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Fire Sci. Eng. > Volume 32(3); 2018 > Article
Fire Science and Engineering 2018;32(3):51-59.
DOI: https://doi.org/10.7731/KIFSE.2018.32.3.051    Published online June 30, 2018.
공연장 화재 축소모형의 전산시뮬레이션을 통한 방화막 영향 예측
김동환, 이치영, 김동균
1부경대학교 소방공학과
2부경대학교 소방공학과
3한국산업기술시험원
Prediction of the Fire Curtain Effect through a Numerical Simulation of a Reduced Scale Model for Fires in Theaters
Kim Dong Hwan, Lee Chi Young, Kim Duncan
1Dept. of Fire Protection Engineering, Pukyong National University
2Dept. of Fire Protection Engineering, Pukyong National University
3Korea Testing Laboratory
요약
공연장 화재 시 방화막이 객석공간으로의 연기 확산을 억제하는데 중요한 역할을 할 수 있음에도 불구하고 이에 대한 연구가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 전산시뮬레이션의 신뢰성을 확인하기 위하여 기존 축소모형실험에 대해 전산시뮬레이션을 수행하고 결과를 비교하였으며, 해당 전산시뮬레이션을 이용하여 방화막의 영향을 예측하였다. Fire Dynamics Simulator (FDS)를 이용하였고, 자연배출구 크기는 무대공간 바닥면적의 ~10%, ~5%, ~1%로 설정하였다. 연기 거동을 가시화하고 질량 유량 및 온도 등을 측정하고 분석하였다. 실규모 공연장 화재에서의 방화막 영향을 예측하기 위하여 상사법칙을 활용하였다. 방화막이 없을 때 본 전산시뮬레이션 결과는 기존 축소모형실험 결과와 비교적 잘 일치하였다. 한편, 실규모 공연장 화재 시, 방화막은 자연배출구 및 프로시니엄 개구부를 통한 질량 유량 및 객석공간으로 soot 유출이 일어나는 시점에 지대한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 방화막 개발을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
Abstract
Although a fire curtain plays an important role in preventing smoke from spreading to the auditorium in a theater fire, there has been insufficient research on fire curtains. In this study, to check the accuracy of numerical simulation, for previous experiments using a reduced scale model, a numerical simulation was carried out, and the results were compared with previous experimental data. The fire curtain effect was then predicted numerically. A Fire Dynamics Simulator (FDS) was used, and the natural exhaust vent sizes were set to ~10%, ~5%, and ~1% of the stage floor area. The smoke movement was visualized, and the mass flow rates and temperatures were measured and analyzed. In addition, the law of similarity was used to examine the influence of a fire curtain in a real scale theater fire. Without the fire curtain, the present numerical simulation results were in agreement with the previous experimental data within reasonable accuracy. Meanwhile, the fire curtain affects the mass flow rates through the natural exhaust vent and proscenium opening, as well as the start time of soot outflow to the auditorium. Overall, the present results can be used to develop a fire curtain system.
Key Words: Fire curtain, FDS, Smoke movement, Natural exhaust vent, Fire in theater


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