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천장제트기류에 대한 국내 정온식 열감지기의 작동온도 및 반응시간지수(RTI)에 관한 DB 구축
DB Construction of Activation Temperature and Response Time Index for Domestic Fixed-temperature Heat Detectors in Ceiling Jet Flow 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.34 no.3, 2020년, pp.35 - 42  

윤가영 (대전대학교 소방방재학과 대학원) ,  한호식 (대전대학교 대학원 방재학과) ,  문선여 (대전대학교 대학원 방재학과) ,  박충화 (대전대학교 소방방재학과) ,  황철홍 (대전대학교 소방방재학과)

초록
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성능위주 소방설계(PBD)의 안전성 평가 과정에서 화재모델링의 신뢰성 확보를 위해서는 화재감지기 작동시간의 정확한 예측성능이 요구된다. 본 연구는 대표적 화재모델인 FDS에 적용되는 정온식 열감지기의 주요 입력인자인 감지기 작동온도와 RTI의 측정을 목표로 한다. 이를 위해 화재감지기 실험 장치인 Fire detector evaluator (FDE)가 적용되었으며, 제품 인지도 조사를 통해 선정된 국내 10종의 정온식 감지기가 고려되었다. 결과적으로 감지기의 제조사별로 작동온도와 RTI는 상당한 차이가 있는 것으로 확인되었으며, 측정된 DB가 적용된 FDS의 감지기 작동시간은 보다 정확한 예측이 가능함을 확인하였다. 최종적으로 신뢰성이 확보된 정온식 열감지기의 작동온도와 RTI의 DB가 제공되었다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The accurate prediction of fire detector activation time is required to ensure the reliability of fire modeling during the safety assessment of performance-based fire safety design. The main objective of this study is to determine the activation temperature and the response time index (RTI) of a fix...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이와 같은 결과를 통해 기존 시험기준에 명확하게 제시되지 않은 Plunge test의 문 개방시간에 따라 감지기의 작동시간은 정량적으로 큰 차이를 갖게 됨을 알 수 있다. 따라서 본 연구에서는 측정의 재현성 확보 및 외부의 영향을 최소화시키기 위하여 Plunge test의 문 개방시간을 2 s로 고정하였다.
  • 본 연구에서 FDE를 통해 측정된 정온식 열감지기의 장치물성에 대한 타당성을 평가하기 위하여, 추가적으로 FDS를 통한 시뮬레이션이 수행되었다. 이를 위해 감지기 제품 인지도 조사에서 높은 비율은 갖는 서미스터식 특종(Sample A)와 1종(Sample E)가 대표적으로 검토되었다.
  • 본 연구에서는 PBD의 화재시뮬레이션 입력정보로 요구되는 정온식 열감지기의 장치물성(즉, 작동온도 및 RTI) DB를 구축하였으며, 이를 위해 국내에서 주로 사용되는 특종과 1종을 포함한 10개의 감지기가 검토되었다. 시험장치로는 유속 및 온도 제어가 가능한 화재감지기시험장치(FDE)가 사용되었다.
  • 본 연구에서는 선행연구(15)에서 검토된 열감지기가 포함된 10종의 정온식 열감지기를 대상으로, 천장제트 기류의 조건에서 FDS에 적용되는 입력인자 DB를 제공하기 위한 실험 및 FDS를 통한 검증이 수행되었다. 구체적으로 정온식 열감지기의 RTI에 영향을 미칠 수 있는 문 개방시간의 일관성을 확보하여, 사용자 의존도를 감소시켰다.
  • 본 연구에서는 화재모델 FDS의 정온식 열감지기 예측모델에서 요구되는 주요 입력인자인 작동온도와 RTI를 측정하기 위한 실험이 수행되었다. FDE 내부의 실험조건으로서, 감지기의 감열부 위치에서 덕트 길이방향의 시간 평균 유속(#)은 1.
  • 일반적으로 PBD 평가에 적용되는 화재모델은 Large eddy simulation (LES) 기반의 FDS이다. 이에 본 연구에서는 FDE를 통해 측정된 정온식 열감지기의 장치물성에 대한 타당성을 검증하기 위하여, FDS (Version 6.3.0)를 통한 수치해석이 수행되었다(5,6).
  • 그러나 감지기의 제조사, 감지방법 그리고 등급 등 다양한 요인에 의해 작동온도는 달라질 수 있기 때문에, 각 감지기에 대한 정확한 작동온도가 산출될 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 제품 인지도 조사결과를 바탕으로 선정된 10개의 정온식 열감지기에 대한 작동온도가 측정되었다. Table 1은 Figure 2에 제시된 실험방법을 통해 측정된 정온식 열감지기의 작동온도를 나타낸 결과이다.
  • 이에 본 연구에서는 특종 감지기(Sample A)와 1종 감지기(Sample E)를 대상으로 Plunge test의 문 개방시간에 따른 감지기의 작동시간이 측정되었다.
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참고문헌 (20)

  1. J. H. McGuire and G. T. Tamura, "Simple Analysis of Smoke Flow Problems in High Rise Buildings", Fire Technology, Vol. 11, pp. 15-22 (1975). 

