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[보고서초록]
요약문
SUMMARY
목차
제1장 서론 13
1.1. 연구개발의 배경 및 필요성 13
1.2. 연구개발의 목적 15
제2장 국내외 연구개발 동향 17
2.1. 국내 미분무 관련 기술동향 17
2.1.1. 국내 연구개발 현황 17
2.1.2. 목조문화재용 미분무 시스템 19
2.2. 해외 미분무 관련 기술동향 21
2.2.1. 독일 22
2.2.2. 덴마크 23
2.3. 현 기술의 취약성 25
제3장 연구개발 수행 내용 27
3.1. CFD를 이용한 유동해석 27
3.1.1. 개요 27
3.1.2. 저압용 미분무 노즐의 초기 개념설계 시제품 유동해석 36
3.1.3. 저압용 미분무 노즐 및 혼합장치의 유동해석 44
3.1.3. 해석 결과 고찰 65
3.2. 노즐 및 혼합장치의 설계 67
3.2.1. 설계 조건 67
3.2.2. 저압용 미분무 건 노즐 및 혼합장치의 설계 72
3.2.3. 작동시스템의 개발 및 구축 75
3.3. 시제품 제작 및 분사실험 76
3.3.1. 시제품 제작 76
3.3.2. 시제품의 분사실험 수행 79
3.3.3. 분사실험 결과분석 및 데이터베이스 구축 93
3.4. 실증 화재 시험 97
3.4.1. 목재화재 시험 97
3.4.2. 유류화재 시험 104
3.4.3. 화재 소화능력 시험 결과분석 및 결론 109
제4장 연구개발 성과 112
4.1. 기술적인 측면 112
4.2. 경제적인 측면 114
제5장 연구개발 활용 계획 115
5.1. 국내외 시장 진출 115
5.2. 저압용 미분무 건의 적용대상 확대 116
5.3. 저압용 미분무 건의 향후 개발 계획 118
5.3.1. 백팩 타입의 저압용 미분무 시스템 118
5.3.2. 자동차 탑재 타입의 저압용 미분무 시스템 119
5.3.3. 친환경적인 첨가제의 자체 개발 및 적합한 혼합 비율의 산정 120
참고문헌 122
표 1. 독일 AFT사의 미분무 건 제품 사양 22
표 2. 덴마크 H2O SCIENCE사의 저압용 미분무 모바일 제품 사양 24
표 3. 이유체 노즐에 대한 국내 연구 현황 33
표 4. AFT사의 휴대용 이유체 미세물분무 시스템의 사양 36
표 5. 초기 개념설계 시제품 이유체 저압용 미세물분무 노즐의 기본 설계 사양 37
표 6. 각 Case 별 질소가스와 물의 압력 45
표 7. 액적 분열 모델 해석의 초기조건 47
표 8. 액적의 분사 속도 및 분사 각도 63
표 9. 각 위치에서의 Sauter 평균 입경(SMD) 65
표 10. KTF01 모델의 분사실험 대기조건 79
표 11. KTF01 모델의 분사실험 압력범위 82
표 12. KTF01 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE01) 82
표 13. KTF01 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE02) 83
표 14. KTF01 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE03) 83
표 15. KTF01 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE04) 83
표 16. KTF01 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE05) 84
표 17. KTF01 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE06) 84
표 18. KTF01 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE07) 84
표 19. KTF01 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE08) 85
표 20. KTF01 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE09) 85
표 21. KTF02 모델의 분사실험 대기조건 86
표 22. KTF02 모델의 분사실험 압력범위 89
표 23. KTF02 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE01) 90
표 24. KTF02 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE02) 90
표 25. KTF02 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE03) 90
표 26. KTF02 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE04) 91
표 27. KTF02 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE05) 91
