터널 화재 시 열감지기 작동 온도의 비교에 관한 실험적 연구

노형기,박광영,임석빈,Roh,Hyeong-Ki,Park,Kwang-Young,Im,Seok-Been 한국방재학회 2011 한국방재학회논문집 Vol.11 No.1

Due to the rapid development of construction technology with effective land utilization in this nation, many tunnels were and are being built across the country. However, the smoke and the heat generated from tunnel fire are the most important critical factors which may results in both massive personal injury and property damage, especially, due to the closed surrounding of the tunnel. Considering this particular nature of the tunnels, this study aims to install a fire detection system using an optic fiber cable to measure the temperature changes, compare, and analyze the resulted values with the times of temperature changes of the sensor by performing fire simulations under the same condition as a real fire test. From the results, it has been found that the temperature sensor detects a fire occurrence and generates an alarm within one minute after ignition for both a real fire test and a fire simulation alike, and also that the characteristics of temperature changes of the sensor has close relations with the speeds of the currents inside the tunnel. In addition, considering the tunnel fires can affect the evacuation efficiency and the fire extinguishing activities of the fire brigade inside the tunnel, the temperature sensor must be able to search and find the locations and directions of the fires correctly. 건설 기술 발전과 국토의 효율적인 활용으로 인하여 건설되고 있는 터널은 지하 공간과 같은 폐쇄 공간의 특성으로 화재 시발생하는 연기와 열은 인명 및 물적 피해에 영향을 주는 매우 큰 위험요소이다. 본 연구에서는 광케이블을 이용하여 온도 변화를 측정하는 화재 감지 시스템을 설치하여 감지기가 동작한 온도 변화 값 및 시간과 실 화재 실험과 동일한 조건으로 화재 시뮬레이션을 수행하여 온도센서의 온도 변화 값 및 시간을 비교, 분석하였다. 실험 결과 화재실험과 화재 시뮬레이션의 온도변화는 점화 후 1분 이내에 화재를 감지하여 신호를 경보하는 것으로 나타났으며, 화재 감지기와 시뮬레이션 온도 센서의 온도변화 특성은 터널 내부의 기류 속도와 밀접한 관계를 가지는 것으로 나타났다. 또한 터널 화재는 연기의 방향에 의해 피난과 소방대 진입에 영향을 미치므로 화재 지점과 화재 방향을 파악할 수 있어야 한다.

터널 화재 시 열감지기 작동 온도의 비교에 관한 실험적 연구

노형기,박광영,임석빈 한국방재학회 2011 한국방재학회지 Vol.11 No.1

건설 기술 발전과 국토의 효율적인 활용으로 인하여 건설되고 있는 터널은 지하 공간과 같은 폐쇄 공간의 특성으로 화재 시발생하는 연기와 열은 인명 및 물적 피해에 영향을 주는 매우 큰 위험요소이다. 본 연구에서는 광케이블을 이용하여 온도 변화를 측정하는 화재 감지 시스템을 설치하여 감지기가 동작한 온도 변화 값 및 시간과 실 화재 실험과 동일한 조건으로 화재시뮬레이션을 수행하여 온도센서의 온도 변화 값 및 시간을 비교, 분석하였다. 실험 결과 화재실험과 화재 시뮬레이션의 온도변화는 점화 후 1분 이내에 화재를 감지하여 신호를 경보하는 것으로 나타났으며, 화재 감지기와 시뮬레이션 온도 센서의 온도변화 특성은 터널 내부의 기류 속도와 밀접한 관계를 가지는 것으로 나타났다. 또한 터널 화재는 연기의 방향에 의해 피난과소방대 진입에 영향을 미치므로 화재 지점과 화재 방향을 파악할 수 있어야 한다. Due to the rapid development of construction technology with effective land utilization in this nation, many tunnels were andare being built across the country. However, the smoke and the heat generated from tunnel fire are the most important critical fac-tors which may results in both massive personal injury and property damage, especially, due to the closed surrounding of the tun-nel. Considering this particular nature of the tunnels, this study aims to install a fire detection system using an optic fiber cable tomeasure the temperature changes, compare, and analyze the resulted values with the times of temperature changes of the sensor byperforming fire simulations under the same condition as a real fire test. From the results, it has been found that the temperaturesensor detects a fire occurrence and generates an alarm within one minute after ignition for both a real fire test and a fire sim-ulation alike, and also that the characteristics of temperature changes of the sensor has close relations with the speeds of the cur-rents inside the tunnel. In addition, considering the tunnel fires can affect the evacuation efficiency and the fire extinguishingactivities of the fire brigade inside the tunnel, the temperature sensor must be able to search and find the locations and directionsof the fires correctly.

