[국내논문]소나무와 떡갈나무의 주요 부위별 연소특성에 관한 연구 The Combustion Characteristics of Tree Branches, Barks, Living Leaves and Dead Leaves in Pinus Densiflora and Quercus Dentata원문보기
본 연구에서는 영동지역의 대표 수종인 소나무와 떡갈나무를 대상으로 주요 부위별 열적 특성을 고찰하고자 콘칼로리미터 시험(ISO 5660-1)을 수행하여 총연기발생량과 연기온도, 연소에 따른 산소소모량을 분석하였다. 소나무의 낙엽과 생엽은 연소초기에 급격하게 연기방출량이 증가하면서 가지와 수피에 비하여 총연기방출량이 약 8.3배 정도 높은 것으로 나타났으며 떡갈나무의 가지와 수피는 소나무보다 가지는 14.4배 정도, 수피는 7.2배 정도 높은 것으로 나타났다. 또한, 연기발생 최고온도는 $338.35{\sim}353.25\;K$ 사이로 나타남을 알 수 있었으며 산소소모량은 낙엽, 가지, 수피는 큰 차이는 없는 것으로 나타났으나 함수율이 높은 생엽의 경우 산소소모량이 가장 작게 나타남을 알 수 있었다.
본 연구에서는 영동지역의 대표 수종인 소나무와 떡갈나무를 대상으로 주요 부위별 열적 특성을 고찰하고자 콘칼로리미터 시험(ISO 5660-1)을 수행하여 총연기발생량과 연기온도, 연소에 따른 산소소모량을 분석하였다. 소나무의 낙엽과 생엽은 연소초기에 급격하게 연기방출량이 증가하면서 가지와 수피에 비하여 총연기방출량이 약 8.3배 정도 높은 것으로 나타났으며 떡갈나무의 가지와 수피는 소나무보다 가지는 14.4배 정도, 수피는 7.2배 정도 높은 것으로 나타났다. 또한, 연기발생 최고온도는 $338.35{\sim}353.25\;K$ 사이로 나타남을 알 수 있었으며 산소소모량은 낙엽, 가지, 수피는 큰 차이는 없는 것으로 나타났으나 함수율이 높은 생엽의 경우 산소소모량이 가장 작게 나타남을 알 수 있었다.
In this study, we have carried out the cone calorimeter test to examine the thermal characteristics, such as total smoke production(TSP), smoke temperature and oxygen consumption, of significant parts of above trees which are representative species of Young Dong Province of Korea. The smoke producti...
In this study, we have carried out the cone calorimeter test to examine the thermal characteristics, such as total smoke production(TSP), smoke temperature and oxygen consumption, of significant parts of above trees which are representative species of Young Dong Province of Korea. The smoke production of dead leaves and living leaves of pinus densiflora was increased rapidly at the early period of combustion. So the total smoke production of this parts was 8.3 times higher than other parts. The TSP of branches and barks of quercus dentata was 14.4 and 7.2 times higher than of pinus densiflora respectively. And also the maximum smoke temperature was about $338.35{\sim}353.25\;K$. The significant difference of oxygen consumption was not detected for dead leaves, branches and barks. However, the oxygen consumption of living leaves which have high percentage of moisture content is the lowest.
In this study, we have carried out the cone calorimeter test to examine the thermal characteristics, such as total smoke production(TSP), smoke temperature and oxygen consumption, of significant parts of above trees which are representative species of Young Dong Province of Korea. The smoke production of dead leaves and living leaves of pinus densiflora was increased rapidly at the early period of combustion. So the total smoke production of this parts was 8.3 times higher than other parts. The TSP of branches and barks of quercus dentata was 14.4 and 7.2 times higher than of pinus densiflora respectively. And also the maximum smoke temperature was about $338.35{\sim}353.25\;K$. The significant difference of oxygen consumption was not detected for dead leaves, branches and barks. However, the oxygen consumption of living leaves which have high percentage of moisture content is the lowest.
