고압호스 개발을 위한 시뮬레이션 및 성능시험에 관한 연구

민세홍(Min Sehong),윤정은(Yun Jungeun),이재문(Lee Jaemoon) 한국방재학회 2018 한국방재학회지 Vol.18 No.4

고층건축물 뿐만 아니라 터널화재의 경우 도로 여건 및 기타 장애물 등으로 인하여 소방차의 현장접근이 곤란하고, 화기(火氣)로 인하여 화원의 접근이 어려워진다. 이러한 이유로 외부에서 화재진압을 위해 장거리 방수가 요구되고 있으며 이를 위하여 수십 벌의 호스 전개도 필요하다. 이와 같은 화재를 진압하기 위해서는 소방펌프차에서 고압으로 송수가 요구되며 여기에 사용할 고압호스 개발도 시급한 실정이다. 본 논문에서는 고압호스 개발을 위하여 호스 내피의 조도 및 직조방식의 결정을 위해 시뮬레이션을 실시하였으며, 장거리 방수 시 마찰손실에 의해 발생하는 압력강하를 계산하기 위해 수리계산을 하였다. 또한, 기준압력 미만에서 사용할 수 있도록 중계펌프의 연결 위치를 분석하였다. 분석결과 소방펌프차에서 0.7 MPa로 소화수를 공급할 경우 약 1.3 km가 넘을시 중계펌프가 필요한 것으로 계산되었다. 이와 더불어 성능검증을 위해 국내 규정에는 없는 소방호스 형식승인 및 제품검사기준의 목표 시험 기준을 작성하고 성능시험을 진행하여 파단압 시험 등 모든 기준을 만족하였다. In case of high rise building and tunnel fires, it is difficult for the fire truck to access the site due to road conditions and other barriers with the difficult access to the fire source owing to the heat of fire. This reason requires the long-distance water release for the fire fighting from the outside with the necessity for deployment of dozens of hoses accordingly. For that kind of fire fighting, the water release with high pressure in the fire fighting pump truck is required, and the development of the high pressure hose is imminent. In this thesis, simulation was done to decide the roughness and weaving types of the internal skin of the hose to develop the high pressure hose with the mathematical calculations done to compute the pressure drop occurring from the friction loss in case of the long-distance water release. Moreover, the connection position of the relay pump was analyzed for the use below the standard pressure. The computation in the analysis shows that the relay pump is needed if the fire fighting truck supplies the fire fighting water with 0.7 MPa beyond the distance of about 1.3 km. Additionally, the target test standards, which are not available in the domestic regulations, on the type approval and product inspection of a fire hose were prepared for performance verification with the performance test done to meet all the standards such as the rupture pressure test.

화재조사현장 유해가스 흡입방지를 위한 통신겸용 마스크 개발 연구

장민제(Minje Jang),민세홍(Sehong Min) 한국방재학회 2022 한국방재학회논문집 Vol.22 No.3

화재현장에는 가연물의 종류에 따라 많은 유해물질이 생성된다. 발생하는 유해물질은 대부분 소방대원의 건강에 악영향을 주는 독성물질을 포함하고 있으며, 이러한 직무 환경적 노출로 소방대원의 건강과 생명은 더욱 높은 빈도로 위협 받고 있는 실정이다. 특히, 화재 진화가 이루어진 후 화재 조사단계에 투입되는 화재조사관들의 경우 업무의 편리를 위해 호흡보호구를 착용하지 않고 업무를 진행하는 사례가 있어 위험한 화학물질에 그대로 노출되고 있다. 따라서, 본 연구에서는 화재조사관들을 대상으로 현장실태조사를 통해 업무상의 문제점에 대한 원인을 파악하고, 화재조사 과정에 있어 필요한 장비의 성능을 도출하여, 화재조사관의 사용하는 호흡보호구 및 통신기기의 기능을 개선하기 위한 장비의 개발 목표 설정을 위해 연구를 수행하였다. Depending on the type of combustion, several harmful substances are generated in a fire scene. Most of the harmful substances generated contain toxic substances that adversely affect a fireman’s health. Thus, a fireman’s health and life are risked very frequently due to the unsafe job environment. Particularly, there are cases when firemen are called for fire investigation after the extinction of fire without wearing a respiratory protector for work convenience. Thus, without appropriate protection, they are exposed to dangerous chemical substances which is a serious problem. Hence, this study tries to understand the work problems of fire investigators through a questionnaire survey, and the performance of the equipment needed for the fire investigation process has been examined. This study aims to establish the equipment development direction for improving the functionality of the respiratory protectors and communication devices used by fire investigators.

