The effect of damper leakage and fire size on the performance of smoke control system in high-rise building

성건혁,신현주,백다빈,유홍선 대한기계학회 2017 JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCE AND TECHNOLOGY Vol.31 No.8

The major function of smoke control system is to prevent smoke from penetrating to vertical shaft or stairwell by pressurizing vestibule where is generally located between the vertical shaft and living room. Thus, it is important to calculate the required flow rate of air supply for remaining the pressure difference of 40 ~ 60 Pa between the shaft and vestibule. Heat and mass transfer from fire plume and leaking flows among building structures are representative influence factors on the flow rate. The previous studies, however, focused on calculation of the flow rate of air supply without considering the fire effect and damper leakage. In this study, the effect of damper leakage and fire size on the performance of smoke control system was investigated when considering various parameters, i.e., building size and pressurizing method. The effective damper leakage area was measured in a wind tunnel and used to numerical analysis for parameter study. As the results, in the case of whole floor pressurizing method, the increase rate of the flow rate is about two times than that of the parted floor pressurizing method. Also, the pressure difference steeply decreases at the fire floor whereas it slightly increases at the other floors as the fire size increases.

커튼월 표면의 수막 두께가 열 차단 성능에 미치는 영향에 관한 수치해석적 연구

성건혁,남준석,유홍선 한국방재학회 2014 한국방재학회논문집 Vol.14 No.6

세계적으로 초고층 빌딩이 증가함에 따라 미적인 외형과 시공의 편의성 제고할 수 있는 커튼월 외장재의 시공이 점차적으로 선호되고있는 추세이다. 그러나 커튼월 구조는 초고층 건축물 화재 시 leapfrog effect 의한 수직 화재 전파에 취약하며, 이러한 유형의 화재는큰 인적·물적 피해를 야기할 수 있다. Leapfrogging 화재의 층간 전파를 막기 위해서는 커튼월 외장재의 표면 온도 제어를 통해 파손을 막는 것이 가장 중요하다. 그러나 현재까지의 수막 시스템에 관한 연구는 실험적 연구의 국한되어 있으며, 수막 시스템의 성능 영향인자들에 관한 수치해석 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 화재 발생 시 커튼월 표면의 수막 두께가 열 차단 성능에 미치는 영향에 관한 수치해석 연구를 수행하였다. 기초 연구로서 2차원 해석을 수행하였으며, 커튼월 소재로서 알루미늄을 선택하였다. 해석 결과, 수막 두께가 감소함에 따라 커튼월 내부의 최대 온도는 증가하게 되며, 수막 두께 감소폭의 제곱 배로 커튼월의 내부온도가상승하였다. As high-rise buildings globally increase, single or double layered curtain walls are being preferred for the beauty and convenientapplicability. However, when a fire breaks out at the high-rise building with curtain walls, the fire propagates vertically due to the leapfrog effect, and the fire leapfrogging can cause fatal personnel and material losses. It is essential to prevent damage to the curtain wallfor stopping the fire leapfrogging. However, there is few numerical researches on the thermal insulating system for control temperatureof curtain wall using water-film. In this study, numerical analysis is performed to investigate the effect of water-film thickness onthermal insulating performance for a curtain wall. In the result, the rate of increase in the maximum temperature of curtain wall isabout four times larger than the rate of decrease in the water-layer thickness.

수치해석 기법을 이용한 호흡 유량에 따른 사람의 기도 내 유동 특성 연구

성건혁,유홍선,Sung, Kun Hyuk,Ryou, Hong Sun 대한의용생체공학회 2012 의공학회지 Vol.33 No.4

The inspiratory flow rate of a human is changed with the amount of the workload. The flow characteristic is affected by the inspiratory flow rate. In the flow field of airway, the both of turbulence intensity and secondary flow affect the deposition pattern of particles which is important for the drug-aerosol targeting. Thus the analysis of the flow characteristic in a human airway is important. The purpose of this study is to investigate the effects of the inspiratory flow rate on the flow characteristics in a human airway. The tubular airway is consistent with the oral cavity, pharynx, larynx and trachea. The relatively inspiratory flow rate is used at each case of human states regarding the workload. By the effect of geometric airway changes, transition to turbulent airflow after the larynx can occur with relaminarization further downstream. The low Reynolds number k-${\omega}$ turbulence model is used for analysis with flow regime. As the inspiratory flow rate is larger, the turbulence kinetic energy and secondary flow intensity increase in airway. On the other hand, the area of recirculation zone is smaller.

