바닥급기 공조시스템은 재실자에게 신선외기를 효과적으로 공급하고 온열환경을 효과적으로 제공하기 위한 새로운 수단으로 시도되고 있다. 그러나 급기구가 인체에 너무 가까이 위치할 경우, 부분적인 열구배에 의한 불쾌감을 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 바닥급기 공조시스템이 설치된 공간내의 온도 및 기류분포 등의 온열환경을 측정하였고 적외선 카메라를 이용하여 급기구에 의한 인체 표면 온도를 측정하여 열적 쾌적성에 미치는 영향에 관하여 고찰하였다.
국내에서 고층건물의 제연시스템으로 급기가압 제연시스템이 일반적으로 사용되고 있는데, 기존의 급기가압 제연시스템의 설계방안과 같이 한개의 급기풍도를 통해 누설량과 보충량이 동시에 공급될 경우에는 부속실과 옥내간에 형성되는 차압이 설계기준에 미달하거나 과압이 될 가능성이 매우 높아져서 급기가압 제연시스템의 설치목적을 달성하지 못할 수 있다. 이에 대한 개선방안으로 본 연구에서는 누설량의 공급과 보충량의 공급을 각기 다른 유로를 통해 수행하는 방안 및 장치구성을 제시함으로서 고층건물에서 화재 발생시 안전한 피난환경을 제공하고자 한다.
본 연구에서는 실제 조건과 유사하게 모사된 사무실 공간을 대상으로 냉방시 급기 위치에 따른 기온, 기류속도, 복사온도를 측정하여 열환경을 평가하였다. 사무실 공간은 실제의 조건과 유사하게 인체, 조명, 사무기기의 부하를 전기히터로 모사했으며, 외기부하는 벽체에 설치된 열교환기를 통과하는 부동액의 온도를 제어함으로써 모사하였다. 실험 결과 냉방 조건에서는 바닥급기 방식의 경우 평균온도가 천장급기에 비해 낮아 에너지 절약 측면에서 유리함을 알 수 있었다. 그러나 천장급기에 비해 수직온도차가 크고 급기구 근처에서는 수직온도차에 의한 불쾌감과 빠른 기류속도에 의한 드래프트의 위험이 있는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 특별피난계단의 전실에 설치되는 부속실제연설비가 화재 시 발생한 연기가 부속실 내로 역류하지 않는 급기댐퍼의 적정한 설치위치를 알아보고자 하였으며, 이를 확인하기 위하여 FDS(Fire Dynamics Simulator)을 사용 하였다. 시뮬레이션 Case 총 15가지로 구분하고, 방연풍속은 총 64개의 지점에서 측정하는 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과 출입문 상부 및 하부에서 역 기류가 발행하는 Case가 있었으며, 대부분 출입문 하부에서의 연기 유입이 예상되는 경우가 많았다. 방연풍속은 측정 포인트 64점에서 관련기준에 단 한 곳도 미달하지 않고 만족하는 경우는 총 단 4가지 Case로서 매우 제한적인 것을 알 수 있었다. 그만큼 급기댐퍼의 위치 및 급기방향에 따라 부속실 제연설비의 성능이 다양하게 나타날 수 있다는 것이다. 본 연구를 바탕으로 앞으로 실물실험을 통하여 구체적인 자료가 입증되길 바라고, 더불어 부속실 제연설비의 성능을 개선하는 데 있어 도움이 되었으면 한다.
중앙코어형 80층 초고층건물에서 평상시 동절기 연돌효과에 따른 최대차압은 약 75Pa로 외부 풍속이 없을 시에는 별 문제가 되지 않았으며, 화재로 계단실 단독 급기가압 시에는 급기가압 팬의 위치에 따라 급기 초기에 최대 약 225pa의 차압이 발생할 수 있으며 이를 해소하기 위한 적절한 과압배출장치나 대책이 필요하였다. 급기 송풍기의 위치에 따른 단독하부급기 방식이 최대차압의 크기와 분포 특성 및 최소설계차압 유지를 위한 소요풍량 면에서 가장 유리하였으며, 단독 상부급기방식은 소요급기풍량이나 차압분포 특성을 고려할 때 우리나라 특성에는 가장 적합하지 않는 것으로 나타났다. 차가운 외기 급기로 인해 계단실의 온도가 점차 하강하게 되면 계단실 연돌효과의 감소로 인해 소요풍량이 줄어들었으며 고층부에서의 차압은 줄어드는 반면 저층부에서의 차압이 크게 증가하는 양상으로 변화하는 것으로 나타났다.
