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[국내논문] 부속실 가압 시스템의 방연풍속에 관한 수치해석적 연구: 공동주택 부속실내에 다수 출입문의 존재시 기류특성
Numerical Study on Air Egress Velocity in Vestibule Pressurization System : Characteristics of Air Flow in the Vestibule with Multiple Fire Doors in an Apartment Building 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.28 no.5, 2014년, pp.30 - 36  

서찬원 (충남대학교 기계공학과) ,  신원규 (충남대학교 기계공학과)

초록
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건축물 내부에 화재가 발생 시 재실자 피난 및 소방관의 소화활동에 직접적인 영향을 미치는 급기가압 제연설비는 방화문 비개방 시에는 차압에 의하여, 방화문 개방 시에는 방연풍속에 의하여 연기의 침입을 방지하는 것을 핵심 개념으로하고 있다. 이를 위해서는 특히 재실자 피난 시 방화문이 개방되는 경우 균일한 방연풍속이 형성될 수 있도록 공기 공급 유니트를 배치할 필요가 있다. 본 연구에서는 대형건물에 설치되는 다수의 출입문을 갖는 부속실의 경우, 방연풍속이 균일하게 형성될 수 있는지에 대하여 수치해석을 수행하였다. 부속실의 댐퍼위치가 한쪽으로 치우친 경우 방연풍속으로 연기의 침입을 막는 것이 아니라, 역류현상이 발생하여 방연성능에 영향을 미칠 수 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The pressurized smoke control system in the vestibule is important for fire safety in buildings because it is concerned with egress time of people and the safety of fire fighters. The vestibule pressurization system can prevent smoke from entering the vestibule using differential pressure when fire ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그리고, 화재층에서 피난을 위하여 제연구역의 출입문이 일시적으로 개방되는 경우 방연풍속을 유지하도록 옥외의 공기를 제연구역내로 보충 공급하도록 할 것을 요구하고 있는데, 이는 문의 개방 시 차압은 순간적으로 내 · 외부의 압력이 동압(同壓)이 되므로 방연풍속에 의하여 연기를 제어함을 목적으로 하는 것이다.
  • 기존 연구는 위에서 언급된 바와 같이 출입문이 하나인 경우의 부속실을 위주로 부속실 크기와 부속실 내부의 댐퍼의 위치에 관한 차압 및 방연풍속에 영향을 미치는 요소들을 연구하였다. 따라서, 부속실 내부에 다수의 출입문이 있는 경우 부속실 내 기류특성과 댐퍼위치와의 상관관계에 관한 연구가 필요하다고 판단된다.
  • 덕트에서 부속실로 유입되는 공기는 수평방향으로 흐르다가 부속실 내부로의 유입 시 루버(louver)의 방향에 따른 루버 각도 영향성을 파악하고자 하였다. 루버 각도에 따른 댐퍼의 개략도를 Figure 3에 나타내었으며, 루버 각도가 방화문에서 속도분포에 미치는 영향을 해석하기 위하여 Table 1과 같이 수치해석 케이스를 설정하였다.
  • 본 연구에서는 실제 공동주택에서 거실 방화문이 2개인 부속실을 대상으로 부속실 내 기류특성을 수치적으로 해석하고, 이때 댐퍼의 위치가 방연풍속에 미치는 영향을 살펴보고자 한다. 또한, 댐퍼의 루버 각도가 각각의 출입문에서 방연풍속 분포에 미치는 영향에 대해서도 함께 살펴보고자 한다.
  • 본 연구에서는 기존의 연구에서 다루지 않았던 부속실내 거실 방화문이 2개인 경우 내부 기류특성을 수치적으로 해석하고, 이로부터 댐퍼의 위치, 댐퍼의 루버각도가 방연풍속에 미치는 영향을 살펴보았다.
  • 본 연구에서는 실제 공동주택에서 거실 방화문이 2개인 부속실을 대상으로 부속실 내 기류특성을 수치적으로 해석하고, 이때 댐퍼의 위치가 방연풍속에 미치는 영향을 살펴보고자 한다. 또한, 댐퍼의 루버 각도가 각각의 출입문에서 방연풍속 분포에 미치는 영향에 대해서도 함께 살펴보고자 한다.
  • 계단실을 이용한 수직피난 및 소화활동을 용이하게 하기 위한 부속실 제연설비가 급 · 배기 방식에서 1995년도에 소방법이 개정되면서 급기가압방식이 적용되었으며, 이에 따라서 국가화재안전기준 NFSC 501A에서 규정하는 “특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 화재안전 기준”에 의하면 제연구역에 옥외의 신선한 공기를 공급하여 제연구역의 기압을 제연구역 이외의 옥내(이하 “옥내”라 한다)보다 높게 하되 일정한 기압의 차이(이하 “차압” 이하 한다)를 유지하게 함으로써 옥내로부터 제연구역내로 연기가 침투하지 못하도록 할 것을 요구하고 있다. 이는 문이 닫힌 상태에서 차압에 의한 연기 침입을 방지함을 목적으로 하고 있다. 그리고, 화재층에서 피난을 위하여 제연구역의 출입문이 일시적으로 개방되는 경우 방연풍속을 유지하도록 옥외의 공기를 제연구역내로 보충 공급하도록 할 것을 요구하고 있는데, 이는 문의 개방 시 차압은 순간적으로 내 · 외부의 압력이 동압(同壓)이 되므로 방연풍속에 의하여 연기를 제어함을 목적으로 하는 것이다.

