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본 연구는 방음터널 내 차량 화재 발생 시 화재 양상과 인체 피해 및 피난 안전성을 정량적으로 평가하기 위해 Fire Dynamics Simulator(FDS)를 활용하였다. 주요 분석 지표는 온도, 열방출률(HRR), 가시도, CO·CO2·O2 농도로 설정하여 내연기관차(ICEV)와 전기차(EV)를 비교하였다. EV 화재는 최대 HRR이 ICEV보다 약 1.6배 높 았으며, 온도와 가시도 임계 조건에 각각 104초, 92초 빠르게 도달하여 급격한 피난 제약 환경을 형성하였다. CO, CO2, O2 농도는 두 차량 모두에서 기준치를 초과하지 않아, 본 연구 조건에서는 독성가스보다 온도 상승과 가시 도 저하가 주요 제약 요인으로 확인되었다. 또한 현행 방음터널 관련 지침은 소재의 불연·난연 성능만 규정하고 있어 방음터널의 화재 안전성 확보를 위해서는 대체 소재 적용과 이를 뒷받침할 법·제도적 기반 마련이 필요하다.

This study investigated the fire safety of soundproof tunnels by analyzing vehicle fire scenarios using the Fire Dynamics Simulator. Human impact indicators including temperature, heat release rate, carbon monoxide concentration, carbon dioxide concentration, oxygen concentration, and visibility at respiratory height (1.8 m above the floor) were assessed. Results indicated that electric vehicle fires produced a maximum heat release rate of 34,668 kW, approximately 1.6 times higher than internal combustion engine vehicle fires. Electric vehicle fires reached the critical thresholds of temperature (60 ℃) and visibility (5 m) 104 seconds and 92 seconds earlier, respectively. Under simulated conditions, toxic gas levels remained below hazardous thresholds, implying that evacuation safety was mainly threatened by heat and smoke visibility. Both electric vehicles and internal combustion engine vehicles quickly created hazardous conditions, emphasizing the structural vulnerability of soundproof tunnels. Moreover, current guidelines only mandate non-combustible or flame-retardant materials, underscoring the urgent need for alternative materials and stronger legal and institutional frameworks to ensure tunnel fire safety.

본 연구는 멀티스케일 시뮬레이션 기법을 활용하여 대규모 데이터센터의 화재 안전성을 평가하였다. FDS (Fire Dynamics Simulator)를 이용한 미시적 화재 동역학 분석과 Pathfinder를 활용한 거시적 피난 분석을 통합 하여 더욱 정확하고 포괄적인 안전성 평가를 수행하였다. 연구 결과, 데이터센터 내 주요 위험 구역을 식별하고 화재 진행에 따른 피난경로의 동적 변화를 분석할 수 있었다. 또한, 기존의 단일 스케일 시뮬레이션에 비해 더욱 현실적인 화재 상황 예측이 가능함을 확인하였다. 이를 통해 데이터센터의 화재 안전 설계 및 관리 전략 수립에 유용한 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

This study evaluated the fire safety of large-scale data centers using multi-scale simulation techniques. By integrating microscopic fire dynamics analysis using FDS (Fire Dynamics Simulator) and macroscopic evacuation analysis using Pathfinder, a more accurate and comprehensive safety assessment was performed. The results identified key risk areas within the data center and analyzed dynamic changes in evacuation routes as the fire progressed. Furthermore, it was confirmed that more realistic fire situation predictions were possible compared to conventional single-scale simulations. This is expected to provide useful information for establishing fire safety design and management strategies or data centers.

연구목적: 본 연구는 구체적인 화재 확산 모델을 확보하기 위해 NIST UL 기준 적용 시나리오와 성능위 주설계 적용 시나리오를 비교 분석하고 화재 확산 모델과 표면 화재 모델의 차이점을 보고자 한다. 연구 방법: FDS를 활용하여 시나리오 별로 온도·가시도·CO 센서를 설치하고 그 변화를 통해 두 시나리오를 비교 분석하였다. 연구결과: 시나리오 별로 온도·가시도·CO를 분석한 결과 NIST UL 기준 적용 시나리 오는 실화재와 매우 유사하고, 성능위주설계 적용 시나리오는 가혹한 화재 상황을 보여준다. 결론: 물 류창고와 같은 대형 건축물의 화재 안전 설계 시에는 실화재 및 가혹한 화재 상황을 모두 고려하여 종합 적인 화재 안전 대책을 마련하는 것이 중요하다.

Purpose: In order to secure a specific fire diffusion model, this study compares and analyzes the NIST UL standard application scenario and the performance-oriented design application scenario and examines the difference between the fire diffusion model and the surface fire model. Method: Temperature, visibility, and CO sensors were installed for each scenario using FDS, and the two scenarios were compared and analyzed through the changes. Result: As a result of analyzing the temperature, visibility, and CO for each scenario, the NIST UL standard application scenario is very similar to the actual fire, and the performance-oriented design application scenario shows a harsh fire situation. Conclusion: When designing fire safety for large buildings such as distribution warehouses, it is important to prepare comprehensive fire safety measures in consideration of both actual fire and harsh fire conditions.

