석유화학 플랜트 시설물의 화재손상 특성에 관한 실험적 연구

조규환(Cho, Gyuhwan),안재권(Ahn, Jaekwon) 한국방재학회 2022 한국방재학회논문집 Vol.22 No.2

본 연구에서는, 석유화학 플랜트 시설물을 가정한 내화피복 적용 실험체를 대상으로 표준 및 탄화수소 화재에 노출시킨 후, 화재손상 진단 절차 중 1차 조사의 일환인 육안에 의한 외관 관찰과 더불어 수열온도를 확인하였다. 그 결과로, 내화피복 및 노출 화재 조건별로 내화피복의 변색, 두께 변화 등의 외관 상태에 대한 데이터를 축적하였으나 이를 바탕으로 실험체의 수열온도 추정을 위한 경향성을 확인하기에는 어려운 점이 있었다. 따라서 외관 관찰에 의해 화재손상 정도를 판단하는 방식은 다소 보수적으로 접근할 필요가 있다고 생각된다. 또한 실험체별로 수열온도를 실측한 결과에 의하면 도료의 경우 탄화수소화재에 노출될 시 내화성능을 유지하는데 다른 내화피복에 비해 다소 불리한 점을 확인하였다. As a part of the initial investigation of fire damage diagnosis, fire protection-applied specimens within petrochemical plant facilities were exposed to standard and hydrocarbon fire conditions; then, the heating temperature of the specimens was monitored, and their appearance was checked by visual observation. Although data on the appearance status for discoloration, thickness variations, etc. of fire protection were collated for each set of fire exposure conditions, it was difficult to estimate the heating temperature of the specimens. Therefore, the visual observation method for determining the degree of fire damage needs to be approached somewhat conservatively. Moreover, according to the results of the heating temperature measurements for each specimen, it was confirmed that the paint has a disadvantage in maintaining its fire resistance performance when exposed to a hydrocarbon fire.

건축물 화재조건을 고려한 구획공간의 온도 예측 사례 연구

조규환(Cho, Gyuhwan),안재권(Ahn, Jaekwon) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.4

현행 건축물 주요 구조부재의 내화기준은 획일적인 내화성능(시간)을 확보하도록 요구하고 있으나 건축물은 업종/업태에 따라 다양한 국부적인 화재조건을 가질 수 있으므로 시뮬레이션을 통해 그 다양성을 검토할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 우선, 시뮬레이션의 신뢰성 검증을 위해 기존에 수행되었었던 룸코너테스트(KS F ISO 9705) 결과와 시뮬레이션 결과를 비교하여 그 유사성을 확인하였으며 이후, 실사용 건축물을 대상으로 한 국부 화재조건별 시뮬레이션을 수행하여 위치별로 온도가 상이함을 확인하였다. 이와 같은 결과들을 비춰 볼 때, 획일적인 내화성능(시간)을 요구하는 사양적 내화설계에서 성능위주로의 내화설계 지향이 필요함은 물론 화재 및 구조부재 조건들의 다양성을 보다 종합적으로 고려할 수 있는 시뮬레이션 사례 연구가 적극적으로 이루어져야 할 것으로 생각된다. Current fire resistance standards for major structural members of buildings require uniform fire resistance performance (in hours). However, buildings may be vulnerable to various local-fire conditions, depending on the industry or business, so it is necessary to examine their differences through simulations. In this study, the existing room corner test (KSF ISO 9705) and simulation results were compared to verify the reliability of the simulations. Next, the similarity of the results was identified. Simulations of actual buildings were performed based on local-fire conditions, and it was verified that the temperature varies by location. Based on the results, it is necessary to focus on performance-based fire resistance design rather than the specification-based design, which requires uniform fire resistance performance in hours. Simulation case studies should be conducted to reflect the diversity of the fire and structural member conditions.

석유화학 플랜트 시설물의 화재 온도분포 특성에 관한 해석적 연구

조규환(Gyuhwan Cho),전기수(Kisoo Jeon),안재권(Jaekwon Ahn) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.1

일반적인 시설물과 달리 높은 인화성 및 가연성 물질을 취급하는 석유화학 플랜트 시설물의 경우, 취급하는 물질에 따른 다양한 화재조건들과 더불어 시설물의 구조형태(밀폐형, 개방형 등)들을 우선적으로 검토할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 석유화학 플랜트 시설물의 구조형태 3종을 가정하여, 화재조건별 화재 시뮬레이션을 수행하였으며 각 조건별로 도출된 공간온도분포를 분석하였다. 그 결과, 화재유형 및 화원의 종류와 더불어 시설물 구조형태에 따라서 다양한 온도분포 결과를 확인하였다. 이와 같은 결과들을 미뤄 볼 때, 생산 목적에 따라 다양한 물질을 취급하는 석유화학 플랜트 시설물의 경우, 설비/시설물의 배치 및 구조적 형태와 더불어 화재 시 발생할 수 있는 화재조건들을 종합적으로 검토하여 그에 상응하는 내화설계가 이루어져야 할 것으로 판단된다. In petrochemical plant facilities handling highly inflammable and combustible substances, it is necessary to preferentially review the frame type (closed or open) of the facility with consideration to the various fire conditions that may arise depending on the substances being handled. Accordingly, a fire simulation was carried out in this study for different fire conditions by assuming three frame types, and the spatial temperature distribution was analyzed for each condition. Various temperature distributions were found according to the fire type, fire source, and frame type of the facility. The results showed that petrochemical plant facilities handling diverse substances need to implement fire-resistant designs appropriate for the purpose of the facility by comprehensively considering the arrangement and frame type of the facility and the fire conditions that are likely to arise.