FRP 소화수조의 부재간 결속으로 슬로싱 방지를 위한 구조해석 연구

허동필(Heo, Dongpil),민세홍(Min, Sehong) 한국방재학회 2022 한국방재학회논문집 Vol.22 No.2

소방시설의 내진설계 기준의 개정으로 소화수조 본체의 내진 안전성을 반드시 검증하게 되었다. 그럼에도 불구하고, 소화수조로 지금까지 현장에 많이 설치된 물성이 취약한 FRP 물탱크는 구조 안전성을 확인할 수 있는 방법이 없다는 현실에 직면하고 있다. 본 연구에서는 FRP 물탱크의 구조적 안전성 확보를 위한 FRP의 물리·화학적 특성 인자 값에 대해 국가공인시험기관을 통해 데이터를 추출 및 축적함으로서 구조해석의 신뢰성 제고에 대해 연구하였다. 또한 물성이 취약한 FRP 물탱크의 내진 안전성을 보강하는 방법을 외부 보강 방법이 아닌, 물탱크 부재간의 결속을 통한 자체 구조 개선으로 물탱크의 파손 원인을 제공하는 슬로싱 및 물탱크 하부 유체 유동 현상을 저감할 수 있음을 확인하였으며, 이로 인해 ｢지진에 의한 슬로싱 방지 구조를 갖는 물탱크｣를 개발하였다. 더불어 개발된 소화수조를 Solidworks Simulation 해석을 통해서 내진 안전성이 향상되었음을 검증하였다. 이러한 결과로 소화수조의 내진 안전성을 개선함으로써, 물성이 취약한 FRP 소화수조를 내진 소화수조로 사용하기 위한 기초연구 자료로 사용하고자 한다. The seismic safety of a fire extinguishing water tank must be verified because of the revision of the seismic design standard of fire protection systems. Although, the FRP water tank has weak physical properties, it is often used as a fire extinguishing water tank, confronting the reality that there is no way of checking its structural safety. This study focuses on a reliable structural analysis by extracting and accumulating data on the physical and chemical characteristics of FRP through the National Certification Testing Agency to ensure the structural safety of an FRP water tank. It has been found that sloshing causes the breakage of a water tank and the fluid movement in the lower part of a water tank can be reduced not by using the external reinforcement method but by improving the internal structure through binding of the water tank members. This method can be employed for reinforcing the seismic safety of an FRP water tank with weak physical properties. Accordingly, a water tank with a structure that prevents sloshing caused by an earthquake has been developed. The improvement in the seismic safety of the developed fire extinguishing water tank has been verified through a Solidworks simulation analysis. Therefore, the proposed strategy for the improvement of the seismic safety of a fire extinguishing water tank can be employed as the basic study material for using an FRP water tank with weak physical properties as the seismic fire extinguishing water tank.

차열 방화문의 내부충진재 성상에 따른 이면 온도 상승 경향성 분석에 관한 연구

김민재(Kim, Minjae),민세홍(Min, Sehong) 한국방재학회 2022 한국방재학회논문집 Vol.22 No.1

본 연구에서는 아파트의 대피공간에 설치되는 차열 방화문 중 내부충진재를 미네랄울로 하는 경우에 대하여 그 성상에 따른 온도 상승 경향성을 분석하였다. 실제 미네랄울을 사용한 차열 방화문의 시험 데이터를 분석, 미네랄울의 밀도와 두께에 차이에 따른 온도 경향성을 도출하였다. 분석결과, 최고 밀도(150 kg/m3)와 최저 밀도(100 kg/m3)의 상승 온도 차이는 10 K, 최고 두께(60 mm)와 최저 두께(45 mm)의 상승 온도 차이가 60 K로 나타났다. 이 결과를 통해 차열방화문에 있어서 내부충진재의 밀도는 일정 수준 이상이면(100 kg/m3 이상) 이면 온도 상승에 크게 영향을 주지 않는 것으로 볼 수 있으며, 두께는 두꺼워질수록 이면 온도 상승을 억제하는데 유리한 것으로 나타났다. 이와 더불어, 차열 방화문의 성능시험 실효성을 재고하기 위한 방안으로, 현재 방화문의 내화시험방법에 따라 양면에 대하여 성능시험 하고 있는 것을 차열 방화문에 한하여 실제 설치되는 방향인 ‘당기는 문’ 방향으로 2회 성능시험 하는 것을 제안하였다. In this study, the relationship between the temperature-rise tendencies and properties of mineral wool was analyzed for cases of mineral wool being used as a filler inside insulated fire doors installed in the evacuation space of apartments. The density and thickness of the mineral wool were separately analyzed; as a result, it was found that the higher the density and the greater the thickness, the more suppressed the temperature rise. However, the difference in the rising temperature between the highest density (150 kg/m3) and lowest density (100 kg/m3) mineral wools was 10 K, which did not appear to be significant. The temperature difference between the highest thickness (60 mm) and lowest thickness (45 mm) mineral wools was 60 K, indicating that the temperature rise was more affected by the thickness than the density of the mineral wool. In addition, it was suggested that the performance tests of fire doors, which are currently performed on both sides of a door in accordance with the fire resistance test method, are performed twice on the side from which the door is pulled, which corresponds with the direction in which insulated fire doors are actually installed.

