본 논문은 철근콘크리트 구조물이 화재를 입었을 경우의 최고 노출 온도 예측 및 화재손상 분석을 위하여 콘크리트 시험체에 대한 기기 분석적 고찰을 실시하였다. 시차열분석 결과, 200℃까지는 모세관수 및 겔수의 증발로 인한 강한 흡열피크가 일어났으며, 520℃정도에서 수산화칼슘 (Ca(OH)2)의 분해로 인해 흡열피크가 생성되었고, 흡열 반응으로 인해 시료의 중량이 크게 감소되었다. 720℃정도에서 칼사이트 (CaCO3)의 분해로 인해 또 한번의 강한 흡열반응이 발생한 것을 알 수 있었다. 또한 X-선 회절분석 결과, 400℃까지는 Ca(OH)2가 존재하지만 600℃이상부터는 CH성분은 거의 소멸되고 CaO의 성분이 나타났으며, 온도가 높을수록 생성량이 증가하였다. 이것은 화재 시 콘크리트의 온도가 증가될수록 Ca(OH)2과 CaCO3가 분해되어 CaO로 변환되기 때문이며, Ca(OH)2와 CaCO3가 완전히 분해되어 피크가 없어지고 대신 CaO의 피크가 크게 형성되는 온도 범위를 약 700~800℃로 추정할 수 있다. 주사형 전자현미경 분석 결과, 고열에 의해 콘크리트를 구성하고 있는 시멘트 반응생성물에서 결합수 및 겔수의 탈수로 인해 콘크리트의 수축이 발생함으로써 미세한 균열이 전반적으로 심하게 발생되는 것을 볼 수 있다. 이를 통해 보통 콘크리트가 열을 받으면 300℃부터 미세균열이 발생되어 500℃에서는 상당히 심하게 균열이 발생되는 것을 알 수 있다.

To predict the size of fire in the building, it was conducted a real fire experiment with a manufactured mock-up that had unit block size of 2.44 (L) × 3.6 (W) × 2.4 (H) m. The real fire testing was proceeded under scenario in which the fire starts from trash and is spread to all of real inflammable materials put beforehand inside the unit block such as bed, wardrobe and chest of drawers. As a experimental result, the fire grew rapidly about 120 seconds after the ignition, whose maximum heat release rate was 2658.9 kW.

Experimental observations and theoretical predictions were presented for a total of 8 reinforced concrete wall with all sides being exposed to ISO standard heating curve. In the modeling of wall axial deformation under constant load at varying elevated temperature conditions, numerical models on heat transfer and spalling were considered along with the mechanical model. Based on the model, preditions on the fire resistance of the bearing wall under the axial load was presented.

In this study, warehouse under bridge was analysed for evaluating the effects of the fire source using FDS code. As a results, most of the bridges were vulnerable to spalling of concrete and it is confirmed that strength of concrete and steel rebars reduced differently according to the type of fire source. The book combustion has the strongest intensity, and the bridge higher than 30m can ensure thesafety for the fire in the case of the rubber combustion.

본 연구에서는 전투시스템의 생존성을 향상하기 위한 기술개발의 일환으로서 전투시스템이 외부 위협탄에 의한 충격을 받았을 경우, 전투시스템의 순간화재 발생에 따른 취약성을 분석하는 기법을 개발하고자 전산모사 해석방법을 이용하여 전투시스템의 순간화재 발생 가능성에 대해서 고찰하였다. 전투시스템의 유형은 임의 모형의 전차를 대상으로 선정하였으며, 전차의 구성요소들 가운데 외부 위협탄에 의해 순간화재가 발생할 수 있는 critical component로서는 고폭탄(추진제 포함)과 연료탱크 가운데 연료탱크만을 대상으로 선정하였다. 연료탱크에 주입된 연료는 휘발유, 경유, 등유 세 가지를 선정하고 관련 물성값을 이용하였다. 외부 위협탄은 1,475 m/s의 탄속을 갖는 운동에너지탄 type A와 1,560 m/s의 탄속을 갖는 운동에너지탄 type B로 가정하여 전산모사 해석을 수행하였다. 해석 프로그램은 Autodyn 프로그램을 사용하였고, Shock model을 적용하여 Lagrange process를 사용해서 1㎜ 간격의 계산격자로 계산을 수행한 결과, 평균 2시간 정도(CPU：Intel Core2 Duo, Quad 2.93GHz, RAM：1.75GB)가 소요되었다. 장갑의 두께별 관통된 탄두로부터 연료로의 열전달에 따른 온도값들을 이용하여 연료의 발화온도와 비교하여 순간화재의 발생 가능성을 고찰한 결과, 모든 탄두의 온도가 각각의 연료들의 발화온도보다 낮기 때문에 순간화재가 발생하지 않는 것으로 생각된다.

