| 2차년도 |
(주제 1 : 동양대학교) 용접 불티 포집 기초 실험 및 성능평가 연구가. 가연성 물질의 열화학적 특성을 고려한 불티의 점화 조건 분석 (1) 건설현장 주요 가연 물질 열화학적 물성 조사 (2) 가연성 물질의 종류에 따른 불티 점화 조건 분석나. 용접기 종류 및 불티 입자를 고려한 주요 매개변수 이론정리 (1) 아크 용접에서 불티 발생과 관련된 주요 인자 정리 (2) 차원 해석 기법에 의한 용접기 불티 특성 분석다. 용접 조건에 따른 불티 입자의 분포, 크기, 열원, 가연물 착화시간 등 기초 실험 (1) 이미지 분석에 의한 불티 입자의 크기 분포 측정 (2) 용접 조건에 따른 불티 입자의 평균 온도 및 가연물 착화시간 측정 (3) 불티 입자 특성(평균크기, 비산거리)을 고려한 운동량 해석(주제2 : 송현엘앤씨(주))불티 포집기 적용성 향상 방안 연구가. 용접기 종류에 따른 불티 특성 기존 연구사례 조사 (1) 용접기 종류에 따른 불티 입자크기, 비산거리, 열원의 온도 관련 자료 구축 (2) 기존 용접 가스 포집기의 불티 포집 시 필요한 성능 분석나. 건설현장 분류별 용접기 종류와 가연성 물질의 환경 조건 분석 (1) 현장 공종별 주요 용접 작업과 주변 가연물 현장 조사 (2) 현장 공종별 용접 지점과 가연물의 배치 조건을 고려한 화재 시나리오 제시
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(주제 1: 동양대학교) ○ 가연성 물질의 열화학적 특성을 고려한 불티의 점화 조건 분석 ？ 본 연구 과제를 통하여 도출하고자 하는 불티 포집 기술은 건설현장 주변의 가연성 물질로 불티가 확산되어 화재가 발생하는 위험성을 차단하고자 하는데 주요 목적이 있으며, 아래의 그림에서 보듯이 가연물의 물리적 특성을 분석하여 불티로 인한 화재 확산 효과에 미치는 영향을 실험 및 수치적 기법에 의해서 도출해야 함. 따라서 가연물의 발화 특성에 관한 연소율(Burning Rate)의 상관관계를 분석하여 불티의 점화 조건에 관한 분석 자료를 구축하고자 함.○ 용접기 종류 및 불티 입자를 고려한 주요 매개변수 이론정리 ？ 용접 불티의 발생 조건은 작업자의 위치, 판재의 두께, 가압의 방향 및 환경 조건 등에 따라서 달라질 수 있을 뿐만 아니라 용접기의 종류에 따라서도 달라질 수 있음. 또한, 불티의 화재 확산 위험성과 관련된 주요 변수는 불티의 비산거리와 표면의 온도이기 때문에 그림 2-2와 같이 주요 인자에 대한 차원상사 해석을 수행하여 주요 매개변수와의 관계를 분석할 예정임.○ 용접 조건에 따른 불티 입자의 분포, 크기, 열원, 가연물 착화시간 등 기초 실험 ？ 무차원 해석에 의해서 유도된 함수의 관계식을 제시하기 위해서는 종결되지 않은 독립변수와 종속변수의 관계를 실험적으로 분석해야 함. 특히, 용접 불티의 입자 분포는 미립화된 애적의 분포함수와 유사한 관계를 갖고 있을 것으로 사료되며, 본 연구에서는 이미지 분석에 의해서 분포함수의 형태를 분석할 예정임. 또한, 불티의 표면 온도는 열화상 카메라에 의해서 분포 지점에서의 평균 값을 산출하여 최종 가연물로 열이 확산되기까지 시간을 산출하여 불티 입자의 평균 크기와 비산거리 그리고 착화시간의 관계식을 도출할 계획임. ？ 따라서, 동양대학교는 1차 년도 가연성 물질의 열화학적 특성을 고려한 불티의 점화조건을 분석한 후 용접기 종류 및 불티 입자를 고려한 주요 매개변수에 관한 이론정리를 수행하여 용접 조건에 따른 불티 입자의 분포, 크기, 열원 가연물 착화시간 등에 관한 기초 실험을 바탕으로 불티의 비산거리와 착화시간 그리고 평균크기가 화재확산에 미치는 영향을 분석할 계획임.(주제 2 : 송현앨앤씨(주))○ 용접기 종류에 따른 불티 특성 기존 연구사례 조사 ？ 국내 용접 시장은 대기업 1곳을 제외한 모든 기업이 중소기업이라는 특징을 가지고 있고 용접 모니터링 및 검사시스템 산업의 특징도 중소기업 위주의 공급자 특성을 가짐. ？ 하지만, 아래의 표에서 보듯이 용접으로 인한 인명피해 발생 건수는 전체 사례 중 약 12.5 % 정도이며, 용접 불티에 의해서 주변 가연물이 발화한 건수를 포함한 경우 19 % 이상에 이르는 것으로 집계되고 있는 것을 확인할 수 있음. ？ 이러한 관점에서 본 연구 과제인 건설현장 용접 불티의 포집기술 개발을 위해서 기존 시판되고 있는 용접가스(fume) 제거 장치의 구조적인 분석 자료를 바탕으로 불티 포집 기술을 위한 적용 방안을 제안할 예정임.○ 건설현장 분류별 용접기 종류와 가연성 물질의 환경 조건 분석 ？ 세계시장은 2012년 302조원에서 연평균 4.8%의 성장률, 국내시장은 6.7조원에서 연평균 8.3%의 성장률을 보이며, 아크용접이 약 32%, 저항용접이 13%, 가스 및 커팅이 9%, 레이저 등 특수용접이 12%, 초음파용접이 약 5%, 기타 용접주변장치 등이 29%를 차지하고 있음. ？ 따라서 공동연구기관인 송현엘앤씨(주)에서는 1차 년도에는 용접 흄 흡입장치 평가를 위한 국제기술기준인 ISO 20632 방법에 따라 실규모급의 모의 실험을 수행하여 국내에서 사용되는 용접 흄 흡입장치의 현황을 파악하여 현장 공종별 주요 용접 작업과 주변 가연물 현장 조사 및 공종별 용접 지점과 가연물의 배치 조건을 고려한 화재 시나리오 제시를 위한 연구를 수행할 예정임.
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| 활용방안 |
○ 용접 불티의 화재 확산 방지를 위한 건설 현장 작업 환경 개선 ？ 본 연구 과제를 추진함에 따라서 건설현장의 공종별 용접기의 종류 및 화재 위험성을 최소화하기 위한 용접 작업 환경의 분석이 가능하며, 용접 작업 시 발생되는 용접부산물, 용접 불티, 슬래그, 용접흄 등의 포집 기술을 개발하고 건설현장에 적용함에 따라서 근로자의 작업 환경 개선에 활용이 가능할 것으로 판단됨.○ 건설 현장 용접작업 특성에 따른 불티 포집 기술 적용 ？ 건설현장에서 용접작업으로 인해서 화재가 발생할 수 있는 위험성은 용접작업의 형태, 용접기 종류, 용접 위치와 공간(상하동시작업, 간섭작업 등) 등 건설 현장의 공정별로 다르게 발생함. 따라서 본 연구 과제로부터 개발하고자 하는 용접 불티 포집 기술은 현장 공종별로 다양하게 적용되는 효과를 기대할 수 있음.○ 공공 안전을 위한 화재예방 분야 전문 기술자료 제공
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