화재시뮬레이션

김상문(Sang Moon Kim),윤상열(Sang Youl Yoon),김경천(Kyung Chun Kim) 한국가시화정보학회 2006 한국가시화정보학회지 Vol.4 No.1

Fire simulation has been developed for decades to analyze fire cases and provide a tool to study fundamental fire dynamics and combustion. There are three way of fire simulation which are a full scale simulation, an experimental simulation and a computational simulation. In case of a full scale simulation, because a higher cost, a higher risk, more efforts are needed, a demand for it has been decreased. But recently a demand for an experimental simulation and a computational simulation has been increased. A computational simulation has several advantages; lower cost, short period, many case studies, more visual results, a quantitative result and etc. FDS(Fire Dynamics Simulator) which has been developed in BFRL (Building and Fire Research Laboratory), NIST(National Institute of Standards and Technology) is a popular world wide code for fire simulation. Lack of accurate predictions by the model could lead to erroneous conclusions with regard to fire safety. All results should be evaluated by the informed judgment of the qualified user.

화재시뮬레이션 프로그램을 통한 화재조사 적합성 평가에 대한 연구

김효범,정양권,하주환,김광선 (사)한국화재감식학회 2024 한국화재감식학회 학회지 Vol.15 No.1

Fire investigation is an important activity that investigates the cause and process of fire occurrence and develops prevention and response measures. However, it takes effort and time to conduct actual fire investigation and reproduction experiments and verification is difficult. Therefore, in this study, we intend to test the reliability of fire investigation results using a fire simulation program that simulates an actual fire. As a result of comparative analysis of domestic actual fire investigation results and fire simulation simulation results, the suitability of the fire investigation to the objective investigation results was evaluated and after a verification process, the reliability of the fire investigation could be confirmed in advance and a conclusion could be drawn, so the accuracy of the fire investigation played a major role in raising the Through this study, The accuracy and efficiency of fire investigations will be improved and provide useful guidelines and system improvement data to experts and government agencies related to fire prevention and policy.

화재 시뮬레이션 FDS와 피난시뮬레이션 Pathfinder 사례분석

김종윤,전용한 한국벤처창업학회 2015 벤처창업연구 Vol.10 No.6

In this study, using the FDS as the fire simulation and evacuation simulations of the Pathfinder, set the main control room of the building to the fire point fire safety assessment studies were carried out. At first the quantitative result such as distribution of visibility as time passing, distribution of temperature, distribution of CO density produced results using fire-simulation and evacuation-simulation was carried out based on the result that produced the final safety evaluation result as being calculated of evacuation time. As the risk increased with the distribution of visibility at the result of fire-simulation, evacuation-simulation was carried out using the result. Finally the result was made 127.9 sec that everyone could evacuate. The numerical results are analyzed in case of the places in the building required safe egress time for safety a as the analysis to be no more than available safe egress time was analyzed to be secured. The results of this safety evaluation represent that more smooth evacuation safety performance can be secured by linking the event of fire firefighting equipment as a result of simulating the worst conditions. 본 연구에서는 화재 시뮬레이션인 FDS와 피난 시뮬레이션인 Pathfinder를 이용하여 건물의 중앙제어실을 화재발생 지점으로 설정하여 화재안전성 평가 연구를 수행하였다. 먼저 화재시뮬레이션을 이용하여 시간의 경과에 따른 가시거리 분포, 온도분포, CO의 농도분포 등의 정량적 결과를 도출 하였으며, 이 결과를 토대로 피난시뮬레이션을 실시하여 재실자들의 피난시간을 계산함으로써 최종적인 피난안전성 평가 결과를 도출하였다. 화재 시뮬레이션 결과 가시거리의 분포에 따라 위험도가 증가하기 때문에 이 값을 이용하여 피난시뮬레이션을 실시하였으며 그 결과 최종적으로 127.9초에 모든 인원이 대피하는 결과를 얻을 수 있었다. 수치해석 결과 건물 내 모든 장소에서 피난 소요시간이 피난 허용시간을 초과하지 않는 것으로 분석됨에 따라 대피자의 안전성이 확보되는 것으로 분석되었다. 이러한 안전성 평가의 결과는 최악의 조건인 소방설비의 미작동에 근거한 종합안전성평가로서 실제 화재 발생 시 소방설비와 연계한다면 보다 우수한 피난안전성능이 확보될 것으로 평가할 수 있다.