주택 화재의 발달 특성 분석

이용익(Lee Yong Ik),김학중(Kim Hak Joong) 한국방재학회 2018 한국방재학회지 Vol.18 No.4

지난 수십 년 동안 주택 크기, 화재하중 및 건축자재의 변화에 따른 주택화재의 역학적 변화에 따라 화재 성상의 복잡성이 가중되어 왔다. 또한, 다양화된 주거환경 변화로 인해 화재 시 연소 확대에 적절한 전술로 대응하지 않으면 소방 서비스자원 및 거주자에게 잠재적인 위험이 증가하여 왔다. 그러므로 화재 발생 시 정확한 주택 내부 화재 성상과 온도분포를 예측하는 것이 피난과 소방활동에 주요 현안이다. 본 연구에서는 화재 시 일반화재보다 인명 피해율이 높은 일반주택을 대상으로 실물화재실험을 하여 각 구획 별 화재발달과정과 온도분포를 분석하였다. 실험결과 침실에서 360초 경과 후 플래시오버에 도달했으며 이후 산소 부족으로 온도가 110℃까지 떨어졌다가 690초에 창문을 개방하고, 780초에 현관문을 개방하자 신선한 공기의 보충으로 실내온도는 901.4℃까지 급격히 상승하였다. 따라서 하나의 온도 정점만 있는 대부분의 기존온도 곡선과 달리 환기에 의한 산소 공급으로 하나 이상의 온도정점이 나타날 수 있으며, 화재 구획온도는 실내 환기와 밀접한 영향이 있음을 알 수 있었다. Dynamical changes in fires over the past few decades as a result of changes in housing size, fire loads, and building materials have added complexity to the fire description. Because of residential environment changes it has been increased latent risk to fire-fighter and occupant if not made suitable action for the spread of fire. Therefore, accurately predicting the fire characteristic and temperature distribution in a fire is a major issue for evacuation and fire-fighting. This study conducted a real fire test on an ordinary house. The house fire has more damage than the other fire. The fire development process and temperature distribution by each category were recorded during the real test. As a result of the test, the flash over was reached in the bedroom 360 seconds later. Afterwards, due to lack of oxygen, the temperature dropped to 110℃, then opened the window in 690 seconds, and when the front door was opened in 780 seconds, the temperature increased sharply to 901.4℃ due to fresh air. Thus, unlike most existing temperature-time curves with only one temperature peak, the supply of oxygen by ventilation has at least one more temperature peak, and the temperature of the fire compartment has a close influence by indoor ventilation.