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문제 정의
본 연구에서는 영동지역 산림 내 침엽수 대표수종 소나무와 활엽수 대표수종 떡갈나무의 낙엽, 생엽, 가지, 수피 4가지 부위의 중량 50 g에 대하여 연소에 따른 총연기방출량 및 연기온도와 산소소모량 분석결과 다음과 같은 결론들을 얻을 수 있었다.
이론/모형
소나무와 떡갈나무의 부위별 연소시에 발생되는 총연기발생량과 연기온도 및 연료가 연소되면서 발생하는 산소 소모량을 측정하기 위하여 영국 FTT사(Fire Testing Technology Co.)의 Dual 콘칼로리미터4)를 사용하여 측정하였으며 실험조건은 Table 2에 제시하였다.
성능/효과
Figure 3은 소나무 부위별 시간변화에 따른 산소소모량을 나타내었으며 Figure 4는 부위별 총산소소모량을 나타내었다. 총산소소모량은 건조한 낙엽이 41.90 kg/kg으로 가장 산소소모량이 많은 것으로 나타났다. Figure 5는 떡갈나무 부위별 시간변화에 따른 산소소모량을 나타내었으며 Figure 6은 총산소소모량을 나타내었다.
Figure 5는 떡갈나무 부위별 시간변화에 따른 산소소모량을 나타내었으며 Figure 6은 총산소소모량을 나타내었다. 부위별 산소소모량은 소나무와 마찬가지로 연소 초기시간 600 s내에 가장 많은 양의 산소가 소모되었으며 총산소소모량은 수피가 총산소소모량이 43.11 kg/kg으로 가장 많은 양의 산소가 소모되었다. 이에 대하여 Table 6에 제시 하였다.
1) 임상 부위별 중량 50 g에 대한 총연기방출량 결과 소나무의 낙엽과 생엽은 가지와 수피에 비해 평균 8.3배 정도 높은 것으로 나타났으며 떡갈나무는 총연기발출량이 부위별 차이가 큰 것으로 나타났고 가지가 총연기방출량이 가장 높게 나타나 소나무 보다 14.4배 정도 높고 수피는 7.2배 정도 높은 것을 알 수 있었다.
2) 소나무와 떡갈나무 부위별 연기온도 특성 결과 소나무의 연기온도는 338.35～353.25 K 사이로 나타났으며 건조한 낙엽은 775 s에서 급격히 연기온도가 증가하여 353.25 K로 가장 높게 나타났으며 또한, 떡갈나무의 연기온도는 335.10～363.70 K 사이로 나타났으며 가지부위가 475 s에서 363.70 K로 가장 연기온도가 높은 것을 알 수 있었다.
3) 소나무와 떡갈나무 부위별 산소소모량 분석결과 소나무는 낙엽이 총산소소모량이 41.90 kg/kg으로 가장 높았으며 연소초기 착화 후(Flaming phase)에 산소소모량이 급격히 증가하는 것을 알 수 있었고 생엽이 산소소모량이 가장 작음을 알 수 있었다. 또한, 떡갈나무의 경우 수피가 43.
90 kg/kg으로 가장 높았으며 연소초기 착화 후(Flaming phase)에 산소소모량이 급격히 증가하는 것을 알 수 있었고 생엽이 산소소모량이 가장 작음을 알 수 있었다. 또한, 떡갈나무의 경우 수피가 43.11 kg/kg으로 산소소모가 가장 많았으며 산소소모가 가장 작은 부위는 생엽으로 나타남을 알 수 있었다.
후속연구
따라서, 산불화재 시 연료의 열분해와 연소에 의해 생성되는 연기의 양을 정량화하여 발연특성을 나타낼 필요가 있으며 이러한 연료의 연소특성은 산불 진화 시 위험성 예측 요소로서 가장 기본적으로 연구되어야 할 것으로 사료되며 산불발생 피해현황에 따라 대형 산불의 다발지역인 강원도 영동지역을 대상으로 임상별 대표수종인 소나무와 떡갈나무를 선정하여 부위별 발연량 분석과, 연기온도 및 산소소모량에 대한 분석을 수행함으로써 산불의 가시거리 예측에 필요한 기초자료를 제공하고자 한다.
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