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문제 정의
- 본 연구에서는 국내 고층빌딩에서 화재 발생 시 피난을 위해 부속실에 급기 가압 제연시스템이 설치되어있으나 출입문을 개방할 때 연기, 유독가스가 내부로 침투할 우려가 있다는 것에 더하여 출입문에 형성되는 방연풍속의 측정치의 표본평균의 분산을 분석해 현상변동의 원인을 규명하였다.
제안 방법
- 본 연구에서는 특별피난계단 부속실에서 거실 방향으로 토출되는 방연풍속의 비정상적 풍속을 FDS를 이용하여 해석하였다. 측정점이 세분화될수록 방연풍속분포가 상세하게 나타나며, 측정 결과 방연풍속의 분포를 명확히 판단하기 위하여 측정지점은 Figure 2와 같이 출입문을 가로 8행, 세로 8열로 구분하여 총 64점으로 등분하여 적용하였다.
- 해석하였다. 측정점이 세분화될수록 방연풍속분포가 상세하게 나타나며, 측정 결과 방연풍속의 분포를 명확히 판단하기 위하여 측정지점은 Figure 2와 같이 출입문을 가로 8행, 세로 8열로 구분하여 총 64점으로 등분하여 적용하였다. 또한 해석된 결과를 SPSS 의 분산분석(반복 있는 이원 배치법)으로 등면적된 출입문에 형성되는 기류의 인자 행과 열의 차이를 확인하여 토출기류의 특성을 제시하였다.
- 측정점이 세분화될수록 방연풍속분포가 상세하게 나타나며, 측정 결과 방연풍속의 분포를 명확히 판단하기 위하여 측정지점은 Figure 2와 같이 출입문을 가로 8행, 세로 8열로 구분하여 총 64점으로 등분하여 적용하였다. 또한 해석된 결과를 SPSS 의 분산분석(반복 있는 이원 배치법)으로 등면적된 출입문에 형성되는 기류의 인자 행과 열의 차이를 확인하여 토출기류의 특성을 제시하였다.
- 선행연구"에서 확인되었다. 본 연구에서도 FDS 적용성을 먼저 확인하기 위하여 최근 준공된 고층 건물의 특별피난계단 부속실(급기덕트에서 토출되는 풍량이 0.416 mJ/s 조건)에 64등분면적으로 TAB를 실시하여 방연풍속 측정치와 수치해석결과를 비교하여 FDS 의 적용에 대한 적합성을 검증하였다.
- 특별피난계단 부속실 방연풍속의 기류특성을 FireDynamics Simulator v5.5.1 을 이용하여 해석하였고, 그래픽 툴 Smokeview 5.5.6을 이용하여 방연풍속의 기류 방향을 시각적으로 확인하였다. 출입문(0.
- 6을 이용하여 방연풍속의 기류 방향을 시각적으로 확인하였다. 출입문(0.9 X 2.0 rr?)과급기 댐퍼의 크기는 TAB 실측 현장과 동일한 조건으로 적용되었고, 풍속은 기준풍량인 1.26 m2/s(출입문 면적 X 0.7m/s)를 급기댐퍼의 면적(0.4 m * 0.6 m)으로 나누어 5.25 m/s를 적용하였다. 방연풍속의 속도의 측정점은 출입문의 개방에 따른 개구부를 대칭적으로 균등 분할하는 64개의 지점에 Device(Quantity = Velocity)를 배치하였고, Dump namelist의 NFRAMES를 60으로 적용하여 30초 동안 총 61회 해석된 수치를 구하였다.
- 25 m/s를 적용하였다. 방연풍속의 속도의 측정점은 출입문의 개방에 따른 개구부를 대칭적으로 균등 분할하는 64개의 지점에 Device(Quantity = Velocity)를 배치하였고, Dump namelist의 NFRAMES를 60으로 적용하여 30초 동안 총 61회 해석된 수치를 구하였다. Modeling 개요는 Table 1과 같다.