연구목적: 본 연구는 플랜트 시설물의 피난 안전성을 확보하기 위해 제연경계벽의 폭 및 제연설비의 유 무와 피난 안전성과의 관계를 분석하고자 한다. 연구방법: 화재 및 피난 시뮬레이션을 활용하여 제연경 계 벽의 폭, 수직거리에 따른 급기량, 배기량의 변화를 통해 피난 안전성을 분석 하였다. 연구결과: 가시 도의 경우 경계벽 0.6m 만을 사용한 경우 5m 이하로 되는 시점이 가장 짧게 도달하였으며 제연경계 폭 1.2m와 제연설비를 사용한 경우와 비교하여 20%긴 것으로 나타났다. 온도의 경우 제연설비를 사용하 지 않고 경계 폭만 사용하였을 때 0.6m 보다 1.2m가 20% 긴 것으로 확인되었다. 결론: 제연 경계벽에서 는 온도를, 제연설비에서는 가시도의 영향을 줄일 수 있으나, 반대로 제연 경계벽의 길이를 길게 하였을 때 가시도의 영향을 줄 수 있으며, 제연설비를 설치하였을 때 온도의 영향을 주는 것으로 나타났다. 따 라서, 공정 특성을 고려하여 적합한 제연계획과 제연 설비를 설치해야 할 것으로 판단된다.

Purpose: In this study, in order to ensure the evacuation safety of plant facilities, we analyze the relationship between the height of smoke removal boundary walls, the presence or absence of smoke removal equipment, and evacuation safety. Method: Using fire and evacuation simulations, evacuation safety was analyzed through changes in the height of the smoke removal boundary wall, air supply volume and exhaust volume according to vertical dista. Result: In the case of visible drawings, if only 0.6m of boundary wall is used, the time below 5m reaches the shortest, and 1.2m of boundary width is 20% longer than when using smoke removal facilities. In the case of temperature, 1.2m is 20% longer than 0.6m when only the boundary width is used without smoke removal facilities. Conclusion: It was found that increasing the length of the smoke removal boundary wall could affect visibility, and installing a smoke removal facility would affect temperature. Therefore, it is determined that an appropriate smoke removal plan and smoke removal equipment should be installed in consideration of the process characteristics.

본 연구에서는 지난해 12월 충청북도 제천시에서 발생한 스포츠 센터 건물 화재를 바 탕으로 실제 상황과는 다른 두 개의 시나리오를 기획하고 Fire Dynamics Simulator(FDS) 를 통해 화재의 발생 및 연기의 흐름을 시뮬레이션 하였다. 화재 발생지인 1층과 희생자 가 다수 발생한 2층의 여자 사우나를 중심으로 모델링하였고 분석하였다. 시뮬레이션 결 과 두 개의 시나리오는 실제 상황과 다른 결과를 초래하지 않았다. 향후 연구에서는 주 변 상황과 건물 전체 등 본 연구에서 고려하지 않은 점을 바탕으로 이상적인 시나리오 를 찾는 연구가 필요하다. 본 연구는 실제 화재를 바탕으로 사상자 수 감소의 가능성을 타진했다는 점에서 그 의의가 있다.

In this study, two hypothetical scenarios were planned based on the fire incident in the sports center building in Jecheon-si, Chungcheongbuk-do. The ignition and the smoke flow were simulated with Fire Dynamics Simulator(FDS). Due to the highest number of fatal victims on the second floor, where the women sauna was located, the analysis was focused on ground and second floors. The simulation results show that the two scenarios analyzed did not produce a different result from the actual accident. In future research, it would be recommended to study the ideal scenarios based on what is not considered in this study such as the surrounding situation and the entire building. This study is meaningful because it helps consider the possible reduction of casualties based on actual fire simulation.

이 연구에서는 산불 발생 시 임도에 연접한 절·성토 사면의 수관 연료량에 따른 임도의 산 불 차단 효과를 Fire Dynamics Simulator(FDS)을 활용하여 분석하였다. 2022년 영덕 산불피해지 를 분석 대상지로 하였으며, 현장 조사를 통해 대상지별 사면 경사와 임도 폭, 연료량 등을 시 뮬레이터 상에서 구현하였다. 피해목의 탄화 높이를 검증 도구로 하여 8개의 분석 대상지 중 6 개의 대상지에서 FDS의 적용 가능성을 확인하였다. 연료 관리에 따른 산불확산 특성 및 임도의 방화선 효과를 분석하기 위하여 4가지 시나리오를 선정하였다. #SC1은 산불피해지 현장의 임도 폭과 지형을 구현하였고, #SC2는 임도변 양사면의 연료 밀도를 50% 줄여 실행하였다. #SC3은 성토사면의 임목을 제거하여 임도 폭을 확장하는 동시에 연료를 25% 저감하는 효과를 주었다. #SC4는 양 사면의 수관고와 수관폭을 2/3 크기로 줄여 연료량 조절에 따른 산불 행동의 변화를 모의하였다. 시나리오별 시뮬레이션 실행 결과 성토부 가장 상단의 임목을 제거한 #SC3에서 임 도를 통과하며 산불이 차단되었다. 추후 산불피해지의 현장과 FDS 실행 공간의 유사도를 높여 분석한다면 우리나라 산불 발생 위험지별 산불예방 숲가꾸기와 적정 연료 밀도 등 임도의 산불 확산 차단 효과를 극대화할 수 있는 임도변 연료 관리 기술의 개발이 가능할 것이다.