공연장 화재 축소모형을 이용한 전산시뮬레이션 검토: 방화막 및 무대부 자연배출구 영향

양지현,백선아,이치영,김동균 한국화재소방학회 2019 한국화재소방학회논문지 Vol.33 No.5

In the present study, the influences of the fire curtain and natural vent in a theater fire were investigated through thenumerical simulation of a reduced-scale model of a theater fire using the Fire Dynamics Simulator (FDS). Based on aprevious experimental study using the reduced-scale model, the 1/14 reduced-scale model and its conditions wereconstructed according to the law of similarity with a real-scale theater. Through a series of numerical simulations, the smokemovements were visualized, and the temperatures in the stage and auditorium, mass flow rate of the outflow through naturalvent, and time at which smoke started moving toward the auditorium were measured and analyzed. The general trends onthe effects of the fire curtain and natural vent during the theater fire predicted by the present numerical simulation weresimilar to the previous experimental results. For quantitative comparison of the present numerical simulation and previousexperimental results, the mean percentage errors of temperatures in the stage and auditorium, and the mass flow rate ofoutflow through the natural vent were calculated. The present numerical simulation results showed good agreement withprevious experimental results with reasonable accuracy. 본 연구에서는 Fire Dynamics Simulator (FDS)를 이용한 공연장 화재 축소모형 전산시뮬레이션(Numerical simulation)을 통해 공연장 화재 시 방화막 설치 여부 및 무대부 자연배출구 개폐 영향을 검토하였다. 기존의 축소모형 실험연구를 바탕으로, 실존하는 공연장에 대해 상사법칙을 적용하여 1/14 비율로 축소하여 설정한 축소모형 및 조건을대상으로 하였다. 축소모형 전산시뮬레이션을 통해 연기 유동을 가시화하고, 무대부 및 객석부 온도, 자연배출구를통한 유출 질량 유량, 객석부로의 연기 유출 시작 시점을 측정하고 분석하였다. 전반적으로, 본 전산시뮬레이션에서예측된 방화막 설치 여부 및 무대부 자연배출구 개폐 영향에 대한 일반적인 경향은 기존 축소모형 실험에서와 유사한 것으로 나타났다. 본 전산시뮬레이션 결과와 기존 축소모형 실험 결과 간 정량적인 비교를 위해 무대부 및 객석부온도, 자연배출구를 통한 유출 질량 유량에 대해 평균 백분율 오차를 계산하였고, 본 전산시뮬레이션 결과와 기존축소모형 실험 결과가 비교적 일치함을 확인하였다.

소규모 실내 스탠딩 공연장 화재발생 시 인명안전 확보 방안에 관한 연구 : 화재 및 피난시뮬레이션과 시설물 안전점검 결과 중심으로

김봉준(Kim Bon Jun),노건래(No Geon Lae),류구환(Ryu Gu Hwan) 사단법인 안전문화포럼 2021 안전문화연구 Vol.- No.13

