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손종영(Jong-Yeong Son),배영훈(Young-Hoon Bae),전규엽(Gyu-Yeob Jeon),홍원화(Won-Hwa Hong),신영민(Young-Min Shin) 한국화재소방학회 2020 한국화재소방학회논문지 Vol.34 No.2
건물화재 시 발생한 연기는 천장에서부터 내려오는 특성을 가진다. 이러한 특성으로 인해 화재상황에 따라 연기가 존재하는 공간을 지나는 사람들의 보행 가능 높이는 낮아지게 된다. 이에 본 연구에서는 보행 가능 높이에 따라사람들의 보행속력을 분석하기 위해 보행실험을 수행하였다. 실험은 남녀 총 23명의 참가자가 참여하였다. 실험에대한 분석결과, 전체적으로 보행 가능 높이가 낮아질수록 실험참가자들의 평균 보행속도는 낮아졌다. 하지만 보행가능 높이가 1.2 m일 때의 보행속도만이 자유보행속도와 비교하여 유의미한 차이를 나타냈다. 또한, 실험참가자들의BMI 지수 등급(저체중, 정상, 과체중, 비만)에 따라 분석한 결과 각 BMI 지수 등급 사이에는 유의미한 차이를 나타내지 못했다. 하지만 정상 등급은 경우 보행 가능 높이가 1.2 m에서의 보행속도가 정상 등급의 자유보행속도와 비교하여 유의미하게 저하되었고, 과체중 등급의 경우 1.8 m, 1.7 m에서의 보행속도가 과체중 등급의 자유보행속도와 비교하여 유의미하게 증가하였다. During fire outbreaks, smoke accumulates from the ceiling and reduces the available walking height of people passingthrough. In this study, a walking experiment was conducted to investigate the relationship between the walking speed ofpeople and available walking height. Twenty-three participants were enrolled. Based on the results, the lower the availablewalking height, the lower the average walking speed of the participants. However, a significant difference was noted onlyin the walking speed when the available walking height was 1.2 m compared to the free walking speed. In addition, therewas no significant difference among participants in terms of their BMI index grade. However, in the case of participantswith normal BMI, the walking speed at a 1.2 m available walking height was significantly lower than when walking freely. Further, in the case of overweight participants, the walking speed at 1.8 m and 1.7 m available walking height wassignificantly increased compared to that when walking freely.
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다세대주택 화재 시 피난에 영향을 미치는 인자들에 관한 수치해석적 연구
김병준(Byeongjun Kim),안찬솔(Chan-Sol Ahn) 한국방재학회 2022 한국방재학회논문집 Vol.22 No.6
본 연구에서는 다세대주택에서 화재 시 피난에 미치는 인자들에 관하여 수치해석적인 연구를 수행하였다. 경험적 상관식에 근거한 화재크기, 화재성장속도, 화재발생위치, 복도 창문 개폐조건 등을 인자들로 고려하였고 CFAST를 이용한 수치해석 결과들은 피난을 고려한 인명안전기준을 통해 분석되었다. 본 연구에서 고려한 화재시나리오에서는 다세대 주택 대피 경로인 계단실 출입구 앞 영역에서 독성가스의 인명안전기준을 초과하지 않았으며 고온 연기층 온도와 연기층 높이 기준은 동일한 시간에 인명안전기준을 초과하는 것을 확인하였다. 계단실 출입구와 먼 쪽에서 발생한 화재인 경우에 가장 빠르게 인명안전기준을 초과하였으며 복도의 창문은 복도 내 온도 감소 및 연기층이 쌓이지 않도록 하는데 큰 영향을 주었다. In this study, a numerical analysis was conducted on the factors affecting evacuation when fires occur in multi-family houses. The parameters of fire size, growth rate, and location, as well as open or closed corridor-window conditions were considered based on empirical factors, and the results using the CFAST model were evaluated according to the life safety code for evacuation. In the fire scenario considered in this study, the concentration of toxic gases in the area in front of the entrance to the stairwell, which is an evacuation route for a multi-family house, did not exceed the life safety code. However, it was confirmed that the temperature and height of the hot gas layer did exceed the life safety code. The height of the hot gas layer exceeded the life safety code the fastest when the fire was far from the entrance to the stairwell, and the opening of the hallway windows had a significant effect on reducing the temperature in the hallway and maintaining a high smoke layer.
