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FDS 화재해석 모델에 적용된 CO와 연기 생성율 개념에 대한 고찰
On the Consideration of CO and Soot Yield Concept in FDS Fire Field Model 원문보기

한국화재소방학회 2009년도 춘계학술논문발표회 논문집, 2009 Apr. 16, 2009년, pp.93 - 99  

김성찬 (경일대학교 소방방재학부) ,  고권현 (중앙대학교 기계공학부)

초록
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본 연구는 ISO-9705 표준화재실의 40% 축소모형실험 결과와 FDS 화재해석 결과의 비교분석을 통하여 FDS 화재해석 모델에 적용된 CO 와 soot의 생성율(yield rate)에 기초한 접근방식의 타당성을 검토한다. 일반적으로 생성율은 연료적인 특성인 동시에 공간의 환기조건이나 열적조건등에 영향을 받게 된다. 그러나 FDS 해석에 적용되는 연료의 생성율은 환기량이 충분한 상태(well ventilated condition)에서 측정되어진 물성으로써 공간내부의 CO와 soot 농도는 연료의 종류와 화원의 크기에 의해서만 결정된다. 따라서 환기조건과 연료특성에 따른 화재공간 내부에서의 CO와 soot 농도를 측정하여 이 결과를 FDS 시뮬레이션 결과와 직접 비교함으로써 환기조건 및 연료종류에 따른 CO 와 soot의 생성율 개념의 타당성을 고찰해보고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 2) 모델의 경우 일산화탄소나 연기밀도의 경우 연소생성물의 생성율에 기초한 개념을 적용하고 있기 때문에 공간내부 연소조건의 변화에 따라 실제 연소 생성물의 농도와 수치해석결과는 다를 수 있다. 따라서 본 연구에서는 FDS 모델에 적용된 생성율에 기초한 연소모델의 타당성을 검토하기 위하여 40% 축소된 ISO-9705 표준화 재실에서의 환기조건에 따른 일산화탄소농도와 연기밀도를 비교분석하여 FDS 모델의 적용범위와 한계에 고찰하고자 한다.
  • 본 연구에서는 FDS 모델에 적용된 생성율에 기초한 연소모델의 타당성을 검토하기 위하여 총괄당량비에 따른 일산화탄소농도와 연기밀도를 비교분석하여 FDS 모델의 적용범위와 한계에 고찰하였다. 일반적으로 환기량이 충분한 상태에서 환기량이 부족한 상태로 화재가 성장함에 따라 공간내부의 연기밀도나 일산화탄소농도는 크게 증가하는 경향을 보이게 된다.

가설 설정

  • 그러나 본 연구에서 사용된 버너는 화원의 크기가 크고 공기공급이 제한적이기 때문에 이 값보다는 클 것으로 예상된다. 따라서 natural gas의 경우 SFPE handbook에서 제공하는 soot 생성율 자료중의 최소값인 0.001 정도를 가정하여 수치계산을 수행하였다6). 수치해석에 적용된 계산격자의 크기는 한변의 길이가 2 cm 인 정방형이며 400 kW 화원 크기에 대하여 무차원 특성길이에 대한 격자수는(D*/δx) 약 18 정도이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
Zone model 과 Field model을 비롯한 다양한 전산화재해석 기법은 무엇을 위한 것인가? 화재현상을 수치적으로 모사하기 위한 Zone model 과 Field model을 비롯한 다양한 전산화재해석 기법은 1990년대 이후 많은 발전을 이루어 왔으며 실제 방화설계 및 응용연구 분야에서 적용범위가 확대되고 있다. 그 중에서 Field model은 전산유체역학적(CFD) 해석 기법 및 물리적 해석 모델의 발전과 함께 컴퓨터 용량의 급속한 발달에 힘입어 화재현상에 대한 이해의 폭을 넓히는데 크게 기여하고 있다1-2).
전산화재해석 기법은 언제부터 많은 발전을 이룩했는가? 화재현상을 수치적으로 모사하기 위한 Zone model 과 Field model을 비롯한 다양한 전산화재해석 기법은 1990년대 이후 많은 발전을 이루어 왔으며 실제 방화설계 및 응용연구 분야에서 적용범위가 확대되고 있다. 그 중에서 Field model은 전산유체역학적(CFD) 해석 기법 및 물리적 해석 모델의 발전과 함께 컴퓨터 용량의 급속한 발달에 힘입어 화재현상에 대한 이해의 폭을 넓히는데 크게 기여하고 있다1-2).
Field model은 전산유체역학적(CFD) 해석 기법 및 물리적 해석 모델의 발전과 함께 컴퓨터 용량의 급속한 발달에 힘입어 화재현상에 대한 이해의 폭을 넓히는데 크게 기여하고 있는데, 화재거동을 해석하는 Field model중 NIST의 BFRL(Building and Fire Research Lab.)에서 개발된 FDS의 장점은? 현재 화재거동을 해석하는 Field model중 NIST의 BFRL(Building and Fire Research Lab.)에서 개발된 FDS(Fire Dynamics Simulator)는 기본적인 열유동 및 물질전달 해석뿐만 아니라 다양한 화재모델을 적용하여 많은 소방엔지니어들에게 유용한 도구로 널리 이용되고 있다3). 뿐만 아니라 다양한 조건의 실험결과와의 비교분석을 통하여 수치해석결과의 신뢰성을 높이기 위한 노력을 지속하고 있다.
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