소규모 실내스탠딩 공연장은 불특정다수의 관람객, 배우, 스텝 등이 이용하는 공공시설로 공연공간이 협소하고 운영업체의 재정 부족 및 안전관리 인력 부족, 소방설비의 관련 안전기준 불만족 등 재난안전에 관한 제반여건이 열악하여 화재 등의 사고발생 시 대규모 인명피해로 이어질 가능성이 매우 높은 시설이다. 또한 건물 환경 및 피난동선에 익숙하지 않은 다수의 관람객이 동시에 피난함으로써 피난 중 전도, 압사, 피난 경로 이탈로 인한 피난 실패 등에 따른 대규모 인명피해가 발생할 수 있기 때문에 화재안전관리 강화와 화재 시 인명안전을 고려한 적정 관람 인원수 규제가 필요하다. 본 연구에서는 불특정 다수인이 많이 이용하는 소규모 실내스탠딩 공연장에서 화재발생 시 관람 인원수를 제한하여 화재로 인한 인명피해를 최소화하는데 연구 목적을 두었다. 본 연구에서는 현재 운영되고 있는 소규모 실내스탠딩 공연장의 시설물 현황과 수용 관람인원 자료 등을 기초로 하여 Case별 화재 ․ 피난시뮬레이션을 수행하고 1차 적정 관람인원수를 산정한 다음, 화재안전 측면에서의 시설물 안전점검을 실시하여 1차 적정 관람 인원수를 수용할 만한 안전관리체계와 적정 소방설비의 구축 여부를 점검하여 최종 적정 관람 인원수를 산정하는 방식으로 진행하였다. 연구결과, 현재 공연 시 수용하고 있는 관람객 550명을 기준으로 화재발생 시 공연장에 설치된 화재감지기와 스프링클러 소화설비가 정상적으로 작동하여도 인명안전은 확보하지 않는 것으로 분석되어 화재발생 시 인명안전을 확보하기 위해서는 관람인원을 256명에서 최대 410명으로 제한 운영하여야 화재발생 시 인명안전이 확보되는 것으로 분석되었다. 관람 인원수를 최대 410명을 수용하기 위해서는 시설물 안전점검 결과에서 도출된 문제점(화재감지 지연, 비상구 출입문 역방향 설치 등)을 개선하고 화재발생 시 관람객에게 신속 ․ 안전하게 화재통보, 초기소화활동, 대피유도 등을 수행할 수 있는 재난대응체계가 구축되어 있다면 전제조건하에서 인명안전을 확보할 수 있는 적정 관람인원수라는 결과를 도출하였다. 본 연구에서는 화재 ․ 피난시뮬레이션 결과를 단순화시키는 과정에서 공연장의 시설현황에 관한 다양한 입력 변수의 미 반영, 피난에 관한 이동 동선과 보행자의 군집보행속도와 가시거리 등의 미 검토, 복잡한 화재 거동을 단순화 및 수치화시키는 과정에서 발생하는 수치모델의 불확실도 등에 의해 피난허용시간의 예측결과에 상당한 오차를 나타낼 수 있다는 것이 본 연구의 한계점이라고 판단되므로 향후 다수의 소규모 공연장을 대상으로 건물 특성과 화재 거동현상 등이 세밀하게 반영된 화재안전성 검토(화재 ․ 피난시뮬레이션 활용)에 관한 추가적인 연구가 필요하다. The small indoor standing performance hall is a public facility used by an unspecified number of spectators, actors, staff, etc. It is a facility with a high possibility of causing large-scale casualties in the event of an accident such as a fire. In addition, as a large number of visitors who are unfamiliar with the building environment and evacuation route evacuate at the same time, large-scale casualties may occur due to overturning, crushing, or failure to evacuate due to deviation from the evacuation route. It is necessary to regulate the appropriate number of spectators in consideration. In this study, the purpose of this study was to minimize the casualties caused by fire by limiting the number of people attending in the event of a fire in a small indoor standing performance hall used by many unspecified people. In this study, based on the current state of facilities in small-scale indoor standing performance halls and data on the number of spectators, fire and After performing an evacuation simulation and calculating the first appropriate number of visitors, a safety inspection of facilities in terms of fire safety is conducted to check whether a safety management system and appropriate firefighting facilities that can accommodate the first appropriate number of visitors are established. The number of spectators was counted. As a result of the study, based on the 550 spectators currently accommodating during the performance, it was analyzed that, in case of a fire, even if the fire detector and sprinkler fire extinguishing system installed in the performance hall operate normally, life safety is not secured. It was analyzed that the safety of human life should be secured in case of fire by limiting the number of spectators from 256 to a maximum of 410. In order to accommodate a maximum of 410 spectators, problems derived from the safety inspection results(fire detection delay, emergency exit door installation in the reverse direction, etc.) If a disaster response system that can safely notify fire, initiate firefighting activities, and induce evacuation, etc. is established, the result is the appropriate number of spectators that can secure human safety under the prerequisites. In this study, fire. In the process of simplifying the evacuation simulation results, various input variables related to the facility status of the performance hall are not reflected, the movement lines related to the evacuation, and the walking speed and visible distance of pedestrians are not reviewed, and it occurs in the process of simplifying and quantifying complex fire behavior. It is judged that the limitation of this study is that it can indicate a significant error in the prediction result of the evacuation allowable time due to the uncertainty of the numerical model. (Utilization of fire evacuation simulation) additional research is needed.

