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본 연구에서는 특별피난계단 부속실의 급기가압 제연시스템의 방연풍속에 관한 기류특성을 재조명하고 연기 역류 방지를 위한 최적의 설계조건을 제시하였다. 건물 화재 시 발생되는 연기는 유독성 가스를 다량 함유하고 있기 때문에 피난계단으로 연기의 차단이 무엇보다도 중요한 소방안전대책이다. 이에 법적으로도 1995년 5월 9일부터 고층건물의 특별피난계단 부속실에는 급기가압방식의 제연설비가 설치되도록 하였다. 국가화재안전기준에서는 부속실의 출입문이 개방 전까지 압력을 실내보다 40Pa 이상으로 높게 유지하다가 피난을 위해 부속실의 출입문을 개방할 때 0.7m/s 이상의 방연풍속을 요구하고 있다. 따라서 차압이 파괴되면서 실내로 일률적으로 기류가 형성되어 부속실내로 연기 침투가 되지 않아야 한다. 그러나 근래 준공된 건물의 TAB을 실시한 결과, 부속실내로 역 기류 현상을 확인할 수 있었다. 이에 대한 문제점을 분석하고 대책을 강구하기 위해 실물 모형실험을 실시하였다. 실물 모형은 부속실 크기와 동일하게 ...

본 연구에서는 특별피난계단 부속실의 급기가압 제연시스템의 방연풍속에 관한 기류특성을 재조명하고 연기 역류 방지를 위한 최적의 설계조건을 제시하였다. 건물 화재 시 발생되는 연기는 유독성 가스를 다량 함유하고 있기 때문에 피난계단으로 연기의 차단이 무엇보다도 중요한 소방안전대책이다. 이에 법적으로도 1995년 5월 9일부터 고층건물의 특별피난계단 부속실에는 급기가압방식의 제연설비가 설치되도록 하였다. 국가화재안전기준에서는 부속실의 출입문이 개방 전까지 압력을 실내보다 40Pa 이상으로 높게 유지하다가 피난을 위해 부속실의 출입문을 개방할 때 0.7m/s 이상의 방연풍속을 요구하고 있다. 따라서 차압이 파괴되면서 실내로 일률적으로 기류가 형성되어 부속실내로 연기 침투가 되지 않아야 한다. 그러나 근래 준공된 건물의 TAB을 실시한 결과, 부속실내로 역 기류 현상을 확인할 수 있었다. 이에 대한 문제점을 분석하고 대책을 강구하기 위해 실물 모형실험을 실시하였다. 실물 모형은 부속실 크기와 동일하게 바닥면적 2㎡(1.2m x 1.7m) 와 4 ㎡(1.2m x 3.33m) 두 가지로 제작하였고, 이 실험모형에 일정한 기준공기량을 공급하기 위해 풍도장치를 사용하였다. 각 모형별로 공기를 공급하는 급기댐퍼의 위치와 댐퍼의 날개 각도를 달리하여 총 21 Case를 선정하여 실험을 실시하였다. 각 Case별로 부속실 출입구를 64 Point로 균등 분할하여 방연풍속을 측정한 결과, 부속실 바닥 면적이 작은 2㎡의 방연풍속 특징은 심한 난류현상으로 인하여 대부분의 Case에서 부속실 내로 역 기류가 발생하였다. 단지, 제한적으로 1개소에서만 역 기류가 발생하지 않았다. 이는 급기댐퍼가 출입문에서 벽면을 따라 1.1m 떨어진 곳에서 바닥으로부터 1.2m 높이의 벽체에 설치되고 댐퍼날개 각도를 상향 30˚ 조건으로 기류 방향이 형성되는 조건(Case 13)에서만 출입구에서 역 기류 현상이 없이 기류분포가 양호하게 형성되었다. 또한 5개의 실험 Case에서는 방연풍속이 화재안전기준치인 0.7m/s에도 미달되었다. 한편 부속실 바닥 면적이 4 ㎡의 방연풍속의 특징은 일부 특수한 Case인 댐퍼위치가 출입문 맞은편에서 댐퍼날개 각도가 수평방향(0˚)과 하향인 경우를 제외한 대부분의 실험조건에서 역 기류가 발생하지 않았고 일률적으로 거실방향으로 기류가 형성되었다. 방연풍속도 화재안전기준 이상으로 양호하였다. 따라서 방연풍속의 기류에 영향을 주는 요인으로는 급기댐퍼의 설치 위치, 댐퍼날개의 토출각도에 따른 기류방향 및 부속실 바닥면적의 규모에 따라 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 최적의 조건을 찾기 위해 매번 부속실 규모별로 실험을 하여 선정할 수 없기 때문에 FDS의 활용여부를 검증하기 위해 실험조건과 동일하게 모사(Simulation)하여 비교 분석하였다. 부속실 바닥 면적이 2 ㎡인 경우 Case 13의 실험조건과 동일하게 급기댐퍼의 위치를 벽체상부와 댐퍼날개 각도를 상향 30˚로 설치하여 방연풍속의 기류 분포를 FDS로 분석한 결과, 평균방연풍속은 실험값과 약 2%의 오차를 보였고 그래픽 도구(tool)인 Smokeview을 통하여 시각적으로 비교해 볼 때도 정상적인 기류분포가 실험과 아주 유사하게 형성되는 것을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 얻어진 다양한 실험값들은 고층건물의 부속실 제연설비를 설계하고 시공하는데 많은 활용이 될 것으로 사료된다. 또한 차후 관련 안전기준 들이 보완되어 초고층건물에서 연기로 인한 피해가 최소화되기를 기대한다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study is suggested the best designed condition for airflow smoke control system of vestibules which is legally installed and operated in high-rise buildings for safe evacuation of occupants during the building fires. The smoke is contained a lot of poisonous gases which is very harmful for huma...

