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FDS 기반의 연기감지기 예측모델을 위한 입력인자 재검토
장효연,황철홍 한국화재소방학회 2017 한국화재소방학회논문지 Vol.31 No.2
Accurate predictions of the activation time for smoke detectors using a fire simulation is are required to ensure thereliability of the RSET (Required Safe Egress Time) calculation in the process of PBD (Performance-Based Design). Theobjective of this study was to enhance the accuracy of input parameters for the numerical models of smoke detector basedon the FDS. To this end, a Fire Detector Evaluator (FDE) developed in previous studies was improved. The uniformities offlow and smoke inside the FDE were improved and accurate measurements of the obscuration per meter (OPM) related todetector operation were also performed through a decrease in the forward scattering of smoke particles. The input parametersusing the improved FDE showed a significant difference from the previous FDE quantitatively. In particular, a larger differencewas found in a photoelectric detector compared to an ionization detector. Considering that the operating conditions of smokedetectors are affected by the detector type, combustibles, smoke particulars, and color, the database (DB) on the inputparameters for various detectors and combustibles should be built to improve the reliability of PBD in future studies. 성능위주 소방설계(PBD)의 과정에서 요구피난시간(RSET) 산정의 신뢰성을 확보하기 위해서는 화재시뮬레이션을이용한 정확한 연기감지기 작동시간 예측이 필수적이다. 본 연구의 목적은 FDS 기반의 연기감지기 수치모델에서 요구되는 입력인자의 정확도를 개선시키는 것이다. 이를 위하여 선행연구에서 적용된 화재감지기 시험장치(FDE)의 개선이 이루어졌다. 구체적으로 FDE 내부의 유동 및 연기농도 균일성이 개선되었으며, 연기입자의 전방산란 저감을통해 감지기가 작동되는 순간의 정확한 광 소멸률이 측정되었다. 개선된 FDE를 이용한 입력인자는 기존 결과와 정량적으로 상당한 변화를 보이고 있으며, 이온화식 감지기에 비해 광전식 감지기에서 더 큰 차이가 확인되었다. 연기감지기의 작동조건은 감지기 종류, 가연물, 연기입자 및 색상에 따라 큰 차이가 발생됨을 고려할 때, PBD의 신뢰성을 향상시키기 위하여 향후 연구에서는 보다 다양한 감지기 및 가연물에 대한 입력인자 DB가 구축되어야 할 것이다.
성능위주설계를 위한 가연물의 열발생률 및 화재성장률 측정-판매시설의 플라스틱 화재를 중심으로
장효연,남동군 한국화재소방학회 2018 한국화재소방학회논문지 Vol.32 No.6
국내 성능위주소방설계(PBD)에 신뢰성이 향상된 예측결과를 기여하고자 판매시설 가연물 중 플라스틱으로만 이루어진 제품을 대상으로 실규모 화재실험이 수행되었다. 이때 판매시설의 경우 다양한 가연성 물질이 진열된 판매대의 간섭 또는 상품 적재 등으로 인한 화재확산의 검토를 위하여 단일 및 다수가연물로 분리되어 실험조건이 선정되었다. 이에 따라 최대 열 발생률에 따른 가연물의 노출 면적 및 중량은 대략 93%와 89%의 매우 선형적인 관계를확인할 수 있다. 또한 다양한 가연물에 대한 가스농도의 분석 결과 이산화탄소(CO2)는 최대 열 발생률에 대하여 선형적인 관계를 나타내는 반면 일산화탄소(CO)는 지수함수의 형태를 나타낸다. 이러한 결과는 판매시설에서 발생되는플라스틱 화재의 PBD에 신뢰성있는 화원정보로서 적용될 수 있다. 추후 실제 판매시설에서 적용되는 진열대의 면적이 적용된 추가적인 실험을 통하여 판매시설의 플라스틱 화재에 대표되는 화원 정보로서 적용할 수 있을 것이라 기대된다. To improve the prediction result with enhanced reliability of domestic Performance-Based Design (PBD), actual scale firetests were carried out on products made of plastics from sales facility combustibles. The commercial buildings wereseparated into single and multiple combustibles for the experimentation of fire spread caused by the sales shelves wherethe various combustible materials are displayed. A according to the maximum heat release rate, exposed area and weightof the combustible material, the results revealed a linear relationship of as 93% and 89%. In addition, analysis of the gasconcentrations for various combustibles showed that CO2 has a linear relationship, whereas the CO concentration indicatedexponential function. These results can be applied to reliable fire source information in PBD of plastic fire source incommercial buildings. This may be applied as fire source information representative of a plastic fire in commercial buildingsthrough additional experiment using the area of the shelf in actual commercial buildings.
Methodology for DB construction of input parameters in FDS-based prediction models of smoke detector
장효연,황철홍 대한기계학회 2020 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.34 No.12
The input parameters of the Heskestad and Cleary models—which are numerical models included in fire dynamics simulator (FDS)—are measured, and a sensitivity analysis is conducted on the effects of individual and common input parameters of the numerical models on the detection time. The input parameters are applied to the FDS, and the results predicted the activation time of the detector within +5 s. Compared to the individual input parameters, the obscuration per meter (OPM), which is a common input parameter, significantly affected the detection time. Finally, additional input parameters that correspond to combustion properties, such as the soot yield and mass specific extinction coefficient, are discovered to have a greater impact on the detection time than the input parameters in the detector’s numerical models. Considering various smoke detectors and combustibles, this study’s findings will contribute to the efficient use of resources to build a database of input parameters.
장효연,황철홍,오창보,남동군 한국화재소방학회 2020 한국화재소방학회논문지 Vol.34 No.3
An actual fire test was performed on single combustibles placed in a local cinema complex, and quantitative differencesin the maximum heat release rate (HRR) and fire growth rate were investigated based on the design fire curve methods(i.e., the general and 2-stage methods). In terms of combustible use and fire load, a total of 12 combustibles were selected,classified into cinema lounge and movie theater. It was found that the maximum HRR and fire growth rate determined usingthe two-stage method were quantitatively different from those of the general method. The application of the two-stagemethod, which can be used to determine the fire growth rate of the initial fire stage more precisely, could be useful inaccurately predicting the activation time of fire detectors and fire-extinguishing facilities, as well as the available safe egresstime (ASET) and required safe egress time (RSET). 국내 복합영상관의 단일 가연물을 대상으로 실물 화재실험이 수행되었으며, 측정된 열발생률(HRR)에 대한 디자인 화재곡선 방법(General 및 2-stage methods)에 따른 최대 HRR 및 화재성장률에 대한 정량적 차이가 검토되었다. 가연물의 용도 및 화재하중의 관점에서 대기공간과 영화상영관으로 구분되어, 총 12개의 가연물이 선정되었다. 주요결과로서, 2-stage method 통해 산출된 최대 HRR 및 화재성장률은 General method의 결과와 정량적으로 큰 차이가있음을 확인하였다. 초기 화재단계의 보다 정확한 화재성장률을 고려할 수 있는 2-stage method의 활용은 정확한ASET과 RSET 뿐만 아니라 화재감지기 및 소화설비의 작동시간을 보다 정확히 예측하는데 매우 유용할 것으로 기대된다.