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[보고서 요약서]
요약문
SUMMARY
목차
제1장 서론 15
1.1. 연구개발의 필요성 15
1.1.1. 연구개발의 과학기술, 사회경제적 중요성 17
1.2. 국내 및 국외 관련 기술 개발 동향 21
1.2.1. 국내 기술 동향 21
1.2.2. 국외 기술 동향 22
1.3. 연구개발의 내용 및 범위 24
가. 연구개발의 범위 24
나. 연구개발의 주요 핵심 내용 25
다. 연차별 연구개발 범위 26
라. 연구개발의 최종 목표 27
1.4. 연구평가의 착안점 및 척도 28
가. 지하공간 별 방재상의 문제점 28
나. 연구 착안점 및 평가지표 30
1.5. 연구개발 추진체계 및 방법 32
1.5.1. 연구개발 추진체계 32
1.5.2. 연구개발 추진방법 33
1.6. 연구개발 일정 36
제2장 이론적 배경 37
2.1. 지하공간의 특성 37
2.1.1. 지하공간의 화재 환경 37
2.1.2. 지하공간의 방재적 특성 39
2.1.3. 지하공간의 화재하중 41
2.2. 워터커튼 시스템에 대한 이론적 배경 45
2.2.1. 워터커튼시스템의 정의 45
2.2.2. 워터커튼시스템의 설치목적 46
2.2.3. 워터커튼시스템의 구성 47
2.3. 분무 노즐의 종류 51
2.3.1. 노즐의 설계이론 51
2.3.2. 워터커튼 분무 노즐의 종류 56
2.4. 스프링클러 헤드의 종류 58
2.4.1. 스프링클러의 분류 59
2.4.2. 물분무 노즐의 구분 61
2.4.3. 미분무수 노즐의 구분 63
제3장 주요 연구 결과 68
3.1. 워터커튼시스템 분무노즐 개발 69
3.1.1. 기존 노즐 방수 형태 분석 70
3.1.2. 지하공간 워터커튼시스템 분무노즐 설계 74
3.2. 분무노즐의 성능 검증 시뮬레이션 80
3.2.1. 지하공간 워터커튼 시뮬레이션 [FDS] 80
3.3. 분무노즐의 유효성 검증 93
3.3.1. 실 화재시험모형 및 측정방법 94
3.3.2. 실화재 실험 시나리오 98
제4장 결론 136
4.1. 주요성과 136
4.1.1. 지하공간 화재방호 워터커튼시스템용 분무노즐 개발 136
4.1.2. 지하공간 최적 방수 조건 연구 138
4.1.3. 실 화재 시험을 통한 분무노즐 유효성 검증 139
4.2. 연구성과에 따른 문제점 및 개선방향 141
4.2.1. 연구수행에 따른 문제점 141
4.2.2. 대책 141
4.3. 기대 성과 143
4.3.1. 기술적 측면 143
4.3.2. 경제·산업적 측면 143
4.4. 활용 방안 144
4.4.1. 판로확보 및 마케팅 계획 144
4.4.2. 과제에 대한 확대연장 144
참고문헌 145
표 1.1. 연차별 연구개발 목표 및 내용 26
표 1.2. 연구평가의 착안점 및 척도 31
표 2.1. 지하공간에서의 사고 분석 38
표 2.2. 지하 상가 업종별 화재하중 43
표 2.3. 지하생활공간 업종별 화재 하중 44
표 2.4. 상사 법칙 (Scaling law) 44
표 2.5. 미분무 노즐의 구분 67
표 3.1. 워터커튼 분무노즐의 중요 성능 지표 77
표 3.2. FDS 시뮬레이션 조건 83
그림 1.1. 지하공간에서의 화재발생 형태 17
그림 1.2. 국내 도로터널 분포 수 및 통계 20
그림 1.3. 터널용 분무 스프레이 노즐(파라다이스산업) 21
그림 1.4. Water Screen용 노즐 (Kajima건설) 23
그림 1.5. 연구 추진 체계 모식도 33
그림 1.6. 연구개발 추진방법 35
