공동주택 화재 시 댐퍼 설치 조건이 방연풍속에 미치는 영향에 대한 수치해석적 연구

Numerical Study on the Effect of damper installation conditions on Air Egress Velocity in Apartment Fires

대형 및 고층화가 된 현대사회의 건축물들에서 화재가 발생했을 때 효율적인 화재예방 및 피해방지 대책은 인명안전을 위해 필수적이다. 특히, 화재 시 발생하는 연기는 소화활동 및 피난활동에 악영향을 주고 소방관 및 재실자의 안전을 위협할 수 있다. 따라서, 연기 제어를 할 수 있는 부속실 제연설비는 소방관 활동거점 및 수직 피난로 확보를 위해 매우 중요하다. 본 연구에서는 공동주택 화재 시 부속실 가압 시스템의 방연풍속에 관하여 댐퍼의 각도와 설치 높이가 미치는 영향에 대해 전산유체역학 모델인 FDS(Fire Dynamics Simulator) 6.7.3을 이용하여 수치적으로 분석하였고 효과적으로 연기를 제어할 수 있는 조건을 제시하였다. 기존 연구결과에서 사용하였던 공동주택의 수치를 적용하여 FDS로 모델링을 하였고 댐퍼의 위치는 부속실 가운데 위치시켰다. 부속실에서는 계단실 문 쪽으로 0.021 ㎡의 누설틈새를 가정하였고 방화문에서 0.7 m/s 이상의 방연풍속을 확보할 수 있도록 댐퍼의 유량을 2.5 ㎥/s 로 설정하였다. 댐퍼의 크기는 0.6 m x 0.6 m로 가정하였고 댐퍼의 각도는 상향 45도, 60도를 고려하였으며, 댐퍼의 높이는 0.6 m, 1.2 m, 1.8 m 로 선정하여 수치해석을 수행하였다. 수치해석은 화재가 없는 경우의 방화문에서의 방연풍속과 화재가 있는 경우 방화문에서의 풍속을 예측하였고, 화재가 있을 때 부속실로 흐른 연기농도로 제연 성능을 비교하였다. 댐퍼의 각도가 45도, 60도인 두 경우 모두에서 설치 높이가 높을수록 방화문 상부에서 더 큰 방연풍속을 나타내는 경향을 볼 수 있다. 설치 높이가 1.8 m일 때 두 각도 모두 방화문 상부에서 약 1.0 m/s의 방연풍속을 나타내고 각도가 45도인 경우에서는 설치 높이가 0.6 m일 때의 방연풍속 보다 약 40% 증가하였다. 부속실에서 예측된 평균연기농도는 설치 높이가 높아지면서 최대 8배 감소한 것을 볼 수 있다. 국가화재안전기준에서는 부속실 단독제연 시 방화문 전체에서 평균방연풍속이 0.7 m/s 이상을 요구하고 있지만 방화문 상부에서 큰 방연풍속을 확보했을 때 제연성능이 더 좋은 것으로 나타났다. 그렇기 때문에 방화문 전체보다는 방화문 상부에서 방연풍속을 측정하여 평가할 수 있는 새로운 기준을 제시하여 규정을 개선할 필요가 있는 것으로 판단된다.