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문제 정의
- 이런 국내외 여건의 변화를 고려해서 승강로 가압제연방식이 연기의 이동을 차단하고, 피난경로를 연기로부터 방호할 수 있는지를 검증하기 위해 이번 시험이 실시되었다. 특히 우리나라가 다른 나라에 비해 고층 공동주택이 많다는 점을 고려해서 이번 시험은 비상용승강기 승강장과 특별피난계단의 부속실을 겸용하는 20층 공동주택에서 실시되었다.
- 이번 시험은 승강로를 직접 가압함으로써 건물 전체의 차압분포와 화재실로 가정된 세대의 문이 열리는 경우에 세대 문에서 발생하는 기류속도 분포를 측정하는 것을 목표로 하였다. 시험의 대략적인 개요는 아래 Table 1에 제시하였다.
제안 방법
- 승강기 승강장과 세대 및 계단실의 차압을 측정하기 위해서 차압측정용 호스를 2개 층 마다 세대와 부속실, 부속실과 계단실 사이에 설치하였다. 급기가압은 지하 2층의 승강기 문을 개방한 후 대형송풍기에 직경 900mm 후렉시블 튜브를 연결하고, 인버터형 송풍기를 이용해서 실시하였다. 측정은 송풍기의 풍량이 정상치에 도달한 후, 공기유동과 누설량의 변화가 적은 10분 이후에 시작되었다.
- T03은 20층 세대 문과 승강기 문이 동시에 개방된 상태에서 압력분포와 방연풍속분포를 측정한다. 방연풍속 측정은 가로 1 m, 세로 2 m인 문을 가로로 5등분, 세로로 8등분하여 40개소를 측정하였다.
- 승강기 승강장과 세대 및 계단실의 차압을 측정하기 위해서 차압측정용 호스를 2개 층 마다 세대와 부속실, 부속실과 계단실 사이에 설치하였다. 급기가압은 지하 2층의 승강기 문을 개방한 후 대형송풍기에 직경 900mm 후렉시블 튜브를 연결하고, 인버터형 송풍기를 이용해서 실시하였다.
대상 데이터
- 이런 국내외 여건의 변화를 고려해서 승강로 가압제연방식이 연기의 이동을 차단하고, 피난경로를 연기로부터 방호할 수 있는지를 검증하기 위해 이번 시험이 실시되었다. 특히 우리나라가 다른 나라에 비해 고층 공동주택이 많다는 점을 고려해서 이번 시험은 비상용승강기 승강장과 특별피난계단의 부속실을 겸용하는 20층 공동주택에서 실시되었다.
성능/효과
- 1) 승강로가압 방식은 부속실-세대 사이에 50 Pa 이상의 충분한 차압을 형성시켜서 승강로를 통한 연기의 확산을 방지할 수 있음을 확인하였다.
- 일반적으로 건축물의 화재에서 연기는 인간의 생명을 빼앗는 주된 원인으로 알려져왔다.1) 특히 석유화학 제품이 건축물의 내장재와 가구등에 많이 사용되면서 연기의 발생량과 독성은 더욱 증가하였다. 대연각호텔 화재를 포함해서 많은 인명피해를 발생시킨 대부분의 화재에서 연기는 화재실로부터 계단, 승강기, 공조용 닥트를 통해 건물 전체로 이동하였다.
- 2) 승강로는 단면적이 넓어서 공기 유동에 의한 압력 손실이 작기 때문에 급기지점과의 거리에 따른 압력감소가 거의 없었다. 그 결과 전 층의 부속실-세대 사이에 높고, 고른 차압을 형성시켰다.
- 3) 전 층의 승강기 문과 세대 문 및 계단실 문이 닫힌 상태에서 약 50 Pa의 차압을 형성시킬 수 있는 공기량은 150 CMM이었다. 이 값을 통해 층 당 누설량(즉 차압 유지에 필요한 급기량)은 약 7.
- 4) 180 CMM으로 급기하는 경우, 2층 승강기 문과 세대 문이 동시에 개방된 상태에서 세대 문에서 측정한 평균 풍속은 약 1.16 m/s였다. 같은 방법으로 20층 세대 문에서 측정하였을 때는 평균 풍속이 0.
- 5) 세대 문에서 측정한 풍속분포를 보면, 문 주위에서의 속도는 시험 T02와 T03에서 각 각 0.8 m/s와 0.68 m/s로 나타났다. 이 값은 중심부에서 측정된 1.
- 6) 승강로를 급기가압하는 방식은 과압의 우려가 상대적으로 작을 것으로 예상되었다. 왜냐하면 모든 문이 닫힌 상태에서 차압을 유지하는데 필요한 풍량(150 CMM)과 1개층 문이 개방되었을 때 방연풍속을 만족하는데 필요한 풍량(180 CMM)의 차이가 작기 때문이다.
