초록 ▼

1. 최종년도 목표

건축물의 화재안전 시스템에 대한 국제표준 개발을 목적으로 하며, 국제수준의 표준 개발을 통해 화재 시 국민의 인명과 재산보호를 도모하고 관련 산업의 국제 경쟁력 확보에 기여하고자 함.

I 건축물 화재안전 시스템의 알고리즘 기술을 규정하는 국제 표준 ISO 개발
II 국제표준 개발을 위한 표준화 기반조성 및 DB구축
○ 국내·외 Active Fire Protection System[AFPS] 기술 조사 및 분석
○ AFPS 검증 실험기반 및 평가장비 구축을 통한 표준 알고리

1. 최종년도 목표

건축물의 화재안전 시스템에 대한 국제표준 개발을 목적으로 하며, 국제수준의 표준 개발을 통해 화재 시 국민의 인명과 재산보호를 도모하고 관련 산업의 국제 경쟁력 확보에 기여하고자 함.

I 건축물 화재안전 시스템의 알고리즘 기술을 규정하는 국제 표준 ISO 개발
II 국제표준 개발을 위한 표준화 기반조성 및 DB구축
○ 국내·외 Active Fire Protection System[AFPS] 기술 조사 및 분석
○ AFPS 검증 실험기반 및 평가장비 구축을 통한 표준 알고리즘 검증 및 실증 실험 DB 구축
○ 화재안전 국제표준화 기술위원회 ISO TC92 국내 Mirror committee 운영
○ 국제 RRT 수행 쳬계 구축 및 RRT 수행 표준안 설계
○ 국제표준화 대응을 위한 국제협력 추진 및 국제표준 ISO 개발(최종 DIS 40.99)

2. 해당 사업 목적 및 중요성

- 최근 높은 인구 밀도 및 수직 공간활용성 확대를 위해 건축되는 고층 건물 증가 추세와 더불어, 화재시의 화재안전시스템(감지기 및 소화설비 등)의 오동작은 결과적으로 재실자의 피난지연 및 화재진압의 조기 대응의 지장을 초래하여 화재확산으로 인해 심각한 피해를 가중시키고 있음.
- 화재 시 화재안전시스템의 지연 및 미작동으로 인해 화재 최성기시 강도의 화재 화염이 건물내외부로 확산된 화재(2015년 의정부 아파트 화재, 2014년 한국타이어 화재, 2010년 해운대 주상복합 화재, 2008년 서울 삼성동 오피스 화재 등)는 외부 수직상승 기류를 통해 급격히 상층부로 확산되며, 그로 인한 비발화 공간으로의 화염 및 연기, 유독가스의 전파로 인해 건물내 재실자의 피난을 불능케 할 뿐만아니라, 도심 밀집 지역일 경우 인접 건물로 삽시간에 화재가 전파되는 등의 심각한 대규모 화재 확산 위험성을 내포하고 있음.
- 현재 국내에 적용된 화재안전시스템의 일례로 화재감지기의 경우, 감지기 자체의 성능 문제, 부실공사에 의한 감지기 결선 불량 등의 부적합 설치, 유지보수 불량 등의 원인에 의해 빈번한 비화재보 발생 및 오작동으로 인해 대규모 인명 및 재산 피해의 주요 원인이 되고 있음. 또한 화재시 화재신호의 Activation, detection, suppression으로 이어지는 시스템 알고리즘에 대한 표준화된 formula가 부재할 뿐만 아니라 감지기 등의 제조회사들이 내부적으로 시스템 알고리즘을 검증할 타당성 평가방법이 전무한 상황으로 정상적인 소방인증 감지기 제품이라 하더라도 신뢰성을 검증할 수 있는 알고리즘 표준의 구축이 요구되고 있는 상황임. 국내 소방법상 성능위주 소방설계를 적용하게끔 되어 있으나 이에 대해서 화재안전 시스템을 타당하게 구축할 수 있는 시스템 알고리즘의 표준화가 선행 구축되어야 성능 위주 소방설계를 뒷받침할 수 있는 내적 타당도를 향상시킬 수 있음. 국제적으로도 화재안전시스템에 대한 구체적인 formula 및 시스템 알고리즘과 검증 수치해석 방법 등은 마련되어 있지 않고 있어, 화재로 인한 건물 전소의 위험성을 조기 차단시키기 위한 국제적 수준의 화재안전시스템에 대한 종합적인 알고리즘 표준 개발이 시급함. 본 연구에서는 화재시 건축물의 회재위험성을 저감시키는 신뢰성 높은 화재안전시스템의 핵심인, 화재감지 연계 국제표준 알고리즘의 개발을 목표로 하며, 더불어 화재공학적이고 정량적인 화재표준화 추진을 통해, ISO TC 92(국제화재안전 표준화 기구)에 국내실정이 반영된 국제 표준을 제안하여 국제표준화에 대응하고자 함.

