Development of Packed Bed Lung Model for the Deposition Studies of Fire Smoke

Jae-Hark, Goo

Fire Science and Engineering 2008;22(2):121-128.
Published online June 30, 2008.

흡입연기의 침착 실험을 위한 충전층 폐모델 개발에 관한 연구

구재학

우석대학교 소방안전학과

Development of Packed Bed Lung Model for the Deposition Studies of Fire Smoke

Goo Jae-Hark

요약

화재에 의한 흡입연기의 중장기 인체 유해성은 흡입연기가 폐에 침착되는 양과 밀접한 관련이 있다. 연기의 폐 내 침착량을 구하기 위해서는 인체 실험이 불가능한 만큼 폐모델을 이용한 실험이 필요하나 실제 폐형태에서 나타나는 연속적으로 감소되는 분지관의 제작상 어려움으로 인하여 하위 세대에서는 모델실험을 통한 침착 연구가 힘들다. 본 문제를 해결하기 위하여 이 연구에서는 아래로 갈수록 직경이 단계적으로 감소하는 구형 충전층을 이용한 폐모델을 개발하고 이를 폐침착 실험에 적용하였다. 실험장치는 각 입자크기별 호흡 패턴 변화에 따른 입자의 침착량을 측정하도록 구성되었으며 표준입자에 대한 실험 값을 실제 폐에 대한 결과와 비교함으로써 개발된 폐모델의 타당성을 검증하였다. 이 폐모델은 화재시 발생하는 여러 가지 연기입자의 흡입에 의한 인체 피해 연구에 도움이 될 것으로 생각된다.

Abstract

Adverse health effects of inhaled smokes are associated with the amount of the particles deposited in human lung. Lung model is needed to simulate smoke deposition because of the hardness of the in vivo deposition experiment. However, it is hard to realize the successively decreasing bifurcations in the model. In this work, an experimental lung model was developed to simulate the smoke deposition in the lung. Instead of bifurcating airways, the lung model was made of packed beds of which size decreased downwards. The experimental results using this model showed good agreements with existing results for real lung in the deposition characteristics. The model could be applied to the studies of health risk assessment of the inhaled smoke particles generated by fire.

Key Words: Smoke particle, Lung deposition, Lung model, Simulation, Packed beds