  2. S. Baek, J. H. Choi, W. H. Hong and J. J. Jung, "A Study on Required Safe Egress Time (RSET) Comparison and Error Calculation in Relation to Fire Room Range Set Conditions of Performance Based Fire Safety Designers", Fire Science and Engineering, Vol. 30, No. 3, pp. 73-78 (2016). 

  3. Confederation of Fire Protection Associations Europe, "Fire Safety Engineering Concerning Evacuation from Buildings", CFPA-E, Guideline No 19:2009 F (2009). 

  4. H. Y. Jang, B. J. Kim and C. H. Hwang, "Validation and Measurement of the Device Properties of a Smoke Detector in the Improve Fire Detector Evaluator (FDE)", Proceedings of 2011 Fall Annual Conference, Korean Institute of Fire Science & Engineering, pp. 69-70 (2016). 

  5. K. McGrattan, S. Hostikka, R. McDermott, J. Floyd, C. Weinschenk and K. Overholt, "Fire Dynamics Simulator User's Guide", NIST SP 1019, Sixth Edition, NIST, Gaithersburg, MD (2015). 

  6. K. McGrattan, S. Hostikka, R. McDermott, J. Floyd, C. Weinschenk and K. Overholt, "Fire Dynamics Simulator, Technical Reference Guide, Volume 1: Mathematical Model", NIST SP 1018-1, NIST, Gaithersburg, MD (2015). 

  7. D. T. Gottuk and A. T. Pomeroy, "Heat Detector RTI - New Development", Fire Suppression and Detection Research and Application - A Technical Working Conference, Orlando, Florida (2011). 

  8. K. H. Jang, "Proposals on the Input Data Standardization Needs of Fire and Evacuation Simulation in Performance Based Design", Fire Science and Engineering, Vol. 30, No. 5, pp. 18-25 (2016). 

  9. Korea Fire Institute (KFI), "Detailed Regulations for Model Approval & Inspection Technical Standards for Fire Detectors", 2019-10 (2019). 

  10. M. S. Choi, S. H. Hong, S. H. Lee, S. T. Park and S. H. Yoo, "A Experimental Study on the Response Characteristics for Fire Detector by Combustibles", Proceedings of 2011 Fall Annual Conference, Korean Institute of Fire Science & Engineering, p. 32 (2011). 

  11. W. C. Shim, H. C. Ryu, J. H. Lee and C. S. Shin, "Effect of Combustibles on the Response of Fire Detectors", Journal of Industrial Science and Technology Institute, Vol. 30, No. 1, pp. 7-12 (2016). 

  12. S. H. Hong, "An Experimental Study on the Response Characteristics of Fire Detector for Early Stage Fire Detection in Warehouse", Fire Science and Engineering, Vol. 30, No. 3, pp. 41-47 (2016). 

  13. S. H. Sakong, S. K. Kim, C. H. Lee and J. J. Jung, "A Study on the Response Characteristics of Fire Detector by Full-scale Experiment of Fire Phenomena in the Row House", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 23, No. 3 (2009). 

  14. H. Y. Jang and C. H. Hwang, "Revision of the Input Parameters for the Prediction Models of Smoke Detectors Based on the FDS", Fire Science and Engineering, Vol. 31, No. 2, pp. 44-51 (2017). 

  15. H. W. Park, J. H. Cho, S. Y. Mun, C. H. Park, C. H. Hwang, S. C. Kim and D. G. Nam, "Measurement of the Device Properties of Fixed Temperature Heat Detectors for the Fire Modeling", Fire Science and Engineering, Vol. 28, No. 1, pp. 37-43 (2014). 

  16. "Fire Technology Solution DB", https://www.kfiredb.com. 

  17. Factory Mutual, "FM 3209 American National Standards for Evaluation the Response Time Index for Fixed, Rate of Rise and Compensated Heat Detectors" (2008). 

  18. A. T. Pomeroy, "Analysis of the Effects of Temperature and Velocity on the Response Time Index of Heat Detectors", Masters's Thesis, Department of Fire Protection Engineering, University of Maryland (2010). 

  19. FM Approvals, "FM 3210 Approval Standard for Heat Detectors for Automatic Fire Alarm Signaling" (2018). 

  20. N. Iqbal, M. H. Salley and S. Weerakkody, "Fire Dynamics Tools (FDTs), Quantitative Fire Hazard Analysis Methods for the U.S. Nuclear Regulatory Commission Fire Protection Inspection Program", NUREG-1805, U. S. Nuclear Regulatory Commission (2004) 

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