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      • KCI등재

        다양한 형상의 밀폐된 구획에서 최대 열발생률 예측을 위한상관식 검토

        윤홍석,황철홍 한국화재소방학회 2018 한국화재소방학회논문지 Vol.32 No.1

        In a closed-compartment with various configurations, the correlation that can predict the maximum heat release rate (HRR)with the changes in internal volume and fire growth rate was investigated numerically. The volume of the compartment wascontrolled by varying the length ratio based on the bottom surface shape of the ISO 9705 fire room, where the ceiling heightwas fixed to 2.4 m. As a main result, the effect of a change in ceiling height on the maximum HRR was examined by acomparison with a previous study that considered the change in ceiling height. In addition, a more generalized correlationequation was proposed that could predict the maximum HRR in closed-compartments regardless of the changes in ceilingheight. This correlation had an average error of 7% and a maximum error of 19% for various fire growth rates when comparedwith the numerical results. Finally, the applicability of the proposed correlation to representative fire compartments applied tothe domestic performance-based design (PBD) was examined. These results are expected to provide useful information onpredicting the maximum HRR caused by flashover in closed-compartments as well as the input information required in a firesimulation. 다양한 밀폐 구획을 대상으로 내부 체적 및 화재성장률의 변화에 따라 최대 열발생률의 예측이 가능한 상관식이 수치적으로 검토되었다. 구획의 체적은 ISO 9705 화재실의 바닥면 형상을 기준으로 길이 비의 변화를 통해 조절되었으며,이때 천장 높이는 2.4 m로 고정되었다. 주요 결론으로서, 천장 높이의 변화가 고려된 선행연구 결과와의 비교를 통해,천장 높이의 변화가 최대 열발생률에 미치는 영향이 검토되었다. 또한 밀폐된 구획에서 천장 높이 변화와 관계없이 최대 열발생률을 예측할 수 있는 보다 일반화된 상관식이 제안되었다. 이 상관식은 수치결과와 비교할 때 다양한 화재성장률에 대하여 평균적으로 7%, 그리고 최대 19%의 오차를 갖는 것으로 확인되었다. 마지막으로 국내 성능위주설계에적용된 5개의 대표적인 구획을 대상으로, 제안된 상관식의 적용 가능성이 검토되었다. 본 연구결과는 화재시뮬레이션에서 요구되는 입력정보 뿐만 아니라, 밀폐된 공간에서 플래시오버에 의해 야기될 수 있는 최대 열발생률의 예측에 관한 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

      • KCI등재

        밀폐된 구획실의 체적변화가 최대 열발생률에 미치는 영향에 관한 수치해석 연구

        윤홍석,남동군,황철홍 한국화재소방학회 2017 한국화재소방학회논문지 Vol.31 No.5

        The effects of changes in area and location of fire source, fire growth rate, and volume of compartment on the major firecharacteristics, including heat release rate, in closed compartment fires were examined. To this end, a fire simulation usingFire Dynamics Simulator (FDS) was performed for ISO 9705 room with a closed opening. As main result, it was found thatthe changes in the area and location of fire source did not significantly affect the thermal and chemical characteristics insidethe compartment, such as maximum heat release rate, total heat release, maximum temperature at upper layeras well as speciesconcentrations. However, increasinthe fire growth rate and volume of compartment resulted in increase of the maximum heatrelease rate and total heat release, decrease in the limiting oxygen concentration and increase in the maximum COconcentration. Finally, a methodology for the application of fire growth curves to closed compartment fires was proposed byderiving the correlation of the maximum heat release rate expressed as a function of the fire growth rate and the volume ratioof compartment based on the ISO 9705 room. 밀폐된 구획실 화재에서 화원의 면적 및 위치, 화재성장률, 구획 체적의 변화가 열발생률을 포함한 주요 화재특성에 미치는 영향이 검토되었다. 이를 위해 닫힌 개구부가 적용된 ISO 9705 화재실을 대상으로 Fire Dynamics Simulator(FDS)를 활용한 화재시뮬레이션이 수행되었다. 주요 결론으로서, 화원의 면적 및 위치의 변화는 최대 열발생률, 총열량, 상층부의 최대 온도 및 화학종 농도를 포함한 구획 내의 열적 특성과 화학적 특성에 큰 영향을 주지 않음을확인하였다. 그러나 화재성장률과 구획 체적의 증가는 최대 열발생률 및 총 열량의 증가를 가져오며, 한계산소농도의 감소 및 최대 CO 농도의 증가를 발생시킨다. 마지막으로 화재성장률과 구획 체적의 함수로 표현된 최대 열발생률의 상관식을 도출하여, 밀폐된 구획실 화재에 대한 화재성장곡선의 적용을 위한 방법론이 제안되었다.

