터널 방재설비의 합리적 설치를 위한 분석적 연구

박진욱,유용호,박병직,Park, Jin-Ouk,Yoo, Yong-Ho,Park, Byoung-Jik 한국터널지하공간학회 2015 한국터널지하공간학회논문집 Vol.17 No.3

최근 국내에서는 도로 및 철도 터널의 건설이 꾸준히 증가하고 있으며, 교통체증 해소 및 도시계획 그리고 개량공사 등에 따라 터널이 더 깊은 지하에 위치하거나 장대화되고 있는 추세이다. 이러한 경우 터널 내부사고 중 인명피해에 가장 큰 위험요소인 화재사고가 발생할 경우 대형사고로 이어질 확률이 굉장히 높아진다. 본 연구에서는 정량적 위험도 분석 기법인 QRA(Quantitative Risk Analysis)를 터널에서의 방재설계에 적용하고자 국내 QRA 사례분석을 수행하고, QRA 기법의 적용 유무에 따른 비용 산출을 비교하였다. 그리고 AHP(Analytic Hierachy Process)기법을 사용하여 터널 방재시설의 위험도 저감 효과를 분석하여 터널 화재시 위험도를 낮출 수 있는 중요 인자들에 대한 우선순위를 제시 하였다. 그 결과로부터 QRA가 적용된 사례에서 상당한 비용절감 효과가 나타났으며, 그로 인해 합리적인 방재시설의 설계가 가능할 것으로 판단하였다. 그리고 방재시설별 비용대비 위험도 저감효과를 통한 방재시설 우선순위는 송수관설비, 비상조명, 대피통로, 제연설비의 순으로 분석되었다. Domestic road and railroad construction have been increasingly growing and for reasons of mitigating traffic congestion, urban plan and refurbishment project, deeper and longer tunnels have been built. The event of fire is the most fatal accident in a tunnel, and it can be very disastrous with a high possibility. In this study, QRA (Quantitative Risk Analysis) which is one of quantitative risk analysis approaches was applied to tunnel fire safety design and the evaluation of QRA cases and the cost comparison of QRA methods were carried out. In addition analysis of risk reduction effect of tunnel fire safety system was conducted using AHP (Analytic Hierarchy Process) and the priority of major factors that could mitigate the risk in tunnel fire was presented. As a result, significant cost reduction effect could be obtained by incorporating QRA and it is expected to design fire safety system rationally. The priority of fire safety system based on risk mitigation effect by fire safety system considering the cost is in order of water pipe, emergency lighting, evacuation passage and smoke control system.

터널에서 발생되는 수소 제트화염에 대한 실험적 연구

박진욱(Jin Ouk Park),유용호(Yong Ho Yoo),김휘성(Hwi Seong Kim) 대한기계학회 2022 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2022 No.4

터널에서 발생되는 수소차 화재에 대한 현장 대응 전략 수립 연구

박진욱(Jin Ouk Park),유용호(Yong Ho Yoo),김휘성(Hwi Seong Kim) 한국화재소방학회 2023 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2023 No.1

반밀폐공간내 차량용 수소 연료탱크 폭발에 의한 영향 분석

박진욱(Jin Ouk Park),유용호(Yong Ho Yoo),김휘성(Hwi Seong Kim) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2022 No.춘계

정부에서는 탄소중립 및 환경문제 해결을 위해 수소경제 활성화 정책을 수립하고 수소사회 실현을 위해 수소 인프라 및 수소차 보급 확대를 계획 하고 있다. 이러한 정책적 기반을 바탕으로 국내외에서는 다양한 수소차 모델이 출시되며, 수소차의 보급이 급격히 늘어나고 있는 추세이다. 다만, 가연범위가 4~75%로 매우 넓고, 낮은 점화에너지에서도 폭발이 일어날 수 있는 수소의 기본 성질로부터 상존하는 위험성에 대한 안전확보가 요구되고 있으며,특히, 각종 도로인프라에 대한 수소차 사고 대응 대책 확립에 대한 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 터널이나 주차장과 같은 반밀폐공간에서 발생될 수 있는 수소차 폭발 사고의 위험성 분석을 위해 수소차량에 사용되고 있는 수소 용기에 대한 폭발 실험을 밀폐공간에서 수행하였으며, 폭발시 발생되는 거리별 과압 및 임펄스값을 이용하여 구조물 및 인체에 미치는 영향을 분석하였다. 수소 연료탱크의 폭발은 가열 후 735초가 경과된 시점에 용기내부압력이 약 80.0MPa에 도달한 후 발생되었으며, 폭발로부터 발생된 압력파 전파 및 파편 비산이 옆 차량과 구조물로 전달되었다. 압력계를 통해 폭발시 입사압 및 반사압(옆 차량 및 구조물 등)을 측정하여 전파특성을 분석하였다.

