대심도 지하역사 화재안전성 향상을 위한 환기설비 최적 운영 방안 연구 :A study on the optimal operation of ventilation facility for improving fire safety in a very deep underground station

김영매

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김영매 (한국교통대학교, 한국교통대학교 교통대학원)

지도교수: 권혁빈

발행연도: 2020

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이용수18

이 논문의 연구 히스토리 (2)

2020

대심도 지하역사 화재안전성 향상을 위한 환기설비 최적 운영 방안 연구

김영매 교통정책교통시스템공학과 2020.01 학위논문

2019

방재설비 운영을 고려한 대심도 지하역사의 화재안전성 평가

김영매 , 홍석우 , 권혁빈 한국도시철도학회논문집 2019.03 학술저널

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지하 철도의 노선이 증가함에 따라 지하역사의 심도(深度)가 더욱 깊어지고, 이로 인해 화재 시 피난자의 이동거리가 늘어나므로 인명피해가 더 크게 발생할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 지하역사에서 열차 화재 시 화재안정성 향상을 목적으로 다양한 환기설비의 운전모드를 조합하여 전산유체해석(CFD)을 통해 제연효과를 정량적으로 분석하였다. 화재 시나리오 3개와 제연 시나리오 25개가 조합된 총 75개 시나리오를 전산유체해석(CFD)을 통해 온도, 매연(Soot) 농도, CO 농도에 따른 인명피해 기준을 고려하여 허용안전피난시간(ASET)을 계산하였고 화재안전성 향상을 위한 환기설비의 최적 운영방안을 제시하였다.
해석결과를 토대로 지하역사 열차 화재 시 굴뚝 효과(Stack effect)가 발생하였다. 정거장 운전모드(Mode_Station)의 제연풍량이 크기 때문에 터널 운전모드(Mode_Tunnel)보다 제연효과에 미치는 영향이 더 큰 것으로 확인되었다. 정거장에서 급기가압하여 화재 연기가 승강장으로 유입되지 않도록 하고 터널 환기설비를 이용하여 제연하는 방식이 기존의 방식보다 화재안전성을 향상시킬 수 있다. 화재 차량 위치에 따라 끝단 차량 화재의 경우 터널에 있는 환기구 팬(TVF)을 이용하여 화재 차량과 가까운 환기구에서 배기하는 것이 가장 효율적인 제연효과로 나타났고, 중앙 차량 화재의 경우 터널의 환기구 팬(TVF)을 이용하는 것보다 정거장 공조설비(SVR)를 이용하여 전체 급기하거나 또는, 승강장에서 배기, 대합실에서 급기하는 조합이 제연에 효율적인 것으로 확인되었다.

#지하역사 #화재안전성 #환기설비 #허용안전피난시간 #전산유체해석

I. 서 론 1
1. 연구 배경 1
1.1. 지하역사 화재의 위험성 1
1.2. 지하역사 화재안전성 분석 4
1.2.1. ESM 기반의 정량적 위험도 평가(QRA) 4
1.2.2. 화재 위험도 분석을 위한 ASET, RSET 7
1.2.3. 화재안전성 분석 기준 8
1.2.4. 화재안전성 분석의 연구 동향 11
1.3. 지하역사 화재안전 관련 설비 16
1.3.1. 연기 차단 설비 16
1.3.2. 환기 공조 설비 19
1.3.3. 화재 진화 설비 20
1.4. 화재안전성 분석에 대한 문제점 21
2. 연구 목적 및 논문 구성 22
2.1. 연구 목적 22
2.2. 논문 구성 23
II. 본 론 24
1. 이론적 배경 24
1.1. 최적 방안을 위한 ASET 분석 24
1.2. ASET 분석을 위한 전산유체해석 25
1.3. 전산유체해석의 기본 원리 27
1.3.1. 지배방정식 27
1.3.2. 수치해법 29
1.3.3. 난류 모델 30
1.3.4. 화재 연소 모델 31
2. 연구 방법 34
2.1. 문제 정의 34
2.1.1. 피난 계획 및 안전설비 계획 34
2.1.2. 화재 시나리오 37
2.1.3. 제연 시나리오 38
2.2. 해석 모델 41
2.2.1. 화재 차량 모델 41
2.2.2. 화재 역사 모델 41
2.2.3. 해석 격자 42
2.3. 전산유체해석 조건 43
2.3.1. 초기 조건 43
2.3.2. 경계 조건 43
2.3.3. 환기설비 위치 및 풍량 조건 45
2.3.4. 측정 위치 및 측정 기준 48
III. 해석 결과 분석 52
1. 미제연 시나리오의 결과 분석 52
1.1. 시간에 따른 화재 유동 분석 53
1.2. 공간에 따른 화재 유동 분석 55
1.2.1. 층 별 온도 분포 55
1.1.2. 층 별 유속 분포 57
1.3. 안전기준 요소 별 ASET 결과 59
1.4. 화재 발생 위치 별 ASET 결과 64
2. 제연 시나리오의 결과 분석 67
2.1. 화재 시나리오 별 해석 결과 67
2.1.1. 선두 차량 화재 67
2.1.2. 중앙 차량 화재 75
2.1.3. 후미 차량 화재 82
2.2. 제연 시나리오 별 ASET 결과 89
2.3. 운전모드 별 제연효과 분석 92
2.3.1. 정거장 운전모드에 따른 제연효과 분석 92
2.3.2. 터널 운전모드에 따른 제연효과 분석 94
2.3.3. 운전모드에 따른 제연효과 비교 97
2.4. 환기설비 최적 운영 방안 99
IV. 결론 및 향후 연구 방향 102
1. 결론 102
2. 향후 연구 방향 104
참고문헌 105
부록 113
[부록1] 철도차량기술기준 발췌 113
[부록2] 철도시설의 기술기준 발췌 115
[부록3] 철도터널의 화재안전성 분석 방법 매뉴얼 117
[부록4] 도시철도정거장 및 환승·편의시설 설계지침 119
[부록5] 철도차량 운전규칙 발췌 121
Abstract 123
감사의 글 125

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	저자 메타	소속기관, 소속부서, 직급, 연구분야, 연구키워드, 이용수, 피인용수, 저자 논문활용도

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