본 연구에서는 외부 위협탄 가운데 성형작약탄에 의한 전투시스템의 순간화재에 대한 취약성 분석기법을 개발할 목적으로 성형작약탄이 장갑을 관통하여 가상의 전투시스템 내부의 연료탱크에 충격을 가했을 때, 순간화재의 발생 가능성에 대한 전산해석을 수행하였다. 연료는 휘발유, 경유, 등유를 대상으로 선정하였으며, 성형작약탄은 type A(관통력 800 mm급)와 type B(관통력 300 mm급)를 대상으로 선정하였다. 전산해석 프로그램은 Autodyn을 이용하였으며, 모델방정식은 Shock model을 비교·분석하였다. 해석 프로그램은 Autodyn 프로그램을 사용하였고, Shock model을 적용하여 Lagrange process와 Euler Solver를 사용해서 1~2㎜ 간격의 계산격자로 계산을 수행한 결과, 평균 4시간 정도(CPU：Intel Core2 Duo, Quad 2.93GHz, RAM：1.75GB)가 소요되었다. 순간화재 발생에 대한 확률계산은 각 연료의 인화점을 기준으로 장갑을 관통한 탄두가 연료와 접촉하는 순간의 온도를 비교하여 판단하였다. 이와 같은 연구 결과는 성형작약탄에 의한 전투시스템의 취약성을 분석하는 화재 취약성 확률 계산의 기법으로 활용이 가능할 것으로 사료된다. 장갑의 두께별 관통된 탄두로부터 연료로의 열전달에 따른 온도값들을 이용하여 연료의 인화점과 비교하여 순간화재의 발생 가능성을 고찰한 결과, type A의 경우에는 모든 연료들에 대해서 인화점보다 온도가 높기 때문에 순간화재가 발생할 것으로 예측되며, type B의 경우에는 휘발유에 대해서만 인화점보다 높기 때문에 순간화재가 발생할 수 있지만 다른 두 가지 연료에 대해서는 인화점 대비 온도가 높지 않기 때문에 순간화재의 발생 가능성이 낮은 것으로 판단된다.

