전기실은 대부분 건물의 지하공간에 위치하고 있어 전기설비에서 화재가 발생할 경우 화학적 가공에 의해 제조된 케이블 절연재로 화재가 확대되어 강한 독성의 연기 및 연소생성물이 발생하게 된다. 이때 발생한 연기 및 연소생성물이 수직적, 수평적으로 빠르게 이동하게 되면 재실자의 피난 및 소방대의 소방 활동에 지장을 주게 된다. 따라서 전기실의 화재가 발생할 경우 연기제어에 필요한 최적의 설비 및 설계가 필요하지만 현재 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 화재 시뮬레이션 프로그램 FDS(Fire Dynamics Simulator)를 기반으로 만들어진 PyroSim을 이용하여 전기실의 큐비클식 수배전반에서의 화재발생에 따른 연기 및 연소생성물의 특성변화를 분석하였다. 화재모델링은 기계식 환기설비의 작동여부, 급기량 및 배기량의 변화, 급기구의 위치 변경에 따른 4가지 시나리오로 구성하였다. 분석 결과, 기계식 환기설비가 작동하면 작동하지 않을 때보다 연기밀도, 가시거리, 일산화탄소 농도, 온도특성이 더욱 개선되어지며, 소방법 규정으로 풍량과 급기구의 위치를 적용할 경우 가시거리 및 온도특성이 개선됨을 확인하였다.
전기실은 대부분 건물의 지하공간에 위치하고 있어 전기설비에서 화재가 발생할 경우 화학적 가공에 의해 제조된 케이블 절연재로 화재가 확대되어 강한 독성의 연기 및 연소생성물이 발생하게 된다. 이때 발생한 연기 및 연소생성물이 수직적, 수평적으로 빠르게 이동하게 되면 재실자의 피난 및 소방대의 소방 활동에 지장을 주게 된다. 따라서 전기실의 화재가 발생할 경우 연기제어에 필요한 최적의 설비 및 설계가 필요하지만 현재 이에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 화재 시뮬레이션 프로그램 FDS(Fire Dynamics Simulator)를 기반으로 만들어진 PyroSim을 이용하여 전기실의 큐비클식 수배전반에서의 화재발생에 따른 연기 및 연소생성물의 특성변화를 분석하였다. 화재모델링은 기계식 환기설비의 작동여부, 급기량 및 배기량의 변화, 급기구의 위치 변경에 따른 4가지 시나리오로 구성하였다. 분석 결과, 기계식 환기설비가 작동하면 작동하지 않을 때보다 연기밀도, 가시거리, 일산화탄소 농도, 온도특성이 더욱 개선되어지며, 소방법 규정으로 풍량과 급기구의 위치를 적용할 경우 가시거리 및 온도특성이 개선됨을 확인하였다.
Most electric rooms are located in the underground spaces of buildings. When a fire occurs in electrical equipment, the fire expands to cable insulation material, resulting in toxic smoke and combustion products. If the smoke and combustion products quickly move vertically and horizontally, the evac...
Most electric rooms are located in the underground spaces of buildings. When a fire occurs in electrical equipment, the fire expands to cable insulation material, resulting in toxic smoke and combustion products. If the smoke and combustion products quickly move vertically and horizontally, the evacuation of occupants and firefighting activities will be hindered. Therefore, it is necessary to design optimal equipment for smoke control in cases of fires in electric rooms. This study analyzes the characteristics of smoke and combustion products in fires in a cubicle-type switchboard in an electric room using PyroSim, which is based on the program Fire Dynamics Simulator (FDS). The fire modeling consists of four scenarios according to the operation mode of the mechanical ventilation equipment, the amount of air supply and exhaust, and the location of the air supply slot. The analysis shows that the mechanical ventilation equipment improves the smoke density, visibility, carbon monoxide concentration, and temperature characteristics. The visibility and temperature characteristics were improved when the air flow rate and the location of the air supply slot from fire defense regulations were applied.