소화전 함의 내진설계 최적화 방법에 관한 연구

오흥규(Oh, Heunggyoo),민세홍(Min, Sehong) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.2

최근 행정안전부의 ‘내진설계기준 공통 적용사항’에 따른 개정된 ‘건축구조기준’과 ‘소방시설의 내진설계기준’으로 비구조요소인 소방시설의 지진하중과 구조안전성에 대한 중요성이 대두되고 있다. 경주(2016)와 포항(2017)에서 발생한 리히터 규모 5.0 이상의 지진 피해사례에서는 벽체와 소화전 함이 파손 또는 변형되어 문을 열 수 없는 문제가 발생하였고, 이로 인해 내진설계가 되지 않은 소화전 함과 내부기기들의 파손, 변형, 이탈로 오작동을 일으켜 화재 위험성이 증가하였다. 본 연구는 소화전 함의 내진설계 규정에 맞도록 지진하중을 산정하고, 성능은 3D Modeling과 구조해석 시뮬레이션 및 구조부재와 정착을 검토하여 구조안전성을 확인하였다. 또한, 소화전 함의 내진설계 성능 영향인자에 따라 시뮬레이션 결과를 분석·비교하여 최적화된 내진설계 방안을 제안하였다. As per the revisions to the Korean Building Code and the Seismic Design Code for fire protection systems in accordance with the Common Applications of the Seismic Design Code by the Ministry of the Interior and Safety, earthquake load and structural safety of a non-structural element are considered as important parameters for a fire protection system. In Richter scale 5.0 or higher earthquake damage cases occurring in Gyeongju (2016) and Pohang (2017), walls and hydrant boxes were broken or deformed such that their doors could not be opened. Therefore, the breakage, deformation, and detachment of hydrants and internal devices without the seismic design caused malfunction and increased the fire risk. In this study, the earthquake load was calculated according to the seismic design regulation on the hydrant box and the structural stability was verified by 3D model review, structural analysis simulation, the structural member, and the anchorage for performance. Moreover, an optimized seismic design plan was proposed by analyzing and comparing the simulation result for the factors governing the seismic design performance of a fire hydrant box.

전자부품 제조공장의 살수장애 스프링클러헤드 적용에 관한 연구

권영희(Kwon, Younghee),민세홍(Min, Sehong) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.2

최근 전자부품 제조공장의 내부는 과거와는 다르게 규모가 대형화되고 복잡한 배기 덕트와 다발 배관의 혼합배열로 인해 천정 스프링클러헤드의 살수패턴에 영향을 주는 현상이 두드러지게 나타나고 있다. 따라서 추가 의무적으로 장애물 하부살수장애 구간에 스프링클러헤드가 설치되지만, 상세 설치기준의 부재와 재실자동선 및 장비반입동선의 간섭으로 인해 헤드파손 우려와 함께 추가설치에 따른 공사비 증가 등 인명안전과 경제적 이윤을 우선하는 건설현장에 큰 혼란을 야기하는 등 효율적인 설치방안이 필요한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 전자부품 제조공장의 시공변화에 따라 적절하게 대응하지 못하는 스프링클러설비 운영 실태를 평가하고, 문제점을 도출하여 문제점 극복에 필요한 효율적인 설치방안을 제시하는데 있다. 이에 따라 향후 살수장애 스프링클러 헤드 설치 시 유지관리 및 소화성능을 함께 고려한 설치계획이 검토되어야 하며, 관련 체크리스트와 함께 제도적으로 이를 뒷받침하기 위한 노력이 지속되어야 할 것이다. Semiconductor factories are significantly affected by the spray pattern of ceiling sprinkler heads owing to the large scale and complex mix of organic/exhaust ducts and multiple pipes. Therefore, sprinkler heads are installed in the spray disorder section of the lower barrier. However, more efficient installation measures are needed to mitigate the absence of detailed installation standards and interference with human and equipment transport lines. Currently, installation causes major confusion at construction sites and increases construction costs. The purpose of this research is to overcome these challenges by evaluating the operation status of sprinkler facilities in semiconductor factories, identify problems, and suggest more efficient installation measures. An installation plan that considers maintenance and fire extinguishing performance together is reviewed, and supported systematically with a relevant checklist.

