대공간의 연기유동에 대한 수치해석적 분석

• 영문명: Study on Numerical Analysis of Smoke Flow in Large Space
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 김정엽 김지석 Kim, Jung-Yup Kim, Ji-Seok
• 간행물 정보: 『3. 한국방재학회 학술대회논문집』2014년, 321~324쪽, 전체 4쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2014.02.19

국문 초록

본 연구에서는 대공간에서의 연기유동을 해석하기 위한 방안으로 전산유체역학을 바탕으로 하는 수치해석 기법을 적용하였으며, 구체적으로는 정확성과 타당성이 검증되어 열 유동 해석문제에 널리 적용되고 있는 3차원 범용프로그램인 CFX14를 사용하였다. 수치해석 대상은 스페인에서 수행된 Murcia Atrium Fire Tests의 대공간을 선정하였다. 대상 대공간은 $19.5m{\times}19.5m{\times}20.0m$의 전체적인 크기를 갖는다. 천장에는 4개의 배연 송풍기가 설치되어 있고, 벽의 하단부에 8개의 그릴형 흡입구가 설치되어 있다. 수치해석 조건은 상기의 실규모 실험 Test 1과 동일하게 열방출율과 흡입구의 개방방식 조건을 적용하였다. 열방출율이 1.35 MW이고 흡입구는 모두 개방하는 조건이 적용되었다. 한편 배연용 송풍기는 모든 송풍기가 가동되는 조건이며 기준온도는 실험시의 외부기온이 적용되었다. 수치해석 결과에 대한 분석은 다음과 같다. 우선 수치해석 대상 대공간의 중앙 단면에서의 시간별 온도분포를 살펴보면 중앙 화염원에서 고온의 연기가 생성되어 천장까지 상승해서 천장의 배기구로 배출되며 일부는 천장을 타가 측면으로 퍼져서 벽면을 타고 아래로 하강하는 것을 알 수 있다. 시간이 지나면서 차차 연기가 공간의 상층부에 축적되고 일부는 하층부로 하강하면서 전체적인 공간내 온도가 상승하는 것을 알 수 있다. 실규모 실험과 수치해석의 결과를 비교하여 분석해 보면 실규모 실험과 수치해석 결과가 비교적 유사한 추이를 보이고 있으며, 이로부터 본 연구에서 설정한 수치해석 방안이 대공간 건축물의 연기유동 해석과 효과적인 연기제어 시스템 개발에 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

키워드

대공간 화재안전 연기 수치해석