그림 2.1. 워터커튼시스템 개념 46
그림 2.2. 워터커튼시스템 기본 계통도 50
그림 2.3. 봉상 방수 노즐 56
그림 2.4. 분무 방수 노즐 56
그림 2.5. 편평 방수 노즐 57
그림 2.6. 디플렉터형 방수 노즐 57
그림 2.7. 하향식 표준 분사형 스프링클러의 방수밀도 등고선 58
그림 2.8. 스프링클러 설치 형태에 따른 분류 59
그림 2.9. 스프링클러 사용 장소에 따른 분류 60
그림 2.10. 스프링클러의 살수패턴 60
그림 2.11. 물분무 설비 작동 모습 62
그림 2.12. 물분무 노즐의 종류 62
그림 2.13. 충돌형 노즐 65
그림 2.14. 압력분무 노즐 65
그림 2.15. 이류체 노즐 66
그림 3.1. 편평 방수 노즐 71
그림 3.2. 평편 방수노즐의 살수패턴 71
그림 3.3. 분무 방수 노즐 72
그림 3.4. 분무방수 노즐의 살수패턴 73
그림 3.5. 지하공간 워터커튼 분무노즐 3D설계 76
그림 3.6. 지하공간 워터커튼 분무노즐 77
그림 3.7. 액적 크기 측정 시험 (한국소방산업기술원) 78
그림 3.8. 분무노즐 방사패턴 79
그림 3.8. FDS 시뮬레이션 주요 매개변수 82
그림 3.9. 물입자 크기에 따른 온도변화 영향분석 84
그림 3.10. 노즐 1개 분사 시 FDS 시뮬레이션 결과 85
그림 3.11. 노즐 3개 분사 시 FDS 시뮬레이션 결과 86
그림 3.12. 화원과의 이격거리별 온도분포 분석 87
그림 3.13. 노즐 설치 개수 별 온도제어 효과 분석 88
그림 3.14. 노즐 1개 설치 시 워터커튼 전후단 온도역전 현상 89
그림 3.15. 유량 변화에 따른 Soot 변화 분석 90
그림 3.16. 유량 변화에 따른 온도변화 분석 91
그림 3.17. 워터커튼 분무 노즐 방사 시 화원 주변 온도 92
그림 3.18. 실물 지하상가모형 측정설비 배치도 94
그림 3.19. 실물 지하상가모형 분무노즐 및 온도측정 위치 95
그림 3.20. 온도측정 수직 위치 95
그림 3.21. 워터커튼 시스템 급수 배관 설계 97
그림 3.22. A급 1단위 화재 실험 #1 진행 101
그림 3.23. 노즐 전·후 온도분포_상층부(온도측정 4번, 6번 위치) 102
그림 3.24. 노즐 전·후 온도분포_상층부(온도측정 5번, 7번 위치) 102
그림 3.25. 노즐 전·후 온도분포_중앙부(온도측정 4번, 6번 위치) 104
그림 3.26. 노즐 전·후 온도분포_중앙부(온도측정 5번, 7번 위치) 104
그림 3.27. 노즐 전·후 온도분포_하층부(온도측정 4번, 6번 위치) 106
그림 3.28. 노즐 전·후 온도분포_하층부(온도측정 5번, 7번 위치) 106
그림 3.29. 분무 노즐 전후 가시거리 변화 108
그림 3.30. A급 1단위 화재 실험 #2 진행 110
그림 3.31. 노즐전후 온도분포_상층부 (온도측정 4번 6번 지점) 111
그림 3.32. 노즐전후 온도분포_상층부 (온도측정 5번 7번 지점) 111
그림 3.33. 노즐전후 온도분포_중앙부 (온도측정 4번 6번 지점) 113
그림 3.34. 노즐전후 온도분포_중앙부 (온도측정 5번 7번 지점) 113
그림 3.35. 노즐전후 온도분포_하층부 (온도측정 4번 6번 지점) 115
그림 3.36. 노즐전후 온도분포_하층부 (온도측정 5번 7번 지점) 115
그림 3.27. 분무 노즐 전후 가시거리 변화 117
그림 3.38. B급 1단위 화재 실험 #1 진행 119
