[논문]보충량과 누설량을 고려한 급기가압 제연시스템의 수치해석 연구

김정엽; 신현준

보충량과 누설량을 고려한 급기가압 제연시스템의 수치해석 연구
Numerical Analysis on Pressurization System of Smoke Control in Consideration of Flow Rate of Supply and Leakage 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.24 no.5, 2010년, pp.87 - 93

김정엽 (한국건설기술연구원 화재안전연구실) , 신현준 (한국건설기술연구원 화재안전연구실)

초록
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화재 시 피난 및 소화활동에 큰 지장을 초래하고, 인명안전에 가장 큰 위협이 되고 있는 연기의 제어를 위한 제연시스템의 중요성이 강조되고 있다. 국내에서는 고층 건축물의 화재 시 피난계단으로의 연기 침투를 방지하여 안전한 피난경로를 확보하기 위하여 화재안전기준 NFSC501A의 "특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 화재안전기준"이 제시되어 있으며, 이를 위하여 국내에서 일반적으로 사용하고 있는 방법이 제연용 송풍기와 수직풍도를 이용하여 거실과 계단실 사이에 위치하는 부속실에 외기를 급기함으로써 부속실을 단독으로 제연하는 급기가압 제연시스템이다. 본 연구에서는 20층 규모의 모델 건축물을 대상으로 NFSC501A 기준과 엔지니어링 설계방안을 바탕으로 급기가압제연시스템을 설계하였으며, 네트워크 모델의 수치해석기법을 사용하여 급기가압 제연시스템에 의해 형성되는 건축물 내 압력장을 분석 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The fact that the smoke hinders evacuation and fire-fighting activities as well as becomes the major cause of life casualty emphasizes the importance of smoke control system. As one of the fire safety standards designed to secure the smoke safety, NFSC501A (Design Guide for Smoke Control System of Special Evacuation Stairwell and Lobby) has been proposed, preventing smoke from penetrating into the smoke-free escape route by raising the pressure of the smoke control zone higher than fire area. For model building of 20 stories, pressurization system was designed according to standard and pressure field of compartments in whole building induced by pressurization system was analyzed using the network model.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

두 번째는 재실자의 피난과정에서 부속실의 출입문이 개방되는 경우로서 이 경우에는 출입문이 개방된 층에는 보충량을 공급하여 방연풍속이 형성되도록 하고 나머지 출입문이 닫혀있는 층에는 누설량을 공급하여 부속실과 거실간 차압이 계속 형성되어 있도록 하는 것이다. 본 연구에서는 각 경우에 대하여 앞장의 모델 건축물을 대상으로 네트워크 모델 프로그램으로 운영상황을 해석하였다.

가설 설정

4 프로그램을 사용하였다.¹⁷⁾ 각 구획실 간 압력장은 송풍기류 및 구획실 간 공기유동 저항에 의해 영향을 받기 때문에 전체 건물 내 현상분석은 다중 네트워크 분석이 필요하며, 건물 내 각 구획실을 각각의 결점으로 고려하고 건물 전체를 이러한 결점으로 구성된 격자시스템으로 형성한 후 인근 결점 간의 유동저항을 고려하여 전체 건물 내의 압력장이 계산된다.
본 연구에서 각 구성요소에 대하여 적용한 상세 모델내용은 다음장에서 설명하였다. 한편 현 단계의 연구에서는 건축물 내부와 외부의 온도차는 고려하지 않기 때문에 건축물 내부와 외부의 온도는 동일하게 가정하였다.

