전선을 통해 전파하는 화염에 대한 전기장 효과

Abstract

전기적 요인으로 발생하는 대부분의 화재는 전선의 과열 및 아크로 발생하며, 이를 방지하기 위해 많은 연구가 진행되어 왔다. NASA의 화재안전 코드 및 다양한 연구들은 전선을 통해 전파하는 화염의 특성을 파악 하였으나, 실제 전선화재의 경우 전기장의 영향이 고려되어야 한다. 선행 연구에서는 교류전기장이 인가된 상태에서 수평, 기울어진 전선을 통해 전파하는 화염의 거동을 파악 하였으며 이온풍(Ionic wind), 연료증기 제트(Fuel-vapor jet), 전기영동(Electospray) 현상을 통해 분석한 바 있다. 본 연구에서는, 교류전기장과 전선의 피복 두께에 따른 화염전파 거동 분석 및 직류전기장과 쌍둥이 전선을 통해 전파하는 화염사이의 상호작용을 분석하였으며, 화염전파속도는 지형학적 전기장의 세기에 따라 증가하거나 감소하는 경향을 보인다. 선행연구를 통해 밝혀지지 않은 유전영동(di-electrophoresis)과 전기방전(electric discharge)과 화염내부의 녹은 폴리에틸렌의 거동을 통해 화염전파의 경향을 구분하였으며 실험적 변수와 수치해석을 통해 무차원의 화염전파속도를 특성화 하였다. 또한, 화염소화와 전선단락 메카니즘을 분석하였다. 본 연구를 통해 전기장의 영향이 고려된 화재 안전코드의 수립에 기여하는 것이 연구의 목표이다.

The most of electrical fires are caused by overheating, arc and short circuit of the electrical wire. Previous studies with AC electric fields demonstrate the behavior of spreading flame over electrical wire with ionic wind, fule-vapor jet, and electrospray phenomenon. We demonstrate the flame spread over several diameter of the electrical wire with AC electric fields, and interaction between two flames over twin electrical wire with DC electric fields. The flame spread rate are decreasing or increasing with electric fields, it was explained by behavior of molten poly-ethylene inside the spreading flame as a electrospray, dielectrophoresis and dripping. the normalized flame spread rate are characterized well by physical conditions. The flame extinctions and the short circuit of the electrical wire are illustrated by five mechanism.