• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.66-66
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• 2011

중위도 이북의 건물에서 고층건물의 혹한기 연돌효과는 건물의 여러 가지 기능에 큰 영향을 미치며, 승강기 승강로는 화재시 차압 때문에 연기의 주된 전파통로가 된다. 외피의 밀폐성능을 높여 건물 내부의 연도효과를 줄일 수 있으나, 외피의 밀폐기능은 비상시 피난을 위해 피난경로를 개방하는 순간 일시에 무력화된다. 또한 건물 외피의 밀폐성능이 우수할수록 연돌효과 그 자체로써 건물외피에 미치는 구조적 영향이 커진다. 고층부의 연돌효과는 외피를 밖으로 밀어내는 작용이므로 풍하측에서는 마이너스 풍압에 더하여 건물 외피에 부담을 증가시킨다. 그러므로 고층건물에 발생하는 혹한기 연돌효과의 영향을 정리하자면 다음과 같다. ${\bullet}$ 건물 외벽 및 창문에 미치는 구조적 영향 ${\bullet}$ 제연 시스템의 기능 저해 ${\bullet}$ 승강기 문 개폐 장애와 소음 등 설비 기능의 부정적 영향 ${\bullet}$ 공조기능 장애 ${\bullet}$ 화재시 승강기 승강로 등 수직 샤프트를 통한 연기 전파 혹한기 건물 안팎의 온도차가 40K일 때 높이 600m인 초고층 건물 최상층에 발생하는 연돌효과에 의한 차압은 풍속으로 환산할 때 32m/s에 달한다. 그러므로 초고층 건물 설계시에는 최상층의 풍하측에 설계상의 예상 최대풍속에다 이러한 환산풍속을 더한 고속 풍력이 창문을 밖으로 밀어내는 것으로 보아야 한다. 또한 공조 및 환기시스템에서는 이러한 차압을 고려하지 않으면 고층부에서 환기 성능이 무력화될 수 있다. 다음과 같은 방법들을 이용하여 고층건물의 연돌효과를 효과적으로 줄일 수 있다. 1) 계단실의 연돌효과 저감 방법 계단실에 발생하는 연돌효과에 의한 차압은 계단실에 상승기류를 발생시킨다. 이러한 차압과 상승기류는 계단실 상하부를 개방하면 자연적으로 평형을 이루게 되므로 별도의 제어가 필요 없게 된다. 또한 화재감지기와 연동하여 상하부 외벽의 개구부를 열어두게 되면 피난상황에 따라 문이 여닫힘으로써 발생하는 압력상태의 변화를 고려할 필요가 없게 된다. 2) 승강기 승강로의 연돌효과 승강로의 상하부에 대규모 개구를 두면 대규모의 외기가 도입되어 상승 유동 후 배출되므로 승강로 내부 온도 저하로 연돌효과가 저감되고, 승강로로 유입된 연기는 대규모의 외기에 희석되어 농도가 낮아지고 대부분 외부로 배출된다. 3) 샤프트 복합효과를 이용하는 방법 거실 평면적에 비해 승강기나 계단이 아주 많고 누설틈새 등 개구의 면적 합계가 크면 샤프트들이 서로 복합효과를 이루어 연돌효과에 의한 차압이 줄어든다. 연돌효과 제어용 샤프트를 하나 더 보조적으로 설치함으로써, 보조샤프트에 의해 발생하는 차압으로 거실을 가압 혹은 감압하여 문제가 되는 차압을 어느 정도 상쇄할 수 있다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.14-20
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• 2011