대심도 복층터널 원격 자동소화 시스템 개발

박진욱(Jin Ouk Park),유용호(Yong Ho Yoo),김양균(Yang Kyun Kim),김휘성(Hwi Seong Kim) 대한설비공학회 2018 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2018 No.6

세계적으로 교통 집중과 정체로 인해 발생되는 경제적 손실에 대한 해결방안으로 유럽 등 선진국에서는 도심지 대심도 지하도로 건설을 추진하고 있으며, 지하도로를 복층터널로 건설함으로써 굴착단면적 최소화 및 시공성 개선 등으로 경제성, 안정성 및 시공성이 우수한 선진 지하도로 계획을 수립하고 있다. 복층터널의 경우에는 일반도로터널에 비해 층고가 낮은 구조적 특수성으로 인해 화재시 발생하는 화재 특성이 가혹하게 발생된다. 또한, 복층터널은 상층부와 하층부 두 개의 도로로 운영되게 되는데, 화재시 정상적인 운영을 위해 초동 대처가 가능하여 화재에 대한 피해를 최소화 할 수 있는 화재대응 설비가 반드시 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 터널의 기존 소화설비의 단점을 극복함과 동시에 복층터널에 최적화된 원격 자동소화 시스템을 개발하였으며, 실물 차량화재시험을 수행하여 터널내 화재 대응 성능을 검증하였다.

친환경 차량 보급 확대에 따른 도로터널의 화재안전 표준 제안

박진욱(Park, Jin-Ouk),유용호(Yoo, Yong-Ho),김휘성(Kim, Hwi-Seong),박계원(Park, Kye-Won),최정민(Choi, Jung-Min) 대한건축학회 2022 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.42 No.2

Micro Shock Tube 유동에 대한 실험적 연구

박진욱(Jin-Ouk Park),김규완(Gyu-Wan Kim),Md.Alim Iftakhar Rasel,김희동(Heuy-Dong Kim) 대한기계학회 2013 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2013 No.12

Micro shock tubes are miniature devices used for various applications in micro scale technology. Flow characteristics in micro shock tubes are different compared with conventional macro shock tube owing to influence of the smaller diameter. Hence, it generates flow with higher Knudsen number and boundary layer effect. In this paper, the flow characteristics and unsteady wave motions in micro shock tube of different tube diameters, 3mm and 6mm, are investigated by experimental studies. Each shock and expansion propagation at different pressure ratios and diaphragm conditions are also investigated. Driver section pressure was adjusted using compressor and the driven section pressure was maintained at atmospheric condition. The diaphragm was ruptured using a hand operated needle system and was used on two different materials. Time dependent static pressures at 8 different locations were measured using pressure transducers. The results obtained show that as the diameter and initial pressure ratio decrease the shock wave velocity and expansion wave velocity also decrease. The changed diaphragm material also influence to unsteady wave motion.

Micro-Shock Tube 유동에 대한 실험적 연구

박진욱(Jin-Ouk Park),김규완(Gyu-Wan Kim),Md.Alim Iftakhar Rasel,김희동(Heuy-Dong Kim) 대한기계학회 2015 大韓機械學會論文集B Vol.39 No.5

Micro shock tube에서 발생하는 비정상파 거동을 실험적으로 조사 하기위해 파막 실험을 수행하였다. 실험은 스테인리스 재질의 micro shock tube를 사용하였으며, 총 8개의 압력센서를 설치하여, 충격파관에서 발생하는 충격파 및 팽창파를 측정하였다. 초기 압력비는 6.3에서 30.5까지 변화시켰으며, 관의 직경은 3mm와 6mm로 하였다. 그리고 두 가지 재질의 격막을 사용하여 격막 조건을 다양하게 실험을 수행하였다. 그 결과로부터 초기 압력비 및 관 직경의 증가에 따라 관내에서 발생되는 충격파 강도는 커지며, 가장 얇은 재질의 격막 조건에서 가장 큰 충격파 강도가 발생했다. 그리고 충격파 감쇠는 관의 직경에 가장 큰 영향을 받았다. The flow characteristics in micro shock tube are investigated experimentally. Studies were carried out using a stainless steel micro shock tube. Shock and expansion wave was measured using 8 pressure sensors. The initial pressure ratio was varied from 4.3 to 30.5, and the diameter of tube was also changed from 3mm to 6mm. Diaphragm conditions were varied using two types of diaphragms. The results obtained show that the shock strength in the tube becomes stronger for an increase in the initial pressure ratio and diameter of tube. For the thinner diaphragm, the highest shock strength was found among varied diaphragm condition. Shock attenuation was highly influenced by the diameter of tube.