Most electric rooms are located in the underground spaces of buildings. When a fire occurs in electrical equipment, the fire expands to cable insulation material, resulting in toxic smoke and combustion products. If the smoke and combustion products quickly move vertically and horizontally, the evacuation of occupants and firefighting activities will be hindered. Therefore, it is necessary to design optimal equipment for smoke control in cases of fires in electric rooms. This study analyzes the characteristics of smoke and combustion products in fires in a cubicle-type switchboard in an electric room using PyroSim, which is based on the program Fire Dynamics Simulator (FDS). The fire modeling consists of four scenarios according to the operation mode of the mechanical ventilation equipment, the amount of air supply and exhaust, and the location of the air supply slot. The analysis shows that the mechanical ventilation equipment improves the smoke density, visibility, carbon monoxide concentration, and temperature characteristics. The visibility and temperature characteristics were improved when the air flow rate and the location of the air supply slot from fire defense regulations were applied.
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제안 방법
(1) 전기실에 설치된 기계식 환기설비는 화재가 발생하면 작동하지 않도록 규정되어 있어 환기설비를 작동시켰을 경우의 특성비교를 시나리오 1과 시나리오 2를 통해 분석하였다. 분석 결과, 가시거리 및 일산화탄소 농도는 환기설비가 작동할 경우 큰 변화가 나타나지 않았으며, 연기밀도는 환기설비가 작동될 경우 개선됨을 확인하였다.
그러나 전기실의 화재발생에 따른 연기제어 시스템에 대한 연구는 수행되지 못하여 이에 따른 기초 자료가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 화재 시뮬레이션 프로그램 FDS(Fire Dynamic Simulator)를 기반으로 만들어진 PyroSim을 이용하여 화재 발생에 따른 연기밀도, 가시거리, 일산화탄소 농도, 온도의 특성을 분석하였다.
이를 위해 화재시뮬레이션 프로그램 FDS(Fire Dynamic Simulator)를 기반으로 만들어진 PyroSim을 이용하여 기계식 환기설비가 작동하지 않은 경우, 기계식 환기설비가 작동한 경우, 풍량을 소방법 기준으로 적용한 경우, 급기구의 위치를 변경한 경우의 4가지 시나리오의 조건으로 수행하였고 이에 따른 연기밀도, 가시거리, 일산화탄소 농도, 온도의 특성을 분석하였으며 본 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
전기실내 수배전반에서 화재가 발생하고 큐비클형 수배전반 상부의 환기구에서 화염이 분출하여 상부에 설치된 케이블 표면에 열전달에 의한 열해리를 통하여 화재가 급속하게 진행될 때 연소특성을 분석하기 위하여 Table 4와 같이 시나리오를 구성하였고 각 시나리오에 따른 연기밀도, 가시거리, 일산화탄소 농도, 온도의 특성을 분석하였다.
대상 데이터
본 연구에서는 실제 운영되고 있는 지하 1층에 설치된 전기실을 대상으로 큐비클식 수배전반에서 화재 발생에 따른 화재모델링 및 연기제어 특성을 분석하였다.
1과 같다. 지하 1층에 설치된 전기실의 크기는 가로 14m, 세로 7.9m, 높이 4.8m, 바닥면적 111m2이다. 큐비클식 고압 수전상자의 크기는 가로 9.
이론/모형
Table 2와 같이 Concrete, Steel, Cable의 물성 값은 PyroSim 2015 프로그램에서 Bryan Klein에 의해 제공된 자료를 적용하였으며, Table 3과 같이 케이블의 절연재인 PE/PVC가 반응하는 것으로 물성을 설정하였다. 모델링에 적용되어진 물성은 벽체는 콘크리트, 큐비클 금속상자는 스틸, 케이블을 각각 적용하였으며 가연물인 케이블의 절연재 PE/PVC가 지속적으로 연소하여 일산화탄소와, Soot이 생성되도록 하였다.
성능/효과
(3) 환기설비의 급기구와 배기구의 위치는 경제적 비용과 공간상의 제약으로 상부에 설치되고 있으나 소방법에서는 급기구는 하부에 배기구는 상부에 설치하도록 규정하고 있다. 따라서 소방법에서 규정하는 급기구를 하부에 설치할 경우에 대한 특성을 분석한 결과, 급기구가 하부에 있는 시나리오 4의 경우가 급기구가 상부에 있는 시나리오 3의 경우보다 가시거리 및 온도특성이 개선됨을 확인하였다.