구획공간 내 Flashover 예측 기법에 관한 수치해석적 연구

성건혁,최문수,홍성호,박계원,유홍선 한국방재학회 2015 한국방재학회논문집 Vol.15 No.4

건물 화재 시 구획 공간의 벽면 및 화재기류로부터의 조사(irradiation)는 화원의 연소율을 증가시켜 flashover 현상에 의해 수 분 이내에 공간 전체에 걸쳐 화재가 확산된다. 여러 실험연구를 통해 flashover 발생 여부를 예측하기 위한 실험식과 조건들이 제시되었으나대기 조건을 포함한 다양한 공간 형상 및 환기구 조건을 동시에 고려하기에는 한계가 있다. 따라서 수치해석 결과를 기반으로 하여flashover 발생 여부를 판단하는 예측 기법 연구가 필요하다. 본 연구에서는 flashover의 현상적 특성을 고려하여 구획 공간 내 상층부에서의 산소 농도 분석과 평균 화염 면의 가시화 방법을 이용하여 구획 공간 내의 flashover 예측 기법에 관한 수치해석적 연구를 수행하였다. 결과로서, 5 m×6 m×3 m 크기의 구획 공간 내에서 70초 후 flashover가 발생 할 것으로 예측되며, 화원의 최소 요구 열방출율은 약 4.14 MW였다. In building fires, irradiation from walls and the fire plume increases burning rates, then fire spreads throughout a compartment within a few minutes due to flashover phenomena. Many researchers have experimentally suggested empirical correlations and conditions for the flashover which applications are limited in specific spaces or vents. Therefore, it is necessary to investigate prediction of the flashover using numerical results. The objective of this study is to numerically investigate the prediction method of flashover by estimating oxygen concentrations and mean flame surface at the compartment which size is 5 m×6 m×3 m. In the results, flashover occur at 70s and the minimum required heat release rate is about 4.14 MW.

화원 위치에 따른 지하 복합 발전 플랜트 내 열유동 특성 연구

성건혁(Kun Hyuk Sung),방주원(Joo Won Bang),이소영(Soyeong Lee),유홍선(Hong Sun Ryou),이성혁(Seong Hyuk Lee) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.5

본 연구에서는 Fire Dynamics Simulation (FDS)를 이용하여 화재 기류 전파 경로 상에 플랜트 설비 유무가 공간내 열유동 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 화원 위치에 따른 지하 복합 발전 플랜트 내 화재 해석을 수행하였다. 화원의 크기는 10 ㎿이며, 화원 상부의 장애물(설비)의 유무에 따라 화원 위치가 천장 및 화원 상부에서의 열 기류 선단의 전파특성을 미치는 영향을 정량적으로 비교분석하였다. 결과로서, 화원 상부에 장애물이 있을 경우, 화재 기류가 화원 상부 천장에 도달하는 시간이 장애물이 없을 때에 비해 약 5 배가량 증가하였다. 화원 상부 천장 벽면의 천장 기류 시작 지점으로부터 거리에 따른 각 지점에서 열 기류 선단의 전파 시간의 평균적으로 장애물이 없는 경우에 비해 약 70% 가량 증가하였으며, 특히 10 m 지점에서는 4 배 가까이 증가하였다. 이는 장애물이 화원으로부터 발생하는 수직 열기류의 흐름을 방해하고, 장애물 뒤 쪽에 불안정한 후류가 형성되었기 때문이다. 따라서 지하복합 발전 플랜트 내 피난 및 재난 관리의 초기 대응 목적의 화재 감지 설비 시스템 설계 시 화재 시나리오에 따른 열유동 분석이 중요할 것으로 판단된다. The present study numerically investigates the effect of obstacles located in the trajectory of fire plume flow on heat flow characteristics by using Fire Dynamics Simulation (FDS) software in an underground combined cycle power plant (CCPP). Fire size is taken as 10 ㎿ and two different locations of fire source are selected depending on the presence of an obstacle. As the results, when the obstacle is in the trajectory of fire plume, hot plume arrives at the ceiling about 5 times slower in the upper of the fire in comparison to the results without obstacle. In addition, the average propagation time of ceiling jet increases by about 70 % with the distance from the ceiling in the upper of the fire, and it increases mainly about 4 times at the distance of 10 m. Consequently, it is noted that the analysis of heat flow characteristics in the underground CCPP considering fire scenarios is essential to develop the fire detection system for initial response on evacuation and disaster management.