- 본 연구에서는 FDS 해석을 통하여 화재시 거실에서 부속실로 통하는 출입문에 방연풍속을 측정하기위하여기준풍량(1.26m2/s)을 만족하는 조건을 모델링하였다. Figure 6과 같이 64점 등분면적하여 기류분포를 0.
- 26m2/s)을 만족하는 조건을 모델링하였다. Figure 6과 같이 64점 등분면적하여 기류분포를 0.5초 간격으로 총 61회 해석된 수치를 수집하였으며, Vector 변수를 활용하여 각 지점간의 방연풍속의 방향을 현상학적으로 분석하였다. 해석된 총 3904개의 데이터를 Table 2와 같이 SPSS에 의한 분산분석(반복 있는 이원배치법)을 실시하여 등면적된 출입문에 형성되는 기류의 인자 행과 열의 특성을 확인할 수 있었다.
- 화재시 연기를 제어하기 위하여 설치되고 있는 특별피난계단 부속실의 출입문에 형성되는 방연풍속의 기류 특성을 분석하기 위하여 CFD기반 시뮬레이션으로 해석하였고, 이를 행-열 분산분석을 실시하여 재차 분석하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
대상 데이터
- 최근 준공된 K건물의 특별피난계단 부속실을 대상으로 TAB를 실시하였다. 대상 부속실의 경우 급기덕트에서 토출되는 풍량이 0.
이론/모형
- 7m/s)에 미치지 못하였다. 기준 풍량을 만족하는 조건에서의 방연풍속 특성을 분석하기 위하여 CFD(Computational Fluid Dynamics)기반 FDS를 이용하여 해석하였다. FDS는 미국 NIST의 BFRL (Building and Fire Research Lab)에서 개발된 수치해석 프로그램으로써 화재시뮬레이션용으로 개발되어 국내외에서 널리 사용되고 있다.
성능/효과
- 둘째, 피난을 위하여 부속실의 줄입문이 일시적으로 개방되는 경우 옥내로부터 부속 실내로 연기의 유입을 유효하게 방지할 수 있는 방연 풍속을 유지하도록 하여야 한다. 셋째, 피난을 위하여 일시 개방된 출입문이 다시 닫히는 경우 부속실의 과압을 방지할 수 있는 유효한 조치를 하여 차압을 유지하여야 한다.
- 5초 간격으로 총 61회 해석된 수치를 수집하였으며, Vector 변수를 활용하여 각 지점간의 방연풍속의 방향을 현상학적으로 분석하였다. 해석된 총 3904개의 데이터를 Table 2와 같이 SPSS에 의한 분산분석(반복 있는 이원배치법)을 실시하여 등면적된 출입문에 형성되는 기류의 인자 행과 열의 특성을 확인할 수 있었다.
- 분산분석(반복 있는 이원 배치법)을 실시해본 결과 유의수준은 거의 100%까지로 분석되었다. 즉, 64등분 면적 된 특별피난계단 부속실의 출입문에 형성되는 기류의 인자 행과 열에는 큰 차이가 있음을 확인할 수 있었다.
- 거의 100%까지로 분석되었다. 즉, 64등분 면적 된 특별피난계단 부속실의 출입문에 형성되는 기류의 인자 행과 열에는 큰 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 선행연구4,5)에서 확인된 바와 같이 부속실과 같은 구획공간의 설계조건에서 급기댐퍼에서 토출되는 보충량은 심한 와류를 형성하고 형성된 와류의 범위안에 출입문이 존재하면 거실 내 공기의 유입으로 인한 역 기류 현상 등 비정상적 기체의 유동이 출입문 지점에 발생한다는 것을 확인할 수 있었다.
- (2) 국내 고층건물에 설치된 특별피난계단 부속실은 설계조건(바닥면적, 댐퍼위치 등)에 따라 출입문에 형성되는 기류의 특성이 변하므로 기준에서 제시하고 있는 평균치에 대한 한정보다는 각 측정점마다의 풍속이 독립적으로 측정되어야 하며 그 평균치의 편차까지 고려되어야 할 것이다.
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