3차원 수치해석을 통한 제연댐퍼의 성능시험

Performance Testing of Smoke Dampers Through 3D Numerical Analysis

본 연구는 3차원 수치해석 기법을 활용하여 제연댐퍼의 성능을 평가하고, 풍량, 압력 강하량, 날개 각도(폐쇄 율) 간의 상관관계를 분석하였다. 성능시험 대상은 단면적 0.5 m × 0.4 m 및 0.5 m × 0.2 m인 두 종류의 제연댐퍼 로 선정하였다. AMCA International Standard 500-D 규정을 준수하여 시뮬레이션을 수행하였으며, 유효직경 정의 및 다양한 유동 조건에서의 정압 차이와 압력 강하량을 산출하였다. 제연댐퍼의 경우, 날개 각도를 0°에서 70°까지 10° 간격으로 설정하고, 풍량은 1,000 m³/h에서 10,000 m³/h까지 1,000 m³/h 단위로 변화시키며 총 80가지 시나리오에 대해 분석을 실시하였다. 수치해석은 STAR-CCM+ 소프트 웨어와 표준 k-ε 난류 모델을 활용하여 진행되었다. 분석 결과, 압력 강하량은 풍량의 제곱에 비례하여 증가하는 경향을 보였으며, 날개 각도 및 폐쇄율이 증가할 수록 압력 강하량이 급격히 증가함을 확인하였다. 각 댐퍼 유형에 대해 저항계수를 도출하고, 이를 바탕으로 알려진 변수들로부터 압력 강하량을 예측할 수 있는 수학적 모델을 구축하였다. 또한, 도출된 2차 함수 및 지수 함수를 통해 풍량, 압력 강하량, 날개 각도(폐쇄율) 간의 상호 의존성을 분석하였으며, 이를 통해 두 변수를 알았을 때 나머지 변수를 예측할 수 있는 모델을 제시하였다.