고주파 열플라즈마 토치를 이용한 Ni 금속 입자의 나노화 공정에 대한 전산해석 연구

남준석,홍봉근,서준호,Nam, Jun Seok,Hong, Bong-Guen,Seo, Jun-Ho 한국전기전자재료학회 2013 전기전자재료학회논문지 Vol.26 No.5

Numerical analysis on RF (Radio-Frequency) thermal plasma treatment of micro-sized Ni metal was carried out to understand the synthesis mechanism of nano-sized Ni powder by RF thermal plasma. For this purpose, the behaviors of Ni metal particles injected into RF plasma torch were investigated according to their diameters ($1{\sim}100{\mu}m$), RF input power (6 ~ 12 kW) and the flow rates of carrier gases (2 and 5 slpm). From the numerical results, it is predicted firstly that the velocities of carrier gases need to be minimized because the strong injection of carrier gas can cool down the central column of RF thermal plasma significantly, which is used as a main path for RF thermal plasma treatment of micro-sized Ni metal. In addition, the residence time of the injected particles in the high temperature region of RF thermal plasma is found to be also reduced in proportion to the flow rate of the carrier gas In spite of these effects of carrier gas velocities, however, calculation results show that a Ni metal particle even with the diameter of $100{\mu}m$ can be completely evaporated at relatively low power level of 10 kW during its flight of RF thermal plasma torch (< 10 ms) due to the relatively low melting point and high thermal conductivity. Based on these observations, nano-sized Ni metal powders are expected to be produced efficiently by a simple treatment of micro-sized Ni metal using RF thermal plasmas.

소방산업의 발전방안에 관한 제언

남준석,Nam, Jun-Seok 한국방재학회 2015 한국방재학회지 Vol.15 No.6

KS D 3595 스테인리스 강관의 T-성형 분기부 두께 및 높이 산정을 위한유한요소법과 실험 결과 비교 연구

남준석(Jun-Seok Nam),유홍선(Hong-Sun Ryou) 한국화재소방학회 2020 한국화재소방학회논문지 Vol.34 No.5

KS D 3595에서 규정한 일반배관용 스테인리스 강관은 부식의 우려가 적기 때문에 해안가 등의 부식이 우려되는 장소에서 탄소강관 대체용으로 많이 사용되고 있다. 분기배관은 주관에서 분기관을 설치하기 위해 주관을 타원형으로 타공하고 원추모양의 플러그를 주관에서 뽑아내어 분기부를 성형한다. 하지만 분기부에 관을 용접할 시 파손되는 문제가있어 분기부 성형 시 소성 변형에 의한 재료의 거동과 파손 원리에 대한 이해가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 유한요소해석을 통해 재료의 거동과 응력을 분석하였다. KS D 3595 주관의 직경은 (75~100) mm이며 분기부 지름은 (25~80)mm로 총 18 케이스를 분석하였다. 최대 잔류응력은 분기부의 파이프 길이 방향 중심 부분에서 발생하였으며 분기가공부 크기가 클수록 잔류응력이 증가하였다. 또한 분기가공부 최소 두께를 만족하는 최소 절삭 높이를 제시하였다. Stainless steel pipe for general piping specified under the KS D 3595 standard is used as a substitute for carbon steelpipe in places where corrosion of coastal regions is a concern because there is little risk of corrosion. In order to installthe branch pipe from the main pipe, the pipe is punched into the elliptical shape and the cone-shaped plug is pulled outof the main pipe to form a T-Shaped branch portion. However, there is a problem that is damaged when welding the pipeto the branch, but it is insufficient to understand the behavior of the material and the principle of damage due to plasticdeformation when forming the branch. Hence, in this study, material behavior and stress were analyzed through finiteelement analysis. The diameter of the KS D 3595 stainless steel main was varied from 75 mm to 100 mm and the diameterof the branch pipe was varied from 25 mm to 80 mm. So, a total of eighteen cases were analyzed. The obtained resultsindicate that the maximum residual stress occurs in the central portion of the pipe along the longitudinal direction of thebranch, and the residual stress increases as the size of the branch processing portion increases. Furthermore, in this studythe minimum cutting height required for compatibility with the minimum thickness of the branching portion is reported.