건축물이 고층화되면서 피난을 위한 주요 시설인 피난계단에서는 수직적 구조로 인해 연돌효과의 영향이 크게 발생하고 있다. 동절기에 연돌효과로 인한 계단실의 압력상승으로 피난문을 열고 대피하는데 어려움이 있고, 피난계단의 연기안전을 위한 급기가압 제연시스템의 운전성능에 교란이 발생되기 때문에 피난계단에서의 연돌효과를 저감시켜야 더욱 안전한 대피환경을 제공할 수 있다. 본 연구에서는 고층 건물에서의 현장실험을 통해 피난계단에서의 연돌효과를 저감시킬 수 있는 방안을 도출하였고, 네트워크 모델을 사용한 수치해석을 수행하여 정량적이고 상세한 설계방안을 제시하였다. 현장실험 결과 피난계단의 저층부에서 피난계단으로 공기가 급기되고 고층부에서 피난계단의 외부로 공기가 배기되도록 공기의 흐름을 생성시켜 준다면 고층 건물의 피난계단에서의 연돌효과가 저감될 것으로 예측된다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제27권4호
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• pp.1-6
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• 2013

압력차를 이용해서 연기를 제어하는 급기가압 제연시스템의 경우에는 건축물 내의 압력 형성에 영향을 미치는 인자들을 설계에 반영해야 하며, 연돌효과가 중요한 인자 중 하나이다. 본 연구에서는 네트워크 모델 기반의 수치해석적 방법을 이용해서 20층 규모의 건축물 피난계단을 대상으로 연돌효과가 포함된 급기가압 제연시스템의 운전 특성을 분석하였다. 연돌효과만 작용하는 경우와 급기가압 제연시스템만 작용하는 경우 및 연돌효과와 급기가압 제연시스템이 동시에 작용하는 경우의 3가지 조건에 대해서 해석을 수행하였다. 층별로 구획실의 압력과 공기 유량에 대한 상세한 해석결과를 제시하였으며, 연돌효과의 영향을 가시적으로 표현하였다. 한편 연돌효과와 급기가압 효과가 합해진 만큼 계단실의 압력이 상승하는 해석결과와 이에 따른 문제점을 제기하였다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.143-152
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• 2009

초고층건물의 수직통로에서 발생하는 연돌효과의 기체역학적 특성과 관련된 차압과 중성대의 위치 계산 및 연돌효과 발생의 가시화를 위하여 3가지 형태의 개구부를 갖는 단일 단순수직통로에 대하여 CFD 모델을 사용하여 수치해석을 하였다. 연돌효과의 차압은 이론식 계산 결과와 비교 시 수직통로의 높이가 높아질수록 차이가 커진다. 중성대 위치는 연돌효과 초기(t = 10s)에 Type A의 경우 수직통로의 높이가 30m 미만인, Type B의 경우 30m 이상인 모델에서 이론식 계산 결과와의 편차가 5% 미만으로 잘 일치한다. 따라서 수직통로 높이가 30m 이상인 다중개구부 수직통로(Type B)의 경우 CFD 모델을 사용하여 중성대 위치를 계산하는 것이 가능하다. 연돌효과의 가시화를 통하여 연돌효과의 공기 유동 현상을 쉽게 이해할 수 있다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2011년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.252-257
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• 2011

고층 건물에서 혹한기에 심하게 발생하는 연돌효과는 건물 외벽 및 창문에 구조적 영향을 미치고, 제연기능을 기능을 저해하고, 승강기 문 개폐 장애와 소음 및 공조기능 장애 등 설비 기능에 부정적 영향을 미치며, 화재시 승강기 승강로 등 수직 샤프트를 통해 연기를 전파시킨다. 계단실의 상하부를 화재 시 자동으로 개방함으로써 계단실의 기류 유동 마찰을 이용하여 연돌효과를 대폭 줄일 수 있고, 승강기 승강로 또한 상하부를 개방함으로써 승강로와 거실 사이의 차압을 줄여서 연기의 전파를 막을 수 있다. 샤프트 복합효과를 이용하여 차압을 상당부분 제어할 수 있으며, 일반용 샤프트만으로 샤프트 복합효과를 일으키기에 부족한 경우에는 연돌효과 제어 전용 보조 샤프트를 검토할 필요가 있다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2007년도 정기총회 및 학술발표대회
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• pp.242-245
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• 2007

초고층건물의 주된 피난경로인 계단실에 발생하는 연돌효과는 계단실 차압분포에 큰 영향을 주고 피난에 장애가 될 수도 있으므로 적정 범위 내에서 억제되어야한다. 고층건물의 연돌효과를 해소하는 방법을 찾기 위해 몇 가지 경우에 대해 시뮬레이션을 하고 계단실 상하부의 fan으로 가압과 감압을 적절히 병용한 결과 연돌효과에 의한 차압불균형을 해소할 수 있었다.

