화재 시뮬레이션: 교량·교각 내화성능평가
Fire Simulation: Fire Resistance Performance Assessment of Bridges and Piers
점유율 화재발생 시나리오 기반으로 교량 및 교각의 내화성능을 평가합니다.
We evaluate the fire resistance performance of bridges and piers based on occupancy-rate fire scenarios.
도로공사의 구조물화재안전진단평가는 「도로법」 점용 허가 기준을 상위 근거로 하며, 한국도로공사의 「고속도로 교량 화재위험도 평가지침」 및 국토교통부의 「교량 하부공간 안전관리 강화 지침」을 직접 적용합니다.
The Road Corporation’s structural fire safety diagnosis and assessment is grounded in the road occupancy permit criteria under the Road Act, and directly applies Korea Expressway Corporation’s “Highway Bridge Fire Risk Assessment Guidelines” and the Ministry of Land, Infrastructure and Transport’s “Guidelines for Strengthening Safety Management of Spaces Under Bridges.”
적용 시뮬레이션 툴 Simulation Tools Applied
FDS & Smokeview — NIST 개발 화재 시뮬레이션
Fire Simulation
NIST 공인 도구
NIST-Certified Tool
Smokeview는 미국 국립표준기술연구소(NIST)가 개발한 화재·연기 흐름 시각화 도구입니다. FDS(Fire Dynamics Simulator)와 연동하여 저속 열구동 유동의 Navier-Stokes 방정식을 수치적으로 풀어냅니다.
Smokeview is a fire and smoke flow visualization tool developed by the U.S. National Institute of Standards and Technology (NIST). Working with FDS (Fire Dynamics Simulator), it numerically solves the Navier-Stokes equations for low-speed, thermally driven flow.
FDS는 연기 및 열 이동에 중점을 두며, Smokeview는 이를 열분포 및 연기이동에 대한 정량적 평가를 정확하게 시각화하며, 수치값을 제시함으로서 실시간 화재위험도 평가에 효과적으로 사용됩니다.
FDS focuses on smoke and heat transfer, while Smokeview accurately visualizes quantitative assessments of heat distribution and smoke movement. By presenting numerical values, it is effectively used for real-time fire risk evaluation.
FDS 주요 결과물 예시
Examples of Key FDS Outputs
온도 슬라이스
Temperature Slice
화재 지점 주변의 수평·수직 단면 온도 분포를 색상 등고선으로 표현합니다. 최고 온도 지점과 열 확산 범위를 파악할 수 있습니다.
It displays the temperature distribution in horizontal and vertical cross-sections around the fire source using color contours. This helps identify peak temperature zones and the range of heat spread.
연기 농도 3D 시각화
3D Smoke Density Visualization
연기 밀도를 반투명 3D 볼륨으로 렌더링합니다. 교량 하부 공간의 연기 충전 시간과 피난 가능 시간을 산정하는 데 활용됩니다.
It renders smoke density as a translucent 3D volume. It is used to estimate smoke filling time and available evacuation time in the space beneath a bridge.
속도 벡터 플롯
Velocity Vector Plot
화재 부력에 의한 열기류 흐름 방향과 속도를 벡터로 표시합니다. 연기 이동 경로와 환기 효과 분석에 유용합니다.
It shows the direction and speed of heat-driven airflow caused by fire buoyancy using vectors. This is useful for analyzing smoke movement paths and ventilation effectiveness.
벽면 온도 시계열
Wall Surface Temperature Time Series
교량 거더·교각 표면의 시간에 따른 온도 변화를 그래프로 나타냅니다. 철근 변태점인 약 500°C 도달 여부를 판단하는 기준이 됩니다.
It graphs the change in temperature over time on the surfaces of bridge girders and piers. This serves as a basis for determining whether the reinforcement transformation point of approximately 500°C has been reached.
시각화 기법 Visualization Techniques
Smokeview 주요 시각화 방법
Key Visualization Methods in Smokeview
Realistic/3D SMO

FDS가 3D 전체 도메인에서 매연 밀도를 계산하고, 반투명 평행 평면으로 압축·변환하여 사실적인 연기를 표현합니다.
FDS calculates smoke density across the full 3D domain and compresses it into semi-transparent parallel planes to present realistic smoke.
PARTICLES

