초지화재 발생시 바람의 속도 및 초본의 높이가 화염전파에 미치는 영향에 대한 수치해석적 연구

배승용,김동현,유홍선,이성혁 한국화재소방학회 2008 한국화재소방학회논문지 Vol.22 No.3

With the rapid exuberant growth of the forest, the number and size of forest fires and the costs of wildland fires have increased. The flame spread rate of forest fires is depending on the environmental variables like the wind velocity, moisture of grassland, etc. If we know the effects of the environmental v ariables o n the fire g rowth, i t is u seful for wildland f ire suppression. But analysis o f the spread rate of wildland fire for these effects have not been established. In this study, the effects of wind velocity and height of grassland fuel have been investigated using the WFDS which is developed at NIST for prediction of the spread of wildland fires. The results showed that the relation between the height of the fuel and the spread rate of the head fires is , and the spread rates related to the wind velocity are predicted 17% less than the experimental results of Australia. When the wind velocity is over 7.5 m/s, the concentration of pyrolyzed gas phase fuel is getting low due to fast movement of pyrolyzed gas, the flame spread rate becomes slow. 산불은 산림이 울창해짐에 따라 대형화되고 화재에 의한 피해면적이나 그 피해액은 지속적으로 증가하고 있는 추세이다. 이러한 산불은 바람의 속도, 초지의 습도, 높이, 열량 등 많은 환경변수들의 차이에 따라 화염전파속도가 달라진다. 산불의 화염전파속도에 이러한 환경변수가 주는 영향을 정확히 예측한다면 산불 진화에 많은 도움이 되지만, 아직 정확한 영향에 대한 분석이 구축되어 있지 않다. 본 연구에서는 NIST에서 개발된 산불 화염전파 예측프로그램인 WFDS를 이용하여 다량의 실험 데이터를 보유하고 있는 호주의 초원화재실험조건을 기본 시뮬레이션 조건으로 설정하고, 수치해석결과와 실험결과를 비교하였으며, 이를 기준으로 초본의 높이와 바람속도의 변화에 따른 화염전파속도에 미치는 영향에 대해 알아보았 다. 수치해석 결과 표면연료의 높이와 화염전파속도는 의 관계를 가지고, 바람의 속도에 따른 화염전파속도는 호주의 실험값에 비해 17%가량 하향 예측되었다. 또한 바람의 속도가 7.5m/s 이상 높아지면, 열분해 된 가연물질이 빠른 바람의 속도에 의한 이동으로 인해 농도가 낮아지므로, 화염전파속도가 늦어진다.

Enthalpy Equation을 이용한 고층 건물의 제연해석

배승용,고권현,유홍선,노경철 한국화재소방학회 2010 한국화재소방학회논문지 Vol.24 No.4

Recently, increases of population density due to the industrialization in the metropolitan cities has caused the high-density and integration of life environment. Then various high-rise buildings are constructed for accommodation. However, high-rise building fires can cause high casualties due to increases of smoke spread velocity through the vertical shaft. In this study, the new program based on the enthalpy conservation for analysis of energy transfer for smoke control system, CAU_ESCAP,was developed. CAU_ESCAP was validated by comparing with the result of ASCOS. The characteristic of smoke control was analysed by using CAU_ESCAP for high-rise building fires. 최근 도시 중심의 산업화에 의한 도시 내 인구 밀도의 증가는 생활환경의 고밀화, 집적화를 초래하였다. 이에 따라 도시 내에는 다수의 인원을 수용할 수 있는 다수의 고층 건축물이 축조되고 있는 추세이다. 하지만 고층 건물은 건물의 구조적 특성에 의해 화재발생 시 수직적 통로를 통한 연기확산속도가 증가하게 되어 높은 인명피해를 야기하게 된다. 그러므로 본 연구에서는 고층건물의 제연해석을 위해 개발된ASCOS 프로그램을 기반으로 엔탈피 보존방정식을 추가하여 에너지 전달을 고려한 제연해석 프로그램(CAU_ESCAP)을 개발하였다. CAU_ESCAP는 ASCOS의 제연해석결과와 비교를 통해 프로그램의 타당성을 검증을 하였으며, 건물 내 화재 발생에 대해 적용하여 건물 내 제연 특성을 분석하였다.

Development of new evacuation model (BR-radiation model) through an experiment

배승용,Jun-Ho Choi,Chobok Kim,홍원화,Hong Sun Ryou 대한기계학회 2016 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.30 No.7

The assessment of evacuation characteristics by using an evacuation model is highly important to improve the evacuation safety of buildings. Thus, recently, the radiation repulsive force model was developed for improving the reliability of the simulation results by considering the interaction between fire and evacuation. However, additional experimental study is required for improving the practicality of the radiation repulsive force model, because the threshold value of radiative heat flux is arbitrarily specified and the individual of the evacuees are ignored in the radiation repulsive force model. Therefore, we performed an experimental study for improving the practicality of the interaction between evacuees and fire. Also, the distributions of the threshold value of radiative heat flux and the individuals of the evacuees are applied on the radiation repulsive force. Then, the modified radiation repulsive force is added on Helbing’s social force model, and modified social force model is named as BR (Bae and Ryou)-radiation model. Evacuation characteristics of the BRradiation model are compared with the social force model and existing radiation repulsive force model. As a result of analysis, it is identified that the reliability and practicality of the simulation results estimated by BR-radiation model are more improved than the existing models.

