Quintiere, " Principles of Fire Behavior", pp. 162.
G. E. Hartzell, "Overview of Combustion Toxicology", Toxicology, Vol. 115 No. 1, pp. 7-23, 1996.

상세보기
D. A. Purser, "The Evolution of Toxic Effluents in Fires and the Assessment of Toxic Hazard", Toxicology letters, Vol. 64, pp. 247-255, 1992.

상세보기
S. A. Purser, "Toxic Product Yields and Hazard Assessment for Fully Enclosed Design Fires", Polymer International, Vol. 49, No. 10, pp. 1232-1255, 2000.

상세보기
S. C. Packham and M. B. Crawford, "An Evaluation of Smoke Toxicity and Toxic Hazard of Electrical Nonmetallic Tubing Combustion Products", Journal of Fire Sciences, Vol. 2, No. 1, pp. 37-59, 1984.

상세보기
M. M. Hirschler, "Fire Hazard and Toxic Potency of the Smoke from Burning Materials", Journal of fire sciences, Vol. 5, No. 5, pp. 289-307, 1987.

상세보기
E. Braun et al., "Combustion Product Toxic Potency Measurements: Comparison of a Small Scale Test and "Real-World" Fires." Journal of Fire Sciences, Vol. 8, No. 1, pp. 63-79, 1990.

상세보기
J. Lee, "A Study on Toxicity Evaluation of Combustion Gases Released from the Residental Container Fire - Efficiency Test for the Fire Gas Mask Filters", J. Korean Soc. Saf., Vol. 19, No. 4, pp. 48-54, 2004.
J. Y. Lee et al., "A Study on Toxicity Evaluation of Combustion Gases during the Period of Fire Accident in a Residental Container Building", Journal of the J. Korean Soc. Saf., Vol. 23, No. 1, pp. 24-27, 2008.
A. I. Moreno, "Characterization of Gaseous Emission and Ashes from the Combustion of Furniture Waste", Waste Management, Vol. 58, pp. 299-308, 2016.

상세보기
J. Rainer et al., " Development of a Low-NOx Truck Hydrogen Engine with High Specific Power Output", International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 22, No. 4, pp. 423-427, 1997.

상세보기
Z. Ming et al., "Dider Engine Exhoust Gas Recirculation-a Review on Advanced and Novel Concepts", Energy Conversion and Management, Vol. 45, pp. 883-900, 2004.

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R. G. Papagiannakis et al., "Combustion and Exhoust Emission Characteristics of a Dual Fuel Compression Ignition Engine Operated with Pilot Diuedel Fuel and Natural Gas", Energy Conversion and Management, Vol. 45, pp. 2971-2987, 2004.

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