전자부품 제조공장 방화구획내 방화댐퍼를 제외한 건축법의 소방학적 연구

권영희(Kwon, Younghee),민세홍(Min, Sehong) 한국방재학회 2019 한국방재학회논문집 Vol.19 No.7

Flammable exhaust ducts (such as natural exhausts and organic exhausts) of semiconductor factories are excluded from installing fire dampers by installing sprinklers around the wind tunnel to prevent fire spread in the penetration. This is based on the mitigation provisions set forth in paragraph 2 of article 14 of the regulation on the criteria for evacuation, fire protection, and other activities. However, though sprinkler facilities are applied as specified in the Building Act, not as the legal standard, they are classified as self-contained facilities and are excluded from the liability limit. Therefore, the installation and construction standards are ambiguous, and institutional supplementation is urgently needed as large and diverse ducts are required at semiconductor factories. To this end, the problems are identified, and improvements are proposed in the application of set-up fire and sprinkler facilities as defined in the Building Act, and variable insurance rate. 전자부품 제조공장의 가연성 재질 배기덕트(자연배기, 기계배기 등)가 방화구획 관통시, 관통부분의 화재확산 방지용으로 풍도 주위에 스프링클러를 설치하여 방화댐퍼 설치를 제외 받고 있다. 이는 건축물의 피난·방화구조등의 기준에 관한 규칙 제14조제2항에 명기된 완화조항을 기반으로 규정되어 있다. 하지만, 소방법령 기준이 아닌 건축법에 명시되어 스프링클러설비를 적용하고 있으나 소방시설 완공검사(소방사용승인)시 법적감리업무에서 벗어나 자진설비로 분류되고 책임한계성에서도 배제되고 있다. 따라서 대형화되고 다양한 규모의 덕트가 전자부품 제조공장에 요구되어짐에 따른 설치 및 시공기준이 모호하고 제도적 보완이 절실히 필요하다. 이에 건축법에서 규정되고 반도체 사업장에 Set-up된 소방시설인 스프링클러설비에 대한 상호 법적으로 상충하는 사항과 책임한계성 그리고 가변적인 보험요율 적용에 대해 문제점과 개선사항을 제안하고자 한다.

반단선에 의한 누설전류 발생과 온도의 상관성 분석에 관한 연구

박은석(Park, Eunseok),민세홍(Min, Sehong) 한국방재학회 2019 한국방재학회논문집 Vol.19 No.7

본 논문은 전기화재의 주된 발생 원인이 되는 누설전류 감지를 통한 전기화재 조기감지시스템 구축에 관한 연구이다. 최근 5년간 화재 통계 데이터를 분석한 결과, 전체 화재 중 전기화재가 차지하는 비율이 21.8%로 전기화재는 화재발생원인 중 상당한 부분을 차지하고 있다. 이 중에서 전기화재 원인에 따른 화재발생 매커니즘을 분석한 결과, 도체의 저항과 줄열의 복합적인 이유로 발생한 누설전류가 전기화재의 대표적 원인이 된다는 것을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 누설전류의 위험성을 분석하기 위해 전선 단선 수의 변화에 따라 전선의 열적 변화 및 누설전류량을 측정하였다. 측정된 열적 변화를 통해서 누설전류의 위험성을 분석할 수 있었고 실질적 적용 사례를 통해 검증된 현장 적용 누설전류 계측기를 이용하여 전기화재 조기감지시스템을 구축할 필요가 있다. This presents a study on developing an electric-fire early-detection system by detecting the leakage current before it becomes a major cause of electrical fires. According to the analysis of statistical data on fires from the last five years, the percentage of electrical fire among the total fires is 21.8% - a considerable portion of fire occurrences. According to the analysis of the fire-occurrence mechanism based on the cause of electrical fires, leakage current originates from complex factors related to the conductor resistance, and Joule heating is the representative cause of electrical fires. In our leakage-current analysis, the thermal change and amount of leakage current were measured according to the changing number of disconnected electrical wires. The risk of leakage current could be analyzed using the measured thermal change. An electrical-fire early-detection system must be installed at the site using a leakage-current measuring instrument, which must be verified through practical applications.

