미분무 소화 설비의 액적 크기에 따른 화원 도달 특성 분석

Analysis of Fire Source Reaching Characteristics for Different Particle Size

미분무 소화 설비의 소화 성능은 유량과 액적 운동량 등의 영향을 받는다. 액적 크기가 너무 작은 경우 액적이 화염에 도달하기 전에 많은 양이 증발하고, 액적 크기가 큰 경우 많은 양의 액적이 화염을 통과하여 화원에 도달한다. 따라서, 액적 크기에 따른 화염 침투 능력을 분석할 필요가 있다. 본 연구는 미분무 소화 설비의 액적 크기에 따른 액적의 화염 침투 능력을 Fire Dynamics Simulator (FDS)을 통하여 분석하였다. 2.4 m × 2.4 m × 3.2 m의 화재실에 0.8 m × 2 m의 환기구 한 쌍을 하단에 위치시켰다. 미분무는 단일 오리피스 노즐을 통하여 공급하였다. 분사 압력 10.5 bar, 유량 2.63 lpm의 조건 하에서 실험값과 비교를 통해 미분무의 유량 및 액적 크기에 대하여 검증하였다. 화원으로는 한 변의 길이가 1 m인 정사각형 모양의 메테인 버너를 바닥면에 두어 사용하였으며, 열방출율은 500 kW로 설정하였다. 액적 직경 (  )은 74 ㎛를 기준으로 0.8배와 1.2배 3가지 경우를 분석하였다. 화원에 도달하는 소화용수의 양은 단위 면적 당 누적 질량을 측정하여 분석하였 다. 액적 직경이 74 ㎛ 대비 0.8배의 경우 화원에 도달하는 소방용수의 양은 0.8배가 되었다. 반면, 직경이 1.2배인 미분무의 경우 화원에 도달하는 소화용수의 양이 1.06배가 되었다. 액적 직경이 0.8배인 미분무의 증발량은 74 ㎛의 액적 증발량 대비 1.06배 증가하였으며 액적 직경이 1.2배인 경우 액적 증발량은 기준 대비 0.95배가 되었다. 증발량의 감소가 도달량의 증가에 영향을 미친 것으로 사료된다. 화재실 내부의 평균 온도는 직경에 따라 3 °C 이내로 큰 차이를 보이지 않았다.