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본 연구에서는 그동안 국내에서 급기가압 전실제연설비의 기능 향상을 위하여 개선되고 보완되어 온 사항 중 계단실형 공동주택 화재에 대하여 제연구역과 계단실의 밀폐도가 제연성능에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 공동주택 세대(Fire Compartment)에 화재가 발생하고 제연구역(Ventilation Compartment)에 제연설비가 정상 작동하는 상태를 가정하고, 재실자가 피난을 위하여 세대에서 제연구역을 거쳐 계단실(Staircase)로 피난할 때 피난경로의 개구부, 즉 세대 방화문, 계단실 방화문 및 계단실 창문의 개폐상태가 제연설비의 기능에 미치는 영향을 ...

본 연구에서는 그동안 국내에서 급기가압 전실제연설비의 기능 향상을 위하여 개선되고 보완되어 온 사항 중 계단실형 공동주택 화재에 대하여 제연구역과 계단실의 밀폐도가 제연성능에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 공동주택 세대(Fire Compartment)에 화재가 발생하고 제연구역(Ventilation Compartment)에 제연설비가 정상 작동하는 상태를 가정하고, 재실자가 피난을 위하여 세대에서 제연구역을 거쳐 계단실(Staircase)로 피난할 때 피난경로의 개구부, 즉 세대 방화문, 계단실 방화문 및 계단실 창문의 개폐상태가 제연설비의 기능에 미치는 영향을 CFD 기반의 FDS를 이용하여 해석하였다. 이를 위하여 FDS ver. 6.1.2와 SMV ver. 6.1.12를 사용하여 세대 (Fire Compartment), 제연구역(Ventilation Compartment), 계단실(Staircase) 및 엘리베이터(Elevator Shaft) 등 해석 공간을 모델링하고, 각 공간을 연결하는 방화문 및 창문 등의 개구부의 개방과 폐쇄 조건에 따른 연기의 확산, 압력의 변화 및 광소멸상수 등에 대하여 비교 분석하였으며, 그 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다. 1. 계단실의 밀폐 여부에 따라 계단실로 유입되는 연기의 양이 변화하였다. 계단실이 외기와 개방되어 있을 경우에는 계단실의 밀폐도가 높은 상태보다 많은 양의 연기가 계단실로 유입되었다. 이는 계단실의 밀폐도가 압력의 차이에 의하여 발생하는 연기의 흐름에 영향을 미치고 있기 때문이다. 또한, 동일한 제연급기 및 개구부 개폐조건에서는 제연구역과 계단실사이의 개구부에 설치되는 방화문의 누설틈새 면적에 의해 연기 확산의 정도가 차이를 보이고 있음을 확인하였다. 즉, 계단실로의 연기 확산의 영향은 방화문의 누설틈새 면적이 작을수록 계단실 밀폐도에 의한 영향이 감소한다. 2. 동일한 방화문 누설틈새 면적 및 밀폐조건에서 제연구역 급기가압 정도에 따라 계단실로의 연기유입 양에 차이를 나타내었다. 본 연구에서는 제연구역의 차압을 12.5 Pa과 50 Pa의 두 종류의 압력 유지 상태로 시뮬레이션 하였으며, 결과값에 의하면 제연구역 급기가압 압력이 증가함에 따라 계단실로의 연기 유입량이 증가함을 확인하였다. 이는 제연설비 급기가압 압력이 증가함에 따라 제연구역의 압력이 상승하여 계단실과의 압력차이가 더욱 크게 발생하므로 연기 확산에 영향을 미친 결과로 판단된다. 시뮬레이션 결과값에 의하면 제연구역의 차압이 증가할수록 그리고, 제연구역과 계단실사이의 방화문의 누설틈새 면적이 증가할수록 계단실로의 연기 유입량이 증가하였다. 3. 화재가 발생한 건축물에 있어서 각 방화구획을 구획하는 방화문의 누설틈새 면적의 차이는 화재실로부터 다른 구역으로의 연기 확산에 영향을 미친다. 동일한 밀폐도와 제연급기 차압상태에서 방화문의 누설틈새 면적이 증가함에 따라 계단실로의 연기 유입량도 증가한다. 또한, 제연구역과 계단실사이 방화문의 누설면적에 따라 Elevator Shaft로 유입되는 연기 유입량도 영향을 받는다. 제연구역과 계단실사이 방화문의 누설틈새 면적이 작을수록 Elevator Shaft로 유입되는 연기 유입량은 증가한다. 화재시뮬레이션 결과값 분석에 의하면, 공동주택의 수직피난경로인 계단실의 피난안전성에 영향을 미치는 요인으로는 계단실의 밀폐여부, 방화문의 누설틈새 면적 및 제연구역의 차압 정도의 조합으로 나타났다. 계단실로의 연기유입량은 계단실의 밀폐도가 높을수록, 제연구역과 계단실사이 방화문의 누설틈새 면적이 작을수록 감소하였으며 동일한 조건에서 제연구역의 차압이 높을수록 연기 유입량이 증가하였다. 또한 방화문의 누설틈새 면적이 작을수록 더 많은 연기가 Elevator Shaft로 유입되었다. 이상의 결과로부터 효율적인 공동주택 계단실의 피난안전성을 확보하기 위하여서는 계단실 창문과 방화문 폐쇄에 의한 밀폐도 확보, KS F 3109(문세트)에서 규정한 방화문 누설틈새 면적 성능기준 확보와 더불어 방화문 누설틈새 면적을 고려한 적정한 급기가압 및 Elevator 출입문의 방화문 성능 도입을 고려할 필요가 있다.

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