비상피난 지원시스템은 화재 발생시 차연막이 형성되고 차연막 내부로 외기를 급기 가압을 해주어 연기의 유입을 막아주어 안전한 대피로를 제공한다. 본 연구에서는 수치해석을 통해 급기구 지름이 10, 15, 20, 30 mm로 변화 할 때 비상피난 지원시스템 차연막 내부에 급기구 크기가 유동에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 급기구 지름이 감소할수록 비상피난지원 시스템 입구부터 출구 길이 방향으로 급기구를 통한 유량이 비교적 고르게 형성 되는 양상을 보였다. 또한 20 mm 이상으로 급기구를 타공 할 경우 출구부 근처에는 급기 유량이 거의 발생하지 않는 문제점이 발생 하므로 급기구 지름을 20 mm 보다 작게 타공 해야 할 것으로 판단된다. 차연막 내부 공간 압력은 20 mm 이하로 타공시 길이 방향으로 비교적 매우 균일한 분포를 보였다. 또한 수치해석 결과를 이용하여 급기구의 부차 손실계수을 산출 하였으며 약 K=1.5 으로 계산되었다. 따라서 향후 비상피난 지원 시스템 설계시 본 연구에서 도출한 급기구 지름에 따른 유동특성과 급기구의 부차손실을 적용하여 적절한 설계가 수행될 수 있을 것으로 판단된다.
작년 국내 증명서자동발급기 시장은 대외적으로 경기침체가 가중되었음에도 불구하고 큰 폭의 성장세를 나타냈다. 우리 협회의 2004년 산업 통계에 따르면 총 보급수량이 459대에 배출이 77억여원대에 이른다. 유관성이 큰 분야인 티켓발매기 시장이 부진을 면치 못하고 있는 데 비해 증명서자동발급기 시장은 매년 꾸준한 성장을 해오고 있는 것이다. 이런 탓에 전국의 관공소나 병원, 학교 등지에서 증명서자동발급기를 만나는 것은 더 이상 낯선 일이 아니다. 시장이 이렇게 큰 성장을 보이게 된 데는 아이디씨텍社의 역할이 결정적이었다. 이 회사는 지난 1997년부터 증명서자동발급기를 설치 보급하며 독보적인 시장 경쟁력을 구축해 왔다. 이 시장의 절대강자로의 아성을 공고히 하고 있는 아이디씨텍의 사업 현황을 살펴봤다.
국내에서는 고층 건축물의 화재시 피난계단으로의 연기침투를 방지하여 안전한 피난경로를 확보하기 위하여 피난계단의 부속실에 외기를 급기함으로써 부속실을 단독으로 제연하는 급기가압 제연시스템을 주로 사용하고 있다. 그러나 실제 건축물에 설치되어 운영되고 있는 급기가압 제연시스템에 대한 현장 성능평가의 결과를 검토해보면 상당수의 건축물에서 급기가압 제연시스템이 소기의 운전성능을 발휘하지 못하고 있음을 알 수 있다. 즉, 제연구역인 부속실과 옥내간의 차압이 기준치 이상의 과압으로 형성되거나 또는 반대로 기준치 이하의 저압으로 유지되는 경우가 있다. 특히 피난에 따라 부속실의 출입문이 개방되면, 출입문이 열린 층 이외의 층에서 개방 전에 적정한 수준으로 유지되고 있던 차압이 크게 하강하는 것을 알 수 있다. 본 논문에서는 이러한 급기가압 제연시스템의 문제점과 이에 대한 개선방향을 검토하였다.
본 연구에서는 제연방식 중 대형공간에서 주로 사용하는 거실급배기 방식에서 급기방식 및 방향에 따른 연기의 이동현상에 대해 CFD 도구인 FDS(Fire Dynamics Simulator) 프로그램을 이용하여 확인해 보았다. 거실급배기 방식에서는 Sequence 설계의 어려움으로 주로 한쪽 방향에서만 급기가 이루어지는데, 한 방향에서만 급기를 실시할 경우 연기의 팽창압력에 급기되는 공기의 압력이 가중되어 원하지 않는 인접구역으로의 연기확산 속도가 빨라진다. 연기가 인접구역으로 확산되는 것을 최소화 하고 재실자의 피난시간을 최대한 보장하기 위해 급기를 한 방향이 아닌 화재실 인접구역에서 나누어 시행해 보았으며, 결론적으로 화재실 주변의 가시거리 감소시간은 인접구역이 비슷한 수준으로 조정되는 것을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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