침대매트리스의 열대류 공간 확산을 고려한 화염전파 모델 도출

Derivation of a flame spread model based on thermal convection space in mattress fires

건축물내 공간에서 발생하는 화재는 공간의 구조나 가연물의 조건에 따라 화재 성상이 좌우되기 때문에 다양한 실험에 따른 데이터베이스 축적이 필요하다. 가연물의 연소 실험은 점화시간, 열방출률, 화염확산속도, 화염이동거리 등 실험을 통하여 다양한 요인이 측정되고 있다. 하지만, 초기화재에서 성기화재로 확대되는 과정을 예측하는데 공학적 모델이 충분하게 확립되어 있다고 말하기는 어렵다. 본 논문은 매트리스의 설치높이가 매트리스의 연소 거동에 미치는 영향을 확인하고, 화염확산속도 예측에 대한 기존 계산 모델을 수정함으로써 좀 더 실용 가능한 화염확산속도 모델식을 구축하였다. 실험은 자유공간에서 실시하였고, 매트리스의 열방출량을 측정하였으며, 매트리스의 표면과 이면의 화염확산속도는 온도 측정과 비디오 영상을 통하여 확인하였다. 실험 결과 매트리스 설치높이가 높을수록 화재성장속도와 최대 열방출속도가 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 매트리스에서 시작된 화염은 매트리스 소재를 녹여 바닥에 연소적하물을 생기게 하고, 이러한 연소적하물로부터 화염은 매트리스 자체의 화염과 합쳐지면서 열방출량과 화염높이가 높아졌다. 따라서, 매트리스의 설치높이에 따른 연소 거동은 용융된 적하물질의 연소에 영향을 받는다고 생각된다. 연소시 적하물에 의해 생긴 화염은 매트리스의 화염확산속도를 가속화했을 가능성이 있다. 일반적으로 화염확산속도는 화염에 인접한 복사의 영향으로 매트리스 상부 표면에 입사하는 열유속에 의해 결정되지만, 우리는 매트리스의 수직 단면으로의 열기류에 의한 대류열유속과 화염에 의한 복사열유속 모두의 영향을 고려하여 기존에 제안된 모델을 수정하였다.