FDS가 계산한 흐름을 따라 이동하며, 온도 또는 매연·물(스프링클러 액적) 여부에 따라 색상이 구분됩니다.
They move along the flow calculated by FDS, and colors are distinguished by temperature or by smoke/water (sprinkler droplets).
SLICES & VECTOR SLICES

선택한 슬라이스 평면에서 온도·밀도 등의 애니메이션 등고선을 표시합니다. VECTOR=TRUE 추가 시 속도 벡터 플롯도 생성됩니다.
Animated contours of temperature, density, and other variables are shown on the selected slice plane. Adding VECTOR=TRUE also generates a velocity vector plot.
ISOSURFACES & BOUNDARIES

온도 등 특정 값에서 3D 등고면을 애니메이션으로 표시합니다. 경계 애니메이션은 벽면 온도, 복사 플럭스 등 표면 경계 데이터를 시각화합니다.
3D isosurfaces are animated at specific values such as temperature. Boundary animations visualize surface boundary data such as wall temperature and radiative flux.
연기 투명도 시각화 Smoke Transparency Visualization
물리 기반 연기 투명도 계산
Physics-based smoke transparency calculation
Smokeview는 Beer의 법칙을 적용하여 연기 투명도를 물리적으로 계산합니다. FDS는 인접 격자 평면 사이의 소광 계수를 계산하고, Smokeview는 비축 정렬 시선 거리에 대해 실시간으로 보정합니다.
Smokeview physically calculates smoke transparency using Beer’s law. FDS computes the extinction coefficient between adjacent grid planes, and Smokeview corrects in real time for the non-axial line-of-sight distance.
연기는 매연 색상을 검정으로, 조정된 불투명도를 적용하여 후면에서 전면 순서로 일련의 평행 슬라이스 평면으로 렌더링됩니다. 평면을 건너뜀으로써 렌더링 속도를 높일 수 있으며, 테일러 급수 근사로 계산을 가속화합니다.
Smoke is rendered as a series of parallel slice planes from back to front, using black soot color and adjusted opacity. Skipping planes can increase rendering speed, and the calculation can be accelerated with a Taylor series approximation.
성능위주설계 Performance-Based Design
화재위험도 평가 — 성능위주설계 중심
Fire Risk Assessment — Focused on Performance-Based Design
교량 하부의 가연 적재물, 철도차량, 토공현장 공사차량 등 실제 화재 발생 가능 시나리오를 적용하여 성능위주설계(PBD) 기반의 화재위험도 평가를 수행합니다. 최대 열방출율(HRR) 달성 시 교량 거더 및 교각에 가해지는 온도를 정밀 평가하는 것이 핵심입니다.
We perform a fire risk assessment based on performance-based design (PBD) by applying realistic fire scenarios such as combustible storage under bridges, rail vehicles, and construction vehicles at earthworks sites. The key is to precisely evaluate the temperatures applied to bridge girders and piers when the maximum heat release rate (HRR) is reached.
가연 적재물
Combustible Storage
교량 하부 저장 자재, 창고 등 가연성 물질 화재 시나리오
Fire scenarios involving combustible materials such as stored materials under bridges and warehouses
철도·공사차량
Rail and Construction Vehicles
철도차량 및 토공현장 공사차량 화재 시나리오 적용
Application of fire scenarios involving rail vehicles and construction vehicles at earthworks sites
최대 HRR 평가
Maximum HRR Evaluation
최대 열방출율 달성 시 거더 및 교각 온도 정밀 분석
Detailed analysis of girder and pier temperatures at maximum heat release rate
평가 결과 Evaluation Results
교량 거더·교각 온도 평가 결과
Evaluation Results of Bridge Girder and Pier Temperatures
3D 열분포 시각화
3D Thermal Distribution Visualization
화재 지점 교량 거더(상부) 및 교각(하부) 표면의 최고 온도를 3D 색상 분포로 시각화합니다. 청색(저온)에서 황백색(고온)까지 열분포를 직관적으로 확인할 수 있습니다.
This visualizes the peak temperatures on the surfaces of the bridge girder (upper part) and pier (lower part) at the fire location using a 3D color distribution. The thermal spread can be intuitively understood from blue (low temperature) to yellow-white (high temperature).
벽면 온도 시계열 그래프
Wall Temperature Time-Series Graph
화재 발생 후 약 100초에 최고 720°C에 도달하며, 이후 점차 냉각되어 3,600초(1시간) 후 약 50°C로 안정화됩니다.
After the fire starts, the temperature reaches a peak of 720°C at about 100 seconds, then gradually cools and stabilizes at around 50°C after 3,600 seconds (1 hour).
구조적·관리적 방안 Structural and management measures
화재 대응 구조적·관리적 방안 수립
Establishing structural and management measures for fire response
철근 변태점 온도 상승 억제
Suppressing the rise in rebar transformation temperature
화재 시 철근이 변태점 온도에 도달하면 구조적 강도가 급격히 저하됩니다. 내화 피복재 적용 및 단열 처리를 통해 온도 상승을 억제하는 방안을 수립합니다.
When rebar reaches the transformation temperature during a fire, its structural strength drops sharply. We establish measures to suppress temperature rise through fireproof coating and insulation treatment.
콘크리트 폭발 방지
Preventing concrete spalling
급격한 온도 상승 시 콘크리트 내부 수분 증발로 인한 폭렬(Spalling) 현상을 방지하기 위한 내화 설계 및 재료 선정 방안을 제시합니다.
We present fire-resistant design and material selection measures to prevent spalling caused by the evaporation of internal moisture in concrete during rapid temperature rise.
통합 안전관리 체계
Integrated safety management system
시뮬레이션 결과를 바탕으로 교량 하부 공간 점용 허가 기준 강화 및 화재 감지·대응 시스템 구축 등 관리적 방안을 함께 수립합니다.
Based on the simulation results, we also establish management measures such as strengthening permit criteria for occupying the space beneath the bridge and building fire detection and response systems.
용역이력 1부 Service Record 1