      • KCI등재

        산소소모 열량 측정법 기반의 열발생률을 측정하기 위한 헬스 케어용 산소센서의 적용

        윤홍석,류상훈,황철홍 한국화재소방학회 2021 한국화재소방학회논문지 Vol.35 No.2

        In an oxygen consumption calorimeter system for measuring heat release rate, the CO/CO2 analyzer and the O2 analyzerfor chemical species analysis of the sampling gas are the main factors that increase the construction cost of the system. In this experimental study, a low-cost device with performance similar to that of the existing high-cost device wasdeveloped. To evaluate the contribution of the CO/CO2 analyzer to the measurement of the heat release rate, theperformance of unsteady and steady-state conditions depending on whether CO/CO2 was measured for diffusion flames withvarious fire growth rates was examined. As a result, it was confirmed that when only the O2 concentration was considered,the heat release rate could be measured accurately. Based on these results, the measurement performance of a low-cost O2analyzer manufactured using an oxygen sensor for healthcare was verified. As a result of the verification of the low-costO2 analyzer for diffusion flames with various fire growth rates, it was confirmed that the relative error was within 10%for unsteady and steady-state fire sources and can be used to measure the heat release rate. 열발생률 측정을 위한 산소소모열량계 시스템에서 샘플링 가스의 화학종 분석을 위한 CO/CO2 및 O2 분석기는 시스템의 구축비용을 증가시키는 주 요인이다. 본 연구에서는 기존의 고가형 장치와 유사한 성능을 가지는 보급형 장치를 개발하기 위한 실험적 연구가 수행되었다. 열발생률 측정에 대한 CO/CO2 분석기의 기여도를 평가하기 위해 다양한 화재성장률의 확산화염을 대상으로 CO/CO2의 측정여부에 따라 비정상 및 정상상태에 대한 측정성능이 검토되었다. 그 결과 O2 농도만을 고려하더라도 열발생률의 적절한 측정이 가능함을 확인하였다. 이를 바탕으로 헬스 케어용 산소센서를 이용해 제작된 보급형 O2 분석기의 측정성능이 검증되었다. 다양한 화재성장률을 갖는 확산화염에대한 보급형 O2 분석기의 검증 결과, 비정상 및 정상상태 화원에 대해 10% 이내의 상대오차를 가지며, 열발생률 측정에 활용이 가능함을 확인하였다.

      • KCI등재

        판형 열유속계의 소형화에 따른 공간 해상도 개선에 관한 연구

        윤홍석,한호식,황철홍 한국화재소방학회 2019 한국화재소방학회논문지 Vol.33 No.2

        화재환경에서 열유속 측정을 위해 사용되는 판형 열유속계의 측정 오차 및 소형화를 통한 공간 해상도 개선에관한 실험적 연구가 수행되었다. 주요 결과로서, Plate의 뒷면에 설치되는 단열재의 두께 및 밀도 변화에 따른 측정값분석을 통해, 판형 열유속계의 측면으로의 열손실이 측정오차에 큰 영향을 줄 수 있음이 확인되었다. 또한 기존 10cm 크기의 정사각형 형상을 기준으로 소형화를 통해 3 cm 크기의 판형 열유속계도 충분히 정확한 열유속 측정이가능함을 확인하였다. 본 연구결과는 화재환경에서 보다 정확한 국소 위치의 열유속 측정을 위해 유용하게 활용될것으로 기대된다. This study assessed the measurement errors and improvement of the spatial resolution through miniaturization of theplate thermometer used to measure the heat flux in a fire environment. As a result, the heat loss to the side of platethermometer was found to have a significant influence on the measurement error through analysis of the measurementvalues according to the thickness and density change to the insulation installed on the back side of the plate. Basedon the existing 10 cm square shape, it was also confirmed that the 3 cm size plate thermometer could measure the heatflux with satisfactory accuracy through miniaturization. These results are expected to be useful for accuratemeasurements of the heat flux at local locations in a fire environment.

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