주택 화재의 플래시오버 특성 분석

이용익,김학중 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.4

Dynamical changes in fires over the past few decades as a result of changes in housing condition. Fire flame and smoke spread quickly because of decreasing compartment in house. The oxygen that can grow fire increase as the housing size is bigger and bigger. these days because the contents of house is constructed with plastic, composite material and polymeric material, fire growth velocity and flash-over reached time is faster. Because most house is constructed with lightweight material, the collapse risk of house is higher. This means that evacuation and fire-fighting time become short. This study conducted a real fire test on an ordinary house that have more damage of human life than other fire. The fire development process and temperature distribution were investigated during the real test. As a result of the test, fire development is influenced by the height of flame, the kind of combustibles, the amount of combustibles, the placement of combustibles and ventilation condition. The flash over was reached 4, 15 minute after ignition, and 5, 3 second at 500~600℃ section. At before flash over, 400~500℃ section average temperature was 450.2℃, 426.5℃ and growth time was 3 second, 10 second. this shows that if combustion velocity is fast, the temperature rise is sharp. At after flash over, 600℃~max. temperature section average temperature was 729.8℃, 757.5℃ and growth time was 69 second, 150 second. this shows that if average and max. temperature is high, the fire load is large. 지난 수십 년 동안 주거환경변화에 따라 화재환경도 변했다. 주택크기가 높고 넓어질수록 화재를 지탱하고 성장시킬 수 있는 공기가 더 많아지며, 주택 내 벽이 제거됨에 따라 구획이 줄어들어 연기와 화재가 빨리 전파된다. 오늘날 주택의 내용물은 카펫, 플라스틱, 복합재료 등 대부분 합성재료로 과거의 목재 기반재료 보다 열 방출 속도가 훨씬 높아 화재가 더 빠르게 성장하고 빠른 플래시 오버가 발생하고, 대부분의 주택들이 경량 재료로 시공되었기 때문에 화재 시 구조적 붕괴 위험성이 더 커졌다. 이러한 화재 환경변화는 거주자가 피난 할 수 있는 시간과 소방관이 화재에 대응 할 시간이 짧아졌음을 의미한다. 본 연구에서는 화재 시 일반화재보다 인명 피해율이 높은 일반주택을 대상으로 실물화재실험을 하여 각 세대 별 화재발달과정과 온도분포를 분석하였다. 실험결과 화재성장에서 화염의 높이, 가연물의 종류, 양, 배치, 환기조건이 화재성장에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 플래시오버는 점화 후 4분, 15분에 발생하였고, 500~600℃구간에서 5초, 3초 사이에 발생하였다. 플래시오버 전 400~500℃ 구간에서 평균온도 및 상승시간은 평균온도가 450.2℃ 및 426.5℃로 상승시간은 3초, 10초 소요되어 연소속도가 빠르면 급격한 온도 상승이 있은 것으로 판단되었으며, 플래시오버 후 600℃~최고온도 구간은 평균온도 및 상승시간은 평균온도는 729.8℃, 757.5℃ 상승시간은 69초, 150초 소요되어, 평균온도 및 최고온도가 높아 화재하중이 높은 것으로 판단된다.

주택 화재의 발달 특성 분석

이용익,김학중 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.4

Dynamical changes in fires over the past few decades as a result of changes in housing size, fire loads, and building materials have added complexity to the fire description. Because of residential environment changes it has been increased latent risk to fire-fighter and occupant if not made suitable action for the spread of fire. Therefore, accurately predicting the fire characteristic and temperature distribution in a fire is a major issue for evacuation and fire-fighting. This study conducted a real fire test on an ordinary house. The house fire has more damage than the other fire. The fire development process and temperature distribution by each category were recorded during the real test. As a result of the test, the flash over was reached in the bedroom 360 seconds later. Afterwards, due to lack of oxygen, the temperature dropped to 110℃, then opened the window in 690 seconds, and when the front door was opened in 780 seconds, the temperature increased sharply to 901.4℃ due to fresh air. Thus, unlike most existing temperature-time curves with only one temperature peak, the supply of oxygen by ventilation has at least one more temperature peak, and the temperature of the fire compartment has a close influence by indoor ventilation. 지난 수십 년 동안 주택 크기, 화재하중 및 건축자재의 변화에 따른 주택화재의 역학적 변화에 따라 화재 성상의 복잡성이 가중되어 왔다. 또한, 다양화된 주거환경 변화로 인해 화재 시 연소 확대에 적절한 전술로 대응하지 않으면 소방 서비스 자원 및 거주자에게 잠재적인 위험이 증가하여 왔다. 그러므로 화재 발생 시 정확한 주택 내부 화재 성상과 온도분포를 예측하는 것이 피난과 소방활동에 주요 현안이다. 본 연구에서는 화재 시 일반화재보다 인명 피해율이 높은 일반주택을 대상으로 실물화재실험을 하여 각 구획 별 화재발달과정과 온도분포를 분석하였다. 실험결과 침실에서 360초 경과 후 플래시오버에 도달했으며 이후 산소 부족으로 온도가 110℃까지 떨어졌다가 690초에 창문을 개방하고, 780초에 현관문을 개방하자 신선한 공기의 보충으로 실내온도는 901.4℃까지 급격히 상승하였다. 따라서 하나의 온도 정점만 있는 대부분의 기존온도 곡선과 달리 환기에 의한 산소 공급으로 하나 이상의 온도정점이 나타날 수 있으며, 화재 구획온도는 실내 환기와 밀접한 영향이 있음을 알 수 있었다.