3. 수행내용 및 범위

1차년도 연구내용
- 국내외 AFPS 관련 기준 조사·분석
- AFPS의 화재감지 및 소화시스템 평가방법론 및 알고리즘 설계
- AFPS 성능평가 방법론의 건물 적용 설계 절차 개발 및 기준화 정립
- AFPS Principle document 기고문 발표 및 제안(PWIP 10.00)
- New WG 구축 및 신규 컨비너 수임

2차년도 연구내용
- 실물규모 실험을 통한 성능평가 방법론과 예측기준식 초안 검증
- 화재 감지 알고리즘 검증을 위한 평가 장비 Pilot 설계 및 실험
- AFPS Principle Document NWIP(10.99) 수행 및 WD(20.99) 구축
- AFPS Fire Detection Document 기고문 발표 및 제안 (PWIP 10.00)
- AFPS 프로젝트 리더 수임 착수
- ISO TC92 한국 개최 및 국제 프로젝트 그룹 결정

3차년도 연구내용
- AFPS 성능평가 방법 실제 적용 사례 구축 및 기준화
- Reaction-to-Fire 사실상 표준과 AFPS 초안 상호검증
- AFPS Principle Document WD(20.99) 구축 및 CD(30.20) ballot 구축
- AFPS Fire Detection Document NWIP(10.99) 승인 및 WD(20.99) 구축
- ISO TC92의 AFPS 연계표준들에 대한 Revision 검토 수행
- 국제 RRT수행을 위한 프로토콜 설계안 작성

4차년도 연구내용
- 국제 RRT 참여 기관구축 및 RRT 수행, 결과분석 보고
- RRT 분석을 통한 AFPS 평가기준의 정밀도 및 정확도 분석
- 4개년 종합 연구결과 DB 센터 구축
- 제안 국제 표준들의 CD(30.99)
- 중소기업 수출지원 기술정보망(DB 센터 및 웹사이트)을 통한 표준화
- 표준기반 이행 성과 분석 및 산업체 배포

5차년도 연구내용
- AFPS Principle Document DIS(40.99) 승인 및 향후 단계 개발
- AFPS Fire Detection Document DIS(40.20)ballot 구축
- 중소기업 수출지원 기술정보망(DB 센터 및 웹사이트)을 통한 표준화
- 표준기반 이행 성과 분석 및 산업체 배포

4. 과제 수행 성과
□ 국제 ISO TC92(화재안전기술위원회) SC4 국제표준화 활동 14건
- 화재안전시스템 General document DIS 단계 진척 결의 1건 (ISO 20710-1)
(문서번호 : ISO_TC92_SC4_WG13_N058)
- 화재안전시스템 한국화재소방학회 추계 화재안전세션 개최 1건
- 화재안전시스템 Detection document DIS 단계 진척 결의 1건 (ISO 20710-2)
(문서번호 : ISO_TC92_SC4_WG13_N058)
□ ISO TC92 SC4 국제표준화회의 한국대표단장 등으로 참가 8건
□ 국제 공동 기술회의 4건 (ISO TC92 국제전문가 회의)
□ 국내외 국제 전문가 연구 자문 11건
□ 기술 국제워크샵 및 워크샵 15건
□ 전문 학술논문 발표 등 12건
□ 산업체(산학연) 기술지도 16건

