건축물 수직공간의 압력차 분석을 위한 축소모형 실험에 관한 연구

Study on the Scale Model Experiment for Analyzing the Pressure Difference in Building Vertical Space

국내에서는 고층 건축물의 화재로 인한 연기확산을 방지하기 위한 대책으로 연기제어 관련 규정을 제정하고 시대의 변화에 맞추어 법규 및 지침은 변화하고 있다. 하지만 2018년 실시된 제연설비 조사에서 제연설비가 작동되지 않거나 실제 풍량이 설계 풍량과 맞지 않는 등의 문제가 발생한다고 보고되어 제연설비의 설계, 시공, 유지관리에 관한 규정 및 지침의 개선이 필요할 것으로 사료된다. 제연설비에서 차연을 위해서는 공간의 차압을 분석하여 피난실이 더 높은 압력을 유지하도록 해야 하나 국내의 경우 50Pa의 일괄적인 압력을 적용하고 있고 수직공간의 연기유동 및 압력분포에 관한 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 축소모형 실험을 통해 화재의 크기에 따른 수직공간에서의 각 층마다의 압력 차이를 계산하여 국내 급기가압 설비 설계의 개선을 위한 기초 자료를 구축하고자 한다. 실험에서는 수직공간의 층 별 압력차 분석을 위해 실, 로비, 샤프트로 구성된 실제 건축물의 6층을 1/6 크기로 제작하였다. 벽은 철근재질을 사용하여 구획하였고, 측정항목은 K타입 열전대를 사용하였다. 실험에서의 가연물은 헵탄을 사용했고, 지름10cm, 20cm, 24cm의 용기에 담아 측정하였다. 하지만 화원을 1층에 고정시키고 3개의 개방된 개구부로 실험을 실시하여 개구부의 개폐에 따른 성상 확인이 어려웠다. 또한 화원이 커서 1층에서부터 분출화염이 매우 크게 나타났고, 이에 따라 열전대가 화염에 직접적으로 노출되면서 1, 2층의 온도 값이 매우 높게 나타나 압력계산 시 오차가 발생하였다. 따라서 화원 위치, 개구부의 개폐 상태를 변화시켜 연기유동 및 온도, 압력차를 측정해야할 것으로 판단된다. 축소모형 실험 결과 화원의 크기에 따라 압력차가 발생한 것으로 나타났다. 이에 따라 화재 시 화원의 크기에 따른 압력차 분석을 위해 급기량 계산에 앞서 설계 조건 분석 단계를 거쳐 차압, 건축물 조건 등을 고려해야한다고 사료된다.