표제지
목차
국문요약 14
1. 서론 16
1.1. 연구의 배경 16
1.2. 연구의 목적 19
2. 연구방법 및 이론 21
2.1. FDS 화재분석 이론 21
2.1.1. 난류 모델 21
2.1.2. 연소모델 25
2.1.3. 대류, 전도 및 복사 모델 27
2.2. 화재모델링 30
2.2.1. 화재모델 선정 30
2.2.2. 디바이스 종류 32
2.2.3. 슬라이스 설치 위치 35
2.2.4. 셀크기 (Mesh) 36
2.3. 주요 입력 및 출력변수 특성 37
2.3.1. 입력 변수 Logic Tree 37
2.3.2. 화재성장속도(Fire Growth Rate) 38
2.3.3. 반응물질(Reactant) 40
2.3.4. 개구부 크기 (Opening Size) 42
2.3.5. 출력자료 처리 및 특성 43
3. 결과분석 46
3.1. 시간경과에 따른 출력변수 변화 특성 46
3.1.1. 열방출율(HRR) 46
3.1.2. 산소(O₂) 47
3.1.3. 이산화탄소(CO₂) 48
3.1.4. 일산화탄소(CO) 48
3.1.5. 그을음(Soot) 49
3.1.6. 격실후면 벽온도(Rear Wall Surface Temperature) 49
3.1.7. 격실 앞뒤 온도(Front & Rear Temperature) 50
3.1.8. 열전대(Thermocouple)측정에 의한 온도 51
3.1.9. 체적유량(Volume Flow) 및 질량유량(Mass Flow) 52
3.2. 출력변수의 기준값 도달시간 분석 75
3.2.1. 최대열방출율(HRR) 75
3.2.2. 산소(O₂) 76
3.2.3. 이산화탄소(CO₂) 76
3.2.4. 일산화탄소(CO) 76
3.2.5. 그을음(Soot) 76
3.2.6. 격실후면 벽온도(Rear Wall Surface Temperature) 77
3.2.7. 격실앞뒤 온도(Front & Rear Temperature) 77
3.2.8. 열전대(Thermocouple) 측정에 의한 온도 77
3.2.9. 체적유량(Volume Flow) 및 질량유량(Mass Flow) 77
3.3. 인명안전기준 도달시간 분석 89
3.3.1. 3개 입력변수에 의한 성능기준온도(60℃)초과 도달시간 89
3.3.2. 출력변수의 한계물성값 특성 91
4. 결론 95
참고문헌 98
ABSTRACT 102
부록 104
Table 1. 인명안전기준 17
Table 2. FDS ver.5와 FDS ver.6에서 기본값으로 적용되는 점성계수 24
Table 3. FDS 6에 제시된 점성모델 24
Table 4. FDS 6에 제시된 연소모델 25
Table 5. 디바이스 종류, 위치와 학원으로부터 거리 32
Table 6. 슬라이스 종류 및 입력명령문 35
Table 7. 화재시뮬레이션을 위한 Mesh값 36
Table 8. 각 화재성장속도에 따라 1MW 도달시간 및 화재성장계수 39
Table 9. 화재시뮬레이션을 위한 반응물질 종류 40
Table 10. 반응물질에 따른 연소열 및 발열량 44
Table 11. 반응물질, 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 성능기준온도 60°C를 초... 90
Table 12. 반응물질, 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 성능기준 산소농도... 92
Table 13. 반응물질, 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 성능기준 이산화소... 94
Figure 1. 대표적인 Zone 및 Field 화재분석모델의 분류 17
Figure 2. 연구진행 flowchart 20
Figure 3. 화재모델(ISO 9705 Room) 상세 규격도 31
Figure 4. 디바이스 설치 위치 33
Figure 5. 슬라이스 설치 위치 및 측정값 35
Figure 6. 화재시물레이션 수행을 위한 로직트리 37
Figure 7. 화재시뮬레이션을 위한 개구부 크기 42
Figure 8. Propane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 최대 HRR[1MW] 도... 53
Figure 9. Butane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 최대 HRR[1MW] 도... 53
Figure 10. Heptane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 최대 HRR[1MW]... 54
Figure 11. Octane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 최대 HRR[1MW] 도... 54
Figure 12. Propane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 산소농도 도달시간... 55
Figure 13. Butane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 산소농도 도달시간... 55
Figure 14. Heptane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 산소농도 도달시간... 56
Figure 15. Octane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 산소농도 도달시간... 56
Figure 16. Propane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 이산학탄소농도 도... 57
Figure 17. Butane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 이산학탄소농도 도달... 57
Figure 18. Heptane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 이산학탄소농도 도... 58
Figure 19. Octane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 이산학탄소농도 도달... 58
Figure 20. Propane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 일산학탄소농도 도... 59
Figure 21. Butane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 일산학탄소농도 도달... 59
Figure 22. Heptane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 일산학탄소농도 도... 60
Figure 23. Octane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 일산학탄소농도 도달... 60
Figure 24. Propane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 Soot 도달시간 비교 61