5. 활용방안 및 기대효과
1) 기술적 기대효과 및 파급효과
□ 시험·분석 등의 연구를 통해 표준을 개발하고, 국제표준화기구에 국제표준을 제안하여 DIS 채택완료로 화재안전의 국제화 국가 위상 증대
□ 화재안전 건축 내외장재 연구개발 및 국제표준화에 적합한 화재설비 개발 선도
□ 주택 관련 화재로 인한 연소확대 방지 및 인명피해 감소 및 저탄소 녹색성장의 기반 마련
□ 실규모시험을 통한 화재시험을 수행하여 기본 데이터로서 활용할 수 있으며, 기존 시험 방법과의 연관성을 파악함으로써 화재시험분야에서 발전을 기대
2) 경제적 기대효과 및 파급효과
□ 표준기반 구축을 통해 한국 기업의 해외 시장 무역장벽 해소 및 수출 국가경쟁력 강화
□ 지경부 ‘표준화연구개발’ 및 ‘국제표준화 등록지원’ 사업으로 도출된 한국주도 국제표준의 국내 보급·활용 센터를 통한 중소기업에 기술지원 및 수출 대체효과
□ 해외 인증기관에 소모되는 고액 시험비용 절감으로 국내 기업의 기술개발 투자 확대
□ 국제표준화기구 화재안전(ISO TC92) 기술위원회에 제안 및 관련 기술의 글로벌 선도
□ 상기 국제 표준 선점 및 보급은 아국의 건축 내수 산업(국내 시장 3조 추정)을 보호하며 유럽·북미 등에 대한 국제적 수출경쟁력을 향상 시킬 수 있으며, 연간 증가하는 화재피해를 방지하고 화재 안전성이 확보된 제품 개발의 유도를 통해 국민의 생명안전과 재산피해 경감에 기여
□ 정량적 화재 안전성 측정에 의한 높은 방화성능의 건축재료 사용으로 방화설비에 대한 비용을 절감할 수 있으며 서민 생활의 안정에 절대적 기여
□ 연소확대 방지를 통한 사용자의 재산손실 감소 및 전반적인 경제성 향상
□ 국내 표준 제정 및 국제표준 공동연구를 통한 국제적 변화 대응
□ 국제 기준에 대한 국내 현실적 상황 반영을 통한 국내 산업 보호에 절대적 기여

