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제안 방법
- 4) 이와 같은 역 기류 현상을 Fire dynamics simulator를 이용하여 대책을 제시하였다.
- 부속실의 바닥면적에 대한 설치기준이 없기 때문에 되도록이면 적게 설계가 되고 있다. 과연 피난계단이 연기로부터 안전할 수 있는 지를 파악하기 위하여 최근 실험연구5)를 통하여 특별피난계단 부속실의 급기가압 제연시스템을 작동시킨 후 거실에서 가압지역인 부속실의 출입문을 개방하여 기류분포를 분석하였다. 역 기류의 면밀한 분석을 위하여 출입문을 64등면적법6)으로 가로 A~H, 세로 1~8 총 64point로 등분하여 각 point에서 방연풍속의 기류분포를 측정한 결과는 Table 1과 같다.
- 5초 간격으로 총 60회 측정된 수치의 평균값을 활용하였으며, Vector변수를 활용하여 각지점간의 방연풍속의 방향을 현상학적으로 분석하여각 시나리오별 측정값을 Table 4∼10과 같이 제시하였다. 국내 고층건물의 현장조건과 동일한 부속실 면적 1.63 조건으로 급기댐퍼의 기류의 토출각도를 다르게 하여 출입문에서 형성되는 방연풍속의 특성을 분석하여 다음과 같이 총 7 Case의 특성을 확인할 수 있었다.
- 급기댐퍼의 토출각도는 Table 3과 같이 댐퍼에서 정면 방향(날개각도 0o , Straight)으로 분출하는 것을 시작으로 하여 상향, 하향 방향 15o 씩 변화시켜 총 7가지 case을 선정하여 댐퍼 각도에 따른 추가적인 현상을 분석하였다.
- 과 동일하게 적용하였다. 또한, 기류특성을 수치 해석적으로 분석을 위하여 부속실 크기를 구현하였고 급기댐퍼에서 공급되는 보충량은 출입문과 방연풍속 0.7m/s를 고려하여 1.45m3/s로정하였다.
- 05m 크기를 적용하였으며 Vector변수를 활용한 기류의 현상학적 분석과 Device Quantity = Velocity)변수를 활용하여 기류의 정량적으로 분석할 수 있도록 구현하였다. 또한, 측청위치는 Figure 6과 같이 64등면적법4)으로 가로 A~H, 세로 1~8총 64point로 등분하여 각 point에서 방연풍속의 풍속을 측정하기 위한 Device를 설치하여 측정치를 수집하였다.
- 방연풍속의 역 기류 현상은 급기댐퍼에서 부속실로 공급되는 날개의 토출각도의 변화에 따른 토출 공기의 방향이 풍속의 기류에 영향을 미치는 인자로 파악되어 기류분포를 수치적으로 해석 가능한 FDS를 이용하여역 기류 발생현상에 따르는 특별피난계단 부속실 특성을 분석하여 결과를 제시하였다.
- 본 연구는 BFRL/NIST에서 개발되어 전세계적으로 활용되고 있는 CFD 기반의 필드 모델 화재모델링 프로그램인 FDS v5.5.1과 그래픽 툴인 Smokeviewv5.5.6을 사용하였으며, 이의 활용에 대한 제반 사항은 해당 매뉴얼을 따르도록 하였다.11)
- 본 연구에서는 FDS를 활용한 수치 해석을 통하여 화재 시 거실에서 부속실로 통하는 출입문에 방연풍속을 측정하기 위하여 64점 등분면적의 점에서의 방연풍속의 기류분포를 0.5초 간격으로 총 60회 측정된 수치의 평균값을 활용하였으며, Vector변수를 활용하여 각지점간의 방연풍속의 방향을 현상학적으로 분석하여각 시나리오별 측정값을 Table 4∼10과 같이 제시하였다.
- 본 연구에서는 국내 고층빌딩에서 화재 발생 시 피난을 위해 부속실에 급기 가압 제연시스템이 설치되어 있으나 출입문을 개방할 때 연기, 유독가스가 내부로 침투할 우려가 있다는 것을 알 수 있었다. 이에 대한 기류 특성을 파악하기 위해 선행 TAB가 실시된 현장을 확인하였고, 동일조건으로 CFD기반 프로그램을 이용한 시뮬레이션 분석을 통하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 이는 측정 데이터의 수치가 다소 오차범위는 있으나 각 64point에서 기류 Vector방향의 경우 실물 실험과 유사한 기류특성을 확인할 수 있었다. 총 64point의 수치를 비교 분석하여 FDS의 적용에 대한 적합성 및 신뢰성을 검증하였다.
- 최소격자의 크기는 세밀한 기체분포 및 방향성을 확인하기 위하여 0.05m × 0.05m 크기를 적용하였으며 Vector변수를 활용한 기류의 현상학적 분석과 Device Quantity = Velocity)변수를 활용하여 기류의 정량적으로 분석할 수 있도록 구현하였다.
대상 데이터
- 모델링 대상은 Table 2와 같이 TAB를 실시하여 역 기류현상이 발생한 현장4)과 동일하게 적용하였다. 또한, 기류특성을 수치 해석적으로 분석을 위하여 부속실 크기를 구현하였고 급기댐퍼에서 공급되는 보충량은 출입문과 방연풍속 0.
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