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문제 정의
- 이러한 과압의 원인을 분석하고 해결방안을 연구하기 위하여 현장에서 적용되는 자동차압 · 과압조절형 댐퍼의 누설량을 실험을 통하여 확인 분석하고자 한다.
제안 방법
- 1) 누설량 시험 실시 전에 시험 댐퍼의 개폐상태의 정상 작동여부를 확인하고 완전히 닫힌 것을 확인하기 위해 각 댐퍼 측정 시 마다 개폐반복 작동을 10회 한 뒤 이상 유무 확인 후 계측을 실시하였다.
- 3) 정압 측정은 인버터로 블로워 회전수를 조정하여 오리피스 측정장치에서 P1, P2의 압력을 측정하였다. 챔버와 오리피스 측정장치에 AMCA 규격의 피에조미터링을 설치하여 평균압력으로 시험하였으며, 계측기의 검교정 성적서를 참고하여 해당 표준 측정값의 보정치를 보정해주어 계산한 공기량을 시험 값으로 하였다.
- 챔버와 오리피스 측정장치에 AMCA 규격의 피에조미터링을 설치하여 평균압력으로 시험하였으며, 계측기의 검교정 성적서를 참고하여 해당 표준 측정값의 보정치를 보정해주어 계산한 공기량을 시험 값으로 하였다. 챔버 압력 및 누설량의 영향으로 날개 흔들림의 발생과 기타 제반현상을 확인하였으며, 자동차압 · 과압조절형댐퍼의 구조 등 누설요인에 대하여 확인하였다.
대상 데이터
- 댐퍼의 타입은 A type 2개, B type 4개를 실험체로 선정하였다. A type 자동차압 · 과압조절형댐퍼는 열간압연연강판의 재질을 사용하여 프레임 및 날개 등을 제작한 댐퍼이다. 개방 시 급기방향은 상향으로 형성되고 있다.
- 다익평행익형으로서 날개형태는 평면이지만 아래 부분에 약간의 구부림이 있는 형상이다. B type 자동차압 · 과압조절형댐퍼는 댐퍼의 날개 및 프레임 등 주요부품은 일정형상으로 압출한 알루미늄을 사용하여 제작된 댐퍼이다. 개방되었을 때 하향으로 기류가 형성되며 다익평행익형에 날개 형태는 반 유선형이다.
- 댐퍼 누설량 시험기의 댐퍼용 박스는 Air Movement and Control Association (AMCA) 규격의 챔버로서 토글클램프를 이용하여 댐퍼를 신속히 탈 · 부착할 수 있는 장치로 구성되어 있다. 측정 장치는 표준 오리피스에 D · D/2 형식의 도압관에 상류측은 압력탭을 4개, 하류측은 6개의 압력탭으로 피에조미터링을 구성하여 평균압력을 측정하였다.
- 댐퍼 성능인증업체에서 제조, 생산 출고된 사용전의 완제품을 이용하여 댐퍼 누설량 실험을 수행하였다. 실험체별 누설량의 비교는 댐퍼를 챔버에 설치한 후 전원 24 V를 작동시켜 댐퍼를 전폐한 후 챔버 내의 압력에 따라 누설량을 측정하였다.
- 따라서 비교적 많은 수량이 생산되고 사용되는 댐퍼 개구부치수 400 × 600 mm, 사각 형상 제품으로 선정하였다. 댐퍼의 타입은 A type 2개, B type 4개를 실험체로 선정하였다. A type 자동차압 · 과압조절형댐퍼는 열간압연연강판의 재질을 사용하여 프레임 및 날개 등을 제작한 댐퍼이다.
- 국내의 자동차압 · 과압조절형댐퍼는 표준규격이 없으며 따라서 제조사별로 날개의 형상이나 테두리폭 등이 각기 다른 제품이 생산되고 있다. 따라서 비교적 많은 수량이 생산되고 사용되는 댐퍼 개구부치수 400 × 600 mm, 사각 형상 제품으로 선정하였다. 댐퍼의 타입은 A type 2개, B type 4개를 실험체로 선정하였다.
- 실험에 사용된 댐퍼는 자동차압 · 과압조절형댐퍼의 성능인증 및 제품검사의 기술기준에 의거 소방용품 성능인증 제조업체에서 생산되어 제품검사를 마치고 출고된 댐퍼로서 소방시설 공사현장에서 실제 설치되는 자동차압 · 과압조절형댐퍼이다. 실험에 선정 실험체는 15개 성능인증 제조업체 제품 중에서 가격경쟁력이 좋거나 타 제품에 비해 품질면에서 선호도가 높아 가장 많이 설치되고 있는 회사 제품으로 하였다.
