본 연구에서는 온도가 보상된 대기압을 제연구역의 기준압력으로 설정하기 위한 공학적인 메커니즘과 보상방법을 정렵하였고, 차압센서의 개발을 위한 프로세스, 알고리즘 확립과 엔지니어링 데이터 구축으로 신뢰성이 확보된 차압센서를 개발하였다. 차압센서를 개발함으로서, 첫째, 비제연구역의 압력측정을 위해서 별도로 설치되는 압력측정관을 생략할 수 있어 제작단가와 설치비용 및 작업공수를 줄이고, 둘째, 층별 제연구역의 차압측정을 위한 비제연구역의 압력측정포트를 시스템에 일체화함으로서 차압의 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 셋째, 기존의 개별제어 방식에서 제연시스템으로부터 중앙집중식 통합관리를 함으로서 보다 정확하고 신뢰성 있는 차압을 얻을 수 있고, 시스템에 유연성을 부과시킬 수 있을 것으로 본다. 또한 통합 제연시스템의 기틀을 마련하고 제연의 유연성을 주며 방재성능을 향상시킬 것으로 본다.
본 연구에서 부속실 단독 가압 구조인 급기가압 제연설비의 성능 확보에 영향을 주는 주요 매개 변수를 분석하고 공급유량과 누설면적 변화에 따라서 풍도와 부속실 차압 형성 관계를 실험적으로 분석하였다. 이를 위해서 3층 규모의 총 10개의 구획공간으로 구성된 모형 구조물과 방화문의 개폐력 측정장치를 제작하였으며, 각 구획공간과 외기의 차압, 방연풍속을 측정하기 위한 제어 계측 장비를 구성하였다. 그 결과 댐퍼의 차압조절 범위가 45 Pa~55 Pa인 경우 공급유량과 부속실 차압 크기에 따라서 45 Pa 이하인 저압 영역, 45 Pa~55 Pa 구간인 차압조절 영역 그리고 55 Pa 이상인 과압 영역을 구분하였으며, 저압 영역에서는 부속실, 차압조절 영역에서는 부속실과 댐퍼 그리고 과압 영역 에서는 댐퍼의 누설면적이 차압 형성에 중요한 관계를 갖고 있는 것을 확인하였다.
지역난방 열수송관을 통해 중온수를 공급할 때 고압의 중온수로부터 열사용자 설비(지역난방 열교환기)를 보호하고 온도조절을 원활히 하고 유체의 원거리 공급을 위해 차압유량조절밸브를 통해 압력을 조절하거나 압력을 감소시키고 있다. 하지만, 고압 유체 사용에 따라 압력조절밸브에서 캐비테이션이 발생하여 잦은 고장 및 오작동을 유발하여 많은 문제가 발생하고 있으며, 사업자 및 사용자 모두에게 에너지 손실 및 민원 유발 등의 원인이 되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구 중인 1차측 차압유량조절밸브를 수력터빈으로 대체하여 차압에너지를 전기에너지로 변환하고, 전기를 2차측 펌프의 동력으로 활용하는 에너지 절감기술을 소개하고자 한다.
본 논문에서는 공기흡입식 추진기관용 연료공급 시스템의 연료조절 밸브 시스템을 제안하였으며, 제안된 시스템은 서보밸브에 의해 구동되는 차압유지 밸브와 미터링 밸브로 구성되어 있다. 시스템 성능 및 안정성에 영향을 미치는 인자를 찾기 위해 비선형 및 선형 해석을 수행하였다. 이를 통해 미터링 밸브 오리피스 양단의 차압 유지량 ${\Delta}P$가 시스템 안정성에 영향을 미침을 예측하였고 실험 및 비선형 전산모사를 통하여 입증하였다. 해석 및 실험 결과차압 유지량 ${\Delta}P$를 줄이고 동시에 이등변 삼각형 형상의 오리피스를 차압유지 밸브에 적용함으로써 요구 유량에 따라 유량이득이 조절되도록 하여 시스템의 안정성을 높일 수 있었다.
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.
화력 발전소 드럼수위의 제어는 보일러 시스템의 효율적인 운용을 위해 중요한 위치를 차지하고 있다. 드럼수위의 제어 목적은 드럼수위를 외란에 관계없이 항상 설정치로 유지하는 것이다. 정상 운전중에는 드럼의 중앙이하 부분에는 물이 차 있고, 상부에는 증기가 차 있으나 만일 수위가 너무 높아지면 carry over 현상이 발생하며 반대로 너무 낮으면 드럼 하부의 과열 및 튜브의 손상을 초래하여 대사고를 유발하게 되므로 드럼수위는 항상 정상으로 유지해야 한다. 드럼수위 제어루프는 처음에는 드림수위만을 제어입력으로 취하는 PI 제어기에 의해 이루어지다가, 주증기량이 일정량 이상 유지되면 드럼수위가 일정한 설정치를 유지하도록 급수량, 드럼수위, 주증기량에 의한 PI-PI 캐스케이드 형태의 제어로 절환되어 제어가 이루어진다. 또한 드럼 수위는 차압검출기에 의해서 측정되어지는데, 드럼의 압력에 따라 물과 증기의 밀도가 변하기 때문에 차압검출기에 의한 드럼수위 지시치는 드럼압력에 의한 보상도 요구되어진다. 본 논문에서는 중용량 화력발전소를 대상으로 드럼수위 보상과 드럼수위 제어기를 구현하고, 적용하여 실제 발전출력 증발시의 드럼수위 제어결과를 보임으로서 구현한 드럼수위 제어기의 효용성을 보인다.
The biosafety laboratory HVAC control technology may be applied in order to protect contamination of the researcher, supervisor and to prevent diffusion of biological pollution. In this study, a biosafety level, general configuration of control system, differential pressure control, distributed control system and network structure were discussed. These systems able to increase laboratory safety and efficiency of HVAC system.
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.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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