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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 화재시뮬레이션 프로그램인 FDS를 이용하여 지붕 환기구 형태 변화에 따른 온도 및 배연성능을 기본 모델과 개선 모델을 비교 분석하여 개선 방안을 파악하고자 한다.
제안 방법
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2.2 개선 모델 개요
개선 모델 해석 대상은 부산지역의 아케이드 재래시장에서 가장 많이 시공되고 있는 Case A을 대상으로 가로 길이, 세로 길이, 지붕 높이, 건물 높이, 통로 폭과 점포 폭은 그대로 둔 상태에서 화재발생시 지붕 환기구 형태 변화에 따른 온도 및 배연 성능확보를 확인하기 위하여 환기구 길이, 환기구 폭, 환기구 높이와 환기구 간격을 변경시켜 4개의 Case를 설정하였다
. 기본 모델과 개선 모델의 제원은 Table 3과 같다. - Case E는 Case D의 조건과 비슷하나 하부 곡선지붕을 양옆으로 2개 설치하여 슬라이딩 루프도어 개폐장치로 설치되었다. 화재발생시 2개 하부 곡선지붕을 Open 할 수 있고 평일에 비가 오거나 태양광을 차단하기 위해 하부 곡선지붕을 Close하도록 하였다. 기본 및 개선 모델별 입면도는 Fig.
대상 데이터
- 부산광역시의 전통시장은 2014년을 기준으로 169개 영업되고 있으며, 아케이드로 설치된 전통시장은 30여 개 이다. 해석 대상 부산지역 아케이드형 재래시장은 Table 1과 같으며 일자형과 십자형으로 이루어져 있다. 건물높이는 6 m~10.
- 해석 대상 부산지역 아케이드형 재래시장은 Table 1과 같으며 일자형과 십자형으로 이루어져 있다. 건물높이는 6 m~10.5 m이며, 통로폭은 4 m~7 m, 지붕높이는 8 m~12 m, 통로길이는 50 m~330 m로 조사되었다. 또한 지붕형태 및 재료는 Table 2와 같다.
- 본 연구에서는 부산지역의 아케이드형 재래시장 중 부산시 중구에 위치한 부평시장을 대상으로 분석하였다. 부평시장은 2008년 처음 개발될 때는 일자형으로 준공되었으나 2014년 재개발되어 아케이드 배치형태가 십자형으로 증축되었으며 배치형태는 Fig.
- 본 연구 대상지는 환기구 길이 8 m, 환기구 폭 6 m, 환기구 높이 1.5 m, 환기구 간격 10 m, 지붕 높이 12 m, 가로 길이 230 m, 세로 길이 132 m, 건물 높이 10.5 m, 통로 폭 6 m, 점포 폭 5 m로 되어 있다.
- 화재 시뮬레이션 입력조건의 화원은 화재발생의 위험성이 클 것으로 예상되는 의류매장을 선정하였으며, 대표물질로 나일론을 선정하였다. 화재하중은 100 kg/m², 열방출량은 3,000 kW/m²로 설정하였다.
이론/모형
- (3) Smokeview는 CFAST1)에서와 마찬가지로 FDS 시뮬레이션 결과를 디스플레이 하는데 이용되는 개별 가시화(separate visualization) 프로그램이다. 본 연구에 적용된 버전은 FDS 6.2를 사용하였다.
성능/효과
- 화재시뮬레이션을 통한 최고 온도를 보면 Case A, Case B, Case C, Case D의 경우 약 175℃, Case E의 경우 약 125℃를 보였다. Case D와 Case E는 환기구가 중간 중간에 있지 않고 길이방향으로 길게 되어 있어 다른 Case에 비해 천장 전체로 연기가 확산되었으며 온도분포도 천장 전체에 걸쳐 나타나는 것으로 분석되었다.
- 화재시뮬레이션을 통한 최고 온도를 보면 Case A, Case B, Case C, Case D의 경우 약 175℃, Case E의 경우 약 125℃를 보였다. Case D와 Case E는 환기구가 중간 중간에 있지 않고 길이방향으로 길게 되어 있어 다른 Case에 비해 천장 전체로 연기가 확산되었으며 온도분포도 천장 전체에 걸쳐 나타나는 것으로 분석되었다. 소방시설 등의 성능위주설계 방법 및 기준에서 정하는 인명안전기준은 인체 호흡한계선인 1.
- Case D와 Case E는 환기구가 중간 중간에 있지 않고 길이방향으로 길게 되어 있어 다른 Case에 비해 천장 전체로 연기가 확산되었으며 온도분포도 천장 전체에 걸쳐 나타나는 것으로 분석되었다. 소방시설 등의 성능위주설계 방법 및 기준에서 정하는 인명안전기준은 인체 호흡한계선인 1.8 m에서 열에 의한 온도는 60℃ 이하로 정하고 있으며 전체적으로 60℃ 이하의 온도분포를 보였다. 인명안전기준에 의한 온도의 영향은 Case별 모두 피난에 있어 안전하다고 판단되었다.
- 인명안전기준에 의한 온도의 영향은 Case별 모두 피난에 있어 안전하다고 판단되었다. 위의 결과로 볼 때 Case E가 길이의 양방향 으로 연기배출이 이루어지는 관계로 온도분포도 비교적 다른 Case에 비해 낮은 분포를 보였다. 시뮬레이션 180초 때의 Case별 온도분포는 Fig.
- 화재시뮬레이션을 통한 연기농도를 시간의 경과함에 따라 Case별 모두 천장에 체류 및 확산되면서 환기구를 통해 배출되는 것을 알 수 있었다. Case A와 Case B는 비슷한 양상을 보였으나 Case B의 경우가 환기구 수가 많은 관계로 보다 더 연기농도가 낮게 나타났고 잘 배출되는 것으로 분석되었다.
- Case D와 Case E의 경우 길이방향으로 길게 환기구가 형성이 되어 연기농도가 천장 상부에 길게 늘어져 있으며 배출되는 양상은 비슷하였으나 Case E가 더 나은 성능을 보였다. 전체적으로 볼 경우 연기농도와 배출성능 으로 볼 경우 Case C가 가장 높은 성능을 보이는 것으로 분석되었다. 시뮬레이션 180초 때의 Case별 연기 농도분포는 Fig.
- (1) 열에 의한 온도 분석은 Case E가 길이의 양방향으로 연기배출이 이루어지는 관계로 다른 Case에 비해 낮은 온도분포를 보였다. 그러나 인명안전기준에 의한 열에 의한 영향은 모두 만족하는 것으로 분석되었다.
- (2) 연기에 의한 배연성능 분석은 양쪽에 길이방향으로 1 m를 띄운 상태로 배출이 되므로 연기농도와 배출 성능으로 볼 경우 Case C가 가장 높은 성능을 보이는 것으로 분석되었다.
후속연구
- 지역경제의 활성화를 위해 아케이드형 재래시장은 증가할 것으로 보이기 때문에 화재 안전성에 대한 강화가 필요할 것으로 보이며 피난 시 가장 위험요소로 작용하는 연기의 배출성능을 기초로 하여 연구․개발을 통한 피난성능을 확보하는데 부응할 것으로 사료된다.
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