개방환경에서의 화재특성에 기반한 구획화재의 CO yield 예측 방법론

Methodology for Predicting the CO Yield of Compartment Fires Based on Fire Characteristics in an Open Environment

성능위주 소방설계에서 건축물의 화재위험성은 화재시뮬레이션에 의해 평가된다. 이를 위한 프로그램으로 가장 널리 활용되는 Fire Dynamics Simulator (FDS)는 유저가 입력하는 경계조건과 물리 및 수치적 인자에 근거해 화재현상을 예측하게 된다. 이로 인해 화재위험성에 대한 정확한 평가를 위해 적절한 인자가 입력되어야 한다. 그 중 연료의 소모량에 따른 CO 생성량을 의미하는 CO yield는 인명안전과 밀접한 연관성을 갖는 구획 내부의 CO 농도를 결정하는 인자이다. 이로 인해 FDS를 통한 화재위험성평가 시 CO yield는 매우 신중하게 입력되어야 한다. 그러나 동일한 가연물의 화재에서 CO yield는 건축물의 형상 및 환기조건에 따라 큰 변화를 겪게 된다. 이에 따라 화재조건 및 가연물 종류에 따른 CO yield의 변화가 다양한 연구자들에 의해 검토되었다. 그러나 제한적인 구획형상, 가연물 종류를 고려하였으므로 매우 다양한 화재조건에 대해 CO yield를 입력하는데 한계가 있다. 부정확한 CO yield의 입력한 화재위험성에 대한 과소평가, 이에 따른 인명피해를 야기할 수 있다. 따라서 가연물의 종류, 건축물의 형상 등 기본적인 정보에 근거하여 구획화재의 CO yield를 예측 가능한 상관관계가 도출되어야 할 필요성이 있다. 이러한 배경 하에 본 연구에서는 구획화재의 CO yield를 예측하기 위한 방법론 도출을 목적으로 실험적 연구가 수행되었다. 동일한 연료(n-heptane)가 다양한 구획형상 및 환기조건에서 연소할 때 CO yield의 변화가 검토되었으며, 이를 위해 1/4 규모로 축소된 ISO 9705 구획이 top, high, middle 및 low의 네 개 파트로 분리되었다. 이와 더불어 환기조건의 변화를 위하여 개구부의 폭이 0.05 ~ 0.20 m로 변화되었다. 이를 통해 화재조건에 따른 CO yield의 변화가 검토되었으며, 이러한 변화를 예측할 수 있는 상관관계가 도출되었다. 본 연구를 통해 도출된 상관관계의 활용은 화재위험성평가의 신뢰성 향상에 기여할 것으로 기대된다.