Figure 25. Butane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 Soot 도달시간 비교 61
Figure 26. Heptane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 Soot 도달시간 비교 62
Figure 27. Octane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 Soot 도달시간 비교 62
Figure 28. Propane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 Rear Wall Surface... 63
Figure 29. Butane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 Rear Wall Surface(z... 63
Figure 30. Heptane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 Rear Wall Surface... 64
Figure 31. Octane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 Rear Wall Surface(z... 64
Figure 32. Propane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 앞뒤(z=2.0m) 온도... 65
Figure 33. Butane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 앞뒤(z=2.0m) 온도... 65
Figure 34. Heptane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 앞뒤(z=2.0m) 온도 66
Figure 35. Octane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 앞뒤(z=2.0m) 온도... 66
Figure 36. Propane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 열전대(z=1.2m) 온... 67
Figure 37. Butane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 열전대(z=1.2m) 온도... 67
Figure 38. Heptane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 열전대(z=1.2m) 온... 68
Figure 39. Octane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 열전대(z=1.2m) 온도... 68
Figure 40. Propane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 열전대(z=1.8m) 온... 69
Figure 41. Butane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 열전대(z=1.8m) 온도... 69
Figure 42. Heptane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 열전대(z=1.8m) 온... 70
Figure 43. Octane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 열전대(z=1.8m) 온도... 70
Figure 44. Propane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 체적유량 도달시간... 71
Figure 45. Butane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 체적유량 도달시간... 71
Figure 46. Heptane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 체적유량 도달시간... 72
Figure 47. Octane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 체적유량 도달시간... 72
Figure 48. Propane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 질량유량 도달시간... 73
Figure 49. Butane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 질량유량 도달시간... 73
Figure 50. Heptane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 질량유량 도달시간... 74
Figure 51. Octane에 대한 화재성장속도 및 개구부크기에 따른 질량유량 도달시간... 74
Figure 52. HRR 기준값에 도달하는 시간 비교 분석. 이때 x축은 개구부 크기y축은... 78
Figure 53. 산소 기준값에 도달하는 시간 비교 분석. 이때 x축은 개구부 크기, y축은... 79
Figure 54. 이산화탄소 기준값에 도달하는 시간 비교 분석. 이때 x축은 개구부 크기,... 80
Figure 55. 일산화탄소 기준값에 도달하는 시간 비교 분석. 이때 x축은 개구부 크기,... 81
Figure 56. Soot 기준값에 도달하는 시간 비교 분석. 이때 x축은 개구부 크기 y축은... 82
Figure 57. Rear Wall Surface(z=1.2m) 기준값에 도달하는 시간 비교 분석. 이때 x축... 83
Figure 58. 앞뒤온도(z=2m) 기준값에 도달하는 시간 비교 분석. 이때 x축은 개구부... 84
Figure 59. 열전대(z=1.2m) 기준값에 도달하는 시간 비교 분석. 이때 x축은 개구부... 85
Figure 60. 열전대(z=1.8m) 기준값에 도달하는 시간 비교 분석. 이때 x축은 개구부... 86
Figure 61. 체적유량 기준값에 도달하는 시간 비교 분석. 이때 x축은 개구부 크기, y... 87
Figure 62. 질량유량 기준값에 도달하는 시간 비교 분석. 이때 x축은 개구부 크기, y... 88
Figure 63. 개구부크기 0.2m일 때 Ultrafast 가시거리 변화량 105
Figure 64. 개구부크기 0.2m일 때 Fast 가시거리 변화량 106
Figure 65. 개구부크기 0.2m일 때 Medium 가시거리 변화량 107
Figure 66. 개구부크기 0.2m일 때 Slow 가시거리 변화량 108
Figure 67. 개구부크기 0.8m일 때 Ultrafast 가시거리 변화량 109
Figure 68. 개구부크기 0.8m일 때 Fast 가시거리 변화량 110
Figure 69. 개구부크기 0.8m일 때 Medium 가시거리 변화량 111
Figure 70. 개구부크기 0.8m일 때 Slow 가시거리 변화량 112