- 7) 결과적으로 승강로를 급기가압하는 방식은 승강로를 통한 연기의 이동을 차단할 수 있고, 또한 화재실의 연기의 역류를 차단할 수 있음을 확인하였다. 따라서 이 방식을 이용함으로써 승강기를 이용한 피난을 안전할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 8) 이 과정에서 최초 부속실만을 급기대상으로 하던 것이 계단실 및 그 부속실 동시 제연, 부속실만 단독 제연, 계단실 단독 제연 및 비상용승강기 승강장 단독 제연으로 방식이 확대되었다. 하지만 아직은 승강로 가압 방식은 허용하지 않고 있다.
- 16 m/s였다. 결과적으로 180 CMM 중 116 CMM은 2층의 개방된 승강기 문틈을 통해 세대 문으로 이동하였고, 나머지 64 CMM은 비개방된 승강기 문틈을 통해 각 층의 부속실을 가압하는데 사용된 것으로 추정되었다.
- 결과적으로 승강로 가압은 체적이 큰 공간에 급기를 하기 때문에 유동에 의한 압력손실이 매우 작았다. 그 결과 급기 지점에 가까운 몇 개 층을 제외하면 급기지점부터 끝 지점까지 전체적으로 균일한 압력분포를 형성시킬 수 있음을 알 수 있었다.
- 결과적으로 승강로가압은 승강기의 문이 닫힌 상태와 개방된 상태 사이의 풍량 차이가 작은 상태에서도 계단실-부속실, 부속실-세대 사이에 높은 차압을 형성시킬 수 있었다. 그리고 저층부와 고층부의 차압 분포도 급기지점에 가까운 2층을 제외하고는 매우 고르게 나타났다.
- 결과적으로 승강로 가압은 체적이 큰 공간에 급기를 하기 때문에 유동에 의한 압력손실이 매우 작았다. 그 결과 급기 지점에 가까운 몇 개 층을 제외하면 급기지점부터 끝 지점까지 전체적으로 균일한 압력분포를 형성시킬 수 있음을 알 수 있었다.
- 이것은 약 100 CMM의 공기가 개방된 승강기 문틈을 통해 세대 문으로 이동하였고, 나머지 80 CMM이 비개방된 층을 가압하는 데 사용된 것으로 추정되었다. 따라서 개방된 승강기 문의 위치가 급기지점에 가까우면 개방된 문틈 사이로 유동하는 공기량이 증가하고, 그 결과로 방연풍속도 증가하는 것을 알 수 있었다.
- 7) 결과적으로 승강로를 급기가압하는 방식은 승강로를 통한 연기의 이동을 차단할 수 있고, 또한 화재실의 연기의 역류를 차단할 수 있음을 확인하였다. 따라서 이 방식을 이용함으로써 승강기를 이용한 피난을 안전할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 여기서, 150 CMM의 풍량은 부속실과 세대 사이 차압이 약 50 Pa을 만족시키는 것을 확인하고 정한 값이다. 마찬가지로 180 CMM도 세대에서 방연풍속을 측정하였을 때 평균 방연풍속이 0.7 m/s 이상을 만족하는 것을 확인하여 정한 값이다.
- 3) 전 층의 승강기 문과 세대 문 및 계단실 문이 닫힌 상태에서 약 50 Pa의 차압을 형성시킬 수 있는 공기량은 150 CMM이었다. 이 값을 통해 층 당 누설량(즉 차압 유지에 필요한 급기량)은 약 7.1 CMM 정도인 것으로 추정되었다.
- 이 결과를 보면, 하나의 계단실 문과 2개의 세대 문이 있는 부속실-세대 사이의 차압을 약 50 Pa로 유지하려면 약 7.1 CMM/층(150 CMM/21층) 정도의 급기량이 필요함을 알 수 있었다. 이 결과는 승강로를 가압하는 제연설비의 설계자료로 사용될 수 있을 것이다.
- Figure 3은 2층의 승강기 문과 세대 문 1개가 동시에 개방된 상태에서 측정한 T03의 차압분포 결과이다. 측정 결과, 2층의 세대 문이 개방된 상태에서 계단실부속실과 부속실-세대 사이의 차압은 19~21.5 Pa이었고, 계단-부속실의 차압은 17~18.7 Pa이었다.
후속연구
- 1 CMM/층(150 CMM/21층) 정도의 급기량이 필요함을 알 수 있었다. 이 결과는 승강로를 가압하는 제연설비의 설계자료로 사용될 수 있을 것이다.
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