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룸 코너 콘 칼로리미터 시험(ISO 9705)과 비교를 통한 FDS 열분해 모델의 신뢰성 분석
A Reliability Analysis on FDS Pyrolysis Model through Comparing the Room-Corner (ISO 9705) Test 원문보기

한국철도학회 2011년도 춘계학술대회 논문집, 2011 May 26, 2011년, pp.585 - 593  

양성진 (현대로템 기술연구소, 시스템기술팀) ,  이창덕 (현대로템 기술연구소, 시스템기술팀) ,  오지은 (현대로템 기술연구소, 시스템기술팀) ,  강찬용 (현대로템 기술연구소, 시스템기술팀) ,  김학범 (현대로템 기술연구소, 시스템기술팀) ,  이덕희 (한국철도기술연구원, 철도환경연구실)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Actual fire test under a laboratory and fire simulation by using computer are considered into main methodology in order to estimate and predict fire size of railway train. Even if practical fire size could be obtained from the full-model railway car test such as a large scale cone-calorimeter test, ...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 5 (Fire Dynamics Simulator)를 이용하여 앞 절에서 언급한 ISO 9705 룸 코너 콘 칼로리미터 시험 규격[6]에 따라 철도차량 실내 의장설비를 대상으로 하는 열방출율 측정 시험을 재현하였다[7]. 또 그 결과를 시험 결과와 비교함으로써 현상이 보여주는 의미를 진단하고 화재해석에서 사용된 FDS(Fire Dynamics Simulator, by NIST) 툴이 갖는 한계점과 개선될 사항을 지적하고자한다.
  • 내장재의 발화시점, 화재성장 및 화염전파에 관한 화재거동을 분석하였고, 화재 발생 시 내부 국부적인 위치에서 각 내장재가 얼마큼의 시간 차이를 두고 화재가 전이 및 성장을 하는지 측정하였으며, 이를 통해 연소 면적 기반의 내장재 열방출율 합산법(Area based summation method)을 이용하여 열방출율 곡선을 산출하였다. 또한 시험결과를 근거로 하여 FDS Ver.5(Fire Dynamics Simulator, by NIST)툴을 이용한 수치해석 기법을 비교 검증하고자 하였다.
  • 초기 2분은 75kW이며 2분 이후로부터 10분까지는 150kW로 화염을 방출한다. 본 시험에서는 과도한 화재발달 상황을 고려하여 시설물 및 인명안전을 대비한 시험 중 강제소화를 실시하였다. 따라서 시험경과 후 약 6분에 샌드버너의 프로판 가스를 차단하였고, 시험에 적용한 화원 곡선은 Fig.
  • 본 연구에서는 당사가 제작한 철도차량을 대상으로 ISO 9705 규격[6]에 따른 룸 코너 콘 칼로리미터 시험을 수행[7]하여 그 결과를 산출하고, 기 수행된 화재 시험 과정을 FDS ver.5(Fire Dynamics Simulator, by NIST) 화재 시뮬레이션 툴을 사용하여 동일하게 모사함으로써 해석 시 사용하는 열분해 모델링 (Pyrolysis modeling) 기법에 대한 신뢰성 분석을 하고자 하였다, 더불어 시간지연이 고려된 연소 면적 기반의 내장재 열방출율 합산법(Area based summation method)을 이용하여 열방출율 곡선을 산출하여 기수행한 결과와 비교 및 검증하였다. 연구결과 ISO 9705 룸 코너 시험 데이터를 근거로 하여 FDS 화재해석결과와 비교했을 때 150sec ~ 180sec 구간에서의 급격한 화재 성장 및 플래시오버(Flashover)현상을 아주 유사한 양상으로 모사하는 것을 확인하였다.
  • Lautenberger 등 은 PMMA와 PE Composite을 대상으로 단일 물질에 대하여 콘 칼로리미터(ISO 5660[3]) 시험과 FDS(Fire Dynamics Simulator, by NIST) 시뮬레이션과의 비교 검증을 수행하였고[4], FRP panel과 Ceramic board의 적층 합판(Assembly)에 대하여 유사한 방식의 비교연구를 수행한바 있다[5]. 본 연구에서는 이러한 맥락에서 당사가 제작한 철도차량을 대상으로 ISO 9705 규격[6]에 따른 룸 코너 콘 칼로리미터 시험을 수행[7]하여 그 결과를 산출하고, 기 수행된 화재 시험 과정을 FDS ver.5(Fire Dynamics Simulator, by NIST) 화재 시뮬레이션 툴을 사용하여 동일하게 모사함으로써 해석 시 사용하는 열분해 모델링 기법에 대한 신뢰성 분석을 하고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
화원은 어떤 인자인가? 화원(Ignition source)은 화재의 발단과 성장에 지배적으로 영향을 미치는 인자이다. 본 해석에서는 룸 코너 콘 칼로리미터 시험에 기 사용되었던 CEN/TS 45545 Part-1[8] 화원을 동일 적용하여 플래시오버 (Flashover)를 유도하였다.
철도차량의 화재규모를 예측 및 진단하는 방법으로 어떤 방안이 고려될 수 있는가? 철도차량의 화재규모를 예측 및 진단하는 방법으로써 실 화재 시험과 시뮬레이션 기법 두 가지 방안이 고려될 수 있다. 철도차량 실 차량 전체를 대상으로 하는 대형 콘 칼로리미터 시험을 통해서 해당 차량의 화재규모를 실질적으로 산출할 수 있지만, 시험을 수행하기 위해 소요되는 경제적 비용과 잠재된 위험성이 부담으로 작용하는 것이 사실이다.
실 화재 시험의 경우 무엇이 부담으로 작용하는 가? 철도차량의 화재규모를 예측 및 진단하는 방법으로써 실 화재 시험과 시뮬레이션 기법 두 가지 방안이 고려될 수 있다. 철도차량 실 차량 전체를 대상으로 하는 대형 콘 칼로리미터 시험을 통해서 해당 차량의 화재규모를 실질적으로 산출할 수 있지만, 시험을 수행하기 위해 소요되는 경제적 비용과 잠재된 위험성이 부담으로 작용하는 것이 사실이다. 이에 대해 Haukur Ingason[1]등은 각 내장재를 동일 비율로 줄인 축소모형을 이용하여 보다 작은 규모의 콘 칼로리미터 시험을 통해 철도차량의 화재규모를 산출하는 방법론을 대안으로 소개한 바 있다.
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