Piecewise Potential Function을 갖는 쌍안정 에너지 수확기의 비선형 동특성 해석

배승용,김필기 한국기계기술학회 2020 한국기계기술학회지 Vol.22 No.1

In this study, a bistable energy harvester (BEH) with a piecewise potential function is proposed to improve its energy harvesting performance. A mathematical model of the piecewise BEH (PWBEH) system is established first and a series of numerical simulation are performed, based on the developed model, in order to investigate the nonlinear dynamic behaviors and energy-harvesting performance of the system. The analysis results for the proposed PWBEH system are compared with a conventional BEH (CBEH). The frequency response results show the stiffness-softening interwell motion of the PWBEH, due to the piecewise potential energy function, which is contrary to the stiffness-hardening behavior of the CBEH. Such softening behavior of interwell motion tends to reduce the operating frequency of the BEH, while significantly increasing the output power. This observation indicate that the introduction of the piecewise potential function to a BEH would be beneficial to the system design for enhancing enegy-harvesting performance at the cost of redundant frequency band, which depends on the characteristics of environmental vibration sources.

화재에 의해 발생하는 복사열이 재실자의 피난거동에 미치는 영향에 관한 연구

배승용,김정엽,신현준,유홍선 한국화재소방학회 2014 한국화재소방학회논문지 Vol.28 No.1

Recently, the safety assessments with using the various evacuation programs are performed for improving the performanceof fire and evacuation safety in the building. Generally, the evacuation programs can simulate the human behaviorin fire situation by applying the variation of the movement speed and Fractional Effective Dose (FED) index in thesmoke. However, if the simulation is performed without optional setting around the fire, the agents do not avoid the fireand they move through the fire. Therefore in this study, we define the radiative repulsion force which exists between thefire and the agents. Moreover, we modify the Helbing’s movement model by adding the radiative repulsion force. As aresult of the modified movement model, all agents move around the fire and they do not enter the upper bound area ofradiative heat flux, 2.4 kW/m2. From these results, we verified the reliability of the modified movement model. 최근 건축물의 화재 및 피난안전성능을 향상시키기 위한 성능위주설계가 법제화됨에 따라 다양한 피난해석 프로그램을 이용한 안전성 평가가 이루어지고 있다. 일반적으로 피난해석 프로그램의 경우, 연기농도에 따른 이동속도변화 및 유독가스에 의한 독성효과를 적용함으로써 화재 시 재실자의 피난특성 분석이 가능하다. 하지만, 화재에 대한 임의의 설정을 하지 않는 경우 화재주변에서 피난을 하지 않거나 화재 위로 이동을 하는 등의 비현실적인 결과를 예측한다. 그러므로 본 연구에서는 화재로부터 발생하는 복사열에 의해 피난자가 화재를 피해 이동할 수 있도록 복사열 반발력을 정의하였다. 또한 복사열 반발력을 고려할 수 있도록 Helbing의 이동모델을 개선함으로써 기존 이동모델과 비교하였다. 수치해석결과 모든 피난자가 복사열 반발력에 의해 화재를 우회하여 이동하고, 한계 복사열유동의 최대값인 2.4 kW/m2에 도달하지 않는 것을 통해 개선모델의 신뢰도를 확인하였다.

굴참나무 낙엽의 Fire Whirl 특성에 관한 실험 및 수치해석 연구

배승용,홍기배,유홍선 한국화재소방학회 2009 한국화재소방학회논문지 Vol.23 No.3

Fire whirl은 도시 및 산림화재와 같이 광범위한 지형에서 주로 발생하며, 화염주위 환경의 불안전성에 의해 발생하는 현상이다. Fire whirl은 드물게 발생하지만, 높은 흡입력과 양력을 가지게 되어 연소속도를 증가시키는 매우 위험한 현상이다. 본 연구에서는 산림화재에서 발생하는 fire whirl 특성에 대한 고찰을 위해 굴참나무 낙엽을 이용한 fire whirl 실험 및 수치해석 연구를 실시하였다. 실험 결과 유입공기의 속 도가 증가함에 따라 화원주위의 회전강도가 증가하여 발열량 및 화염길이가 일반 풀화재에 비해 최대 22.8%, 18.4% 증가하였으며, 수치해석은 실험결과와 유사한 경향을 나타내었다. The fire whirl occurring in the urban and/or wildland fire is generated by the instabilities of atmosphere. The fire whirl is a rare phenomenon, but highly destructive because it has high inhalation and lift force. In this study, experimental and numerical studies are performed with oriental oak leaves, for investigating of the fire whirl characteristics occurred in wildland fire. As a result of experiment, the circulation intensity increases as the induced air speed increases, then the heat release rate and flame height increase 22.8%, 18.4% compared with open fire in highest circulation. Furthermore the numerical results shows same trend with the experiment.