CDA 인입공기 증발냉각을 통한 압축기 성능 개선장치 개발 연구

김규완(Heuy Dong Kim),박진욱(Jin Ouk Park),김희동(Heuy Dong Kim) 대한기계학회 2014 大韓機械學會論文集B Vol.38 No.11

CDA(Clean Dry Air) System 에서 공기 압축기는 핵심 설비이자 소비되는 전력의 대부분을 차지한다. 그리하여 압축기 성능(ECI)을 개선함으로써 CDA System 전체성능을 크게 향상 시킬 수 있다. 종래의 많은 연구를 통해 인입공기의 온/습도 조건이 압축기에 미치는 영향에 대해 잘 알려져 있으나, 본 연구에서는 인입공기의 조건에 따라 소비되는 실제 전력 및 토출유량의 상관관계를 조사하였다. 또한 증발 냉각장치를 설치하여 인입공기 조건의 다양한 변화를 통하여 압축기성능에 미치는 영향을 연구하였다. 얻어진 결과로부터 인입공기의 온/습도가 낮을수록 압축기성능이 개선되었고, 증발냉각장치를 설치하였을 때 압축기성능이 개선됨을 알았다. In the present study, water vapor is injected at various positions in a Clean Dry Air (CDA) system such as a system inlet duct, compressor inlet, and compressor outlet by humidified air turbines. The application of evaporative cooling reduces the compression work and enhances the Energy Consumption Index (ECI) per unit volume. The main purpose of this study is to investigate the compressor power performance with different inlet air temperatures and humidity conditions. It is found that the actual power consumption and discharge flow are significantly influenced by the inlet air temperature as well as relative humidity. The results obtained during this study are compared both numerically and experimentally and are found to be in very good agreement.

해저터널 구난역 열차화재시 압축공기포 소화용수의 해수 적용성에 관한 실험 연구

박병직,신현준,유용호,박진욱,김휘성,김양균,Park, Byoung-Jik,Shin, Hyun-Jun,Yoo, Yong-Ho,Park, Jin-Ouk,Kim, Hwi-Seong,Kim, Yang-Kyun 한국터널지하공간학회 2017 한국터널지하공간학회논문집 Vol.19 No.5

본 연구에서는 해저터널 내부에서 발생하는 해저유출수를 소화용수로 사용하기 위해서, 압축공기포(CAF) 소화설비의 소화용수 적용성을 확인하였다. KS B ISO 7203-1(비수용성 액체에 적용되는 상부주입식 저팽창 포원액 사양) 규격에 따라 포수집기를 제작하였으며, 소화용수를 담수로 19회, 해수로 15회로 총 34회 실험을 하였다. 포 환원시간은 담수는 평균 237.73초, 해수는 평균 215.60초로 측정되어, 해수의 압축공기포(CAF) 소화용수 적용성을 확인하였다. 아울러, 열차 내 화재를 직접적으로 소화할 수 있도록 창문 파괴장치를 제작하고, 3차례 실물화재 실험을 수행하였다. 마지막 3차 실험에서는 2초만에 유리를 파괴하고 소화활동을 할 수 있는 구멍을 만들었으며, 이동식 압축공기포(CAF) 소화기를 사용하여 3초 만에 화재를 진압하였다. In this study, applicability of compressed air form (CAF) fire water was verified in a bid to use the undersea effluent as fire water. Foam collector was fabricated in accordance with KS B ISO 7203-1 (Specification for low expansion foam concentrates for top application to water-immiscible liquids) and the test was conducted using fresh water as fire water for 19 times and using seawater as fire water 15 times that totaled 34 times. Foam reduction time was 237.73 seconds on average with fresh water and 215.60 seconds with seawater, which proved the applicability of CAF fire water using seawater. Besides, window breaker was fabricated to directly extinguish the fire in train and a full-scale fire test was conducted three times. At the final 3rd test, window glass was broken in 2 seconds to make the hole for fire extinguishing and suppressed the fire in 3 seconds using CAF fire extinguisher.