화염전파성시험을 통한 폼블럭의 화재특성 연구

한봉훈(Han Bonghoon),민세홍(Min Sehong) 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.6

일반적인 건물화재에서 연소 확대의 주 위험은 각 실의 가연물뿐만 아니라 실내 마감재의 표면연소 확산 위험이다. 이러한 이유로 건축관련 법령 및 소방관련 법령에서 건축물 내장 재료의 난연 성능시험방법 및 성능 기준 등을 정하고 있다. 본 연구에서는 최근 단열 및 미관 등의 장점을 내세워 벽지 개념으로 널리 사용하고 있는 폼블럭에 대하여 건축 재료의 화염전파시험(KS F 2844: 2002)을 통하여 화재특성을 분석 연구하였다. 시험 결과 폼블럭은 조정판 홀더를 제거하고 시험체를 시험 위치에 삽입하자 1초(s) 에서 5초(s) 사이에 착화되어 급속하게 연소하였고, 시편(길이 800 0 -5 mm, 나비155 0 -5 mm)의 끝까지 최소 483초(s), 최대 796초(s)에 걸쳐 연소하였다. 최대 열방출률은 시험 시작 후 평균 36초(s)에, 4.038 ㎾/㎡를 나타내었다. 이러한 시험결과를 살펴보면 폼블럭은 화재시 급격한 연소 확대가 우려되므로 불특정 다수인이 이용하는 다중이용시설뿐만 아니라 주택에서도 사용을 자제하여야 하며, 폼블럭을 전기용품 및 생활용품 안전관리법상의 벽지에 포함시켜 「공급자적합성확인대상 생활용품」의 안전기준을 충족할 수 있도록 규제하여야 하겠다. The main risk of combustion expansion in normal building fires is the risk of surface combustion spread of the interior finish as well as combustibles in each room. Therefore, relevant laws and regulations have set the performance test methods for flame retardants and performance standards for building interior materials. In this study, the fire characteristics of foam blocks are analyzed through the flame propagation test of building materials (KS F 2844: 2002). From the result of the test, it was observed that the foam block was ignited between 1 s and 5 s after the specimen was inserted into the test position and burned rapidly. The specimen was burned for at least 483 s and a maximum of 796 s to the end of the specimen (800 0 -5 mm, width 155 0 -5 ㎜). The maximum rate of heat release was 4.038 kW/m² at an average of 36 s after the start of the test. As observed from the result of the test, the foam block should be used not only in the multi-use facilities used by the unspecified majority but also in residences because of the sudden increase in the combustion in case of fire. The foam block should be included in the wallpaper of the electric appliances and also in the household goods safety management law to satisfy the safety standards of household goods.

도로터널 내 비상전원 이중화에 의한 안전성 확보 연구

김재영(Kim, Jaeyoung),민세홍(Min, Sehong) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.1

경제 발전에 따라 전국 각지로의 물류 및 이동이 증가하고 있으며, 이에 따라 도로터널은 산악지의 장대터널과 최근에 건설중인 대도시 지하도로 터널의 비중이 점차적으로 증가 예상되고 있다. 터널에서의 교통사고는 2차사고로 이어질 가능성이크므로 이에 다른 각종 안전 향상 방안이 마련되어야 할 것이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 터널 안전의 주요기능을담당하는 CCTV를 중심으로 터널 내 비상전원 이중화에 따른 안전향상 방안을 적용하고자 한다. 이로 인해 터널 내 안전관리향상은 물론 유지 보수에도 많은 기여를 하리라 판단한다. 본 논문에서는 2015년 10월과 2016년 2월에 중부내륙고속도로에서발생했던 고속도로 터널 사고로 기인하여 연구를 시작하게 되었다. 리빙랩 개념의 시범사업으로 일부 터널에 설치해서 도로터널내 비상전원 이중화에 의한 안전성 확보에 대한 시스템을 모니터링 중에 있고 또한. 이것을 통해 도로터널 내 안전관리에대한 대책 마련을 할 수 있다고 판단된다. With continued economic development, movement and logistics to various parts of the country are increasing. Consequently, long tunnels in the mountains and the large city underground road tunnels under construction have become increasingly important. Further, the escalating number of road tunnels has resulted in the deepening of tunnels and an increase in the number of long tunnels. Because it is highly possible fora traffic accident inside a tunnel to cause further accidents, various safety improvement measures should be prepared. To resolve the problem, dualizing the emergency power of CCTVs (which perform the major functions of tunnel safety) is proposed for application in a plan to improve safety. This plan improves safety control inside the tunnel and contributes to its maintenance. This study was prompted by the expressway tunnel accidents that occurred in the Central Region Expressway in October 2015 and February 2016. The safety security system based on the dualization of the emergency power inside the road tunnel is being monitored, with its application in some tunnels as the pilot project of an actual lab concept. Moreover, measures on safety control inside the road tunnel can be prepared through the monitoring.