위험물 저장탱크 화재 시 미분무 수막의 복사열 차단 효과 평가

Evaluation of Thermal Radiation Blocking Effect of Water Mist Curtain in Fire of Hazardous Material Storage Tank

본 연구에서는 실규모 위험물 저장탱크 화재 시 미분무 수막의 복사열 차단 효과에 대한 전산해석을 수행하였다. 전산해석을 위해 fire dynamics simulator (FDS)를 이용하였고, 실규모 위험물 저장탱크 화재에 대한 기존 실험 연구를바탕으로 FDS의 열유속 예측 정확도를 확인하였다. 이후 실규모 위험물 저장탱크에 미분무 수막 설비를 설치하여,화원 조건과 미분무 수막 특성에 따른 열유속과 미분무 수막의 복사열 차단율을 검토하였다. 전산해석 결과, 화원이탱크 및 방유제이고, 노즐의 분사각이 크고 액적 크기가 작은 경우가 미분무 수막에 의해 열유속이 낮아지고 복사열차단율이 증가하는 것으로 나타났다. 인접 탱크 부근(노즐이 설치된 위치에서 지면으로부터 2∼14 m 높이 구간)에서미분무 수막에 의한 복사열 차단율은, 화원이 탱크 및 방유제인 경우와 탱크인 경우 각각 62.5∼72.4%와 33.5∼67.4%, 분사각이 180°와 90°인 경우 각각 62.5∼72.4%와 54.4∼65.3%, 액적 크기가 400 μm와 200 μm인 경우 각각62.5∼72.4%와 71.2∼83.0%로 측정되었다. 본 연구를 통해 실규모 위험물 저장탱크 화재 시 미분무 수막이 인접 탱크로의 복사열을 효과적으로 차단할 수 있음을 확인하였다

In this study, the thermal radiation blocking effect of a water mist curtain in a full-scale hazardous material storage tankfire was numerically simulated. A fire dynamics simulator (FDS) was used for the numerical simulation, and the accuracyof the heat flux prediction of the FDS was verified using an earlier experimental study on a full-scale hazardous materialstorage tank fire. Subsequently, a water mist curtain system was installed in a full-scale hazardous material storage tank,and the effects of fire source conditions and water mist curtain characteristics on the heat flux and thermal radiationblocking rate of the water mist curtain were examined. The results of the numerical simulation showed that the water mistcurtain decreased the heat flux and increased the thermal radiation blocking rate when the fire source was a tank and dikeand when the nozzle had a large spray angle and a small droplet size. Near the adjacent protected tank (in the height of2∼14 m from the ground at the nozzle installation position), the thermal radiation blocking rate of the water mist curtainwas measured to be 62.5∼72.4% and 33.5∼67.4% for the tank and dike fire and the tank fire, respectively, 62.5∼72.4%and 54.4∼65.3% for the spray angles of 180° and 90°, respectively, and 62.5∼72.4% and 71.2∼83.0% for the dropletsizes of 400 and 200 μm, respectively. This study confirmed that the water mist curtain could effectively block the thermalradiation from the fire tank to the adjacent tanks during a full-scale hazardous material storage tank fire.