터널 내화 안전성 확보를 위한 터널 라이닝의 적정 피복두께 및 한계온도 검토를 위한 해석적 연구

장태진,심재원,김기현,하동수,박철우,김승원 한국도로학회 2023 한국도로학회논문집 Vol.25 No.5

fire event in a tunnel can drastically increase the internal temperature, which can significantly affect its structural safety. METHODS : Numerical simulations that consider various fire conditions are more efficient than experimental tests. The fire dynamic simulator (FDS) software, based on computational fluid dynamics (CFD) and developed by the National Institute of Standards and Technology, was used for the simulations. The variables included single and multiple accidents involving heavy goods vehicles carrying 27,000 liters of diesel fuel. Additionally, the concrete material characteristics of heat conductivity and specific heat were included in the analysis. The temperatures of concrete were investigated at various locations, surfaces, and inside the concrete at different depths. The obtained temperatures were verified to determine whether they reached the limits provided by the Fire Resistance Design for Road Tunnel (MOLIT 2021). RESULTS : For a fire caused by 27,000 liters of diesel, the fire intensity, expressed as the heat release rate, was approximately 160 MW. The increase in the carrying capacity of the fire source did not significantly affect the fire intensity; however, it affected the duration of the fire. The maximum temperature of concrete surface in the tunnel was approximately 1400 ℃ at some distance away in a longitudinal direction from the location of fire (not directly above). The temperature inside the concrete was successfully analyzed using FDS. The temperature inside the concrete decreased as the conductivity decreased and the specific heat increased. According to the Fire Resistance Design for Road Tunnel (MOLIT 2021), the internal temperatures should be within 380 ℃ and 250 ℃ for concrete and reinforcing steel, respectively. The temperatures were found to be approximately 380 ℃ and 100 ℃ in mist cases at depths of 5 cm and 10 cm, respectively, inside the concrete. CONCLUSIONS : The fire simulation studies indicated that the location of the maximum temperature was not directly above the fire, possibly because of fire-frame movements. During the final stage of the fire, the location of the highest temperature was immediately above the fire. During the fire in a tunnel with 27,000 liters of diesel, the maximum fire intensity was approximately 160 MW. The capacity of the fire source did not significantly affect the fire intensity, but affected the duration. Provided the concrete cover about 6 cm and 10 cm, both concrete and reinforcing steel can meet the required temperature limits of the Fire Resistance Design for Road Tunnel (MOLIT 2021). However, the results from this study are based on a few assumptions. Therefore, further studies should be conducted to include more specific numerical simulations and experimental tests that consider other variables, including tunnel shapes, fire sources, and locations.

몬테카를로 시뮬레이션을 적용한 확률 기반의 대포병 사격 효과 분석

정윤영,정자훈,김종환 한국시뮬레이션학회 2023 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.32 No.2