스프링클러설비의 배관 및 동결방지에 관한 조사 연구

남준석(Jun Seok Nam),이현정(Hyun Jung Lee),김지태(Ji Tae Kim) 한국화재소방학회 2023 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2023 No.1

질량유량 기반의 스프링클러헤드 수별 급수관 구경 선정방법에 관한 연구

남준석(Jun Seok Nam) 안전문화포럼 2023 안전문화연구 Vol.- No.25

본 연구의 목적은 소방배관을 설계하는 방법은 수리계산방식과 규약배관방식이 있고 현장에서는 ‘스프링클러설비의 화재안전성능기준’ [별표 1]에 따른 규약배관방식을 선호하고 있다. 규약배관방식의 급수관 구경별 헤드수에 대한 근거와 물리적 의미에 대해서는 언급되지 않고 있고 사용할 수 있는 관의 종류도 늘어났다. 관의 종류별로 [별표 1]에 따른 헤드수를 계산하여도 적합한지에 대한 규명이 없어 각국의 규정 비교와 이에 대한 유체역학적 계산을 통해 그 근거를 마련하고자 하였다. 연구의 방법은 미국, 영국, 한국의 관련 기준 분석을 통해 ‘스프링클러설비의 화재안전성능기준’ [별표 1]의 근거를 확인하였다. 관에 흐르는 유속을 근거로 질량유량 기반의 헤드와 관의 헤드수를 계산하여 비교하였다. 관의 종류로는 일반적으로 가장 많이 사용되는 KS D 3507을 기준으로 하였고 KS D 5301과 3595 관을 상대적으로 비교하여 헤드수가 적합한지를 확인하였다. 또한, 가지배관의 유속한계(6 ㎧)와 기타배관의 유속한계(10㎧)를 기준으로 가지배관의 한계가 어디까지인지 확인하기 위해 25A(25 Su), 32A(30 Su), 40A(40 Su), 50A(50 Su)로 가지배관 수를 늘려가며 변화여부를 확인하였다. 본 연구를 통해 스프링클러헤드 수별 급수관 구경 산정방법의 근거는 NFPA 13에 있음을 확인하였다. 관 유속을 근거로 질량유량 기반의 헤드수를 헤드와 관에 대해 비교하여 헤드수를 계산하였다. KS D 3507을 [별표 1]의 산정기준으로 하여 KS D 5301과 3595관을 관조도를 고려하여 상대적으로 비교한 결과 충분히 사용할 수 있음을 확인하였다. 또한, 가지배관의 수를 늘려가며 확인한 결과 가지배관은 40A까지 사용하는 것이 적합한 것으로 판단되었고 가지배관의 호칭이 늘어남에 따른 변화는 없는 것으로 확인하였다. 기준 비교와 질량유량 기반의 헤드수 비교를 통해 ‘스프링클러설비의 화재안전성능기준’ [별표 1] 근거를 확인하였고 KS D 3507, 5301, 3595 모두 적용이 가능함을 확인하였다. KS D 3595의 경우 65A에 대응하는 호칭으로 60 Su와 75 Su가 있어 이에 대한 설계의 유연성을 가질 수 있다고 판단되었다. The purpose of this study is that there are two methods for designing firefighting piping: the hydraulic calculation method and the conventional piping method. In the field, the conventional piping method according to the ‘Fire Safety Performance Standards for Sprinkler Equipment’ [Appendix 1] is preferred. There is no mention of the basis and physical meaning of the number of heads for each water supply pipe diameter in the conventional piping method, and the types of pipes that can be used have also increased. Since there was no confirmation as to whether it was appropriate to calculate the number of heads according to [Appendix 1] for each type of pipe, an attempt was made to establish a basis through comparison of regulations in each country and hydrodynamic calculations. The research method was to confirm the basis of the ‘Fire Safety Performance Standards for Sprinkler Equipment’ [Appendix 1] through analysis of relevant standards in the US, UK, and Korea. Based on the flow rate in the pipe, the mass flow rate-based head and the number of pipe heads were calculated and compared. As for the type of pipe, KS D 3507, which is the most commonly used, was used as a standard, and KS D 5301 and 3595 pipes were compared to determine whether the number of heads was appropriate. In addition, in order to check the limits of branch piping based on the flow speed limit of branch piping (6 ㎧) and the flow speed limit of other piping (10 ㎧), 25A (25 Su), 32A (30 Su), 40A (40 Su), we checked for changes by increasing the number of branch pipes to 50A (50 Su). Through this study, it was confirmed that the basis for the method for calculating water supply pipe diameter by number of sprinkler heads is in NFPA 13. Based on the pipe flow rate, the number of heads was calculated by comparing the head number based on mass flow rate for the head and pipe. Using KS D 3507 as the calculation standard in [Appendix 1], it was confirmed that KS D 5301 and 3595 pipes can be sufficiently used as a result of comparative comparison considering the degree of irradiation. In addition, as a result of increasing the number of branch pipes, it was determined that it was appropriate to use branch pipes up to 40A, and it was confirmed that there was no change as the number of branch pipes increased. Through comparison of the standards and the number of heads based on mass flow rate, the basis of ‘Fire Safety Performance Standards for Sprinkler Equipment’ [Appendix 1] was confirmed, and it was confirmed that all KS D 3507, 5301, and 3595 are applicable. In the case of KS D 3595, there are 60 Su and 75 Su as names corresponding to 65A, so it was judged that flexibility in design could be achieved.