주택 화재의 플래시오버 특성 분석

이용익(Lee Yong Ik),김학중(Kim Hak Joong) 한국방재학회 2018 한국방재학회지 Vol.18 No.4

지난 수십 년 동안 주거환경변화에 따라 화재환경도 변했다. 주택크기가 높고 넓어질수록 화재를 지탱하고 성장시킬 수 있는 공기가 더 많아지며, 주택 내 벽이 제거됨에 따라 구획이 줄어들어 연기와 화재가 빨리 전파된다. 오늘날 주택의 내용물은 카펫, 플라스틱, 복합재료 등 대부분 합성재료로 과거의 목재 기반재료 보다 열 방출 속도가 훨씬 높아 화재가 더 빠르게 성장하고 빠른 플래시 오버가 발생하고, 대부분의 주택들이 경량 재료로 시공되었기 때문에 화재 시 구조적 붕괴 위험성이 더 커졌다. 이러한 화재 환경변화는 거주자가 피난 할 수 있는 시간과 소방관이 화재에 대응 할 시간이 짧아졌음을 의미한다. 본 연구에서는 화재 시 일반화재보다 인명 피해율이 높은 일반주택을 대상으로 실물화재실험을 하여 각 세대 별 화재발달과정과 온도분포를 분석하였다. 실험결과 화재성장에서 화염의 높이, 가연물의 종류, 양, 배치, 환기조건이 화재성장에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 플래시오버는 점화 후 4분, 15분에 발생하였고, 500~600℃구간에서 5초, 3초 사이에 발생하였다. 플래시오버 전 400~500℃ 구간에서 평균온도 및 상승시간은 평균온도가 450.2℃ 및 426.5℃로 상승시간은 3초, 10초 소요되어 연소속도가 빠르면 급격한 온도 상승이 있은 것으로 판단되었으며, 플래시오버 후 600℃~최고온도 구간은 평균온도 및 상승시간은 평균온도는 729.8℃, 757.5℃ 상승시간은 69초, 150초 소요되어, 평균온도 및 최고온도가 높아 화재하중이 높은 것으로 판단된다. Dynamical changes in fires over the past few decades as a result of changes in housing condition. Fire flame and smoke spread quickly because of decreasing compartment in house. The oxygen that can grow fire increase as the housing size is bigger and bigger. these days because the contents of house is constructed with plastic, composite material and polymeric material, fire growth velocity and flash-over reached time is faster. Because most house is constructed with lightweight material, the collapse risk of house is higher. This means that evacuation and fire-fighting time become short. This study conducted a real fire test on an ordinary house that have more damage of human life than other fire. The fire development process and temperature distribution were investigated during the real test. As a result of the test, fire development is influenced by the height of flame, the kind of combustibles, the amount of combustibles, the placement of combustibles and ventilation condition. The flash over was reached 4, 15 minute after ignition, and 5, 3 second at 500~600℃ section. At before flash over, 400~500℃ section average temperature was 450.2℃, 426.5℃ and growth time was 3 second, 10 second. this shows that if combustion velocity is fast, the temperature rise is sharp. At after flash over, 600℃~max. temperature section average temperature was 729.8℃, 757.5℃ and growth time was 69 second, 150 second. this shows that if average and max. temperature is high, the fire load is large.