본 연구에서는 화재조사데이터를 이용하여 화재에 영향을 미치는 각종 위험요인들을 파악하고자 통계적인 방법을 이용하여 화재피해, 화재원인, 발화환경을 분석하였다. 통계적인 분석과정에서 고려한 변수들은 화재조사데이터 181개와 통계청 데이터 26개로서 총 207개 가운데 유의미한 것으로 판단되는 184개만을 대상변수들로 선정하였다. 대상지역은 수도권지역(서울, 경기, 인천)을 대상으로 하여 화재발생유형의 정확한 원인을 반영할 수 있는 변수들을 도출하는데 역점을 두었다. 연구결과, 화재로 인한 인명피해는 수도권 전체 평균 대비 3지역(서울, 경기, 인천)은 큰 차이가 없는 것으로 나타났으며, 재산피해는 서울지역의 강북구, 서초구, 강남구, 종로구, 동대문구, 용산구, 금천구, 중구와 경기도 지역의 가평군, 이천시, 인천광역시의 옹진군 지역이 피해가 큰 것으로 나타났다. 화재원인 분석결과, 서울지역의 경우 화재유형, 발화요인, 동력원, 발화지점, 연소확대범위의 해당 변수에서는 지역구별 차이가 없는 것으로 나타났으며, 대부분 화재원인은 발화열원인 작동기기가 최빈값을 보였다. 또한, 최초착화물은 전기 및 전자, 발화기기에서는 주방기기, 연소확대물에서는 종이, 목재, 건초 등이 최빈값으로 나타났다. 경기도 지역의 경우는 발화층, 동력원, 화재유형 변수에서는 지역구별 차이가 없는 것으로 나타났으나, 화재원인으로 발화열원의 대부분은 작동기기가 최빈값을 보였으며 발화요인은 부주의가 많았고, 최초착화물은 쓰레기류와 위험물로 광명시와 시흥시가 각각 다르게 나타났다. 연소확대물로는 대부분 지역에서 종이, 목재, 건초 등이 최빈값으로 나타났다. 인천광역시의 경우는 발화층, 화재유형, 발화열원, 발화요인, 동력원, 연소확대범위의 해당 변수에서는 지역구별 차이가 없었으며, 최초착화물로는 종이, 목재, 건초, 전기, 전자가 최빈값으로 나타났다. 발화환경 분석결과로는 서울지역은 화재발생 시, 건물층수지상, 온도, 습도 변수들은 최빈값의 분포가 산만하여 지역별 특성을 나타내지 못하는 것으로 판단되었으며, 풍향은 대부분 지역이 북서풍이 최빈값으로 나타났다. 또한, 인천지역의 화재발생 시기는 남구지역을 제외한 그 외 지역은 1～3월에 화재가 많이 발생하였으며, 서구, 연수구를 제외한 나머지 지역의 최빈값은 주거지역인 것으로 나타났다.

화재가 발생하면 열과 연기생성물이 발생하는데 화재로부터 발생되는 온도변화는 일반적인 대기 온도의 변화와 상당한 차이가 있기 때문에 이 온도변화를 감지하여 조기에 화재발생을 포착할 수 있다. 또한 연기가 발생하면 시계(視界)가 줄어드는 것을 감지할 수 있다. 화재를 좀더 정확하게 감지하려면 화재에 의한 화재징후는 기기로 측정할 수 있을 만큼 주위 환경을 변화시키고 이 변화값은 그 환경의 평상시 변수보다 커야 한다. 화재감지기는 화재로부터 발생하는 화재징후인 열, 연기 등을 감지하여 화재발생을 조기에 관계자에게 경보하는 기기이다[1-3]. 실제 환경에서는 화재가 아닌 경우에도 화재감지기의 고정된 수치 이상 발생할 수 있고, 화재가 발생했어도 고정된 수치 이하로 열, 연기 등이 발생할 수 있다. 이와 같은 화재감지기의 완벽하지 못한 신뢰성 때문에 경종, 사이렌 등 경보장치의 소음으로 인하여 사람들이 불편을 겪는 경우가 있고, 심지어 화재감지기의 전원을 OFF시키는 경우도 있어 실제 화재가 발생하였을 때 화재로 인한 대참사를 야기시킬 수도 있다. 본 연구는 가연물 종류에 따른 화재감지기의 응답특성을 분석한 연구로 다양한 가연물을 연소시킨 다음 화재감지기의 설치위치 등에 따라 감도특성이 어떻게 변화하는 가를 확인하였다. 가연물 종류는 열이 주로 발생하는 알코올, 연기가 주로 발생하는 면심지와 열과 연기가 다량으로 발생하는 N-heptane을 사용하였고 화재감지기 설치위치는 벽체와 천장으로부터 이격된 거리에 따라 실험을 수행하였다. 그 결과 벽 또는 천장에서 이격거리가 클수록 감도특성이 저하되는 것을 확인하였다.