- 실험에 사용된 댐퍼는 자동차압 · 과압조절형댐퍼의 성능인증 및 제품검사의 기술기준에 의거 소방용품 성능인증 제조업체에서 생산되어 제품검사를 마치고 출고된 댐퍼로서 소방시설 공사현장에서 실제 설치되는 자동차압 · 과압조절형댐퍼이다. 실험에 선정 실험체는 15개 성능인증 제조업체 제품 중에서 가격경쟁력이 좋거나 타 제품에 비해 품질면에서 선호도가 높아 가장 많이 설치되고 있는 회사 제품으로 하였다. 국내의 자동차압 · 과압조절형댐퍼는 표준규격이 없으며 따라서 제조사별로 날개의 형상이나 테두리폭 등이 각기 다른 제품이 생산되고 있다.
- 실험체는 성능인증 제조업체별로 A type 2개를 A-1, A-2로, B type 2개 제조업체에서 각 2개씩의 댐퍼를 B-1, B-2, C-1, C-2로 구분하였다. Table 1은 실험용 자동차압 · 과압조절형댐퍼의 type별 사양을 나타내고 있다.
데이터처리
- 2) 차압계로 측정 시 정확성을 기하기 위해 정압을 변경할 때마다 평균시간 1분 정도의 변화를 관찰하면서 계측하였다.
- 3) 정압 측정은 인버터로 블로워 회전수를 조정하여 오리피스 측정장치에서 P1, P2의 압력을 측정하였다. 챔버와 오리피스 측정장치에 AMCA 규격의 피에조미터링을 설치하여 평균압력으로 시험하였으며, 계측기의 검교정 성적서를 참고하여 해당 표준 측정값의 보정치를 보정해주어 계산한 공기량을 시험 값으로 하였다. 챔버 압력 및 누설량의 영향으로 날개 흔들림의 발생과 기타 제반현상을 확인하였으며, 자동차압 · 과압조절형댐퍼의 구조 등 누설요인에 대하여 확인하였다.
이론/모형
- 누설량 측정 장치(4-6)는 KS A 0612(조임 기구에 의한 유량측정 방법), KS B 6311(송풍기의 시험 방법), AMCA 500-D-98 표준 규격과 TAB 기술기준을 참조하여 D · D/2형 오리피스 측정 장치를 설치하고, KS F 3109 문 세트의 차연량을 적용한 부속실 최소 누설량과 덕트 내의 압력에 따른 댐퍼 누설량을 비교할 목적으로 제작한 댐퍼 누설량 시험기를 활용하였다.
성능/효과
- 1) 현재 가장 많이 사용되는 댐퍼 모두 정압 1,000 Pa~1,400 Pa에서 전면의 수동조작함 문의 열림 현상이 발생하였다. 이는 급기 정압이 높은 초고층 건축물의 경우 급기 가압 제연시 수동조작함 문이 열려 수동조작함 내부의 개구부를 통한 급기로 부속실 과압이 발생할 수 있음을 의미한다.
- 2) 댐퍼 제작업체에 따라 댐퍼의 누설량 0.090 m3/s~0.154 m3/s 정도로 큰 차이를 보여주었다. 이는 댐퍼 누설량에 대한 제한 규정이 필요하다 것을 의미한다.
- 3) A type에서 누설량이 0.154 m3/s로 크게 나타난 것으로 보아 댐퍼의 재질 및 두께도 누설량에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.
- 4) 수동조작함을 폐쇄하고 실험한 결과 댐퍼에 공급되는 공기의 정압에 따라 댐퍼의 누설량은 선형적으로 비례하여 증가하였다. 이는 초고층 건축물의 경우 정압이 크므로 댐퍼의 누설량이 증가하여 부속실에 과압이 발생하여 피난을 위한 문을 개방하는데 방해가 될 수 있음을 보여주고 있다.
후속연구
- 5) 신제품을 시험체로 사용하여 누설량 실험을 수행하였으나, 향후 댐퍼의 노후화에 대한 누설량 증가에 대한 연구가 필요하며, 누설량 실험결과를 활용하여 실제 부속실 차압 증가량과 피난을 위한 문을 개방하는데 필요한 힘에 대한 정량적인 연구가 필요하다. 정량적인 데이터를 확보하여 댐퍼의 누설량 제한값을 설정하여야 고층 건축물에서의 과압으로 인한 피해를 제거할 수 있다.
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