국내 고층건축물의 제연설비 성능 개선을 위한 국내·외 급기량 관련 기준 비교연구 A Comparative Study on Domestic and Foreign Standards for Air Supply for the Improvement of a Smoke Control System for High-Rise Buildings원문보기
한국의 경우 화재안전기준인 NFSC501와 NFSC 501A에 따라 제연설비 설계를 실시하고 있다. 하지만 기준상에 기재된 누설틈새 면적 산정기준으로 설계 및 시공 이후 제연설비의 성능을 측정한 결과 설계 값과 맞지 않는 문제점이 발생하고 있다. 이에 따라 한국, 일본, 영국 각각의 제연설비 기준을 비교하고 이에 대한 계산을 실시하였다. 국내의 경우 NFPA501A와 해설서에서 규정된 내용을 통해 일률적인 설계를 실시하고 있다. 하지만 국외의 경우 연기층 온도, 화재층 급기량, 덕트 손실율을 고려하여 급기량 값이 한국보다 더 크게 도출되었다. 따라서 국내 실정에 맞는 데이터가 구축되어야 할 것으로 판단된다.
한국의 경우 화재안전기준인 NFSC501와 NFSC 501A에 따라 제연설비 설계를 실시하고 있다. 하지만 기준상에 기재된 누설틈새 면적 산정기준으로 설계 및 시공 이후 제연설비의 성능을 측정한 결과 설계 값과 맞지 않는 문제점이 발생하고 있다. 이에 따라 한국, 일본, 영국 각각의 제연설비 기준을 비교하고 이에 대한 계산을 실시하였다. 국내의 경우 NFPA501A와 해설서에서 규정된 내용을 통해 일률적인 설계를 실시하고 있다. 하지만 국외의 경우 연기층 온도, 화재층 급기량, 덕트 손실율을 고려하여 급기량 값이 한국보다 더 크게 도출되었다. 따라서 국내 실정에 맞는 데이터가 구축되어야 할 것으로 판단된다.
In South Korea, smoke control systems are designed according to the fire safety standards NFSC501 and NFSC 501A. However, there is a problem in that the design values are incompatible when measuring the performance of the system after the design construction for calculating the leakage crack area de...
In South Korea, smoke control systems are designed according to the fire safety standards NFSC501 and NFSC 501A. However, there is a problem in that the design values are incompatible when measuring the performance of the system after the design construction for calculating the leakage crack area described in the standards. Therefore, we compared the standards for smoke control systems from South Korea, Japan, and the United Kingdom. In South Korea, designs are conducted uniformly according to the NFSC 501A Manual, but in Japan and the United Kingdom, designs consider smoke temperature, duct loss, and fire floor air supply. Furthermore, they use larger values than in South Korea.
In South Korea, smoke control systems are designed according to the fire safety standards NFSC501 and NFSC 501A. However, there is a problem in that the design values are incompatible when measuring the performance of the system after the design construction for calculating the leakage crack area described in the standards. Therefore, we compared the standards for smoke control systems from South Korea, Japan, and the United Kingdom. In South Korea, designs are conducted uniformly according to the NFSC 501A Manual, but in Japan and the United Kingdom, designs consider smoke temperature, duct loss, and fire floor air supply. Furthermore, they use larger values than in South Korea.
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문제 정의
본 연구에서는 각 국의 제연설비의 기준개선을 위해 급기량 산정관련 기준을 비교분석하고 실제 국내의 건축물을 대상으로 계산을 실시하여 차이를 분석하였고 다음과 같은 결론을 도출하였다.
따라서 이러한 급기량 산정 설계 기준의 문제점 해결을 위해서는 계산 방식에 관한 개선이 필요할 것으로 사료된다. 이에 따라 본 연구에서는 한국, 영국, 일본의 제연설비 급기량 산정 관련 기준을 비교하여 국내 제연설비 성능개선을 위한 기초 자료를 제시하고자 한다.
제안 방법
국내의 제연설비의 성능 개선을 위해 국내·외 기준에서 규정하고 있는 급기량을 각 국가에서 제시하고 있는 내용을 바탕으로 계산을 실시하였다.
일반적으로 초기 화재의 경우 재실자들의 원활한 피난을 위한 급기를 목적으로 하고 있고, 최성기 화재의 경우에는 화재가 발생한 이후 소방관의 안전 및 원활한 소방 활동을 돕기 위한 목적으로 하고 있다. 본 연구에서 진행하고 있는 급기량은 피난 활동을 돕기 위한 목적을 가지고 있으므로 초기화재 시 급기 산정 공식을 대입하여 계산하였다. 급기량은 일본의 소방법 고시에서 규정하는 바에 따라 식 (5), (6), (7)을 통해 계산할 수 있다.
