ScholarWorks@한국철도기술연구원

초록

이 연구는 터널 내 수소연료 철도차량의 화재 위험성을 평가하기 위해 FDS(Fire dynamics simulator)를 활용한 열유동 해석을 수행하였다. 단일 노즐 개방(Case 1), 순차적 노즐 개방(Case 2), 전체 노즐 동시 개방(Case 3)의세 가지 수소 분출 시나리오를 적용하여 터널 내 화재환경과 복사열 영향을 분석하였다. 해석 결과, Case 3에서 터널 상부 최고온도는 1,104 ℃, 복사열은 182 kW/m²로 급증하였으며, 이는 기존 내연기관 차량 대비 극심한 위험성을 나타냈다. 특히, ISO 834 표준 화재 곡선 대비 콘크리트 표면 온도 상승 속도가 빨라 기존 내화성능 기준의 한계를 확인하였다. Case 2의 평균 복사열(7.59 kW/m²)은 인체 노출 시 보호장비가 반드시 필요한 수준이며, Case 1의 평균 복사열(4.13 kW/m²)은 인체에 경미한 피해를 주기에 충분하다. 이 연구 결과는 수소 차량 설계 시 화재 차단 장치 도입, 터널 환기 시스템 개선, 국제 안전 기준 재정비의 필요성을 강조하며, 향후 실험 검증 및 복합 화재원 분석을 통한 추가 연구가 요구된다.

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