화재 실험에 따른 철근 콘크리트 보의 재료특성 연구

주민관,박철우,오지현,서상길,심재원 한국구조물진단유지관리공학회 2016 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 Vol.20 No.3

콘크리트는 내화재료로서 우수한 성능을 발휘하지만 화재가 지속됨에 따른 재료특성 변화 또는 성능저하의 위험을 갖는다. 이 연 구는 실물모형 철근 콘크리트 (RC) 보를 활용하여 비재하 화재 실험을 수행하여 화재노출 전후의 콘크리트 및 보강철근의 재료특성을 실험적 으로 분석한 연구이다. 화재실험에 사용된 보는 길이 4 m의 RC 보로서 KS F 2257 화재실험 규격에 따라 시험 체를 제작 및 화재실험을 수행하 였다. 화원의 가력은 ISO 834의 표준화재 곡선을 사용하였으며 보 가열부에서의 온도를 계측하고자 하면 및 측면에 열전대를 설치하였다. 실 험결과, 화재에 노출된 화재 코어 공시체의 경우 약 11 MPa로 약 66%의 강도저하가 발생하였다. 화재에 직접 노출된 철근의 경우 노출되지 않 은 철근에 비해 약 17%에 해당하는 75 MPa의 항복강도 저하를 나타낸 것으로 분석되었다. 철근의 경우 콘크리트라는 내화피복에 의하여 보호 되어 약 4시간의 화재 실험에서도 온도는 한계온도의 최댓값인 649°C를 크게 상회하지 않는 것으로 나타났다. Concrete is inherently a good fire-resistance material among all other constrcution materials and protects the reinforcing steel inside. This study investigates the material characteristics of concrete and steel bar inside the full scale reinforced concrete(RC) beam exposed to fire test. The fire test specimen was 4 m long and the test was conducted under no loading condition following KS F 2257. Fire source is simulated by ISO 834 and number of thermocouples were installed to measure temperature variation of surfaces and inside of the beam. The measured compressive strength of cored specimen, which was exposed to fire test, was 11 MPa, about 66% lower than the strength before exposure. The yielding strength of steel bar also decreased about 75 MPa, about 17% lower. The measured temperature of protected steel bar was around 649°C, the critical limit, after 4 hour exposure.

