계단실 및 부속실 연기제어시스템의 수치해석적 분석

Numerical Analysis on Smoke Control System for Emergency Stair & Lobby in Building

건축물에서 화재 발생시 재실자의 피난과 소방대원의 소화활동에 큰 지장을 초래하고, 피난자의 인명에 가장 큰 위협 중 하나가 되고 있는 연기의 방호를 위한 연기제어시스템의 중요성이 강조되고 있다. 특히 계단을 통한 피난 과정에서 계단실로의 연기침투를 방지하기 위한 계단실 및 부속실 연기제어시스템이 건축물에 설치되고 있으며, 국내에서는 소방청 관할의 관련 화재안전기준이 제시되어 있다. 이러한 계단실 및 부속실 연기제어시스템으로서 대부분의 건축물에 설치되고 있는 방식은 송풍기와 풍도를 이용하여 거실과 계단실 중간에 있는 부속실에 급기함으로써 부속실의 압력을 상승하여 연기의 침입을 방지하는 것이다. 상기와 같이 연기를 제어하기 위해서 유동장을 활용하는 시스템을 적합하기 설계하고 설치 및 운영하기 위해서는 공기역학적으로 타당한 설계방안이 도입되어 활용되어야 한다. 이를 위해서 관련 기관에서 다수 이용하는 방식이 미국 NIST에서 개발하여 보급하고 있는 네트워크 모델 기반의 CONTAM 프로그램이다. 본 연구에서는 특별피난계단 1식으로 구성되는 연기제어시스템을 해석모델로 하였고, 누설량과 보충량 및 송풍기 정압을 산정하였다. 산정된 풍량과 정압에 대해 송풍기 성능곡선을 활용하여 송풍기 사양을 선택하였 다. CONTAM 프로그램에 연기제어시스템을 반영하기 위해서 송풍기 모델, 자동차압급기댐퍼 모델, 출입구 모델 등을 타당하게 선정하여 적용하였다. 연기제어시스템 운영조건으로 모든층의 출입문이 닫혀있는 경우와 피난을 위해 출입문이 개방되는 경우에 대해 각각 해석을 수행하였으며, 송풍기의 풍량-압력손실 거동특성이 반영된 연기제어시스템의 송풍량과 정압 형성결과를 도출하였다.