개구부와 화원 조건이 구획실 내 온도 및 유동에 미치는 영향에 대한 전산시뮬레이션

Numerical Simulation for Effects of Opening and Fire Source Conditions on Temperature and Flow in Compartment

구획실 내 화재 시 발생하는 연기를 외부로 원활하게 배출하는 것은 재실자의 안전 및 피난을 위해 매우 중요하다. 구획실 내 연기를 외부로 배출하는 대표적인 방법으로 기계배연 방식과 자연배연 방식이 있는데, 이 중 자연배연 방식은 기계배연 방식에 비해 동력원을 이용하는 특별한 설비가 비교적 불필요하고, 전체 시스템을 단순화하여 구성할 수 있다는 장점이 있다. 이 경우, 구획실 내 자연배출구와 같은 개구부의 조건은 구획실 내 온도 및 유동 분포, 개구부를 통한 유체 거동 등에 지대한 영향을 미칠 수 있다. 이를 확인하기 위하여 본 연구 그룹에서는 기존에 수평 개구부와 수직 개구부가 설치된 소규모 공간을 이용하여 개구부조건과 화원의 조건이 구획실 내 화재 상황(즉, 온도 분포, 유체 거동 등)에 미치는 영향에 대한 실험을 수행한바 있다. 해당 연구 결과는 개구부와 화원의 조건이 구획실 내 화재 상황에 미치는 영향을 분석하는데 유용하게 활용될 수 있을 뿐 아니라 구획실 화재 현상에 대한 전산시뮬레이션(Numerical simulation)의 예측 정확도를 확인하는데 이용될 수 있다. 본 연구에서는 기존 실험 연구의 조건 중 구획실 내 화원의 위치가 바닥의 측면인 경우를 대상으로 개구부와 화원 열방출률 조건이 구획실 내 온도와 유동에 미치는 영향에 대해 전산시뮬레이션을 수행하였다. 전산시뮬레이션을 위해 Fire Dynamics Simulator (FDS)를 이용하였고, 전산시뮬레이션을 통해 얻은 결과와 기존 실험 결과 간 비교를 통해 전산시뮬레이션의 예측 정확도를 분석하였다.