This paper represents the effectiveness analysis of Counter-Artillery Fire by applying probability-based Monte Carlo Simulation Method. The Counter-Artillery Fire is an important operations that must be successful in order to gain our military's firepower advantage throughout the battle. In order to successfully carry out the Counter- Artillery Fire, it is necessary to analyze the topography, the protective power of the firing position, and the distance between the firing positions and targets. This is because these are factors that directly affect the probability of damage caused by artillery fire. Therefore, in this study, the effectiveness of artillery fire was analyzed by calculating the probability of damage and the expected number of shots affected by the topography and the protective force of the shooting position. To this end, a company-class (6 fire guns) enemy artillery unit was deployed and simulated in 700m × 700m fields environment, and the firepower system was modeled to have a 50m range of killing. For the damage description, Carlton damage function and the cookie cutter damage function were applied, Monte Carlo simulation was applied to simulate the uncertainty of the battlefield. It is hoped that this study will help effective firepower operation and planning from artillery-level combat units to corps-level units planning Enemy Fire Forces neutralization execution. 본 논문은 확률에 기반한 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 대포병 사격의 전투효과를 분석하였다. 대포병 사격은 전쟁 초기 대화력전에서 우세를 달성하기 위해 반드시 성공해야 하는 중요한 전투이다. 대포병 사격을 효과적으로 수행하기 위해서는 적 포병부대가 위치한 지형조건 및 사격진지의 방호력, 사거리 등에 대한 고려가 필요하다. 이러한 요인들이 포병사격에 의한 피해확률에 직접적인 영향을 주기 때문이다. 따라서, 본 연구에서는 지형 및 사격진지의 방호력 등에 의해 영향을 받는 피해확률, 기대사격발수 결과를 산출함으로써 대포병 사격의 효과를 분석하였다. 이를 위해, 700m×700m 크기의 야지 전장환경에서 포대급(화포 6문) 규모의 적 포병부대를 전개 및 모의하고, 약 50m의 살상범위를 갖도록 화력체계에 대한 모델링을 수행하였다. 피해 묘사를 위해 칼튼피해함수와 쿠키커터피해함수를 적용하였고, 전장의 불확실성을 모의하기 위하여 몬테카를로 시뮬레이션을 적용하였다. 본 연구가 대포병 사격을 수행하는 포대급 전투부대부터 대화력전을 계획하고 수행하는 군단급 부대까지 효과적인 화력운용 및 계획수립에 도움이 되기를 기대한다.

콘칼로리미터 실험데이터 기반 BIPV 적용 도서관의 화재 및 피난 시뮬레이션 연구

정시우,박희경,이민철 한국화재소방학회 2024 한국화재소방학회논문지 Vol.38 No.2

태양광 전지의 기능을 갖출 뿐만 아니라 건축물 외장재의 역할도 하는 건물일체형 태양광(building integratedphotovoltaic, BIPV) 시스템에 사용되는 구성요소들 중 일부는 가연성 재질로 되어 있어 화재 위험성 평가가 필요하다. 본 연구에서는 PyroSim프로그램을 이용한 화재 시뮬레이션을 통해 BIPV 설치 전 후의 화재 위험성을 비교하였 ⋅다. 시뮬레이션에 앞서, BIPV 시스템 패널의 콘칼로리미터 실험을 통해 BIPV 연소특성 데이터베이스를 구축하고,이 실험값을 이용하여 화재 시뮬레이션을 구동시켜 결과를 분석하였다. 화재위험성 평가를 진행한 결과 BIPV 설치하였을 때 수직확산으로 인한 화재전파가 빠르며 열 및 연기방출량이 증가하여, BIPV 설치 전 대비 건물중앙부의기준으로 화재발생 후 805 s에 가시거리가 54.94% 감소하는 등 화재 위험성이 증가하는 것을 확인하였다. 본 연구의결과는 BIPV 설치 건물 내 사람들의 피난 및 수동조치의 신뢰성을 확보하고 화재 안전성 증진하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. A building integrated photovoltaic (BIPV) system can function as a solar cell and as a building exterior material. Assome of its components are made of combustible materials, it is necessary to evaluate the risk of fire. In this study, therisk of fire before and after BIPV installation was compared through fire simulation using the PyroSim program. Prior tothe simulation, a BIPV combustion characteristic database was established via a cone calorimeter experiment with a BIPVsystem panel, and the results were analyzed through a fire simulation using these experimental values as input values. Thefire risk evaluation confirmed that when BIPV was installed, the fire propagation due to vertical diffusion was fast. Additionally, the amount of heat and smoke emitted increased, resulting in an increase in the risk of fire by 54.94% basedon the center of the building at 805 s. Therefore, it is expected that the results of this study will contribute to securingthe reliability of evacuation and manual measures for people in BIPV-installed buildings as well as improve fire safety.