겨울철 다중이용시설인 전통재래시장 난방기구 사용에 따른 화재 위험성 분석에 관한 연구

Jaesun Ko 한국재난정보학회 2014 한국재난정보학회 논문집 Vol.10 No.4

난방기기에 의한 화재는 다양한 난방기기의 종류처럼 그 원인도 다양하고. 매년 계속되 는 전통재래시장에서의 난방기기에 의한 화재사고가 빈번히 발생하여 인명 및 재산상 의 손실을 초래하고 있다. 일반주택이나 아파트 등 대부분의 주거시설은 난방용 보일러 가 보급되어 난방기기로 인한 화재가 그리 많지 않으나 식당, 시장의 점포와 사무실, 체육관, 공장, 작업장 등에서는 여전히 석유난로, 전기난로 등 난방기기를 사용 하고 있 어 화재의 위험성에 노출되어 있다. 또한 난방용 기기의 발생건수를 살펴보면 가정용보 일러, 목탄난로, 석유난로, 가스난로/스토브, 전기스토브/히터 순으로 발생한 것으로 분석되었으며, 인명피해 별 건수는 가스난로/스토브, 석유난로 /곤로, 전기히터/스토 브, 연탄/석탄난로 순으로 분석되었다. 또한 가스 및 석유관련 난방용기기가 발생빈도 (frequency)는 낮지만 화재강도(intensity)가 높은 것으로 분석 되었다. 따라서 본 연구 의 목적은 다중이용시설인 전통재래시장에서 아직도 많이 사용되고 있고, 실제 화재발 생사례가 많은 석유난로와 전기스토브에 의한 발화 위험성 즉 최소발화온도, 탄화 정도 와 그에 따른 열유속을 정상상태와 비정상상태 하에서의 가연물의 접촉 및 전도로 인한 화재 발생 가능성을 재연하여 검토해 봄으로서 보다 과학적인 화재조사 및 감식 접근방 법을 강구하고자 하였다. 재연실험 결과 실험체 2종(석유난로/전기스토브) 모두 양호한 축열 조건이 만들어지지 않는 한 발화위험성은 극히 적은 것으로 나타났지만 탄화의 상태는 각 부위별로 진행되는 것으로 분석되었다. 결국 화재로의 전이는 축열에 의한 발화이므로 최소한 화재장소의 축열 온도조건이 500℃ 이상일 때 발화되는 것으로 분 석되었다. 특히 전기스토브의 발열체인 석영관인 경우 가장 짧은 시간 내(10sec)에 60 0℃ 이상의 온도로 급 가열 되어 이때의 열유속은 6.26kW/m2으로 나타나 이는 보온된 PVC케이블이 손상과 함께 인체에는 2도 화상을 입히는 결과를 나타내는 것으로 분석 되었다. 아울러 온도 조건 이외에 거리변화에 따른 열량의 감소분을 나타내는 형태계수 (Geometric View Factor)와 화재하중(Fire Load)에 따른 온도 변화도 고려되어야 할 중 요한 변수임 알았다. 따라서 이에 관한 세심한 화재조사 및 감식의 매뉴얼이 있어야 할 것으로 사료되며 이러한 실험에 의한 과학적이고 합리적인 노력들이 향후 화재조사 및 감식에 대한 매뉴얼 작성과 이론적 토대를 세우는데 기여하기를 기대한다. Fire caused by heater has various causes as many as the types of heater. also, lots of damage of human life and property loss are caused, since annually continuous fire accident by heater in traditional market is frequently occurring. There are not many cases of fire due to heater in most of residential facilities such as general house, apartments, etc., because they are supplied with heating boiler, however the restaurant, store and office of the market, sports center, factory, workplace, etc. still use heater, e.g. oilstove, electric heater, etc., so that they are exposed to fire hazard. Also, when investigating the number of fire due to heater, it was analyzed to occur in order of home boiler, charcoal stove, oilstove, gas heater/stove, electric stove/heater, the number of fire per human life damage was analyzed in order of gas heater/stove, oil heater/stove, electric heater/stove, briquette/coal heater. Also, gas and oil related heater were analyzed to have low frequency, however, with high fire intensity. Therefore, this research aimed at considering more scientific fire inspection and identification approach by reenacting and reviewing fire outbreak possibility caused by combustibles' contact and conductivity under the normal condition and abnormal condition in respect of ignition hazard, i.e. minimum ignition temperature, carbonization degree and heat flux along with it, due to oilstove and electric stove, which are still frequently used in public use facility, traditional market, and, of which actual fire occurrence is the most frequent. As the result of reenact test, ignition hazard appeared very small, as long as enough heat storage condition is not made in both test objects(oilstove/electric stove), however carbonization condition was analyzed to be proceeded per each part respectively. Eventually, transition to fire is the ignition due to heat storage, so that it was analyzed to ignite when minimum heat storage temperature condition of fire place is over 500℃. Particularly, in case of quartz pipe, the heating element of electric stove, it is rapidly heated over the temperature of 600℃ within the shortest time(10sec), so that the heat flux of this appears 6.26kW/m2, which was analyzed to result in damage of thermal PVC cable and second-degree burn in human body. Also, the researcher recognized that the temperature change along with Geometric View Factor and Fire Load, which display decrease of heat, are also important variables to be considered, along with distance change besides temperature condition. Therefore, the researcher considers that a manual of careful fire inspection and identification on this is necessary, also, expects that scientific and rational efforts of this research can contribute to establish manual composition and theoretical basis on henceforth fire inspection and identification.

