계단실 내 화재 현상에 대한 전산해석

Numerical Simulation of Stairwell Fire Phenomena

최근 5년간 아파트에서 발생한 화재 사고로 인한 인명 피해의 주요 원인은 연기 흡입 및 화상으로, 사망자는 대피 중에 사망한 경우가 높은 비중을 차지하였다. 아파트와 같은 고층 건물 화재 시 재실자들은 복도, 계단, 피난용 승강기 등을 이용하여 외부로 대피한다. 이에 고층 건물 화재로 인한 인명 피해를 최소화하기 위해서는 복도, 계단, 피난용 승강기 등과 같은 피난 통로에 대한 고층 건물 화재 안전성이 확보되어야 할 것으로 생각된 다. 특히, 계단 및 피난용 승강기 등과 같은 수직 통로에서는 연돌 효과로 인해 급격하게 연기 및 열이 확산되어 많은 인명 및 재산 피해를 초래할 수 있다. 실제로 2023년 서울 도봉구의 고층 아파트에서는 저층에서 발생한 화재의 연기가 고층까지 빠르게 확산하여 사망자 2명, 부상자 30명이 발생하였는데 계단실을 통한 연돌 효과가 주요 원인으로 지적되었다. 따라서 계단실 화재에서 연기 및 열의 확산에 영향을 미치는 인자를 파악하고 계단실 내 화재 현상을 이해 및 예측하는 연구가 수행될 필요가 있다. 본 연구에서는 계단실 내 화재 현상을 검토하기 위하여 열방출률 및 개구부 개방 조건을 변경하여 전산시뮬 레이션을 수행하였다. 계단실 내부 온도 및 유동 분포를 분석하였으며, 계단실 내 화재 현상 예측을 위해 기존 상관식을 검토하였다.