• 한국화재소방학회논문지
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• 제25권4호
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• pp.74-81
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• 2011

고층건물의 수직통로 형상이 연돌효과의 차압과 중성대 위치에 미치는 영향을 알아보고, 연돌효과의 발생현상을 가시화하기 위하여 3가지 형상의 수직통로, 즉 단순 수직통로, 승강기 수직통로 및 계단실 수직통로에 대하여 CFD 모델인 FDS(ver. 5.3) 프로그램을 사용하여 수치해석 하였다. 연돌효과 초기(t = 10 s) 차압은 승강기 수직통로인 경우(79.3 Pa)가 이론식 계산 결과(78 Pa)와 잘 일치하였다. t = 300 s 시점에서 중성대 위치는 3가지 경우 모두 49 m 이상으로 이론식 결과 보다 5 m 이상 높게 나타났다. 수직통로 상부와 하부지점 사이의 최대차압은 수직통로의 구조가 복잡할수록 감소하였다. 연돌효과 가시화를 통하여 수직통로 형상에 따라 연돌효과에 차이가 있다는 것을 알 수 있었다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제35권5호
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• pp.6-17
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• 2006

초고층 건물의 설계 및 시공단계에서 고려되어야하는 연돌효과로 인한 압력분포와 제반의 문제점 고찰을 통하여 건설관련 설계자, 시공자 및 HVAC 엔지니어에게 유용한 정보를 제공하고자한다.

• 한국건축시공학회지
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• 제21권5호
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• pp.483-493
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• 2021

도시 인구의 과밀화로 고층 건물에 대한 폭발적인 수요와 공급이 발생하였다. 고층 빌딩은 각 도시의 구심점으로 도시 이미지를 제고하는데 기여하고 있으나 연돌효과로 인해 승강기 문의 오작동, 외벽의 문과 창문 개폐의 어려움, 상층부로 확산하는 연기와 악취, 소음, 에너지 손실, 화재 및 오염물질의 급속한 확산 등 예기치 못한 다양한 문제를 야기하고 있다. 본 연구에서는 초고층 건축물을 수직조닝별로 구분하여 연돌효과의 원인과 해결방안을 분석하고 설계와 시공 방안으로 도출하였다. 외기를 차단하는 초기 계획과 정밀한 시공을 통한 기밀성 확보를 통해 저층부에서 유입되는 기류를 능동적으로 차단하여 건물의 내·외부 기밀성을 확보하는 방안을 모색하였다. 설비적 해결대책은 연돌효과로 인한 특정 현상을 줄이기 위한 대책이 될 수 있으나 이에 따른 2차 피해의 가능성이 높기 때문에 최소한으로 적용해야 한다. 따라서 본 연구는 연돌효과의 원인과 대책방안을 수직 조닝별로 설계적, 시공적 대책을 제시함으로써 체계적인 연돌효과 관리의 필요성을 역설하였다. 또한 본 연구가 설계 및 시공뿐만 아니라 건물 유지관리에도 도움이 되기를 기대한다.

• 한국화재소방학회:학술대회논문집
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• 한국화재소방학회 2010년도 춘계학술논문발표회 논문집
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• pp.284-288
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• 2010

건물 높이에 비례하여 피난계단의 길이가 증가하면서 피난 인원부하도 함께 늘어나기 때문에 피난시간은 건물 높이에 제곱비례하는 것으로 볼 수 있다. 연기의 수직전파가 신속한데 비하여 피난 속도는 너무나 늦기 때문에 수직피난로의 안전을 위한 대책이 절실하다. 현존하는 수직피난경로의 급기가압식 제연시스템은 흑한기에 연돌효과에 의해 기능이 현저히 제한을 받게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 계단실을 외부로 개방하거나 계단실과 외부 사이의 공기 소통을 자유롭게 함으로써 혹한기 연돌효과를 극복할 수 있다.