현재 도로터널과 철도터널에서는 화재시 발생한 유독가스 및 연기를 배출하기 위하여 제·배연시스템을 구축하고 있다. 다양한 제·배연 시스템 중 횡류식 제·배연시스템은 풍도의 중간을 구획하여 급기 또는 배기를 수행함에 따라 터널 본선 전단면에 급기 또는 배기가 되는 것이 아니라 터널 본선의 절반 부분만 급기 또는 배기가 수행되는 단점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 횡류식 제·배연시스템의 한계점을 개선한 조닝방식에 대하여 수치해석과 모형시험을 통해 제·배연 효과를 분석하였다. 모형시험의 결과 제·배연이 이루어지지 않은 상태를 기준으로 횡류식 제·배연시스템은 25.6%의 배연율을 나타내었고, 조닝을 통한 제·배연시스템은 40.8%의 배연율을 나타내었다. 또한 수치해석결과 횡류식 제·배연시스템은 본선터널에서 확산되는 화재연기를 차단하지 못하고 지속적으로 확산 되는 양상을 보이는 것으로 나타났다. 한편, 조닝방법을 통한 제·배연시스템은 에어커튼 효과 및 배연 효과로 인하여 화재연기가 일정구간 내에 제연 되는 것으로 나타났다.
오늘날 인간의 삶의 질 향상과 다양한 욕구를 충족시키기 위한 건축물은 대형화, 고층화, 다양화되는 추세이며, 이에 따른 화재의 발생빈도 및 잠재적인 위험요소가 증가되고 있다. 특히, 화재발생 시 수직으로의 연소확대 위험성이 증가되어 재실자의 피난시간이 지연되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해서는 화재를 조기에 감지하고 건축물의 구조 등을 감안하여 위험순위에 따른 화재 경보방식을 적용할 필요가 있다. 따라서, 본 논문에서는 수직 연소확대의 위험성을 많이 내포하고 있는 2가지 구조인 전면형 이중외피 구조와 계단 구조에 대해 수직 연소확대 특성을 설명하고, 국내 외 화재경보방식을 비교 검토한 후 FDS 이용하여 연기밀도, 가시거리, CO 농도를 비교 분석하여 각 구조에 적합한 화재경보방식을 제안하였다.
본 논문에서는 환기구의 존재, 환기구 설치 대수, 환기구 용량, 복수 화원의 존재가 도로터널에서 발생한 차량 화재에 의한 연기 온도 분포에 미치는 영향을 평가하였다. 6개의 시나리오를 가정하였으며 FDS를 이용하여 시나리오 해석을 실시하였다. 해석 결과 환기구의 설치 대수가 증가함에 따라 연기의 온도는 감소하는 것으로 나타났지만, 환기구의 설치 대수가 2대인 경우와 3대인 경우에 온도 감소 효과는 거의 같은 것으로 나타났다. 환기구의 설치 용량은 환기구의 설치 대수 보다 연기 온도 감소에 더 큰 영향을 주는 것으로 해석되었다. 환기구가 없는 시나리오 No. 1과 복수 화원을 갖는 시나리오 No. 6를 제외한 나머지 시나리오에 대해서 해석한 결과 화원 상부에서의 연기 온도는 모두 $400^{\circ}C$ 이하로 나타났는데, 이는 화원 상부 연기층에서 발생하는 복사에 의해 화원 주변 가연물의 착화가 어렵다는 것을 나타낸다.
국내에서는 고층 및 복합 건축물이 다수 시공되고 있는 상황에서 화재시 실효성 있는 연기대응 기술의 확립이 요구되고 있으며, 고층 건축물에서 제연설비에 대한 대안으로서 샌드위치 가압을 이용하는 연기제어 시스템의 적용이 확대되고 있다. 샌드위치 가압을 이용하는 연기제어 시스템은 연기확산 방지와 원할한 피난환경 제공을 위해서 적정 층간차압과 이를 위한 급배기 풍량의 설계에 관한 자료가 확보되어야 한다. 본 논문에서는 이러한 연구의 일환으로서 샌드위치 가압을 이용하는 연기제어 시스템이 설치된 실제 건축물에서 수행한 현장실험의 과정과 결과를 제시하였다. 실험에서 화재층의 배기풍량과 상하부층의 급기풍량으로 시간당 6회의 환기횟수를 적용하였으며, 시스템 가동으로 화재층인 12층과 그 상부층인 13층 사이에 약 260 Pa의 압력차가 형성되었다. 이러한 압력차 형성은 피난 및 방화구획에 상당한 영향을 미치므로 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
1. In the past, the smoke-pipe type dry kiln being characterized by the low cost of installation and easy operation was only used by the small scale of wood processing enterprisers for drying softwood and finishing air-dried stocks that were belonged to easy drying properties. The smoke-pipe type dry kiln usually was not suitable for drying hardwoods and green woods because of the difficulties of controlling drying conditions. 2. However, the smoke-pipe type dry kiln heated with smokeless coal which was designed and constructed by the authers was demonstrated to maintain higher accuracy of controlling temperature and humidity than the other smillar types of kiln. Also, since it was constructed with home made equipments, it is supposed to offer the opportunity to install the kiln by the small scale of wood processing enterprisers who could not install the dry kiln because of economical and technical difficulties. Thus, it is expected that promoting the spread of installing the dry kiln will realize the rational use of wood.