호스릴옥내소화전설비와 옥내소화전설비의 성능 비교 연구

남준석(Nam, Jun-Seok),백창선(Baek, Chang-Sun),김준배(Kim, Joon-Bae),강태영(Kang, Tae-Young),박승옥(Park, Sung-Ock),한재호(Han, Jae-Ho) 한국화재소방학회 2008 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2008 No.춘계

호스릴옥내소화전설비와 옥내소화전설비의 성능을 비교 시험하였다. 그 결과 조작성측면에서 호스릴옥내소화 전설비가 우수하고 그 성능이 옥내소화전설비와 같음을 확인하였다. 호스릴옥내소화전설비의 성능조건이 0.17 MPa 이상의 방수압력에서 130 LPM 이상의 방수량을 가질 경우 옥내소화전설비를 대체할 수 있음을 알 수 있었다. The performance of hose reel hydrant system and indoor hydrant system was tested comparatively. At that result, a hose reel hydrant system are excellent and have the same performance as indoor hydrant system. If hose reel hydrant system has the performance that pressure is more than 0.17 MPa and flow-rate is over 130 LPM at the nozzle, it can be substituted for indoor hydrant system.

수직 스키핑방지용 헤드이음쇠 개발 및 성능시험방법 도출에 관한 연구

남준석(Jun Seok Nam),이현정(Hyun Jung Lee),김지태(Ji Tae Kim),김승연(Seung Yun Kim) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2022 No.추계

