[논문]지표화 연료의 경사 및 풍속에 관한 연구

김장환; 김응식; 이명보; 김동현; 박형주

[국내논문] 지표화 연료의 경사 및 풍속에 관한 연구
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김장환 (호서대학교 안전보건학과) , 김응식 (호서대학교 안전보건학과) , 이명보 (국립산림과학원 산불연구과) , 김동현 (국립산림과학원 산불연구과) , 박형주 (호원대학교 소방행정학부)

본 연구에서는 침엽수종인 소나무 낙엽과 활엽수종인 굴참나무 낙엽을 실내 모의실험장치(Fuel bed)를 이용하였다. 연소구간은 1m이며, 낙엽의 두께는 5cm로 일정하게 유지하였으며, 경사도 $0^{\circ}$, $10^{\circ}$, $20^{\circ}$, $30^{\circ}$의 경사도에 대한 실험과 연소구간에서의 풍속은 이들의 대표값으로 평균 풍속값은 다음과 같이 0.75m/s(1m/s), 1.4m/s(2m/s), 2.5m/s(3m/s)로 실 측하여 실험하였다. 따라서 본 연구에서는 실내 모의실험장치(Fuel bed)를 이용하여 경사도에 대한 실험과 평균풍속 실험을 통하여 임내 연료의 지표화에서 수관화로의 전이특성을 구명하고 산불피해 저감에 기여코자 한다.

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문제 정의

실제 산불의 확산을 예측하기는 매우 어렵기 때문에 실내 실험을 통하여 자료를 취득하는 것이 일반적인 상황이다. 실내 모의실험을 통한 기초 자료를 축적함으로써 체계적이고 과학적인 산불방제기술을 수립하고자 한다.

제안 방법

와 같이 변화하게 되는데 이들의 대표값으로 평균 풍속값을 사용하여 반복 실험하였다. 평균 풍속값은 다음과 같이 0.75m/s(1m/s), 1.4m/s(2m/s), 2.5m/s(3m/s)로 실측하여 실험하였다. 또한 풍속은 높이에 따라서 변하게 되어 지표면에서의 풍속은 급속하게 감소하며 그 측정값 또한 구하기 힘들다.
실험도중 정확한 온도의 측정을 위하여 열전대의 그을음(Soot)을 제거하면서 실험하였다. 풍속 실험은 터널식 방 구조에서 간이풍속 장치를 이용 풍속을 조절하여 실험하였다. 데이터 수집은 DAQ(Date Acquisition)를 이용하여 1초 단위로 측정 분석하였다.
풍속 실험은 터널식 방 구조에서 간이풍속 장치를 이용 풍속을 조절하여 실험하였다. 데이터 수집은 DAQ(Date Acquisition)를 이용하여 1초 단위로 측정 분석하였다.
경사도는 0°, 10°, 20°, 30°이며, 공간적인 제약으로 인하여 30°이상은 실시 못하였다. 연소구간에서의 발화점의 풍속은 1m/s, 2m/s, 3m/s로 간이풍속장치로 풍속을 조절 하였다. 연소구간에서의 풍속은 그림 2.
또한 풍속은 높이에 따라서 변하게 되어 지표면에서의 풍속은 급속하게 감소하며 그 측정값 또한 구하기 힘들다. 본 실험에서는 최대 화염길이의 중간 부분인 지표면에서 50cm 지점에서의 평균 풍속값을 대표값으로 측정하여 사용하였다.
과 같이 배치하였다. 실험도중 정확한 온도의 측정을 위하여 열전대의 그을음(Soot)을 제거하면서 실험하였다. 풍속 실험은 터널식 방 구조에서 간이풍속 장치를 이용 풍속을 조절하여 실험하였다.

대상 데이터

실험 연소구간은 1m이며, 낙엽의 두께는 5cm로 일정하게 유지 하였다. 경사도는 0°, 10°, 20°, 30°이며, 공간적인 제약으로 인하여 30°이상은 실시 못하였다.
지표화의 경사도 및 풍속 연소실험 장치는 그림 1.과 같이 제작하였으며, 실험 구간은 1m, 낙엽은 5cm로 하였으며, 온도를 측정하기 위해 고감도의 ∅1.6㎜ K-type 열전대 35개를 그림 1.과 같이 배치하였다.

성능/효과

5m/s)의 풍속에서는 침엽수의 최대 화염높이는 1m에서보다 낮게 측정 되었다. 전체적으로 화염높이는 경사도에 큰 영향은 받지 않았으며, 풍속이 증가하면서 화염의 높이는 감소하는 경향을 보였다.
4) 풍속이 0 m/s인 경우로 경사도에 따른 확산속도가 0°～30°에서 침엽수와 활엽수의 확산속도는 약 2배정도 차이가 난다.
1) 경사도에 따른 지표화의 확산속도는 증가하는 것을 알 수 있다.
2) 지표물이 낙엽인 경우에, 경사도가 증가 시 최대화염높이(지표면에서 수직성분높이) 1.2m 이상으로 증가하지 않는 것으로 측정되었다. 하지만 연소면적이 증가하므로 확산 속도 및 최대 화염길이 증가한다.
3) 결론 2)을 고려하여 지표연료로써 낙엽과 지하고 1.5m이상인 나무만 존재하는 이상적인 임내를 가정 한다면 수관화로의 전이는 없다고 판단된다.
5) 경사도에 따른 화염높이로 연소구간 중 최대화염높이는 약 1～1.2m를 보이고 있으며, 경사도에 큰 영향을 받지 않고 일정한 경향을 보이고 있다. 하지만 이 길이는 지표면에서의 수직방향 최대 화염높이이며, 최대 화염길이는 경사도가 증가 할수록 증가하고, 연소면 길이 또한 경사도가 증가하면 길어진다.

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