제안 방법

급기가압제연시스템의 두번째 운전조건은 부속실의 출입문이 개방되는 경우로서 본 연구에서는 모델 건축물의 10층의 부속실 출입문이 개방되었을 경우에 대해 해석을 수행하였다. 이 경우 급기풍량은 앞의 CASE 1-1과 같이 누설량과 보충량을 합한 설계풍량을 적용하였다.
모델 건축물의 급기가압제연시스템에 대한 시스템 곡선을 얻기위해 송풍기의 급기풍량을 변화시켜가며 수치해석을 수행하였다. Table 3은 대표적인 송풍량에 대한 해석결과를 보여주고 있다.
본 연구에서는 20층 규모의 모델 건축물을 대상으로 NFSC501A 기준과 엔지니어링 설계방안을 바탕으로 급기가압제연시스템을 설계하였으며, 네트워크 모델의 수치해석기법을 사용하여 급기가압제연시스템에 의해 형성되는 건축물 내 압력장을 분석하였다.
본 연구에서는 20층 규모의 모델 건축물을 대상으로 화재안전기준과 엔지니어링 설계방안을 바탕으로 급기가압제연시스템을 설계하였고, 네트워크 모델의 수치 해석기법을 사용하여 급기가압제연시스템의 가동으로 건축물 내에 형성되는 압력장을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 연구에서는 각 층에 설치되어 있는 자동차압·과압조절형 급기댐퍼를 Duct Terminal로 모델링하였으며 기본적으로 송풍기에서 공급되는 총풍량에서 각 층으로 동일한 풍량이 공급되도록 각 층의 Duct Terminal의 동적손실계수를 조절하였다.
본 연구에서는 급기가압제연시스템에 의한 송풍작용과 이에 따른 건축물 내 각 구획에서의 압력형성을 분석하기 위해서 네트워크 모델에 기반한 CONTAMW 2.4 프로그램을 사용하였다.¹⁷⁾ 각 구획실 간 압력장은 송풍기류 및 구획실 간 공기유동 저항에 의해 영향을 받기 때문에 전체 건물 내 현상분석은 다중 네트워크 분석이 필요하며, 건물 내 각 구획실을 각각의 결점으로 고려하고 건물 전체를 이러한 결점으로 구성된 격자시스템으로 형성한 후 인근 결점 간의 유동저항을 고려하여 전체 건물 내의 압력장이 계산된다.
부속실을 제연하는 급기가압제연시스템에 대한 화재안전기준에 따라 동일수직선상의 모든 부속실은 하나의 전용수직풍도에 따라 동시에 급기를 수행하도록 하였다. 한편 수직풍도에서의 풍속이 20m/s가 되도록 풍도면적을 산정하고, 풍도의 거칠기는 아연도강판에 해당하는 0.
고층건물에서 화재발생시 급기가압제연시스템이 운전되는 조건은 다음과 같이 크게 두가지 경우로 상정될 수 있다. 첫번째는 모든 층의 부속실 내 출입문이 닫혀있는 상태에서 화재가 발생한 거실에서 연기가 부속실로 침투하지 못하도록 각 층의 부속실로 누설량을 공급하고 부속실과 거실간 차압을 형성하는 것이다. 두 번째는 재실자의 피난과정에서 부속실의 출입문이 개방되는 경우로서 이 경우에는 출입문이 개방된 층에는 보충량을 공급하여 방연풍속이 형성되도록 하고 나머지 출입문이 닫혀있는 층에는 누설량을 공급하여 부속실과 거실간 차압이 계속 형성되어 있도록 하는 것이다.
한편 송풍기, 풍도, 자동차압·과압조절형 급기댐퍼로 구성되는 급기시스템은 “Duct Segment”와 “Duct Junction” 기능을 이용하여 처리하였다.

대상 데이터

연구대상인 모델 건축물은 Figure 1과 같이 지상 20층의 건물로서 해석범위는 특별피난계단 1식에 대하여 부속실, 계단실, 급기가압시스템을 포함하도록 하였다. 제연기능을 위한 부속실과 거실 사이의 설정차압을 50Pa로 하고 각 구획실간 출입문의 누설면적을 0.

성능/효과

1) 고층건물에서 화재발생 시 급기가압제연시스템이 운전되는 조건은 크게 모든 층의 부속실내 출입문이 닫혀있는 상태와 재실자의 피난과정에서 부속실의 출입문이 개방되는 경우로 상정할 수 있다.
2) 모든 층의 부속실내 출입문이 닫혀있는 상태에서 누설량 만큼만 송풍기를 통해 급기할 경우에는 부속실과 거실간 차압이 설계차압인 50Pa로 유지되나, 누설량과 보충량을 합한 풍량을 급기할 경우에는 부속실과 거실 간 차압이 설계차압보다 상당히 높게 형성된다.
3) 10층의 부속실 출입문이 개방되면 10층 출입문을 통해 방연풍속으로 설계된 풍량보다 많은 풍량이 거실로 유출되며, 이로 인해서 13층 이하의 층에서는 부속실로 공급되는 풍량이 누설량에 미치지 못하여 부속실과 거실 간 차압이 설계차압보다 낮게 형성된다.