겨울철 다중이용시설인 전통재래시장 난방기구 사용에 따른 화재 위험성 분석에 관한 연구

Ko, Jaesun 한국재난정보학회 2014 한국재난정보학회 논문집 Vol.10 No.4

난방기기에 의한 화재는 다양한 난방기기의 종류처럼 그 원인도 다양하고. 매년 계속되는 전통재래시장에서의 난방기기에 의한 화재사고가 빈번히 발생하여 인명 및 재산상의 손실을 초래하고 있다. 일반주택이나 아파트 등 대부분의 주거시설은 난방용 보일러가 보급되어 난방기기로 인한 화재가 그리 많지 않으나 식당, 시장의 점포와 사무실, 체육관, 공장, 작업장 등에서는 여전히 석유난로, 전기난로 등 난방기기를 사용 하고 있어 화재의 위험성에 노출되어 있다. 또한 난방용 기기의 발생건수를 살펴보면 가정용보일러, 목탄난로, 석유난로, 가스난로/스토브, 전기스토브/히터 순으로 발생한 것으로 분석되었으며, 인명피해 별 건수는 가스난로/스토브, 석유난로 /곤로, 전기히터/스토브, 연탄/석탄난로 순으로 분석되었다. 또한 가스 및 석유관련 난방용기기가 발생빈도(frequency)는 낮지만 화재강도(intensity)가 높은 것으로 분석 되었다. 따라서 본 연구의 목적은 다중이용시설인 전통재래시장에서 아직도 많이 사용되고 있고, 실제 화재발생사례가 많은 석유난로와 전기스토브에 의한 발화 위험성 즉 최소발화온도, 탄화 정도와 그에 따른 열유속을 정상상태와 비정상상태 하에서의 가연물의 접촉 및 전도로 인한 화재 발생 가능성을 재연하여 검토해 봄으로서 보다 과학적인 화재조사 및 감식 접근방법을 강구하고자 하였다. 재연실험 결과 실험체 2종(석유난로/전기스토브) 모두 양호한 축열 조건이 만들어지지 않는 한 발화위험성은 극히 적은 것으로 나타났지만 탄화의 상태는 각 부위별로 진행되는 것으로 분석되었다. 결국 화재로의 전이는 축열에 의한 발화이므로 최소한 화재장소의 축열 온도조건이 $500^{\circ}C$ 이상일 때 발화되는 것으로 분석되었다. 특히 전기스토브의 발열체인 석영관인 경우 가장 짧은 시간 내(10sec)에 $600^{\circ}C$ 이상의 온도로 급 가열 되어 이때의 열유속은 6.26kW/m2으로 나타나 이는 보온된 PVC케이블이 손상과 함께 인체에는 2도 화상을 입히는 결과를 나타내는 것으로 분석 되었다. 아울러 온도 조건 이외에 거리변화에 따른 열량의 감소분을 나타내는 형태계수(Geometric View Factor)와 화재하중(Fire Load)에 따른 온도 변화도 고려되어야 할 중요한 변수임 알았다. 따라서 이에 관한 세심한 화재조사 및 감식의 매뉴얼이 있어야 할 것으로 사료되며 이러한 실험에 의한 과학적이고 합리적인 노력들이 향후 화재조사 및 감식에 대한 매뉴얼 작성과 이론적 토대를 세우는데 기여하기를 기대한다. Fire caused by heater has various causes as many as the types of heater. also, lots of damage of human life and property loss are caused, since annually continuous fire accident by heater in traditional market is frequently occurring. There are not many cases of fire due to heater in most of residential facilities such as general house, apartments, etc., because they are supplied with heating boiler, however the restaurant, store and office of the market, sports center, factory, workplace, etc. still use heater, e.g. oilstove, electric heater, etc., so that they are exposed to fire hazard. Also, when investigating the number of fire due to heater, it was analyzed to occur in order of home boiler, charcoal stove, oilstove, gas heater/stove, electric stove/heater, the number of fire per human life damage was analyzed in order of gas heater/stove, oil heater/stove, electric heater/stove, briquette/coal heater. Also, gas and oil related heater were analyzed to have low frequency, however, with high fire intensity. Therefore, this research aimed at considering more scientific fire inspection and identification approach by reenacting and reviewing fire outbreak possibility caused by combustibles' contact and conductivity under the normal condition and abnormal condition in respect of ignition hazard, i.e. minimum ignition temperature, carbonization degree and heat flux along with it, due to oilstove and electric stove, which are still frequently used in public use facility, traditional market, and, of which actual fire occurrence is the most frequent. As the result of reenact test, ignition hazard appeared very small, as long as enough heat storage condition is not made in both test objects(oilstove/electric stove), however carbonization condition was analyzed to be proceeded per each part respectively. Eventually, transition to fire is the ignition due to heat storage, so that it was analyzed to ignite when minimum heat storage temperature condition of fire place is over $500^{\circ}C$. Particularly, in case of quartz pipe, the heating element of electric stove, it is rapidly heated over the temperature of $600^{\circ}C$ within the shortest time(10sec), so that the heat flux of this appears 6.26kW/m2, which was analyzed to result in damage of thermal PVC cable and second-degree burn in human body. Also, the researcher recognized that the temperature change along with Geometric View Factor and Fire Load, which display decrease of heat, are also important variables to be considered, along with distance change besides temperature condition. Therefore, the researcher considers that a manual of careful fire inspection and identification on this is necessary, also, expects that scientific and rational efforts of this research can contribute to establish manual composition and theoretical basis on henceforth fire inspection and identification.