대한민국의 급격한 경제 발전은 도심 빌딩의 고층화, 산업현장의 공장 대규모화로 이어졌다. 하지만 소방안전에 대한 투자와 인식이 미흡하여 고층 빌딩과 공장 등에 대형화재로 인해 대규모 인명피해와 재산피해가 발생되고 있다. 공장(사업장)의 경우는 생산설비를 가동하기 위해 많은 유틸리티 설비들을 보유하고 있다. 이에 대표적인 유틸리티 설비로는 공기압축기, 냉동기, 보일러, 모터펌프 등이 있다. 이러한 설비들은 기기음(암소음)을 많이 발생하기 때문에 화재 발생 시 화재경보음이 재실자에게 전달되기란 매우 힘든 실정이다. 또한 대부분의 공장시설에는 복도에 화재경보설비가 위치하고 있고 기기실에는 출입문이 설치 되어있기 때문에 재실자에게 경보전달이 이루어지기가 더욱 힘든 실정이다. 특히 재실자의 업무 집중도에 따라 경보음 인지정도에 많은 차이가 발생될 것이다. 이러한 경보음의 전달 문제점을 연구하기 위해 실제 상황을 묘사하여 경종의 형식승인 및 검정기술기준·시험세칙(KOFEIS 0305)과 미국방화핸드북(Fire Protection Handbook)의 측정기준 및 예시기준에 따라 조건별로 실험하였다. 실험결과 기기실문을 닫은 상태에서 기기음에 노출될 경우 대부분의 피험자가 화재경보음을 인지하지 못하였다. 미국방화협회(NFPA)에서는 암소음이 85dB이거나 이상일 경우 다른 경보방법을 강구하도록 되어있다. 따라서 기기음과 장소의 특성을 고려하지 않는 일률적으로 화재경보음 설계시공에 대한 제도적 개선이 요구되는 결론을 도출하였다.

본 연구는 운항실습선을 대상으로 선내 승선자의 군집유형에 따른 피난 시간과 특성을 시뮬레이션에 의해 비교한 것으로, 크루즈선 승객은 승선 시 다양한 선내 활동이 가능하다는 관점에서 출발하였다. 그리고 승선자와의 인터뷰를 통해 승선 시 행동 유형을 군집유형 A(지정선실 내 재실), 군집유형 B(모든 승조원이 정상활동 공간에 위치), 군집유형 C(모든 승조원이 소속 식당에 위치)의 3가지로 분류하여 비교 평가하였다. 연구의 성과를 정리하면 다음과 같다. 군집유형 B는 피난시간이 다른 유형에 비해 가장 빨랐고 피난 정체구간도 짧았다. 군집유형 C의 경우 승조원이 특정공간에 집중적으로 분포함에 따라 피난과정에서 Upper deck가 병목 구간으로 작용하였고 피난시간이 오래 걸렸다. 이상과 같은 결과로부터 동일한 선박 내에서도 화재 등의 재난 발생 시 선내 재실자의 분포특성에 맞는 피난 관리 및 대응책이 필요함을 알 수 있었다.

현대 사회에서 차량을 비롯한 선박, 항공기와 같은 각종 수송수단들은 그 용도와 형태도 다양하고 널리 보급되어 있을 뿐만 아니라 각 분야에서 없어서는 안 될 필수품이 되어 있다. 그러나 수송수단의 수와 활용빈도수가 증가함에 따라 그로 인한 차량화재, 선박화재 그리고 항공기화재 등과 같은 특수화재의 발생에 따른 재산 및 인명피해의 문제점들도 함께 늘어나고 있는 실정이다. 또한, 전투시스템의 경우, 외부 충격탄과 폭발물에 의한 충격으로 순간 화재의 위험성 및 사고 가능성이 매우 높기 때문에 이와 같은 화재 및 폭발에 의한 사고예방을 위하여 체계적이고 종합적인 원인 분석과 시스템의 취약성 분석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고 과학적이며 체계적인 대응방안을 수립하기 위한 기초 자료를 확보하고 이를 통한 전투시스템의 외부충격에 의한 순간화재의 발생예측프로그램을 개발하기 위한 연구를 수행하였다. 연구방법은 각종 수송수단에서 사용되는 차량 내장재 및 오일을 대상으로 연소특성 및 화재하중을 분석하였으며, 실제 사격에 의한 착화유무를 확인하고자 실제 소총사격 실험 및 실내사격장의 사격실험도 병행하였다. 전투시스템의 순간화재발생에 대한 예측프로그램을 개발하기 위해서 실험을 통해 확보한 데이터들로부터 물성 DB를 구축하였고, FTA 방법을 이용하여 순간화재의 발생확률을 산출하였는데 최종적으로 이러한 결과들을 반영하여 Microsoft Visual Studio 2008을 도구로 Microsoft Windows 7의 운영체제에서 실행되는 순간화재 발생 예측프로그램을 개발하였다.

