미분무수를 이용한 케이블 화재 진압에 대한 수치해석

• 영문명: Numerical Analysis on Suppression of Cable Fires using Water Mist
• 발행기관: 한국화재소방학회
• 저자명: 하각현(Gag Hyeon Ha) 이재호(Jaiho Lee)
• 간행물 정보: 『한국화재소방학회 학술대회논문집』2020년도 춘계학술대회 논문집, 43~43쪽, 전체 1쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2020.07.02

국문 초록

원자력발전소 전기실에는 이산화탄소 또는 할론계 소화설비가 설치되어 있다. 그러나 이산화탄소 소화설비의 경우, 배관 설치 및 약제의 누설 가능성과 더불어 격실에서 방출되었을 시 인명피해 가능성 때문에 사용이 꺼려지고 있다. 또한, 할론 소화설비의 경우 지구 환경적인 이유로 1987년 체결된 “몬트리올 의정서”에 의해 전 세계적으로 할론 1301, 1211의 생산 및 사용이 단계적으로 축소 및 중단되고 있다. NFPA750에 따르면, 미분무수는 “노즐에서 방출되는 액적 누적체적의 99%에 해당되는 직경(Dv0.99)이 1,000μ(1mm) 이하인 분무”로 정의된다. 미분무수 소화설비는 A, B, C급 화재에 모두 적용이 가능하며, 스프링클러에 비해 소량의 물로 화재를 진압하기 때문에 수손피해가 거의 없다. 또한 미분무수는 물을 소화수로 사용하기 때문에 환경 친화적이고 인체에 부정적인 영향을 미치지 않아 이산화탄소 및 할론 등 가스계 소화설비를 대체하고 있다. 본 연구에서는 원자력발전소 전기실에 미분무수 소화설비를 적용하기 위한 화재모델링 분석을 수행하였다. 미분무수에 의한 케이블 화재 진압은 미국 국립표준연구소에서 개발한 전산유체역학 모델인 FDS(Fire Dynamic Simulator) V.6.5.2로 계산되었다. 화재격실은 원전 스위치기어건물 전기 기기실 크기를 고려하여 10m(길이)×10m(폭)×4m(높이)로 가정하였다. 화재 격실 내 케이블 트레이는 1.6m(길이)×0.3m(폭)의 크기를 가지며 격실 중심 바닥으로부터 수직방향으로 각각 1.5m, 2m, 2.5m에 위치한다고 가정하였다. 또한, 직경이 0.025m인 PVC 케이블을 각 케이블 트레이 위에 15개씩 위치시키고, 격실 바닥 중심으로부터 수직방향으로 1.3m에 위치한 0.3m(길이)×0.15m(폭)의 헵탄 풀을 점화원으로 사용하였다. 각 트레이 내 케이블 화재로 인한 열방출률 곡선은 NUREG-7010의 FLASH-CAT 방법으로 계산하였다. 시뮬레이션에서 미분무수 노즐은 격실 바닥으로부터 수직방향으로 3.95m, 수평방향으로 3m × 3m 간격으로 위치하며, 점화원(헵탄) 화재 시작 후 180초에 물이 분사된다고 가정하였다. 미분무수 노즐 분사압력은 1MPa, 분사속도는 24.64m/s, 유량은 5.2 lpm, 풀콘타입 분무각는 120°, 중간체적직경은 121.5μm로 가정하였다. 미분무수는 케이블 화재가 최성기(Fully Developed) 단계에 도달하기 이전에 분사되었으며, 케이블 화재는 단일 노즐, 2개 노즐, 4개 노즐 분사 조건에 대해 30~90초 범위 내 진압되는 것으로 평가되었다.

키워드

Water Mist Cable fire Fire Dynamic Simulator(FDS)