본 연구는 NIST사에서 개발된 FDS를 기반으로한 GUI환경의 전처리 프로그램의 개발에 관한 것이다. 개발된 프로그램은 GUI환경에서 임의의 직육면체를 생성하고 편집할수 있으며 또한 국립지리원에서 보유중인 DXF의 수치지도를 이용하여 지형에 관련된 모델링을 가능 하도록 하였다. 복잡한 지형의 모델링기능과 GUI 환경에서의 편의성은 FDS의 활용도를 높여줄 것이며 이를 이용한 화재 모사는 화재 발생시 진압/대피의 효율을 높여 화재에 대한 피해를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.

This study was conducted to evaluate the effectiveness of a one-dimensional pyrolysis model in Fire Dynamics Simulator (FDS) simulations for predicting fire growth. To this end, conjugated radiative and convective heat transfer effects quantified from three-dimensional Fire Dynamics Simulator (FDS) simulations were incorporated into the one-dimensional pyrolysis model. ISO 5660-1 cone calorimetery experiments were also carried out on PMMA to analyze its pyrolysis and combustion characteristics and to compare the results with the FDS simulations. Convective heat transfer coefficients derived from three-dimensional simulations were used to refine the one-dimensional model, improving its prediction accuracy for burning rate and heat release rate. The results show that the improved model provides better agreement with ISO 5660-1 cone calorimetery data while maintaining computational efficiency, making it a viable tool for predicting fire growth.

FDS는 화재분석에 가장 많이 사용되는 프로그램 중 하나로 정확한 분석을 위하여 적정격자 선정이 필요하다. 이 연구에서는 적정격자 선정을 위하여 다양한 격자 종횡비(AR)를 선정하여 FDS v 6.1.2로 분석하였다. 계산시간은 온도 등의 변화로부터 시간평균값을 구하는데 충분히 긴 10분으로 설정하였다. 그리고 온도와 가시거리, 질량수지의 시간평균값은 준정상상태를 유지하는 200~600초 구간의 값으로부터 구하였다. 그 결과 $10{\times}10{\times}3[m^3]$와 $20{\times}20{\times}3[m^3]$의 두 공간에 각각 1 [MW]와 2 [MW]의 폴리우레탄 화재가 발생했을 때 종횡비 1~6에 대한 열방출률과 온도, 가시거리, 질량수지를 비교하였다. 열방출률은 종횡비와 공간의 크기 및 화재규모에 무관하게 정확함을 확인하였다. 또 $AR{\leq}5$에서는 준정상상태의 온도와 가시거리가 잘 예측되었다. 그러나 종횡비의 증가에 따라 온도의 감소폭이 증가하였고, 질량보존의 만족도가 떨어졌다. 따라서 화재 초기의 온도와 가시거리가 중요한 요소인 성능위주설계에서 $AR{\geq}3$인 경우에는 격자크기에 대한 세심한 검토가 필요함을 확인하였다. 높은 정확도가 요구되는 구획화재 시뮬레이션에는 수직방향 격자크기 0.1~0.2 [m] 이하와 종횡비 2 이하의 격자크기가 바람직함을 알 수 있었다.

The FDS is one of the most used programs for fire analysis and needs an optimal grid selection for an accurate analysis. This study selected various grid aspect ratios (ARs) for selection of optimal grid and analyzed them with FDS v 6.1.2. A calculation time of 10 min. was used, which is enough to obtain the time average value of temperature changes. Temperature, visibility, and the time average value of mass balance are obtained from 200-600 s, which is a period of maintaining quasi-steady state. Two polyurethane fires of 1 [MW] and 2 [MW] in two enclosures of $10{\times}10{\times}3[m^3]$ and $20{\times}20{\times}3[m^3]$ were considered. Time variations of heat release rates, temperature, visibility, and mass balance were compared for ARs from 1-6. The heat release rates were accurate for all aspect ratios regardless of fire and enclosure sizes. The quasi-steady state temperature and visibility were well predicted for $AR{\leq}5$. Temperature drop and skewness of mass conservation, however, increased with increasing aspect ratio. Therefore, careful investigation of the grid size is recommended in performance-based design when $AR{\geq}3$, where temperature and visibility in early stage of a fire are important parameters. For accurate simulations of enclosure fires, grid sizes of 0.1~0.2 [m] and smaller in the vertical direction and $AR{\leq}2$ are recommended.