후속연구

4) 현재의 급기가압제연시스템의 설계방안과 같이 한개의 급기풍도를 통해 누설량과 보충량이 동시에 공급될 경우에는 부속실과 거실 간에 형성되는 차압이 설계기준에 미달하거나 과압이 될 가능성이 매우 높아져서 급기가압제연시스템의 설치목적을 달성하지 못할 수 있으므로 이에 대한 효과적인 개선방안이 필요하다.
이상과 같이 실제로 현장에서 운영되고 있는 급기가압제연시스템 중 상당수가 화재시 연기안전을 확보하기 위해 요구되는 성능을 충족시키지 못한다면 이에 대한 개선책의 도출이 시급히 필요하며, 다양한 조건에 대하여 급기가압제연시스템의 설계 및 운전특성에 대한 다각적인 분석이 이루어져야 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	화재 시 연기의 제어를 위해 우리나라에서는 어떻게 하고 있는가?	화재 시 피난 및 소화활동에 큰 지장을 초래하고, 인명안전에 가장 큰 위협이 되고 있는 연기의 제어를 위한 제연시스템의 중요성이 강조되고 있다. 국내에서는 고층 건축물의 화재 시 피난계단으로의 연기 침투를 방지하여 안전한 피난경로를 확보하기 위하여 화재안전기준 NFSC501A의 "특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 화재안전기준"이 제시되어 있으며, 이를 위하여 국내에서 일반적으로 사용하고 있는 방법이 제연용 송풍기와 수직풍도를 이용하여 거실과 계단실 사이에 위치하는 부속실에 외기를 급기함으로써 부속실을 단독으로 제연하는 급기가압 제연시스템이다. 본 연구에서는 20층 규모의 모델 건축물을 대상으로 NFSC501A 기준과 엔지니어링 설계방안을 바탕으로 급기가압제연시스템을 설계하였으며, 네트워크 모델의 수치해석기법을 사용하여 급기가압 제연시스템에 의해 형성되는 건축물 내 압력장을 분석 하였다.

참고문헌 (18)

G.T. Tamura, "Fire Tower Tests of Stair Pressurization Systems with Overpressure Relief", ASHRAE Trans., Vol.96(1990).
G.T. Tamura, "Assessment of Stair Pressurization System for Smoke Control", ASHRAE Trans., Vol.98(1992).
BS EN12101-6, Smoke and heat control systems Part 6: Specification for pressure differential systems (2005).
NFPA 92A, Standard for Smoke-Control Systems Utilizing Barriers and Pressure Differences(2006).
NFSC501A, 특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 화재안전기준(2009).
박형주, 김상욱, "국내 고층건물의 피난성능확보를 위한 급기가압방연(제연)시스템의 제도개선연구", 한국화재소방학회 논문지, Vol.15, No.4, pp.49-56(2001).
박용환, "급기가압 댐퍼의 설정 기준압에 따른 부속실 차압 특성 연구", 한국화재소방학회 논문지, Vol.21,No.4, pp.12-17(2007).
윤영민, 이민정, 김남일, 유홍선, "풍도 내 유동 교란과 자동차압 댐퍼의 성능 특성 기초 연구", 한국화재소방학회 논문지, Vol.23, No.6, pp.16-23(2009).
허영준, 유철권, "기계 제연시스템의 문제점과 개선 대책에 관한 연구", 설비저널, Vol.32, No.1, pp.27-35(2003).

원문보기 상세보기
이용재, 김운형, "고층 공동주택 제연설비의 안전성능에 관한 연구", 한국화재소방학회 추계학술논문발표회 논문집, pp.74-79(2000).
김정엽, 이동호, 김하영, "급기가압 제연시스템의 현장 성능평가 연구", 한국화재소방학회 춘계학술논문발표회 논문집, pp.251-254(2008).
김정엽, 신현준, "고층건물 제연시스템에서 피난문 개방이 미치는 영향에 관한 연구", 대한설비공학회 동계학술발표대회 논문집, pp.23-28(2009).
김진수, "피난계단 제연설비의 과압배출 댐퍼에 대한 고찰", 대한설비공학회 설비건설부문 학술강연회 논문집, pp.51-61(2002).
김상욱, "건축물의 제연설비", 한국설비기술협회지, Vol.22, No.8, pp.78-91(2005).
김명배, 한용식, "건물의 가압방연시스템 설계를 위한 유동해석에 관한 연구", 한국화재소방학회 논문지,Vol.14, No.2, pp.14-20(2000).
조재훈, "고층 주거건물에서의 압력분포 시뮬레이션 및 압력차 문제 해결", 대한건축학회논문집(계획계), Vol.21, No.11, pp269-276(2005).

상세보기
NIST, CONTAMW 2.4 User Guide and Program Documentation(2008).
J.H. Klote and J.A. Milke, Principle of Smoke Management(2002).

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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