호흡량에 따른 사람의 기도 내 유동 특성에 관한 수치 해석적 연구

성건혁(K.H. Sung),노경철(K.C. Ro),유홍선(H.S. Ryou) 한국전산유체공학회 2012 한국전산유체공학회 학술대회논문집 Vol.2012 No.5

The inspiratory rate of a human is changed with the amount of the workload. The flow field is affected by the inspiratory flow rate. In the flow filed, the wall shear stress is important to predict the inflammation or a injury in airway wall. In addition, the turbulence intensity and secondary flow affect the deposition pattern of particle which is important for the drug-aerosol targeting. Thus the analysis of the flow characteristic in a human airway is important. The purpose of this study is to investigate the effects of the inspiratory flow rate on the flow characteristics in a human airway. The tubular airway is consistent with the oral cavity, pharynx, larynx and trachea. The constant inspiratory flow rate is used at each case of human states regarding the workload. By the effect of geometric airway changes, transition to turbulent airflow after the larynx can occur with relaminarization further downstream. Consequently, the low Reynolds number k-ω turbulence model is used for analysis with flow regime. As the inspiratory flow rate is larger, the wall shear stress and the turbulence intensity increase in airway. On the other hand, the area of recirculation zone is smaller.

호흡 주기에 따른 사람의 상부기도 내 입자 접착 특성에 관한 수치해석 적 연구

성건혁(K. H. Sung),유홍선(H. S. Ryou) 한국전산유체공학회 2014 한국전산유체공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.5

A numerical study on the effect of hematocrit on hemodynamic characteristics in arteriovenous graft

김지태,성건혁,유홍선 한국유변학회 2014 Korea-Australia rheology journal Vol.26 No.3

Stenosis at an arteriovenous graft is related with the critical ranges of hemodynamic characteristics. Hematocrithas a significant effect on the blood viscosity. During hemodialysis, hematocrit is changed by the dialysismachine. The effect of hematocrit on hemodynamic characteristics is investigated by numerical study. A multiphase non-Newtonian blood model was used to analyze the changes of hematocrit. The hematocritof blood flows at injection needle changed 40%, 50%, and 60%. As a result, the blood viscosity increasedby about 6% point. Also, the high wall shear stress region (over 3 Pa) increased about 6% point when thehematocrit at the vein anastomosis increased by about 2% point. When the hematocrit increased by 4% atthe vein anastomosis, an extremely high wall shear stress region (over 7.5 Pa) increased by 3 times. Thus,the variation of hematocrit should be predicted using a multiphase blood model to avoid the critical rangeof wall shear stress when hematocrit changes regionally.

수치해석을 이용한 유리커튼월용 수막노즐 개발

김지태,김성원,성건혁,김동준,유홍선 한국방재학회 2016 한국방재학회논문집 Vol.16 No.4

Vertical fire propagate through a broken building’s glass curtain wall system poses a serious threat to occupant and property. To prevent curtain wall system, using a water film is effectively. Thus, spray hole of glass side is added at existing water curtain nozzle for forming water film. In this study, numerical analysis is performed for obtain flow characteristics along area of pray hole to design goals which are water film over than 1 mm and unprotected area at curtainwall system. As a result, the flow rate decrease 1% according to area of spray hole of glass side decrease 1%. Therefore, flow characteristics of design goal could be archive area of spay hole of glass side is 32 mm 2 . 유리커튼월을 사용하는 건축물은 화재시 유리재가 파손되며 수직화재 전파가 발생 하므로 파손을 방지하는 것이 중요하다. 파손을 방지하기 위해서는 유리외장재에 수막을 형성하는 것이 매우 효과적이다. 따라서 수막을 형성하기 위하여 기존 워터커튼 노즐에 수막 형성을 위한 유리면 살수부를 추가 하였으며 수치해석을 통해 설계 목표에 부합하는 커튼월 노즐을 설계하고자 유리면 살수부 넓이에 따른 유동 특성을 분석하였다. 설계 목표는 커튼월 시스템에 1 mm 이상의 수막과 비보호면이 발생하지 않는 유동특성을 가지는 노즐 형상이다. 그 결과 유리면 살수부의 넓이가 1% 감소 할 때 유리면 살수부의 유량이 1% 감소하였으며 이러한 유리면 살수부 면적과 유량의 관계를 고려하였을 때 유리면 살수부의 넓이가 32 mm 2일 때 목표한 유동 특성을 확보할 수 있을 것으로 판단되었다.

유리 커튼월 구조 내 화재 시 화재 위치에 따른 파손에 영향을 주는 열유동 분석

송윤성,김지태,성건혁,유홍선 한국화재소방학회 2016 한국화재소방학회 학술대회 논문집 Vol.2016 No.춘계