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실규모의 실험용 대공간에서 연기제어에 대한 수치해석적 분석
김정엽,김지석 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.5
Because of higher floor height in a large space where a large volume of smoke reaching to hundreds of thousands CMH(m3/h) is generatedin the event of fire, coupled with difficulties with compartmentation which is important concept in smoke control design, damageto the people by smoke is inevitably increased and thus, the countermeasure to deal with it is a must. This study is intended toevaluate Murcia Atrium Fire Tests performed in Spain and numerical analysis of smoke flow in a real-scale large space was carriedout with same object. As a result of comparing the test and numerical analysis, the numerical analysis approach adopted in this studydemonstrated effective application to smoke flow analysis in a large space. Moreover, numerical analysis was further carried out whilechanging the location of smoke vents and the exhaust flow rate, and consequently smoke concentration appeared to be more dependenton exhaust flow rate than smoke vent location and smoke layer height was determined according to N% rule. 대공간은 화재발생시 높은 층고로 인하여 수십만 CMH(m3/h) 규모의 연기가 발생하고 연기제어 설계의 중요한 개념인 국한화가 곤란하기 때문에 연기로 인한 인명피해의 위험도가 증가하므로 이에 대한 대응책의 제시가 필요하다. 본 논문에서는 스페인에서 수행된Murcia Atrium Fire Tests의 실험내용을 분석하였으며, 동일한 해석대상에 대하여 실규모 대공간의 연기유동에 대한 수치해석을 수행하였다. 실험과 수치해석 결과에 대한 비교를 통해서 본 연구에서 채택한 수치해석 방안이 대공간의 연기유동 해석에 효과적으로 적용될 수 있다고 판단하였다. 그리고 동일한 해석대상에 대하여 연기제어의 인자 중 일부인 배연구 위치와 배연량을 변화시켜 가면서 수치해석을 수행하고 그 결과를 분석하였다. 분석결과 해석대상에서는 배연량이 배연구 위치보다 대공간의 연기농도 형성에 더 큰 영향을 미치고 있으며, N% 규칙에 의해서 연기높이를 정량적으로 산출하였다.
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대공간의 기계배연 시스템에 대한 설계 및 수치해석적 분석
김정엽,안찬솔 한국방재학회 2015 한국방재학회논문집 Vol.15 No.5
Because of extended floor height in large space, smoke generated in fire would possibly reach to hundreds of thousands CMH and more difficulty in limiting the smoke than normal building requires effective smoke control system design and operation for a large space. In this study, design of mechanical smoke control for a large space was carried out based on existing design standard with regard to large space model and numerical analysis was also carried out using 3D numerical analysis method. Numerical analysis was carried out while changing flow rate of mechanical exhaust, which was followed by analysis of the result. As a result of implementing the design by incorporating major design factors including thickness of smoke layer, heat release rate, mass flow rate of plume, air supply velocity, maximum flow rate per exhaust outlet and minimum distance between exhaust outlets, total exhaust flow rate was calculated as 527,459 CMH when building height was 25 m and heat release rate of steady state was 5,275 kW. And the less the exhaust flow rate, the lower the smoke layer height and higher the smoke layer temperature. 대공간은 높은 층고로 인해서 화재시 연기 발생량이 수십만 CMH에 달할 수 있으며, 연기의 국한화가 일반 건물에 비해 어렵기 때문에 대공간에 효과적인 연기제어 시스템의 설계와 운영이 요구된다. 본 연구에서는 실제 대공간 규모의 해석모델에 대해서 현재 제시되어 있는 설계기준을 근거로 대공간의 기계배연 시스템에 대한 설계를 수행하고, 3차원 수치해석 기법을 활용하여 설계안에 대한 수치적 분석을 수행하였다. 그리고 설계안의 배연량을 변경해 가며 수치해석을 수행하고 결과를 분석하였다. 연기층 두께, 발열량, 플럼의 질량유량, 공급공기의 속도, 배기구 1개당 최대유량 및 배기구간 최소거리 등의 주요 설계인자를 반영하여 설계를 수행한 결과 대공간의 건물높이가 25 m이고 정상성상의 발열량이 5,275 kW인 경우 전체 배연량은 527,459 CMH로 계산된다. 그리고 기계배연 시스템에 서 배연량이 감소하면 연기층 높이가 낮아지고 연기층의 온도가 상승한다.
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