표 28. KTF02 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE06) 91
표 29. KTF02 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE07) 92
표 30. KTF02 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE08) 92
표 31. KTF02 모델의 Flow Rate 및 Shooting Range 실험 결과(CASE09) 92
표 32. KTF01 모델의 분사실험 결과 분석 93
표 33. KTF02 모델의 분사실험 결과 분석 94
표 34. 압력 차이에 따른 유량의 변화량 95
표 35. KTF02 모델의 A급 목재화재 소화능력시험 결과 104
표 36. KTF02 모델의 B급 유류화재 소화능력시험 결과 109
표 37. 저압용 미분무 건 연구개발의 목표 및 개발결과 109
표 38. 저압용 미분무 건 연구개발의 가중치 및 달성도 110
표 39. 저압용 미분무 건 연구개발의 목표 및 가중치 113
표 40. 소형차량 탑재용 저압용 미분무 시스템 해외 제품의 사양 120
그림 1. 미분무 시스템의 소화 메카니즘 17
그림 2. 사찰 및 목조 문화재용 미분무 시스템 19
그림 3. 창덕궁의 미분무 노즐 설치 모습 20
그림 1. 독일 AFT사 미분무 제품의 국내 시연회 23
그림 2. 덴마크 H2O SCIENCE사의 저압용 미분무 모바일 24
그림 1. 국내에서 개발한 고압용 미분무 건 25
그림 2. 전산유체해석(CFD)의 해석 절차 28
그림 3. 미세 물분무 시스템 해석 절차 32
그림 4. 이유체 저압용 미세물분무 노즐의 개념설계안 개략도 38
그림 5. 이유체 저압용 미분무 노즐의 기초 개념설계안에 대한 해석을 위한 격자 구성도 39
그림 6. 혼합실 길이 7.5 mm 일 때의 유체 유속 40
그림 7. 혼합실 길이 7.5 mm 일 때의 물과 질소(N2) 질량 분율(Mass fraction) 41
그림 8. 액적 분열 모델을 적용한 물분무 액적의 속도 분포 및 질량 분율 (혼합실 길이 7.5 mm) 42
그림 9. 액적 분열 모델을 적용한 물분무 액적의 직경 및 분무 형태 (혼합실 길이 7.5 mm) 43
그림 10. 이유체 저압용 미분무 노즐의 개략도 44
그림 11. 이유체 저압용 미분무 노즐 해석을 위한 격자 구성도 46
그림 12. 질소가스 유입 압력에 따른 각 유체의 유량 (물의 유입 압력: 8 bar) 50
그림 13. 분사 건 및 혼합실에 대한 속도 분포(CASE A) 51
그림 14. 분사 건 및 혼합실에 대한 속도 분포(CASE B) 51
그림 15. 분사 건 및 혼합실에 대한 속도 분포(CASE C) 51
그림 16. 분사 건 및 혼합실에 대한 속도 분포(CASE D) 52
그림 17. 분사 건 및 혼합실에 대한 속도 분포(CASE E) 52
그림 18. 분사 건 및 혼합실에 대한 속도 분포(CASE F) 52
그림 19. 분사 건 및 혼합실에 대한 속도 분포(CASE G) 53
그림 20. 분사 건 및 혼합실에 대한 속도 분포(CASE H) 53
그림 21. 분사 건 및 혼합실에 대한 속도 분포(CASE I) 53
그림 22. 분사 건 및 혼합실 내 유동에 대한 Pathline(CASE A) 54
그림 23. 분사 건 및 혼합실 내 유동에 대한 Pathline(CASE B) 54
그림 24. 분사 건 및 혼합실 내 유동에 대한 Pathline(CASE C) 54
그림 25. 분사 건 및 혼합실 내 유동에 대한 Pathline(CASE D) 55
그림 26. 분사 건 및 혼합실 내 유동에 대한 Pathline(CASE E) 55
그림 27. 각 단면에 대한 질소가스와 물의 Fraction(CASE A) 56
그림 28. 각 단면에 대한 질소가스와 물의 Fraction(CASE B) 57
그림 29. 각 단면에 대한 질소가스와 물의 Fraction(CASE C) 57
그림 30. 각 단면에 대한 질소가스와 물의 Fraction(CASE D) 58
그림 31. 각 단면에 대한 질소가스와 물의 Fraction(CASE E) 58
그림 32. 각 단면에 대한 질소가스와 물의 Fraction(CASE F) 59
그림 33. 각 단면에 대한 질소가스와 물의 Fraction(CASE G) 59
그림 34. 각 단면에 대한 질소가스와 물의 Fraction(CASE H) 60
그림 35. 각 단면에 대한 질소가스와 물의 Fraction(CASE I) 60
그림 36. 분사 시 액적의 속도 및 분사 각도 61
그림 37. 분사된 액적의 분포 62
그림 38. 분무 조건에 따른 분무 액적의 분사각 63
그림 39. 각 위치에 대한 액적의 SMD(Sauter Mean Diameter) 64