석유화학 플랜트 내화용 피복재의 화재손상 특성에 관한 연구

조규환(Gyuhwan Cho),안재권(Jaekwon Ahn),전기수(Kisoo Jeon) 한국방재학회 2023 한국방재학회논문집 Vol.23 No.3

As industrial facilities, petrochemical plants require prompt investigation, diagnosis, and recovery in the event of fire damage associated with disasters and accidents. Due to the characteristics of petrochemical plants, which are mostly composed of steel structures with fire-resistant coating materials, the coating materials are the first to be damaged. Accordingly, in this study, the fire damage characteristics of fire-resistant coating materials were analyzed experimentally, verifying the possibility of estimating the heating temperatures based on such characteristics. The results show a correlation between the foam expansion ratio and the heating temperature of intumescent fire-resistant coating materials with foam properties. A significant correlation was found between the density and adhesion strength ratio and the heating temperature of spray-applied fire-resistant coatings. The results suggest the possibility of estimating the heating temperatures based solely on the fire damage characteristics of the coating materials, which could provide a platform for simplifying existing methods for investigating and diagnosing fire damage.

건축물 보·바닥 법정 내화구조 분류체계 개선 방안 연구

안재홍(An, Jaehong),조규환(Cho, Gyuhwan),여인환(Yeo, Inhwan) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.1

건축물 화재시 인명 대피시간의 확보와 화재확산 방지 및 건물붕괴 방지를 위하여 건축물의 용도와 규모, 층수에 따라 주요구조부를 내화구조로 설계하고 있으며, 내화구조는 사양적 혹은 성능적 방법에 의해 설계하고 있다. 국내의 경우 건축법령에 의해사양적 내화구조를 명시하고 있는데 현행 법정 내화구조의 경우 부재에 요구되는 내화성능 시간에 상관없이 사용 재료와두께 등에 대해서만 규정하고 있어 과다설계 혹은 과소설계의 문제를 안고 있으며, 특별한 변화 없이 수십 년간 경과되어최근의 건축재료 및 공법의 기술발전과 시대적 요구를 적절히 수용하지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 현행『건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙』 제 3조에 규정되어 있는 건축물 법정내화구조중 보와 바닥구조에 대하여구조형식별, 성능요건별로 세분화하여 새로운 법정 내화구조 분류체계를 제시하고자 한다. To guarantee evacuation time and prevent the spread of fire and the collapse of a building on fire, the main structure is designed based on the fire resistance construction, depending on the number of stories, the purpose, and the scale of the building. Further, the fire resistance construction plan is designed using prescriptive or performance methods. Domestic laws prescribe materials and recommend certain thickness of fire resistance constructions, without considering the fire-resistant performance time. Issues such as over-design or under-design and lack of consideration of the recent technological advancements in construction materials and techniques persist, as considerable time would have elapsed since the enactment of the law. Therefore, the purpose of this study is to make improved modifications to the Building Code for Fire resistance Construction prescribed in Article 3 of the current “Rules for the Standards of Escapes/ Fire-Proof Construction of Buildings and Others.”

무피복 철골 합성보의 내화성능에 관한 연구

안재권(Ahn, Jaekwon),여인환(Yeo, Inhwan),조규환(Cho, Gyuhwan),황규재(Hwang, Kyujae) 한국방재학회 2020 한국방재학회논문집 Vol.20 No.5

본 연구에서는 건축물 주요구조부에 일반적으로 활용되는 철골 합성보의 내화성능에 대하여 재하가열실험을 통해 평가하였다. 이를 통해 H 형강 단면형상에 따른 화재노출형태의 변화와 보에 작용하는 하중비의 변화가 합성보의 내화성능에 끼치는 영향을 검토하였다. 또한 실험결과를 바탕으로 국내외 내화설계기준에서 제시하고 있는 합성보 설계법들의 활용성을 분석하였다. 검토결과, 기존의 한계온도 설계법이나 AISC의 휨내력저감법의 경우 합성보의 내화성능을 다소 보수적으로 판단할 여지가 있으며, 단면형상이나 하중비의 영향을 간과하고 있는 점을 확인하였다. In this study, the fire resistance of steel composite beams typically used in building structures was investigated through standard fire and loading tests. For the tests, fire-exposure conditions depending on the steel section shape and load ratio applied to the beams were considered as the test parameters. Based on the test results, the applicability of fire design methods for composite beams recommended in current domestic and overseas fire design codes was analyzed. The results indicate that the current temperature-based design method and reduced flexural capacity method specified by the American Institute of Steel Construction may lead to the conservative fire design of steel composite beams owing to the underestimation of the effects of the fire-exposure conditions and load ratios.

플랜트 시설물 내화처리에 따른 소요내화성능에 대한 실험적 연구

이두희(Doo Hee Lee),남기태(Gi Tae Nam),조규환(GyuHwan Cho),최두찬(Doo Chan Choi) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회논문지 Vol.36 No.6

플랜트 시설은 일반 건축물과 다르게 화재위험도가 높은 가연물이 적재되어 있음에도 불구하고, 일반 건축물과 동일한 내화저항성능을 확보하도록 제시되어 있다. 따라서 본 연구에서는 일반건축물 내화성능 평가기준인 KS F 2257-1에 제시된 표준화재(cellulosic fire)와 UL-1709에 제시된 플랜트에서 발생가능한 탄화수소(hydrocarbon fire)를 화재하중으로 선정하여 내화성능을 평가하였다. Plant facilities should exhibit the same fire resistance performance as general buildings even though they generally have combustibles with high fire risk, unlike general buildings. Therefore, in this study, the fire resistance performance was evaluated considering the cellulosic fire presented in KS F 2257-1, which is the standard for evaluating fire resistance performance of general buildings, and hydrocarbon fire that can occur in the plant presented in UL-1709.