가설 설정

  • . 본 연구에서는 방화문 개방층에 대한 부속실 내부의 영향을 보는 것이므로 제연구역에 공급되는 공기는 누설량과 거실유입풍량에 대한 영향은 없는 것으로 가정하였다. Figure 1에서 거실개방 시 공기 유동장애가 적은 것으로 판단하여 유동 장애에 대한 계수는 70% 정도로 보정하여 계산하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
급기가압 제연설비의 역할은 무엇인가? 건축물 내부에 화재가 발생 시 재실자 피난 및 소방관의 소화활동에 직접적인 영향을 미치는 급기가압 제연설비는 방화문 비개방 시에는 차압에 의하여, 방화문 개방 시에는 방연풍속에 의하여 연기의 침입을 방지하는 것을 핵심 개념으로하고 있다. 이를 위해서는 특히 재실자 피난 시 방화문이 개방되는 경우 균일한 방연풍속이 형성될 수 있도록 공기 공급 유니트를 배치할 필요가 있다.
공기 공급 유니트를 배치해야 하는 이유는 무엇인가? 건축물 내부에 화재가 발생 시 재실자 피난 및 소방관의 소화활동에 직접적인 영향을 미치는 급기가압 제연설비는 방화문 비개방 시에는 차압에 의하여, 방화문 개방 시에는 방연풍속에 의하여 연기의 침입을 방지하는 것을 핵심 개념으로하고 있다. 이를 위해서는 특히 재실자 피난 시 방화문이 개방되는 경우 균일한 방연풍속이 형성될 수 있도록 공기 공급 유니트를 배치할 필요가 있다. 본 연구에서는 대형건물에 설치되는 다수의 출입문을 갖는 부속실의 경우, 방연풍속이 균일하게 형성될 수 있는지에 대하여 수치해석을 수행하였다.
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참고문헌 (9)

  1. National Fire Safety Code 501A, National Emergency Management Agency (2013). 

  2. S. H. Ryu, S. K. Lee, D. H. Hong and K. R. Choi, "Characteristics of Air Egress Velocity in Vestibule Pressurization System Using the Fire Dynamics Simulator", Journal of Korean Institute or Fire Science & Engineering, Vol. 24, No. 6, pp. 153-159 (2010). 

  3. J. Y. Kim, D. H. Lee and H. Y. Kim, "Numerical Analysis on Features of Airflow through Open Door in Pressure Differential System", Proceedings of 2008 Winter Annual Conference, The Society of Air-conditioning and Refrigerating Engineers of Korea, pp. 463-468 (2008). 

  4. C. W. Lee, H. J. Kim, Y. K. Choi, M. C. Youm and H. S. Ryou, "A Study on the Conditions of Injection Pressurization in the Smoke-Control Zone II. Analysis of the Conditions for Closing Force of Fire Door with Variation of Angular Velocity", Journal of Korean Institute or Fire Science & Engineering, Vol. 27, No. 2, pp. 6-10 (2013). 

  5. W. J. You, G. H. Ko, S. H. Sakong, J. S. Nam and H. S. Ryou, "An Analysis on the Major Parameter and the Relations of Pressure Difference Effect of Leakage Area in the Smoke-Control Zone", Journal of Korean Institute or Fire Science & Engineering, Vol. 27, No. 1, pp. 20-25 (2013). 

  6. H. Huang, R. Ooka, H. Chen and S. Kato, "Optimum Design for Smoke-Control System in Buildings Considering Robustness Using CFD and Genetic Algorithms", Building and Environment, Vol. 44, No. 11, pp. 2218-2227 (2009). 

  7. M. Son, H. Park, M. Park, J. Wang and W. G. Shin, "Silver Nanowire Penetration through Screen Filter", Aerosol Science and Technology, Vol. 48, No. 5, pp. 480-488 (2014). 

  8. ANSYS Co., "ANSYS Ver.15.0" (2013). 

  9. J. Y. Kim and H. J. Shin, "Numerical Analysis on Pressurization System of Smoke Control in Consideration of Flow Rate of Supply and Leakage", Journal of Korean Institute or Fire Science & Engineering, Vol. 24, No. 5, pp. 87-93 (2010). 

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