폼 블록을 활용한 불연속 고체 가연물의 화재확산에 관한 연구

Studies on Fire Spread of Discontinuous Solid Combustibles using Foam Blocks

국내 건축물의 화재 위험성 평가는 주로 화재시뮬레이션을 이용한 수치해석 결과를 통해 이루어지고 있다. 화재시뮬레이션을 수행하기 위해 요구되는 입력인자 중 화재특성(열발생률, 화재 성장률, 화재 지속시간 등) 정보는 평가결과에 큰 영향을 미칠 수 있다. 즉, 정확성이 확보된 화재 위험성 평가를 수행하기 위해서는 화재시나리오에 해당되는 가연물에 대한 화재실험 측정결과가 반드시 요구된다. 이를 위해 국외뿐만 아니라 국내에서도 화재 위험성 평가에 적용되는 다양한 가연물들에 대한 화재실험을 수행하고 있으며, 측정된 화재특성 정보를 보고서 및 논문을 통해 제공하고 있다. 가연물의 화재특성 정보는 대부분 화재실험에서 측정된 시간에 따른 열발생률 또는 단위 면적당 화재하중으로 표현된다. 이때, 열발생률 및 화재하중은 가연물의 배치조건 및 이격거리에 따른 화재확산을 고려하지 않은 가연물의 단순한 열량정보를 의미한다. 그러나 실제 건축물의 공간 내부에 설정될 수 있는 가연물은 다양한 배치조건 및 이격거리를 나타낼 수 있으며, 이는 가연물의 화재확산에 큰 영향을 미칠 수 있다. 고체 가연물의 배치조건 및 이격거리에 따라 가연물이 화염 또는 고온 연층으로부터 받는 열적 피드백의 양이 변화될 수 있으며, 화재확산 여부 및 속도까지 영향을 미칠 수 있다. 최종적으로 불연속적으로 설정된 고체 가연물은 배치조건 및 이격거리에 따라 화재성상이 크게 달라질 수 있다. 따라서 화재 위험성 평가를 위해 적용될 수 있는 가연물의 화재특성을 보다 현실적이고 정확하게 고려하기 위해서는, 가연물의 배치조건 및 이격거리에 따른 화재확산에 대한 적절한 고려가 반드시 이루어져야 한다. 본 연구에서는 불연속 고체 가연물의 화재확산 현상을 분석하기 위한 화재실험 및 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 위해 선정된 가연물로는 입체적이고 단일 물질로 비교적 편차가 작을 수 있는 polymer 재질의 폼 블록을 이용하였으며, 폼 블록 사이의 이격거리 및 배치방법에 따른 화재확산 현상을 관찰하였다. 또한 화재모델 FDS를 이용한 수치해석을 통해 불연속 고체 가연물을 대상으로 화재확산 모델의 예측 성능을 검토하였다.