지형정보 기반 WUI 화재시뮬레이션을 위한 FDS 모델의 전처리

• 영문명: Pre-Processing of the FDS model for Wildland-Urban Interface(WUI) Fire Simulation based on Topography data
• 발행기관: 한국화재소방학회
• 저자명: 김성찬(Sung Chan Kim)
• 간행물 정보: 『한국화재소방학회 학술대회논문집』2021년도 추계학술대회 논문집, 41~41쪽, 전체 1쪽
• 주제분류: 공학 > 공학일반
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2021.11.25

국문 초록

WUI(Wildland-Urban Interface)화재는 산림-도심 경계지역에서의 화재를 일컫는 용어로 기존의 산불화재(wildland fire)와 이로 인한 인공 구조물 화재의 상호작용을 포함하고 있다. 전세계적으로 최근 10년간 WUI화재의 빈도와 강도는 지속적으로 증가하는 추세이며 최근 국내의 경우도 동해안 지역에서 발생한 대형 산불이 거주구역에 영향을 미치는 사례가 증가하고 있다. 이러한 WUI화재의 특성을 이해하고 화재확산 예측을 통한 대응방안을 마련하기 위해 기존의 필드 모델기반 화재해석모델을 적용하고자 하는 다양한 노력이 진행되고 있으나 특성길이 스케일의 차이에 따른 기존 모델의 타당성, 복잡한 수목구조의 모사 등 많은 도전적인 어려움에 직면해 있다. 추가적으로 WUI화재를 효과적으로 모사하기 위해서는 실제와 유사한 기하학적 조건에 대해 해석이 이루어져야 하기 때문에 지형정보를 해석모델에 적용하기 위한 전처리 과정이 필수적이다. 본 연구에서는 대표적인 화재해석모델인 FDS 모델을 적용하여 실제 지형에 대한 WUI화재 특성을 파악하는 초기연구로서 공개된 지형정보데이터와 개방형 지도의 건축물 정보를 활용하여 특정 WUI 지역에 대한 해석영역과 기하학적 형상을 구현하고 기존 화재전파모델을 적용하여 지형정보를 활용한 FDS해석의 전처리과정에 대한 적용성을 확인하고자 한다. 산림지역에 대한 지형정보는 SRTM(Shuttle Radar Topography Mission) 데이터의 고도정보를 활용하였으며 지형정보의 공간해상도는 30 m급이다. 인공구조물의 위치, 크기 및 높이 정보는 OSM(OpenStreetMap)정보를 통해 추출하였다. SRTM과 OSM 데이터는 오픈소스 3차원 그래픽 프로그램인 Blender를 이용하여 형상화하였으며 편집, 변환과정을 거쳐 생상된 표면정보 데이터(surface data)는 FDS전용 전처리 프로그램인 PyroSim에서 불러들여 격자생성, 기하학적 요소의 물성정보와 경계조건 등의 전처리 과정을 진행하였다. 산림지역의 식생영역은 경계표면이 다공성 표면층 구조의 가연성 연료로 가정하는 BFM(Boundary Fuel Model)을 적용하여 해석을 수행하였으며 초기화원에 의한 식생표면의 화염전파를 해석하고 지형정보에 따른 연기거동 등을 해석하는데 무리가 없음을 확인하였다. 이러한 전처리 과정을 통해 WUI화재 및 산불화재로 인한 시설이나 구조물의 화재안전성을 평가하는데 화재시뮬레이션이 유용한 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

키워드

FDS WUI Fire Topography data Fire Spread SRTM