최근 건설 기술의 발달과 더불어 긴 지간을 갖는 사장교나 현수교의 건설이 증가되어 왔다. 긴 지간을 이용하는 이런 형태의 교량들은 해안이나 산간벽지의 교량을 건설하는데 적합하다. 그러나, 이러한 교량들의 케이블이나 상판들은 차량 충돌에 기인된 화재로 인하여 가끔 손상을 받아왔다. 화재에 노출된 케이블은 대형 참사를 야기시킬 수 있고, 구조요소로서의 중요한 역할을 할 수 없게 된다. 본 논문의 목적은 교량위의 차량 화재로 인한 사장교 케이블 안전성을 예측하고 평가하는데 있으며, 교량의 3차원 모델링에 있어서는 상용소프트웨어인 Solid-Works를 사용하였고, 사장교 케이블의 열전달해석과 유동해석에는 Cosmos-FloWorks를 이용하였다. 간편 해석을 위해, 방호책과 열원사이의 거리, 풍속, 케이블을 싸고 있는 파이프 끝단 높이는 고정 상태로 악조건으로 하고, 시간과 함께 변동되는 열원에 의한 케이블의 열전달해석과 유동해석을 하였다.

전통시장은 노후화된 시설의 관리 미흡, 상인들의 안전 의식 부족으로 인해 사고 발생의 위험이 높으며, 특히 화재 발생 시 고밀도로 집중된 상가와 인화성 높은 물품의 대량 적재 등 시장의 구조적인 문제점과 건축형태로 인해 짧은 시간에 대형 화재로 번져 많은 인명피해와 재산 피해가 발생할 가능성이 높아 안전 문제에 대한 우려가 증가하고 있다. 더욱이 2005년 발생한 대구 서문시장 화재는 노후화되고 밀집된 건물과 인화성 높은 취급 물품 등으로 인해 화재에 대한 근본적인 취약성을 내포하고 있는 전통시장에 대한 화재예방 실태 재점검, 시설 안전관리 및 대책마련 등의 필요성을 대두 시켰다. 전통시장 화재의 경우 무질서하게 자리 잡은 노점상과 좁은 통로, 진입로 주변의 불법 주정차 차량으로 인해 화재 발생 시 소방차량의 접근이 어려워 초기진압에 실패하여 대형화재로 번지는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 이에 본 연구에서는 전통시장의 화재 대응 방안을 마련하기 위해 전통시장의 현황과 화재 발생 현황을 조사하고 화재 취약요인을 분석하여 화재 대응방안을 제시하였다. 또한 화재의 초기진압이 늦어지는 원인을 알아보기 위해 진주시의 전통시장을 대상지로 설정하여 소방서(119안전센터)의 출동 거리와 시간을 분석하였다. 결과적으로 본 연구를 통해 전통시장 화재 발생 시 효율적인 초기진압과 대응방안을 마련하여 시장의 안전성을 높이고 상인들과 시민들의 안전 증진에 기여할 것으로 기대 된다.

