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학술대회자료

풀 화재의 열방출률 측정을 위한 판형 열유속계의 적용성 평가

열방출률(Heat Release Rate, HRR)은 화재로부터 방출되는 단위시간 당 열에너지(kW)를 의미하며, 화재규모 및 위험성을 평가하기 위한 가장 기본적 물리량으로 인식된다. 열방출률은 연료의 질량감소율(Mass loss rate), 연소생성물의 엔탈피를 통해 측정될 수 있으나, 복합가연물에 대한 적용성 및 연소생성물이 겪는 열손실 정량화의 한계로 다양한 화재조건에 적용되는데 한계가 있다. 이에 따라 연소과정에서 생성 또는 소모되는 화학종의 농도를 고려하는 산소소모법(Oxygen consumption method)이 열방출률 측정에 널리 활용되고 있다. 산소소모법에 기반한 열방출률의 측정은 가연물의 종류 및 열손실의 영향을 받지 않는다는 장점이 있으나, 화재로부터 발생되는 연소생성물이 전량 포집되어야만 적절한 측정이 가능하다. 이로 인해 산소소모열량계는 포집후드 및 배기 fan의 성능에 따라 특정 규모 이상의 화재에 대한 열방출률 측정에 한계를 가지고 있다. 특히, 건축물 규모의 화재에 대한 열방출률 측정결과는 소방설계를 위한 유용한 참고자료가 될 수 있으나 산소소모열량계의 한계로 인해 충분한 화재 DB의 확보가 어려운 실정이다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 화재로부터 방출되는 열에너지의 종류 및 특성이 고려될 수 있다. 화재의 총 방출열량 중 일정 비율은 복사열에너지 형태로 방출된다. 또한 특정 거리 이상의 조건에서 화염으로부터 방출되는 복사열유속은 등방성 복사(isotropic radiation)로 간주될 수 있다. 이러한 특성들에 대한 고려를 통해 본 연구에서는 헵탄(heptane)풀 화재의 복사열유속에 기반한 열방출률의 측정이 시도되었다. 이 때 복사열유속의 측정에는 선행연구를 통해 응답성능 및 정확도가 검증된 Plate thermometer (PT)가 활용되었다. 매우 간단한 복사열유속 측정장치인 PT를 활용한 열방출률의 예측은 대형 화재의 규모평가 및 이를 고려한 화재안전설계에 유용한 정보를 제공할 것으로 기대된다.

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