룸코너 실험을 이용한 공동구 케이블 화재 시 수평·수직 방향 온도 분석에 관한 연구

김재엽,민세홍 한국재난정보학회 2023 한국재난정보학회 논문집 Vol.19 No.3

연구목적: 지하공동구 화재는 꾸준히 발생하고 있으며, 화재로 인한 재산 및 인명피해 중 특히 재산피해의 비중이 더 크다. 공동구에서 발생하는 케이블 화재는 수직으로 빠르게 확산되어 큰 위험을 초래할 수 있으며 본 논문은 실험을 통해 화재를 재현함으로서 과학적으로 화재의 성상을 분석하는데 그 목적이 있다. 연구방법: 지하공동구 케이블 화재의 특성을 분석하기 위해 룸코너 실험을 통해 열방출율 및 온도변화를 측정하여 케이블 화재의 수직 및 수평 방향 전파에 대하여 정량적으로 비교·분석하였다. 연구결과: 룸코너 실험(ISO 9705)을 통해 각 데이터 로거 Point 온도변화를 비교하여, 화재 진행 시 1단 케이블 중앙 Point 기준 수평방향과 수직방향으로의 착화온도 도달시간이 각각 589초, 536초로 수직방향 화재 전파가 53초 빠르다는 것을 확인할 수 있었다. 화재의 수직전파가 수평전파보다 상대적으로 빠르게 진행된다는 것을 증명하였고, 각 층 케이블 트레이별 화재 수평 전파 속도를 비교하여, 3단 케이블은 2단 케이블의 3.4배, 2단 케이블은 1단 케이블의 1.5배 빠른 속도로 진행되어 상방향에 위치한 케이블일수록 화재 확산 속도가 상대적으로 빠르며 화재 크기는 커진다는 것을 알 수 있었다. 결론: 본 연구에서는 케이블 화재의 위험성을 파악하고 룸코너 실험의 결과를 바탕으로 케이블 화재 시 화재 수직전파의 위험성에 대해 분석하였다. 화재 확산을 막기 위한 연구와 화재 수직방향 전파를 예방하기 위한 소방 대응정책 등이 필요하며, 본 연구 논문의 시험 결과로 공동구 및 기타 화재 위험성 평가에 활용되기를 기대한다. Purpose: Underground common duct fires are steadily occurring, and the proportion of property damage is particularly large among property and human casualties caused by fires. Especially, cable fires that occur in common areas can spread vertically quickly and pose a great risk. This paper aims to scientifically analyze the nature of the fire by reproducing the fire through experiments. Method: To analyze the characteristics of cable fires in underground common duct, heat release rate and temperature changes were measured through Room-corner(ISO 9705) test, and the vertical and horizontal propagation of cable fires was quantitatively compared and analyzed. Result: The Room Corner Test (ISO 9705) was used to compare the temperature changes at each data logger point. The results showed that the time it took for the fire to reach the ignition temperature in the horizontal and vertical directions from the center point of the first-tier cable was 589 seconds and 536 seconds, respectively, which means that the vertical fire propagation is 53 seconds faster than the horizontal propagation. This proves that the vertical propagation of fire is relatively faster than the horizontal propagation. The horizontal propagation speed of the fire was also compared for each floor cable tray. The results showed that the third-tier cable propagated at 3.4 times the speed of the second-tier cable, and the second-tier cable propagated at 1.5 times the speed of the first-tier cable. This means that the higher the cable is located, the faster the fire spreads and the larger the fire becomes. Conclusion: This study identified the risks of cable fires and analyzed the risks of vertical fire propagation during cable fires based on the results of the Room Corner Test. Studies to prevent the spread of fire and fire response policies to prevent vertical fire propagation are required. The results of this study are expected to be used to assess the fire risk of common areas and other fires.