(출처 : 요 약 서 (초 록) 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 서 ... 2
• 제 출 문 ... 4
• 요 약 서 (초 록) ... 6
• 목차 ... 10
• 제 1 장 서 론 ... 13
• 제 1 절 개발기술의 필요성 및 목적 ... 13
• 1. 개발기술 필요성 ... 13
• 2. 개발기술 목적 ... 17
• 제 2 절 최종 및 당해연도의 개발 목표와 내용 ... 19
• 1. 최종 목표 및 내용 ... 19
• 2. 당해연도 목표 및 내용 ... 21
• 제 3 절 당해연도 사업변경 내역 ... 22
• 제 2 장 연구개발 추진 현황 및 실적 ... 23
• 제 1 절 연구개발 추진 일정(당해 5차년도) ... 23
• 제 2 절 연구개발 추진 조직 및 체계 ... 24
• 1. 연구개발 추진 조직 ... 24
• 2. 연구개발 추진 체계 ... 25
• 제 3 절 연구개발 추진 실적 ... 26
• 1. 구체적인 연구 성과 ... 26
• 2. 계획대비 실적현황 및 추진 실적 현황표 ... 92
• 제 4 절 예상되는 기술, 경제적 파급효과 ... 96
• 제 3 장 연구개발 추진 내용 및 결과 ... 98
• 제 1 절 Active Fire Protection System[AFPS] 국내외 글로벌 기술 규정 서베이 ... 98
• 1. AFPS의 화재감지이론에 따른 Detection 서베이 ... 98
• 2. AFPS의 화재진압이론에 따른 Suppression 서베이 ... 113
• 3. AFPS의 국제 Fire detection & alarm systems의 서베이 ... 124
• 제 2 절 AFPS의 알고리즘의 formula 분석 ... 128
• 1. 알고리즘 formula 분석의 개요 ... 128
• 2. Response Time Index (반응시간 지수) ... 129
• 3. Detection RTI의 알고리즘 formula 분석 ... 136
• 4. FDS의 시뮬레이션 ... 141
• 5. Detector 동작 예측 알고리즘 ... 143
• 6. Detector 동작 예측 알고리즘 ... 150
• 제 3 절 AFPS 화재안전시스템 알고리즘 설계 평가방법론 ... 156
• 1. 정상상태 화재시의 알고리즘 설계방법론 ... 156
• 2. 준-정상상태 화재시의 알고리즘 설계방법론 ... 161
• 3. AFPS 열감지 시간 예측 알고리즘 ... 164
• 4. 알고리즘 설계평가의 적용 ... 168
• 5. 알고리즘 formula 적용을 통한 열방출율 추정 실험 ... 177
• 제 4 절 AFPS 성능평가 방법론의 건물적용 설계 절차 및 적용기준 ... 184
• 1. 정상화재시의 AFPS 알고리즘 설계방법론 ... 184
• 2. AFPS 건물적용 설계 기준 ... 191
• 제 5 절 실물규모성능평가 및 AFPS 기준 정립 ... 205
• 1. Response-Time-Index(RTI)의 등급분류 적용을 위한 실물규모 Reaction-to fire 실험 ... 205
• 2. 평가장비 pilot설계 및 FDE에 의한 열감지 RTI 추정 ... 214
• 3. 감지 알고리즘의 거리에 따른 화재감지기 응답특성 실험 ... 217
• 제 6 절 AFPS Principle document의 General Logic ... 222
• 1. 기존 ISO 13387의 문서 체계 ... 222
• 2. ISO 13387-7의 감지, 동작, 진압 ... 224
• 3. General logic 구성을 위한 소화설비 예측 관련 문서 ... 233
• 4. General Logic 구성을 위한 WG13의 영역 설정 ... 245
• 5. WG 13의 포함 항목 분석과 구조 체계화 ... 246
• 6. WG 13의 General logic 내용 구성 ... 249
• 7. Contents of Active fire protection systems documents ... 258
• 제7절 Fire modeling에서 AFPS 실험기반 분석 ... 262
• 1. Zone Model CFAST (V.7.X) ... 262
• 2. FDS에서의 화재감지와 진압 (V.6.X) ... 268
• 제 8 절 RRT 비교 분석용 Detection 시뮬레이션 ... 274
• 1. 적용분석의 개요 ... 274
• 2. 적용분석 시나리오 ... 274
• 3. 수계산 예측 분석 ... 277
• 4. FDS 수치해석 시뮬레이션 분석 ... 297
• 5. 결과비교분석 ... 300
• 제 9 절 RRT 측정인자 RTI result ... 302
• 1. 측정 불확도 산출에 대한 논의사항 ... 302
• 2. 정밀도(신뢰구간 및 이상치) 검출 고려 ... 309
• 3. RRT 수행 분석 ... 317
• 제 10 절 AFPS 표준 추진을 위한 기반 구축 ... 324
• 1. ISO TC92 SC4회의 추진 과정 ... 324
• 2. ISO TC92 SC4 대응 mirror committee 구축 현황 ... 328
• 3. 신규 프로젝트 대응 5개국 Active research Task Group 결성 ... 329
• 4. 신규 프로젝트 Convenor 및 Project Leader 수임 ... 329
• 5. 국내 민/관 3분야(산학연) 전문가 네트웍 구축 ... 329
• 제 4 장 성과 활용 계획 ... 330
• 제 1 절 활용방안 및 기대효과 ... 330
• 1. 기술적 기대효과 및 파급효과 ... 330
• 2. 경제적 기대효과 및 파급효과 ... 330
• 3. 활용 방안 ... 331
• 제 2 절 성과 활용 방향 ... 332
• 제 3 절 차수별 성과 활용계획 ... 333
• 1. 1차년도 성과 활용계획 ... 333
• 2. 2차년도 성과 활용계획 ... 334
• 3. 3차년도 성과 활용계획 ... 335
• 4. 4차년도 성과 활용계획 ... 336
• 부록 ... 338
• 끝페이지 ... 387