최근 초고층 건축물과 지하연계 복합건축물 등의 증가로 건축물의 형태가 다양화, 복합화, 대형화되고 있다. 이러한 건축물 형태의 변화는 화재와 같은 인적재난 발생 시 초기대응 및 자력대피가 곤란해 대규모 인명피해가 우려되고 있다. 실제 2010년 10월에는 부산 해운대구에서 지상 38층짜리 주거용 오피스텔에서 화재가 발생, 5명이 부상을 당하는 사건이 발생하기도 했다. 이에 따라 국토해양부는 고층건축물 화재안전 기준을 강화한 ‘건축법’ 개정으로, 30층 이상 건축물에 피난안전구역 등 대피공간을 설치하고, 구조·피난·내화 등의 안전기준을 강화 적용할 수 있는 근거 규정을 마련하였다. 또한, 소방방재청에서는 ‘소방시설설치유지 및 안전관리에 관한 법률’ 개정을 통해 화재에 따른 재난 발생 시 대규모 인명·재난 피해를 줄이기 위해 소방시설의 설치기준을 강화하고 고층건축물에 대한 방화관리대상의 분류 기준 및 자격기준을 개선하였다. 따라서 본 연구에서는 이러한 화재안전관리 기준을 적용할 화재취약시설을 취약성 분석을 통해 도출하고 도출된 시설물을 검증하고자 한다. 본 연구의 주요 내용은 첫째, 국가화재정보시스템, 도시연감, 예방소방행정 통계자료를 활용하여 28개 시설물 용도 분류에 따른 130여개 시설에 대한 4년(‘07-’10)간의 화재발생현황, 재산피해, 인명피해 규모에 대한 DB를 구축하였다. 둘째, 안전관리측면에서 시설물에 대한 화재취약성은 발생빈도, 인명피해, 재산피해를 고려하여 5단계 등급으로 구별하는 취약성 평가방법을 선정하였다. 셋째, 취약 단계를 리스크매트릭스를 활용하여 화재발생빈도와 인명피해(명/건), 화재발생빈도와 재산피해(천원/건)로 구별하여 취약등급을 Ⅰ~Ⅴ등급으로 분석하고 안전관리대상 시설물을 도출하였다. 넷째, 분석된 취약등급에 대한 적절성은 상관성 분석을 활용하여 검증하고, 재실자 특성을 고려한 보완사항을 제시하였다.

최근 건축물이 대규모화 되어가고 건축 내장 재료로 쓰이는 물품의 종류가 다양해지고 있어서 화재의 발생 및 확산 형태도 예측하기가 더욱 복잡해졌으며 이로 인한 피해도 현격하게 증가하고 있는 실정이다. 이러한 변화 중에서도, 최근 발생하는 화재들은 막대한 재산상 손실뿐만 아니라 인명 피해를 초래하고 있다. 따라서, 미리 화재의 피해를 예측하기 위해서는 실제 규모의 화재실험을 하여야 하나, 막대한 비용이 필요하고 현실적으로 실험을 하는데 어려움이 많다. 그리하여 그에 대한 대안으로 컴퓨터를 이용한 화재 시뮬레이션과 실제를 모사하는 축소모형 실험 방법이 있으며 본 연구에서는 컴퓨터를 이용한 화재 시뮬레이션(CFAST)을 이용하여 공동주택의 배연설비 구축에 대한 적합성을 검토하였다.

본 연구에서는 전단보강근 비율이 다양한 철근콘크리트 보에 대하여 가열시간을 각각 달리한 후 그 구조성능변화를 실험적으로 연구하였다. 또한 기존의 기준에서 적용하고 있는 부재의 내력산정방법에 대한 검증을 통하여 화재손상된 철근콘크리트 강도예측을 위한 자료를 제공하고자 한다. 이를 위하여 9개의 철근콘크리트 보를 제작하여 표준가열곡선에 따라 가열로에서 가열시험을 실시하고, 이들 손상된 보에 대한 파괴실험을 통하여 구조성능의 변화를 관찰하였다. 또한 부재와 동일한 피복을 가진 철근에 대하여 가열후 철근강도변화를 관찰하여 가열에 따른 철근의 물성변화를 파악하였다. ACI기준과 Eurocode 기준을 분석하고 실험결과와의 비교를 통하여 화재손상된 RC부재의 구조성능변화를 평가하였다. 연구결과, 1시간과 2시간 가열된 실험체가 무가열실험체들에 비하여 매우 취성적인 파괴양상을 보였고, 이러한 양상은 전단보강근비가 작아질수록 그리고 가열시간이 증가할 수록 심하게 나타났으며, 화재에 의한 재료손상의 정확한 예측이 가능할 경우, 부재의 구조성능변화는 충분히 평가가능한 것으로 나타났다.