그림 40. 덴마크 H2O SCIENCE사의 저압용 미분무 건 노즐 67
그림 41. 덴마크 H2O SCIENCE사의 저압용 미분무 건 노즐 68
그림 42. 혼합장치의 이상적인 구조 69
그림 43. 질소가압시스템의 작동 Mechanism 70
그림 44. KTF01 모델의 설계안 72
그림 45. KTF01 모델의 설계 도면(노즐 및 혼합장치) 73
그림 46. KTF02 모델의 윤곽 73
그림 47. KTF02 모델의 설계도면 74
그림 48. 저압용 미분무 모바일타입의 질소가압시스템 75
그림 49. KTF01 모델의 시제품 77
그림 50. KTF01 모델의 노즐 부분 77
그림 51. KTF02 모델의 시제품 78
그림 52. KTF01 모델의 분사실험(1) 79
그림 53. KTF01 모델의 분사실험(2) 80
그림 54. KTF01 모델의 Flow Rate, Shooting Range Test(1) 81
그림 55. KTF01 모델의 Flow Rate, Shooting Range Test(2) 81
그림 56. KTF02 모델의 Atomizing 분사실험(1) 87
그림 57. KTF02 모델의 Atomizing 분사실험(2) 87
그림 58. KTF02 모델의 분사실험(1) 88
그림 59. KTF02 모델의 분사실험(2) 88
그림 60. KTF02 모델의 분사실험 결과분석 그래프 93
그림 61. KTF02 모델의 분사실험 결과분석 그래프 95
그림 62. 압력 차이에 따른 유량의 변화량 96
그림 63. A급 목재화재 소화능력시험의 규격 98
그림 64. 목재화재시험(점화) 99
그림 65. 목재화재시험(점화 후 3분 경과) 99
그림 66. 목재화재시험(소화시작) 100
그림 67. 목재화재시험(소화 시작 후 20초 경과) 100
그림 68. 목재화재시험(소화 시작 후 40초 경과) 101
그림 69. 목재화재시험(소화 시작 후 70초 경과) 101
그림 70. 목재화재시험(소화 시작 후 100초 경과) 102
그림 71. 목재화재시험(소화 시작 후 120초 경과) 102
그림 72. 목재화재시험(소화 완료) 103
그림 73. 목재화재시험(소화 완료 후 2분 경과) 103
그림 74. B급 유류화재 소화능력시험의 모형 104
그림 75. 유류화재시험(점화) 105
그림 76. 유류화재시험(점화 후 1분 경과) 105
그림 77. 유류화재시험(소화시작) 106
그림 78. 유류화재시험(소화 시작 후 30초 경과) 106
그림 79. 유류화재시험(소화 시작 후 60초 경과) 107
그림 80. 유류화재시험(소화 시작 후 90초 경과) 107
그림 81. 유류화재시험(소화 완료) 108
그림 82. 유류화재시험(소화 후 30초) 108
그림 83. 저압용 미분무 건 연구개발의 가중치 및 달성도 비교 111
그림 84. 독일 AFT사의 백팩타입 저압용 미분무 건 118
그림 85. H2O SCIENCE사의 소형자동차 탑재 미분무 시스템 119
초록보기 더보기
I. 연구제목
저압용 미분무 건 개발
II. 연구목적
1. 미분무 시장의 다양성 확보
반도체 공장의 클린룸, 목조문화재 또는 박물관 같은 소화시스템의 수량 및 압력이 제한적인 장소에 적용이 가능한 이류체를 이용한 저압용 미분무 건을 개한한다.
2. 국내 개발을 통한 기술력 확보
현재 저압용 미분무 소화시스템에 대한 국내·외 연구개발은 초기단계로써 국내 기술개발을 통해 기술력 확보 및 해외시장을 선점할 수 있다.
3. 친환경적인 소화시스템
별도의 동력원, 장치가 없이 작동되는 시스템과 물과 질소를 이용한 저압용 미분무 건은 정부의 저탄소 녹색성장 정책에 적합한 친환경적인 소화시스템이다.
III. 연구내용
1. 미분무 노즐 및 이류체 혼합장치의 개발
가. 노즐 및 이류체 혼합장치의 유동해석을 통한 설계안 도출 및 선정
나. 저압용 미분무 건의 특성에 적합한 노즐 및 혼합장치 디자인의 설계
2. 저압용 미분무 시스템 개발 및 시제품 제작
가. 질소가압식 시스템을 적용한 저압용 미분무 건 및 모바일타입을 개발
나. 선택밸브 및 컨트롤 악세사리 등의 상용화 가능 모듈의 개발
다. 저압용 미분무 건 모바일 타입의 상용화 가능 모델로 시제품을 제작
3. 저압용 미분무 건의 분사실험 및 실증화재시험
가. 저압용 미분무 건의 분사실험을 통한 데이터베이스 구축
나. 실증화재시험을 통한 목재 및 유류화재 진압성능을 확보
IV. 주요 연구성과
1. 이류체 방식을 적용한 저압용 미분무 건의 국내 최초 개발
2. CFD를 이용한 노즐 및 이류체 혼합장치의 유통해석 기술 정립
3. 저압용 미분무 건의 분사실험 및 실증화재시험을 통한 데이터베이스 구축
이용현황보기
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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