따라서 실제 운영되고 있는 환기량을 적용한 시나리오 2의 경우와 소방법에서 규정하는 풍량을 적용한 시나리오 3의 경우에 대한 특성을 분석한 결과, 연기밀도, 가시거리, 일산화탄소 농도 및 온도특성이 풍량을 크게 적용한 시나리오 3의 경우가 풍량이 적은 시나리오 2의 경우보다 개선됨을 확인하였다. 따라서 전기실의 온도 조절용 환기설비를 설계에서부터 건축설비 포켓북에서 권장하는 환기량과, 소방법에서 규정하는 급기량 및 배기량을 비교 검토 후 적용한다면 연기 및 연소생성물로 인한 피난 및 소방 활동에 대한 안전 대책 수립에 도움이 될 것으로 사료된다.
하지만 약 150초 이후 시나리오 1의 경우 급격한 상승곡선이 나타났지만 시나리오 2의 경우 완만한 상승곡선이 나타났다. 따라서 환기설비가 작동하면 가시거리나 일산화탄소 농도보다 온도특성이 더욱 개선됨을 확인하였다.
(1) 전기실에 설치된 기계식 환기설비는 화재가 발생하면 작동하지 않도록 규정되어 있어 환기설비를 작동시켰을 경우의 특성비교를 시나리오 1과 시나리오 2를 통해 분석하였다. 분석 결과, 가시거리 및 일산화탄소 농도는 환기설비가 작동할 경우 큰 변화가 나타나지 않았으며, 연기밀도는 환기설비가 작동될 경우 개선됨을 확인하였다. 온도는 약 150초 이전까지는 시나리오 1과 시나리오 2의 경우 모두 비슷한 상승곡선을 나타내었다.
후속연구
따라서 실제 운영되고 있는 환기량을 적용한 시나리오 2의 경우와 소방법에서 규정하는 풍량을 적용한 시나리오 3의 경우에 대한 특성을 분석한 결과, 연기밀도, 가시거리, 일산화탄소 농도 및 온도특성이 풍량을 크게 적용한 시나리오 3의 경우가 풍량이 적은 시나리오 2의 경우보다 개선됨을 확인하였다. 따라서 전기실의 온도 조절용 환기설비를 설계에서부터 건축설비 포켓북에서 권장하는 환기량과, 소방법에서 규정하는 급기량 및 배기량을 비교 검토 후 적용한다면 연기 및 연소생성물로 인한 피난 및 소방 활동에 대한 안전 대책 수립에 도움이 될 것으로 사료된다.
마지막으로 본 연구의 결과는 화재발생에 따른 인명피해와 재산손실을 감소시키는 역할을 할 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전기실에서 발생하는 화재의 특징은?
전기실은 대부분 건물의 지하공간에 위치하고 있어 전기설비에서 화재가 발생할 경우 화학적 가공에 의해 제조된 케이블 절연재로 화재가 확대되어 강한 독성의 연기 및 연소생성물이 발생하게 된다. 이때 발생한 연기 및 연소생성물이 수직적, 수평적으로 빠르게 이동하게 되면 재실자의 피난 및 소방대의 소방 활동에 지장을 주게 된다.
PyroSim이란 무엇이며 어떤 것을 분석할 수 있는가?
그러나 전기실의 화재발생에 따른 연기제어 시스템에 대한 연구는 수행되지 못하여 이에 따른 기초 자료가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 화재 시뮬레이션 프로그램 FDS(Fire Dynamic Simulator)를 기반으로 만들어진 PyroSim을 이용하여 화재 발생에 따른 연기밀도, 가시거리, 일산화탄소 농도, 온도의 특성을 분석하였다.
전기실의 기계식 환기설비의 작동에 의한 결과는?
(1) 전기실에 설치된 기계식 환기설비는 화재가 발생하면 작동하지 않도록 규정되어 있어 환기설비를 작동시켰을 경우의 특성비교를 시나리오 1과 시나리오 2를 통해 분석하였다. 분석 결과, 가시거리 및 일산화탄소 농도는 환기설비가 작동할 경우 큰 변화가 나타나지 않았으며, 연기밀도는 환기설비가 작동될 경우 개선됨을 확인하였다. 온도는 약 150초 이전까지는 시나리오 1과 시나리오 2의 경우 모두 비슷한 상승곡선을 나타내었다.
참고문헌 (10)
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