[논문]백화점 건물에서의 연돌효과 엔지니어링 컨설팅

조재훈

문제 정의

Complex 판매시설 건물들은 저층부의 많은 출입구로 인한 다량의 공기 유입, 에스컬레이터라는 수직 상승통로 및 건식공법으로 인한 기밀화의 어려움으로 인하여 저층의 높이에도 불구하고 연돌효과 문제가 심각하게 발생하고 있다. 이에 본 원고는 판매시설 건물에서의 연돌 효과 문제점과 원인 및 효과적인 엔지니어링 적용에 대한 이해를 돕고자 기존 준공건물(백화점 건물) 에서 동절기에 발생하는 연돌효과 문제점 해결방안 마련의 연돌효과 컨설팅 프로젝트를 소개한 것이다. 연돌효과 컨설팅 사례에서는 먼저 대상건물의 주요 문제점을 파악하기 위하여 도면검토 및 현황조사(건물 조사, 관리자 인터뷰 및 간이 실측 포함)가 이루어졌으며, 문제해결을 위한 실내기류 속도 기준을 설정하였다.

가설 설정

- 환기용 팬(wall fan) 제거 — 기밀한 창호(또는 이중댐퍼)로 변경할 것

제안 방법

기존안에 최종안 I (건축개선안 B와 설비개선안 B)을 구현하여 각 층 에스컬레이터 부위 에서의 상승기류를 검토하였다(그림 3 참조)
기존안에 최종안II(건축개선안 B, D, E와 설비개선안 B)를 구현하여 각 층 에스컬레이터 부위에서의 상승기류를 검토하였다(그림 4 참조).
대상 건물에서의 연돌효과로 인한 문제점 파악 및 실태조사를 위하여 준공 도면을 검토하고 2차에 걸쳐 답사를 실시하였다. 1차 답사에서는 건물의 개략적 인 현황을 파악하고 건물 관리자 인터뷰를 실시하였으며, 2차 답사에서는 건물이 사용되지 않는 날 (휴무일)을 선정하여 보다 지하층 및 1층 출입부, 11 층에서의 기밀성 검토를 포함한 공기유동 경로에 대한 자세한 조사가 이루어졌으며 아울러 적용 가능한 개선 방향에 대한 검토도 함께 이루어졌다.
80 m/s)의 최대기준을 초과하고 있는 것으로 나타나 문제점 (백화점 이용자의 불쾌감)을 야기할 수 있는 것으로 판단된다. 따라서 도면 검토 자료, 관리자 미팅 및 질의 답변 자료, 대상 건물 현황 조사 자료를 바탕으로 다음과 같이 해결해야 할 연돌효과 문제를 요약하였으며, A 백화점의 문제해결의 주요 목표를 판매시설에 걸쳐있는 4층 ~ 11층 에스컬레이터에서의 상승기류 차단으로 설정하였다.
이에 본 원고는 판매시설 건물에서의 연돌 효과 문제점과 원인 및 효과적인 엔지니어링 적용에 대한 이해를 돕고자 기존 준공건물(백화점 건물) 에서 동절기에 발생하는 연돌효과 문제점 해결방안 마련의 연돌효과 컨설팅 프로젝트를 소개한 것이다. 연돌효과 컨설팅 사례에서는 먼저 대상건물의 주요 문제점을 파악하기 위하여 도면검토 및 현황조사(건물 조사, 관리자 인터뷰 및 간이 실측 포함)가 이루어졌으며, 문제해결을 위한 실내기류 속도 기준을 설정하였다. 다음으로 도면검토 및 현황조사를 바탕으로 연돌효과 문제점의 원인을 분석하였으며 이를 해결하기 위한 '건축적/설비적 개선항목 을 마련하였다.

성능/효과

난방 기간 동안, 가압을 통한 건물로의 침기량을 줄이는 일반적인 공조운전방식은 소규모의 건물이나 사무소 건물에는 다소 효과적이기는 하나, 각 세대에서 임의로 창을 개방할 수 있는 주거건물이나 수직적 통로인 에스컬레이터가 설치된 백화점과 같은 복합건물에서는 오히려 건물전체에서의 누기량을 증가 시켜 심각한 에너지 문제를 야기할 수 있으므로 바람직하지 않다. 2) 건물의 시공단계에서 , 연돌효과 문제 저감을 위한 개선안이 효과적으로 공기유동을 차단하기 위해서는 구획을 담당하는 건축적 요소들이 충분한 기밀도를 유지할 수 있어야하므로 공사비가 다소 증가하더라도 주요 부위에 대한 기밀시공을 반드시 실시하여야 한다.
A백화점 건물에서 발생하는 주요 연돌효과 문제로는 백화점 이용자의 측면에서 불쾌감을 호소할 수 있는 에스컬레이터 에서의 과도한 상승 기류로 파악되었으며, 이러한 문제발생의 주요 원인을 종합적으로 분석한 결과, 건물의 초기 건축설계 부분과 기계설비 부분에서 원초적 인 문제점을 가지고 있는 것으로 판단된다. 여기 에 건물사용자(백화점 및 사무소) 측면에서 매장계획 및 활용상의 문제점과 기밀화 시공 측면에서 일부 출입문 부위 기밀시공이 어려웠다는 점에서의 문제점이 더해진 복합적인 원인이 작용한 것으로 사료된다.
나타내었다. 그 결과, 대상건물의 4층~11층 에스컬레이터 부위에서 나타나는 상승기류속도는 대부분 1 ~ 2 m/s 정도로 앞 절에서 설정한 문제발생 기준인 실내기류 속도 값(0.35 m/s ~ 0.80 m/s)의 최대기준을 초과하고 있는 것으로 나타나 문제점 (백화점 이용자의 불쾌감)을 야기할 수 있는 것으로 판단된다. 따라서 도면 검토 자료, 관리자 미팅 및 질의 답변 자료, 대상 건물 현황 조사 자료를 바탕으로 다음과 같이 해결해야 할 연돌효과 문제를 요약하였으며, A 백화점의 문제해결의 주요 목표를 판매시설에 걸쳐있는 4층 ~ 11층 에스컬레이터에서의 상승기류 차단으로 설정하였다.

후속연구

또한 기계설비 엔지니어는 건물에서의 정확한 냉난방 부하계산 및 적절한 환기성능을 확보하기 위해서 외피 및 내부구획에 걸리는 연돌효과로 인한 압력차를 반드시 고려하여야한다. 이를 위해서는 1) 건물의 초기 계획단계에서 , 연돌효과로 인한 압력변화를 정량적으로 예측하여 연돌효과로 인한 문제점을 검토한 후, 이에 대한 개선안을 마련하여 연돌현상과 관련한 설계상의 오류와 시공 후의 문제점을 미연에 방지할 수 있도록 하여야한다. 여기에는 건물용 도별특성(예: 백화점 건물의 MD)도 함께 고려하여 건물 운영 상의 평면계획 및 기계설비 운전 내용에 대한 검토를 병행되어야 한다.

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