그림 3.39. 노즐전후 온도분포_상층부 (온도측정 4번 6번 지점) 120
그림 3.40. 노즐전후 온도분포-상층부 (온도측정 5번 7번 지점) 120
그림 3.41. 노즐전후 온도분포_중앙부 (온도측정 4번 6번 지점) 122
그림 3.42. 노즐전후 온도분포_중앙부 (온도측정 5번 7번 지점) 122
그림 3.43. 노즐전후 온도분포_하층부 (온도측정 4번 6번 지점) 124
그림 3.44. 노즐전후 온도분포_하층부 (온도측정 5번 7번 지점) 124
그림 3.45. 분무 노즐 전후 가시거리 변화 126
그림 3.46. B급 1단위 화재 실험 #2 진행 128
그림 3.47. 노즐전 후 온도분포_상층부 (온도측정 4번 6번 지점) 129
그림 3.48. 노즐전 후 온도분포-상층부 (온도측정 5번 7번 지점) 129
그림 3.49. 노즐전후 온도분포_중앙부 (온도측정 4번 6번 지점) 131
그림 3.50. 노즐전후 온도분포_중앙부 (온도측정 5번 7번 지점) 131
그림 3.51. 노즐전후 온도분포_하층부 (온도측정 4번 6번 지점) 133
그림 3.52. 노즐전후 온도분포_하층부 (온도측정 5번 7번 지점) 133
그림 3.53. 분무 노즐 전후 가시거리 변화 135
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I. 연구제목
지하공간의 화재방호를 위한 워터커튼시스템용 노즐 개발
II. 연구목적
지하상가 및 지하도, 지하철역사 등과 같은 지하생활공간에서 화재 발생 시 인명피해의 저감을 위해 화재 부산물의 확산을 방지하고 피난 공간을 효과적으로 구획화 함으로서 원활한 인명의 대피를 할 수 있도록 도와주는 '지하공간용 워터커튼시스템'을 확대, 보급하기 위한 지하생활공간에 최적화된 성능을 가진 분무노즐을 개발하고자 함.
개발된 공간특성 맞춤형 워터커튼 시스템용 분무노즐은 지하공간의 화재 시 해당 공간의 방호공간 구획화를 통해 열과 연기 등 화재 부산물의 확산을 유효하게 차단함으로써 안전하게 인명 대피를 도울 수 있으며 화재 진압을 위한 소방관의 진입환경을 조성할 수 있음.
III. 연구내용
지하 구조물에서의 화재 부산물 특성에 최적화된 워터커튼시스템용 분무 노즐을 개발하여 분무 노즐의 방수량, 방수압력 등의 조절로 열 및 연기의 유효한 차단 성능을 결정하고, 워터커튼설비용 분무노즐 시제품제작을 통한 양산화 검토 및 실화재 실험을 통한 분무노즐의 유효성을 확인하고자 함.
1. 지하공간용 워터커튼 시스템 분사노즐 개발
가. 워터커튼 분사노즐의 설계 / 모델링 / 개발
나. 분사노즐의 방사패턴 (형태) 선정
나. 워터커튼 분사노즐의 성능확인
2. 최적 방사 조건 시뮬레이션을 통한 성능 평가 기준 검증
가. 시뮬레이션(FDS 시뮬레이션)를 수행하여 최적의 방사조건 선정
나. 방수량 / 방수압력 / 입자크기 선정
3. 지하공간 실화재 실험을 통한 워터커튼시스템 분무노즐 성능확인
가. 분무노즐의 성능 확인을 위한 지하상가 공간모형 제작
나. 공간 특성에 맞는 화원 선정 (A급, B급) 실 화재 실험 실시
다. 연기차단 성능, 열 차단성능, 살수성능 검증
IV. 주요 연구성과
1. 지하공간 화재방호를 위한 워터커튼시스템용 분무노즐 개발
2. 지하공간 화재환경에 맞는 최적 방수 조건 설계
3. 지하공간 모사 모형에서의 실화재 실험을 통한 유효성 검증
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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