다른 연료를 이용한 이중 풀 화염의 상호작용이 CO 및 Soot yield에 미치는 영향

Effect of Interaction of Dual Pool Flames with Different Fuels on CO and Soot Yields

최근 국내 건축물의 고층화, 복합화 및 대형화에 따라서 화재 위험성 극복을 위해 성능위주설계(performance based design, PBD)가 시행되고 있다. 일반적으로 화재위험성은 PBD를 통해 단순한 Timeline 분석에 근거하여 평가되며, 국내는 PBD의 신뢰성 향상을 위하여 지속적으로 다양한 연구가 수행되고 있다. 구체적으로 PBD 수행 시 화재시뮬레이션(Fire Dynamics Simulator, FDS)의 입력인자 중 연기농도 및 가시도의 예측결과에 큰 영향을 미칠 수 있는 CO 및 Soot yield에 대한 정확도의 중요성이 보고된 바 있다. 이때 FDS에 입력되는 화원의 정보는 일반적으로 단일 또는 복합 소재의 가연물에서 측정된 값이 적용되며, 복합 소재는 동일한 용도라도 복잡한 구성 성분의 차이로 인하여 입력 값을 특정 짓기 어렵다. 이에 본 연구진은 예비 연구로서, 복합 소재를 상대적으로 용이하게 접근하고자 액체 연료가 적용되었으며, 서로 다른 연료의 풀 화염이 상호작용을 통해 CO 및 Soot yield에 미치는 영향에 대한 연구를 수행하고자 한다. 액체 풀 화염의 특성 상 지속적인 열이 가해질 때 발생되는 비등을 방지하여 측정값의 정확성 확보를 위해 외부 버너에 물을 통해 냉각되었다. 이때 연료로는 에탄올(Ethanol), 헵탄(Heptane), 등유(Kerosene), 톨루엔(Toluene)이 적용되었으며, 다양한 조합을 통해 이중 풀 화염이 형성되었다. 이중 풀 화염을 이용하여 충분한 거리를 확보함에 따라 두 개의 화염이 독립적으로 존재하거나, 근접한 거리에 의해 화염이 융합(merging)되어 서로의 화염에 상호작용으로 인한 측정값이 비교되었다. 결론적으로 이중 풀 화염에 적용된 서로 다른 연료는 거리가 변화됨에 따라 미치는 상호작용에 의한 CO 및 Soot yield가 검토되었다. 이는 복합 소재 가연물에서 발생되는 복잡한 현상의 규명을 위한 초기 연구로써, 추후 다양한 Polymer 계열의 시편을 통해 단계적으로 접근하여 CO 및 Soot yield의 신뢰성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.