이 연구는 아트리움의 방화안전성 고찰 및 적정한 방화 장치의 기준제시를 초점으로 하고 있다. 주요 내용으로는 아트리움 공간의 일반적 고찰, 아트리움 건물의 실례와 방재상의 문제점을 알아보았고, 현재 우리나라 아트리움 공간에 설치되어 있는 방화설비 등을 조사하여 외국의 여러 기준과 비교함으로써 드러난 문제점 및 취약요인을 바탕으로 아트리움 설계 시 특히 유의하여야 할 사항에 대하여 탐구하였다. 여기서 주장한 아트리움 공간의 효과적인 소화설비기준은 다음과 같다. 1 제연 설비는 비상동력이 부설된 기계제연에 의한 강제배연이 알맞다. 2 아트리움 공간과 연결된 다른 부분에서 공기의 유입이 되지 않도록 연결된 부분(1층 제외)을 화재 시 지동으로 구획되는 가동벽 셔터 방화문을 설치한다. 3. 분리형 적외선 감지기를 아트리움 바닥으로부터 7~8m 높이에 설치하여 조기에 화재를 감지하도록 한다. 4. 천장이 20m이하인 아트리움의 경우 아트리움 천장에 개방형 스프링클러헤드를 설치하고 일제개방밸브를 작동시켜 해당구역에 소화수를 집중 방출하게 하며, 천장이 20m이상인 아트리움의 경우 측벽형 헤드를 저층부의 벽체에 설치하여 수평분출로 소화한다. 5. 피난 계단으로의 이동은 아트리움 공간을 지나지 않고 할 수 있도록 설계되어야한다. 6. 일부부재의 내력저하가 생겨도 전체의 붕괴에는 이르지 않게, 아트리움의 철골의 트러스재는 내화재로 보호한다.
이 논문은 최근들어 보급이 확대되고 있는 아트리움(Atrium)을 이용한 건물에 있어서, 아트리움의 가장 기본적 인 기능인 에너지절약 효과와 환경조절효과가 거의 실효를 거두지 못하고 오히려 환경의 악화와 에너지소비 증가로 나타나는 점을 고려하여, 아트리움의 환경조절기능에 대한 기초사항을 체계적으로 정리하고 에너지절약 성능을 정량적으로 분석하여 건축설계시 적용할 수 있는 아트리움의 설계기법을 제시함으로써 아트리움을 통한 건물의 에너지절약 효과를 극대화하고 쾌적환경을 조성하는 기초자료를 제공하고자 한다.
산업헉명 이후 유리와 철의 이용은 넓은 개구부를 지닌 대형공간을 지닌 건축을 가능케 하였고, 1970년대 이후 새로운 건축양식의 추구라는 시대적 요구는 아트리움의 건축적 응용을 확산하게 하였다. 아트리움은 다층건물의 유리로 덮힌 대형공간으로 건물의 중심적이고 내부적인 공공의 공간이다. 대형공간으로서 아트리움의 가장 큰 특징은 넓은 채광창을 통해 실내로 유입되는 태양광에 있다. 넓은 채광창은 사람들에게 시각적인 개방감을 제공하며, 또한 많은 채광량으로 식재에 의한 조경이 가능해 외부공간과 같은 분위기를 연출하면서도 비·바람·추위 등으로부터 보호되는 쾌적한 온열환경을 제공하고 있다.
본 연구는 아트리움 빌딩에 대한 자연채광의 영향을 모델에 의해서 실험하였다. 이러한 방법에 의하여 아트리움 빌딩에서의 자연채광의 단계를 예측하는 방법은 여러 가지가 있으나, 그러나 지금까지는 선형아트리움 건물에서 실내자연채광의 다양한 영향을 예측하기에는 충분치 못하였다. 본 연구에서는 효율적인 방법의 제시를 위하여 선형아트리움의 자연채광에 대한 환경 평가를 위해 모형을 제작하고, 평가모델에서의 천공상태, 방위, 종횡비, 층의 변화를 주어 전부 80가지의 변화에 대한 모형측정을 하여, 층높이의 변화와 공간비를 사용하여 분석하였다.
본 연구는 아트리움 방호공간에서 화재발생시 복사열전달의 유무에 따른 유동장 및 온도분포의 예측을 목적으로 수치해석을 수행하였다. 화재모델로 Field 모델을 사용하였으며 난류 모델로 SIMPLE 알고리즘이 적용된 표준 $k-{\varepsilon}$ 모델을 사용하였다. 복사열전달 해석에 필요한 복사물성치의 계산은 속도를 단축하며 정확성을 유지하는 WSGGM-RG를 사용하였다. 난류유동장과 복사열전달의 계산은 자체 개발된 CCRHT-3D 프로그램을 사용하였다. 해석결과에 의하면 화재지점을 제외하고 아트리움의 천장부가 높은 온도분포로 나타났다. 유동과 온도의 분포가 출입문 방향으로 편향되고 화재의 위치에서 아트리움의 천장과 벽에 가까워질수록 온도가 낮아지는 경향을 보였다. 이러한 결과는 천장 스프링클러헤드의 작동 시점을 예측하는데 복사열의 영향이 크다는 것을 의미하게 된다.
본 연구에서는 아트리움 공간에서의 화재성상을 파악하기 위해 실물 실현의 대안으로서 축소 모형 실험을 수행하였다. 연속방정식, 운동량 보존 방정식, 에너지 보존 방정식과 같은 지배 방정식의 차원해석으로부터 추론된 $\pi$변수로부터 축소법칙을 얻었다. 이 축소법칙에 따라 일본의 시반스 아트리움을 1/50로 축소한 모형에서 실험을 수행하였다. 여기서 얻어진결과를 실물 실험 결과와 비교하였다. 더 나아가 이러한 결과들은 레이저 관광을 이용한 가시화 시스템에 의해 가시화 되어졌다.
최근에 국내에서도 대형 쇼핑 몰이나 건축물에 부속된 아트리움 등 대형공간을 도입한 건축물이 점차 증가하고 있다. 따라서 건물 방화 설계자는 화재시 공간의 특성에 따른 열과 연기의 확산과 이동에 관한 정량적인 해석이 필요하지만 국내에서는 아직 이에 대한 관련 규정이 미비한 실정이다. 대형 공간의 공학적인 해석은 크게 실험을 통하여 제시되는 계산공식을 이용하거나 대상 공간의 화재 조건을 예측하는 컴퓨터 모델을 이용할 수 있다. 외국의 경우, 미국의 NFPA 92B는 이러한 공간에 대한 제연 시스템에 적용하는 공식과 계산식을 제시하고 있으며 이를 통하여 연기나 열 감지기의 작동시간, 연기 발생비율, 연기 층의 하강을 제어하기 위한 배기량 등을 계산할 수 있다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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