디젤자동차 매연 프로브 성능비교 평가 연구

배승용,오후석 한국기계기술학회 2022 한국기계기술학회지 Vol.24 No.4

This study compared and analyzed the difference in performance between the existing soot probe and the improved one that was applied to the actual inspection vehicle at the actual inspection site, which has been developed under the specific conditions based on the excellent results through the performance evaluation. As the results, probe(b) involves a structure designed close to the center of the circumference of the exhaust pipe, and the suction efficiency was improved by adding a center unit. The improved probe(b) can enhance the effectiveness of the inspection when applied to total and regular tests inspections, and the possibility of contributing to the reduction of carbon dioxide emissions generated in the transportation sector has been confirmed.

광대역 전자기유도 에너지 수확기의 비선형 동적 거동에 대한 매개변수 연구

배승용,김필기 한국기계기술학회 2022 한국기계기술학회지 Vol.24 No.1

In this study, the frequency response analysis of a bistable electromagnetic vibration energy harvester is performed, based on an electromagnetic oscillator model, to investigate its nonlinear dynamic behaviors. The displacement and current responses are obtained, by the direct integration of the model, with the variations of mechanical and electromagnetic parameters. It is shown that the operating frequency band of the system can be broadened by the increase in mechanical parameters(inertial mass and Q-factor), but it does not depend significantly on any electromagnetic parameters(an external load resistance and the internal resistance of a coil). On the other hand, the output current of the energy harvester is affected only by the electromagnetic parameters (specifically, the sum of two resistances). Thus, the mechanical and electromagnetic parameters of the electromagnetic energy harvester must be designed properly, respectively, for broader and more efficient performance.

비선형 진동절연 시스템의 정강성 및 동강성 특성에 대한 매개변수 연구

배승용,김필기,강희용 한국기계기술학회 2024 한국기계기술학회지 Vol.26 No.1

In this study, theoretical analyses are performed to investigate the characteristics of the static and dynamic stiffness of a nonlinear vibration isolator system. The vibration isolator system is modeled as an equivalent nonlinear oscillator. Based on the model, the static equilibrium and frequency response solutions are obtained with the variations of external static load and/or system parameters. It is shown that the static stiffness of the nonlinear vibration isolator tends to be hardened with the increase of external static load, which prevents the occurrence of excessively large deflection. This static stiffness-hardening effect is more remarkable with a larger spring constant ratio. The dynamic stiffness is also strengthened when the spring constant ratio increases, which enlarges the force transmissibility and reduces the isolation frequency bandwidth. Thus, the static stiffness- hardening improves the robustness of the nonlinear vibration isolator, whereas the dynamic stiffness-hardening rather degrades its performance. Thus, the opposite tendency of the static and dynamic stiffness-hardening effects should be considered in the design process of the nonlinear vibration isolator.

연기에 의한 피난자의 심리적 압박감을 고려한 대심도 지하역사 내 피난해석 연구

배승용(Sungryong Bae),성건혁(Kun Hyuk Sung),유홍선(Hong Sun Ryou) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10

대심도 지하역사는 피난자의 이동경로가 증가함에 따라 화재 발생 시 대규모 인명피해를 야기할 수 있다. 따라서 대심도 지하역사 화재 시 피난자의 거동특성 분석을 통한 피난안전성의 향상이 요구된다. 하지만, 대부분의 피난해석 모델은 화재의 영향을 피난자의 육체적 능력 변화에만 국한하여 적용하고 있어 해석결과의 신뢰도가 떨어진다. 그러므로 본 연구에서는 화재에 의해 발생하는 연기가 피난자의 이동특성에 미치는 영향에 대한 수학적 모델을 개발함으로써 피난자가 연기를 보고 느끼는 심리적 압박감을 고려할 수 있도록 하였다. 대심도 지하역사 내 피난해석에 개발된 이동모델을 적용하는 경우 기존 이동모델에 비하여 피난자가 연기 농도가 낮은 부분에 분포하여 피난을 수행하는 것을 확인할 수 있다. 이는 피난자가 안전한 피난경로를 통해 피난을 수행하는 것으로써, 연기 속을 통해 피난을 수행하는 결과를 예측한 기존 모델에 비하여 해석결과의 신뢰도가 향상된 것을 확인하였다. A huge casualties can be occurred in the deeply underground subway station fire because of the increase of the evacuation distance. Therefore, the analysis of the evacuation characteristics in the deeply underground subway station is required for improving the evacuation safety. However, in the most of evacuation models, the interaction between human and fire is focused only on the physical capacity. Therefore, for improving the reality of the simulation result, we developed a new movement model which can consider the psychological stress when the evacuees confront with the smoke. When the new movement model is applied in the deeply underground station, the evacuees are distributed further away from the smoke region, because evacuees are change the movement direction for evacuating safely.