주요 용역 이력 (2016–2019)
Major Service History (2016–2019)
용역이력 2부 Service History Part 2
주요 용역 이력 (2020–2022)
Major Service History (2020–2022)
17
총 용역 건수
Total Service Projects
2016년부터 2022년까지 수행한 교량·교각 화재영향평가 용역
Bridge and pier fire impact assessment projects carried out from 2016 to 2022
7yr.
전문 경력
Specialized Experience
2016년부터 축적된 교량 화재 시뮬레이션 전문 용역 이력
Specialized consulting history in bridge fire simulation accumulated since 2016
10+
발주처 수
Number of Clients
전국 지자체 및 민간 발주처 대상 다양한 화재평가 수행
Performed a wide range of fire assessments for local governments and private clients nationwide
교량·교각 화재안전, 시뮬레이션으로 완성합니다
Bridge and pier fire safety, perfected through simulation
FDS/Smokeview 기반의 정밀 화재 시뮬레이션과 성능위주설계(PBD) 평가를 통해 교량 및 교각의 내화성능을 과학적으로 검증합니다. 「도로법」 및 관련 지침에 따른 체계적인 화재위험도 평가로 구조물의 안전을 보장합니다.
We scientifically verify the fire resistance performance of bridges and piers through precise fire simulation based on FDS/Smokeview and performance-based design (PBD) evaluation. Systematic fire risk assessments in accordance with the Road Act and related guidelines help ensure the safety of the structure.
법적 근거
Legal basis
도로법·한국도로공사 지침·국토교통부 지침 준수
Compliance with the Road Act, Korea Expressway Corporation guidelines, and Ministry of Land, Infrastructure and Transport guidelines
정밀 시뮬레이션
Precise simulation
NIST FDS/Smokeview 활용 과학적 화재 분석
Scientific fire analysis using NIST FDS/Smokeview
구조 안전 확보
Structural safety secured
철근 변태점 억제·콘크리트 폭렬 방지 방안 수립
Measures established to suppress rebar yielding and prevent concrete spalling
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