성능/효과
각 국의 기준을 통해 국내 건축물을 대상으로 급기량 계산을 실시한 결과 한국의 급기량이 가장 작게 도출되었다. 한국의 경우 누설틈새면적 산정 시 방화문인 경우 KS F 2846규정에 따라 ‘25 Pa에서 0.
영국의 경우에는 건축물의 피난 특성에 따라 Class를 규정하고 있어 방연풍속이나 틈새면적 산정에 적용이 가능하다. 또한 계산을 통해 구해준 총 누설량에 덕트손실율 50%를 가산하여 계산 시 큰 값이 도출되었다.
단면도에서 보는 바와 같이 급기가압 방식은 부속실 단독가압 방식을 사용하고 있으며, 계단실에 배연팬이 설치되어 있다. 또한 평면도를 통해 복도와 부속실, 계단실은 직렬경로의 형태를 가지고 있으며 엘리베이터 룸과 부속실은 병렬경로인 것을 확인할 수 있다. 또한 복도의 오른쪽 끝부분에는 배연창이 설치되어있다.
후속연구
이러한 문제점을 해결하기 위해 국내에서는 차압, 방연풍속, 댐퍼 관련 연구가 지속적으로 이루어지고 있지만 설계 기준에 대한 개선은 미비한 실정이다. 따라서 이러한 급기량 산정 설계 기준의 문제점 해결을 위해서는 계산 방식에 관한 개선이 필요할 것으로 사료된다. 이에 따라 본 연구에서는 한국, 영국, 일본의 제연설비 급기량 산정 관련 기준을 비교하여 국내 제연설비 성능개선을 위한 기초 자료를 제시하고자 한다.
또한 화재 시를 고려한 화재안전설계가 밑받침 되어야 한다. 따라서 향후 연기층의 온도 값과 유동에 관한 공학적인 분석을 실시하고 국내 실정에 맞는 데이터를 확보해야 할 것으로 판단된다.
합리적인 설계를 위해서는 공식의 절대적인 준용이 아닌 현상학적 해석과 역학적 이론에 기반을 둔 공식의 합리성이 수반되어야 한다(8). 이에 따라 국내의 경우 급기량 산정 시 건축물의 구조, 개구부 특성, 화원설정에 관하여 추가적인 검토가 필요할 것으로 판단된다.
참고문헌 (11)
S. H. Choi, "The Improvement of Smoke Control System inthe Super High-rise Builidng", Master's Thiesis, Chungng University, pp. 19-25 (2008).
K. H. Jang, "A Study on Leakage Volumes and Differential Pressure of Inlet Air Exhaust Dampers in a Smoke Control System", Doctoral thesis, Kyonggi University, pp. 53-57 (2019).
K. C. Choi, "Development of Design Technique for the Performance Improvement of Pressurized Smoke Control System - Focused on Vestibule of Special Escape Stairs -", Doctoral Thesis, Konkuk University, pp. 29-34 (2010).
NFSC 501A, "Smoke Control System of Special Escape Stair" (2017).
Japan Fire Equipment Safety Center, "Guidelines for Designing and Reviewing Pressurized Smoke Control System" (2012).
BS EN 12101-6, "Smoke and heat Control Systems part 6: Specification for Pressure Differential Systems-Kits" (2005).
I. Y. Kim, "A Study on Improving Performance of Pressurization System for Smoke Control", Master's Thiesis, University of Seoul, pp. 14-39 (2011).
B. S. Son, "A Study on Performance Improvement Measures of Pressurized Smoke Control Systems for Exit Passageways of High-rise Buildings", Journal of The Society of AirConditioning and Refrigerating Engineers of Korea, Vol. 21, No. 12, pp. 703-714 (2009).
Architectural Institute of Japan, "Building Smoke Control Design Guide" (2014).
Japan Building Center, "Introduction to Building Fire Safety Engineering" (2002).
M. Kishihue, J.-I. Yamaguchi, S. Okinaga, K. Matsuyama and T. Masushita, "Influence on Smoke Shield Performance which the Difference of the Air Supply Systems Causes in Pressurized Smoke Control", Bulletin of Japan Association for Fire Science and Engineering, Vol. 67, No. 1, pp. 39-48 (2017).
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