「주택건설기준 등에 관한 규정」은 공동주택의 각 세대 발코니 등 세대 안에 냉방설비의 배기장치를 설치할 수 있는 공간을 마련하도록 하고 있다. 실내로 들어온 실외기는 별도의 좁은 공간으로 구획되어 루버를 충분히 개구하지 않고 가동하거나 물건 적재 등으로 환기가 잘되지 않고 먼지⋅습기 등의 축적이 발생하는 환경에서 에어컨을 무리하게 사용할 경우 실외기에 과열이 발생하여 화재 위험이 높아진다. 2020.05.01.~09.03까지 실외기실에서 발생한 화재건수는 153건이다. 수직 스키핑이 발생할 수 있는 장소로는 실외기실, 랙크식창고, 배관⋅덕트 등이 지나는 부분 등 다양하며 하부에 설치되는 헤드에는 차폐판을 설치하고 있으나 그 크기가 정해져 있지 않고 집열의 기능에 대해 정해져 있지 않아 열이 적정하게 감지될 수 있는지 여부를 확인할 수 없다. 본 연구는 이러한 수직 스키핑이 발생 가능 조건에 대한 연구를 선행하여 그 발생가능성을 확인하였다. 그 결과로 상부헤드 작동 시 하부헤드도 동시에 작동될 수 있는 구조의 이음쇠를 개발하였다. 실외기실의 문제점 분석을 통해 실외기실에는 전열교환기, 실외기, 루버 등이 설치되어 있고 화재가 발생할 가능성이 있는 것은 실외기뿐만 아니라 전열교환기도 가능함을 확인하였다. 개발과정에서 TRIZ 분석을 통해 수직 스키핑이 발생되는 근본원인을 분석하였고 수직 스키핑 현상의 기능 시스템도를 작성하였다. 또한, TRIZ의 기술적 모순을 통하여 4가지 발명원리(국소적 성질, 속성변환, 복합재료, 비활성화/불활성 환경)를 도출하였고, 물리적 모순 중 분리법칙을 적용하여 제품의 완성도를 높혔다. TRIZ 분석을 통한 모순을 해결하여 개발된 제품의 성능시험항목을 조사하였다. 성능시험항목 조사를 위해 국내⋅외 이음쇠 기준을 비교 검토하여 총 9가지의 시험방법을 도출하였다. 도출된 시험항목은 구조, 재료, 연결부나사, 중량, 내압시험, 본체강도시험, 기밀시험, 방출계수시험, 화재시험 등이다.

일반배관용 스테인리스강관 및 이음쇠의 소화설비 적용 방안

남준석(Nam, Jun-Seok),최진종(Choi, Jin-Jong),김영호(Kim, Yong-Ho),박주환(Park, Joo-Hwan) 한국화재소방학회 2011 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2011 No.추계

옥내소화전설비, 스프링클러설비 등 수계소화설비에 일반배관용 스테인리스강관과 그 연결에 필요한 이음쇠의 사용가능성을 적용사례, 내식성 등을 통해 확인하였고, 기존 수계소화 설비의 배관에 대한 개선방안을 도출하였다. 일반배관용 스테인리스강관 및 이음쇠는 국내의 경우 수도용으로 활발히 사용되고 있으며, 독일 영국 일본 미국 등의 수계소화설비에 사용되고 있음을 확인할 수 있었다. 강관과 이음쇠의 연결상태에서 내식성을 확인하기 위해 0.5 %와 3.5 %의 소금물을 관내에 주입한 후 28일 보관한 결과 이상이 없음을 확인하였다. 또한, 기존에 설치되어있는 수계소화설비는 배관계의 온도차에 의한 보상방법이 되어있지 않아 작동물질의 열팽창에 따라 강관, 이음쇠의 파손이 발생할 수 있음을 확인하었다.

메탈히터를 이용한 습식스프링클러 동결방지조치에 대한 실증실험 연구

남준석(Jun Seok Nam),박재관(Jae Kwan Park),서상민(Sang Min Seo) 대한설비공학회 2018 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2018 No.11

If a wet sprinkler system is installed in a place where the fire intensity is high and the combustion is likely to expand in an environment exposed to the outside air, a metal heater may be used to prevent freezing. Metal heater was tested at outside temperature of -10 ℃ for 100 hours, and it was confirmed that metal heater was fully freeze prevention. Also, it was confirmed that the installation interval of the metal heater in the branch piping is proper 10 m.

FMEA를 이용한 분말소화기 개발 절차 제시

남준석(Nam, Jun-Seok),정수환(Jeong, Su-Hwan) 한국화재소방학회 2013 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2013 No.춘계