해상 환경에서의 화재 상황 대처 훈련을 위한 가상 현실 기반 시뮬레이션

구민우,하솔,차주환,배준혁 한국CDE학회 2019 한국CDE학회 논문집 Vol.24 No.4

This paper studies an application of fire incident training in case of fire situations in ships and offshore platforms. Many incidents occur in ships or offshore platforms, and they cause the casualties and pecuniary loss, so training for incidents is essential. A training simulator offers several important advantages including cost and safety. Training simulation provides inexperienced workers or trainees with wide-ranging experience so that they can make prompt decisions and safe and organized responses in actual situations. To develop a simulator for fire incident training, it is necessary to design 3D model of offshore platform at first. It will be used in fire training simulator through UNITY engine. A visualization technique to express fire as realistic graphics to effectively achieve training goal has been especially considered and fire equipment or protective equipment is designed to create a realistic and accurate environment for the purposes of effective virtual training. This study configures scenarios that can undertake simple fire-fighting activities such as fire extinguishing and evacuation in fire situations. As a result, offshore workers and trainees can be familiar with the fire situations occurred in offshore platform in advance.

화재시뮬레이션을 통한 물류창고 화재 속도와 위치에 따른 공기흡입형 감지기와 일반 연기 감지기 감지시간 비교에 관한 연구

이상범,김민석,민세홍 한국재난정보학회 2023 한국재난정보학회 논문집 Vol.19 No.3

연구목적: 최근 물류 창고 수의 증가 추세에 있다. 또한 이러한 물류 창고의 수가 늘어남에 따라 화재발생건수 또한 매년 증가 추세를 보여 대형 물류 창고에서 발생하는 화재 예방의 중요성이 커지고 있다. 연구방법: 물류 창고에 적응성 있는 화재감지기로 대두되고 있는 공기흡입형 감지기에 대해 조사하고 화재시뮬레이션(FDS)를 통해 물류 창고 모델링을 진행하여 물류창고 화재 성장 속도 4단계와 화원 위치 3가지에 따른 일반 연기감지기와 공기흡입형 감지기의 감지 속도를 비교 분석하였다. 연구결과: 성장속도 Slow급 화재와 Medium급 화재에서는 화원위치에 상관없이 공기흡입형 감지기의 감지속도가 더 빨랐다. 하지만 Fast급 화재와 Ultra Fast급 화재에서는 화원위치에 따라 일반연기감지기의 감지속도가 더 빠른 것을 확인할 수 있었다. 결론: 공기흡입형 감지기는 화재성장속도가 빨라질수록, 둘째 화원의 위치가 공기흡입형 감지기 수신부보다 멀어질수록 같은 위치에 있는 연기감지기보다 성능이 낮아지는 것을 확인할 수 있었다. 그렇기에 화재성장속도가 빠른 가연물을 적치하는 창고에서는 공기흡입형 감지기를 설치하더라도 공기흡입형 감지기의 수신부와 멀리 떨어진 위치에는 연기감지기를 추가로 부착하는 것이 화재 안전성을 높이는 방법이라고 판단된다. urpose: Recently, the number of logistics warehouses has been on the rise. In addition, as the number of such logistics warehouses increases, number of fire accidents also increases every year, increasing the importance of preventing fires in large logistics warehouses. Method: investigated aspirating smoke detectors that are emerging as adaptive fire detectors in logistics warehouses. Then, through fire simulation (FDS), logistics warehouse modeling was conducted to compare and analyze the detection speed of general smoke detectors and aspirating smoke detectors according to four stages of fire growth and three locations of fire in the logistics warehouse.Result: Growth speed in Slow-class fires and Medium-class fires, the detection speed of aspirating smoke detectors was faster regardless of the location of the fire. However, in Fast-class fires and Ultra-Fast-class fires, it was confirmed that the detection speed of general smoke detectors was faster depending on the location of the fire. Conclusion: It was confirmed that the detection performance of the aspirating smoke detector decreased as the fire growth speed increased and the location of the fire occurred further than the receiver of the aspirating smoke detector. Therefore, even if an aspirating smoke detector is installed in a warehouse that stores combustibles with high fire growth rates, it is judged that an additional smoke detector is attached far away from the receiver of the general smoke detector to increase fire safety.