초고층 주상복합 건축물은 구조적으로 수직샤프트의 길이가 길고 24시간 냉난방이 이루어지는 용도적인 특성으로 혹서기 심야시간대에 실내외 온도차에 의한 연돌효과가 다른 건물보다 크게 발생한다. 또한, 하부 층에는 개구율이 높은 판매시설 및 지하주차장 등이 위치하고 있어 중성대가 상대적으로 낮게 형성되는 압력분포 특성을 가지고 있다. 이러한 압력분포는 화재위험도가 높은 하부 층에서 화재발생 시 중성대 이상층 전체가 연기확산의 위험에 노출되고 출입문 개방장애 등의 피난장애를 가져올 수 있음을 예측할 수 있다. 이에 본 연구에서는 초고층주상복합건축물에서의 수직 및 수평 압력분포를 정상조건 및 배연창개방조건에 따라 계단실, 부속실, 복도에서의 압력을 측정하고 압력분포특성을 분석하였다.
For decreasing of the casualties and designing of the smoke control systems in the ultra high-rise building, the programs for analysis of smoke control were developed for prediction of smoke spread and distributions of pressure and temperature in building fire situation. In this study, coupling algorithm between mass and enthalpy conservations was modified for improving the applicability of the CAU_ESCAP which program can consider the energy transfer. The fire situation in ultra high-rise building was applied by using the modified CAU_ESCAP. Results of pressure difference predicted by modified CAU_ESCAP are higher than results of ASCOS as stack effect is generated due to the increasing of stairway temperature. Moreover, theoretically, the result of the neutral plane is more accurate than the result of ASCOS, in fire situation of ultra high-rise building.
As buildings in South Korea become more skyscrapers, the risk of fire is also emerging. Thus, regulations, regulations, and guidelines are being improved to prevent the spread of smoke in the event of a fire in high-rise buildings, but research on smoke flow and pressure distribution in vertical spaces is insufficient. Therefore, in this study, the temperature of each floor in the vertical space according to the size of the fire is measured through the miniature model experiment, and the pressure difference is calculated to establish the basic data for the improvement of the performance of domestic air supply facilities in the future. Thus, a scale model of one-sixth the size of the actual building was produced to measure the temperature, and the pressure difference was derived by substituting the value for the expression. The pressure difference varies depending on the size of the cause of the fire, and it is believed that the differential pressure and conditions of the building should be taken into account before calculating the supply volume for the analysis of the pressure difference according to the size of the cause of the fire in the event of fire.
최근 초고층 건축물에서 화재로 인해 많은 인명피해가 발생하고 있다. 특히, 화재 발생시 생성되는 유독성 가스 및 연기로 인해 많은 사망자가 발생하고 있다. 이러한 인명피해를 줄이기 위한 방안으로 제연시스템이 도입되어 있다. 제연시스템은 초고층 건축물에서 연기의 확산을 방지하고 재실자의 안전한 피난을 도와주는 장치이다. 또한, 엘리베이터를 이용한 피난은 초고층 건축물에서 필수적인 피난 방법으로 여겨진다. 하지만, 엘리베이터 구동시 생성되는 강력한 압력장 및 유동변화로 인해 제연시스템의 성능확보에 영향을 미친다. 따라서, 본 연구에서는 성능설계위주의 샌드위치 가압방식이 적용된 초고층 건축물에서 엘리베이터 구동에 따른 제연성능 확보에 미치는 영향을 실험 및 수치해석 연구로 수행하였다. 실제 초고층 건축물에서 발생되는 창문, 방화문 그리고 엘리베이터의 누설면적은 화재안전기준 및 면적비를 이용하여 산출하였다. 실제 엘리베이터 속도 7 m/s~17 m/s에 해당하는 20 m/s~100 m/s로 동역학적 상사를 통해 엘리베이터 속도를 변경하였다. 그 결과 엘리베이터 속도가 빠르면 빠를수록 부속실과 화재실 간 차압이 크게 발생하였으며 관계식은 ${\Delta}P=40{\cdot}{\exp}$(-Ves /-104.7)-23.735로 산출되었다. 본 연구 결과는 초고층 건축물에서 엘리베이터 구동을 고려한 제연시스템 설계 자료로 활용이 가능하다.
본 연구에서는 철도 화재 시 구난역에서의 화재 연기의 거동을 파악하기 위하여 상용코드를 사용하여 수치해석 하였다. 화원의 모사와 화재로 인한 생성물의 거동을 예측하기 위해 stoichiometric상태에서 연료 소모량에 따른 연소생성물의 생성률과 산소 소모율을 VHS 모델에 적용하고 종의 보존 방정식을 해석하는 HVHS 모델을 이용하였다. 해석결과 화재 연기는 온도에 따른 밀도 차에 의해 터널의 천장을 따라 이동 하였으며 열원으로부터 멀어지면서 하강하는 형태를 확인 할 수 있었다. 또한 터널 내 공기는 화원으로 집중되었으며 비사고 터널과 사고 터널의 압력 차에 의해 화재연기는 별다른 환기 시스템 없이도 비사고 터널로 유입되지 않았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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