[논문]선박 선착장 지하공동구 화재위험성 평가

민세홍; 사재천; 이재문

선박 선착장 지하공동구 화재위험성 평가 원문보기

민세홍 (가천대학교 공과대학 소방방재공학과) , 사재천 (가천대학교 화재소방과학연구센터) , 이재문 (창우에프이엔씨)

본 연구는 선착장이 있는 부두의 변전소와 지하로 연결된 지하공동구에 대하여 위험성을 평가하기 위하여 현장조사를 하여 위험성을 발췌하고 실측을 통해 공동구의 재원을 확보하고 화재시뮬레이션을 수행하여 화재위험성 정도를 평가하였다.

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문제 정의

지하공동구의 특성을 분석해 보면 전력 간선 및 통신선로 등이 과밀하게 수용되어 있어 화재하중이 높고 일반 건축물 화재와 비교하여 공동구의 구조적 특성으로 정확한 화재위치의 감지가 어려우며 지하로의 진입이 곤란하여 초기 소화에 힘들어 그 피해로 재산상 손실이 상당히 클 것으로 예상한다. 이에 선박 선착장의 화재 발생 잠재요소를 분석하고자 열화상 카메라를 이용하여 위험 지역을 분석하고 화재시뮬레이션을 이용하여 피해 범위를 예측하고자 연구를 진행하였다.

제안 방법

추가로 공동구 화재의 영향요소를 분석하기 위하여 공동구 주변 변전소의 배전반 설치 현황 조사 및 소방시설 적용 현황을 파악하였다. 그리고 화재 발생 위험성을 조사하기 위하여 열화상 카메라를 이용하여 배전반과 공동구 내 각종 전기 패널의 온도를 특정하여 위험 요소를 측정하였다.
현장조사는 기존 공동구에 대한 현장 상황의 확인 및 평가하고 기존에 설치된 소화설비의 적용 내용을 분석하여 화재 시 효과적인 대처가 가능한지와 화재 발생 시 피해 범위에 초점을 맞추어 연구가 진행되었다. 조사내용은 공동구의 현황을 파악하기 위하여 현장을 실측하였으며, 케이블 트레이 단수 확인 및 크기 특정과 케이블 종류를 조사하였다. 추가로 공동구 화재의 영향요소를 분석하기 위하여 공동구 주변 변전소의 배전반 설치 현황 조사 및 소방시설 적용 현황을 파악하였다.
지하공동구의 화재를 모사하기 위하여 CFD 프로그램 중 FDS를 사용하였으며 평가항목은 공동구 내의 케이블 트레이에서 발생한 화재양상과 연소 확대속도에 대하여 평가하였으며, 변전소의 배전반에서 화재 발생 시 화재감지에 의한 소화설비 작동시간에 대해서 분석을 진행하였다.
조사내용은 공동구의 현황을 파악하기 위하여 현장을 실측하였으며, 케이블 트레이 단수 확인 및 크기 특정과 케이블 종류를 조사하였다. 추가로 공동구 화재의 영향요소를 분석하기 위하여 공동구 주변 변전소의 배전반 설치 현황 조사 및 소방시설 적용 현황을 파악하였다. 그리고 화재 발생 위험성을 조사하기 위하여 열화상 카메라를 이용하여 배전반과 공동구 내 각종 전기 패널의 온도를 특정하여 위험 요소를 측정하였다.

대상 데이터

지하공동구는 크기 가로 1.5 m X 세로 1.9 m이고 길이는 격자의 효율성을 고려하여 50 m로 설정하였다. 시뮬레이션 결과 화재 발생 431초가 지나면서 케이블 트레이 주위온도는 약 866 ℃까지 상승하였고 화염확산 속도는 초기 600초 동안은 화재가 잠복기를 거쳐 서서히 상승하여 수평으로 5 m 정도 전파되었으나 이후 급속히 연소 확대되면서 700초에는(100초 동안) 30 m가 확대되어 화염전파속도가 최고 30 cm/s로 나타났다.

성능/효과

시뮬레이션 결과 화재 발생 431초가 지나면서 케이블 트레이 주위온도는 약 866 ℃까지 상승하였고 화염확산 속도는 초기 600초 동안은 화재가 잠복기를 거쳐 서서히 상승하여 수평으로 5 m 정도 전파되었으나 이후 급속히 연소 확대되면서 700초에는(100초 동안) 30 m가 확대되어 화염전파속도가 최고 30 cm/s로 나타났다. 결과를 종합해보면 선착장 공동구 말단에서 화재 발생 시 인근 변전소까지(550 m) 30여 분 정도면 화재가 확대되는 것으로 분석되었다.
배전반 시뮬레이션 결과 연기감지기는 화재 발생 후 18초에 작동하였지만 열감지기는 366초에 동작하는 것으로 분석되어 가스계소화설비가 교차회로 방식으로 설치되어 화재 후 6분이 지나야 가스계 소화설비가 작동하는 것으로 평가되어 화재가 변전소 내에서 크게 확대되지 전에 배전반 내부에서 조기에 감지하여 소화할 수 있는 대안이 필요할 것으로 판단된다.
9 m이고 길이는 격자의 효율성을 고려하여 50 m로 설정하였다. 시뮬레이션 결과 화재 발생 431초가 지나면서 케이블 트레이 주위온도는 약 866 ℃까지 상승하였고 화염확산 속도는 초기 600초 동안은 화재가 잠복기를 거쳐 서서히 상승하여 수평으로 5 m 정도 전파되었으나 이후 급속히 연소 확대되면서 700초에는(100초 동안) 30 m가 확대되어 화염전파속도가 최고 30 cm/s로 나타났다. 결과를 종합해보면 선착장 공동구 말단에서 화재 발생 시 인근 변전소까지(550 m) 30여 분 정도면 화재가 확대되는 것으로 분석되었다.

후속연구

조상대상의 공동구가 법정규정 미만의 공동구이지만 규모 이상의 전력 간선 및 통신선로 등이 과밀하게 수용되어 오히려 법정규모의 공동구보다 화재하중이 더 높은 열악함과 화재에 취약한 구조에 대한 문제점을 제거하기 위하여 소방시설의 설치가 적극 요구된다. 또한, 특수 현장 여건에 맞는 소화장치의 검토되고 화재안전기준에서도 적용될 수 있도록 제도개선이 요구된다.

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