This study is suggested the best designed condition for airflow smoke control system of vestibules which is legally installed and operated in high-rise buildings for safe evacuation of occupants during the building fires. The smoke is contained a lot of poisonous gases which is very harmful for human health. So blocked stairs without smoke are important for the fire control system during high-rise building fires. The smoke control system in the vestibules which is available to prevent a smoke influx, was legally applied to pressurization system from may 9th 1995. There are two kinds of control methods, which are differential pressure and airflow. While the differential pressure could be adjusted and advanced in case of building fire, there are still many problems in airflow. The pressure which is more than 40Pa before the door is opened, is maintained and air flow velocity of 0.7m/s speed should be required in the vestibules when the door is opened for evacuation on the National Fire Safety Code. Consequently, formed air flow is not penetrated into the indoor to avoid smoke flow to come into the vestibule after differential pressure is disappeared. However, in the results of the TAB(Testing, Adjusting & Balancing) for the recent buildings, the phenomenon of back-flow is identified. The real-sized model which is similar to the vestibule was made 2m2(1.2m x 1.7m) and 4m2(1.2m x 3.33m) on the size with using wind pipe to supply the uniform air to the real-sized model. The total number of 21 cases was selected according to the position of damper and different angles of the damper blades by the each model to supply air. While the 64 points at the door by 42 cases were measured, the characteristics of the floor area of 2m2 vestibule is shown the back-flow on the upper part of the door by the turbulent flow. In the case(Case 13) of location of damper 1.1m away from the entrance, 1.2m away from the floor which is installed upper wall and blade of damper is formed under the horizontal direction of upper 30˚, the back-flow was not limitedly not occurred. In addition, the 0.7m/s of National Fire Safety Code is not satisfied in 5 experimental case. Meanwhile, in the almost experimental condition, airflow is uniformly built up from the entrance to the living room in the direction of airflow and the air egress velocity is more than the value regulated by National Fire Safety Code, and the features attached vestibules of 4 ㎡ floor area are uniformly formed, except that location of damper installed on the opposite side under the direction of 0˚ and all of the gradient of downward. Therefore, the factors influencing air flow of air egress velocity, are the location of air damper, the blade discharge angle of air dampers and the size of floor area. The computer simulation similar to the experiment condition is applied and compared to examine the application of FDS because the experiment by the size of each vestibule area was not selected every times to find out the ideal conditions. In case of floor area 2㎡ the case of upward 30˚ of damper similar to the experiment condition, the result of FDS and the experiment were compared with air flow distribution of smoke-proof each other is shown the error on the range of 2% and then normal flow distribution was visually found to be formed similarly when compared with the experimental output through smoke-view of graphical tool to program. The output throughout this study could be made use of the design and construction of high-rise buildings. Also, the damage by the smoke of high-rise building in case of fires is expected to be minimized with complementing standards and codes related to the fire safe.

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