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Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering

ISO Journal TitleKorean J. Air-Cond. Refrig. Eng.

Open Access, Monthly

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ISSN : 1229-6422 (Print)
ISSN : 2465-7611 (Online)

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Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering

Korean J. Air-Cond. Refrig. Eng. Vol. 30, No. 10, p.470-478

ISSN (print) :

1229-6422

ISSN (online) :

2465-7611

Received : 2 May 2018Revised : 2 August 2018Accepted : 6 August 2018

DOI :

http://dx.doi.org/10.6110/KJACR.2018.30.10.470

지하주차장의 층고 변화에 따른 연기제어 특성에 관한 연구

A Study on the Characteristics of Smoke Control in the Change Floor of Height in Underground Parking Lot

오천영 (Cheon Young Oh) ¹ 손봉세 (Bong Sei Son) ²^†

가천대학교 설비․소방공학과 박사과정 (Ph.D Student, Graduate School, Gachon University, Seongnam, Korea)
가천대학교 설비․소방공학과 교수 (Professor, Department of Building Equipment System & Fire Protection Engineering, Gachon University, Seongnam, Korea)

^†Corresponding author, E-mail: bsson@gachon.ac.kr

License :

No part of this publication may be reproduced or distributed in any form or any means, or stored in a data base or retrieval system, without the prior permission of the publisher(www.sarek.or.kr).

Abstract

The purpose of this study was to analyze smoke temperature and visibility characteristics of an underground parking lot in case of fire by simulation. There were temperature changes of Case 1 (7.77℃), Case 3 (4.66℃). There was a change in the visibility of Case 1 (5.21 m), Case 3 (28.91 m), As revealed in results of Case. There was a difference in temperature and visibility at the height of the clean layer (H : 2.0 m). A system based an organic complement of passive and active systems will facilitate maintaining an efficient system. There were many variations in the floor height of underground parking lot and temperature and visibility depending on smoke ventilation system operation.

Key words

제연설비(Smoke control system), 지하 주차장(Underground parking lot), 가시도(Visibility), 환기설비(Ventilation system), 기류유인팬(Ventilation fan)

기호설명

Ms：연기생성량 [kg/s]

Q_c：대류열방출률 [kW]

y：청결층의 높이 [m]

t：소요시간 [s]

P：화재의 Perimeter [m]

g：중력가속도 [m/s²]

A：구획실의 바닥면적 [m²]

H：구획실의 높이 [m]

1. 연구배경 및 목적

건물의 지하주차장이 대형 지하공간으로 계획되고 대형화, 심층화 되면서 주차장 안에서의 차량운행 시간이 현저히 증가되고 있으며 지하주차장의 화재가 빈번히 발생하고 있고 각 건물 규모별 지하주차장이 다르게 설계 및 시공 되어있다.

지하주차장은 평상시 환기설비에 의한 환기를 하고 있지만 화재가 발생할 경우 환기설비가 정지되어 그나마도 외부로 연기를 배출할 방법이 없다. 그러나 화재 시 지하주차장은 대규모 지하 공간 이라는 구조적 특징과 주요 가연물인 차량이 연쇄적으로 연소됨에 따라 다량의 연기, 유독가스, 높은 열방출율(Heat Release Rate)이 발생한다.

따리서 초기 다량의 연기와 독성가스가 확산으로 재실자의 생명을 위험하고 시야확보를 어렵게 만들어서 피난장애 및 소방대 활동과 안전에 큰 위험이 될 수 있다. 그러나 국내 지하주차장의 경우 제연에 대한 규정이 없어 화재대비 지하주차장 배연설비가 대두되고 있다. 현재 대규모 건물 프로젝트에서는 성능위주설계 심의 시 지하주차장에 내열성능을 갖춘 연기배출시설을 갖추게 하고 있다.

본 연구에서는 화재 발생 시 지하주차장 층고의 높이변화와 제연시스템 작동 유무에 따른 시뮬레이션을 통해 온도변화와 가시거리변화에 대해 관찰하였다.

2. 연구방법

본 연구는 CFD(Computational Fluid Dynamics) 시뮬레이션을 이용해서 지하주차장 지하 1층(B1 : 5.6 m), 지하 2층(B2 : 3.3 m)에서 화재 발생 시 층고 변화에 따른 연기 유동에 의한 온도변화와 가시거리 변화를 분석 관찰하였다. 화재크기는 차량 2대가 연소한다는 가정하에 열방출률은 7 MW에서 정상화재로 진행하는 것으로 가정하였다. 연기발생량 계산식은 Tomas의 실험식으로 연기의 질량을 계산하였으며, Hinkley가 제안한 연기층의 강하식을 적용하였다.

연기층의 높이는 안전율을 고려하여 재실자의 피난안전성 평가 기준으로 사용되는 기준높이(1.8 m) 이상인 2.0 m 높이까지 하강하는 것을 기준으로 청정층 높이를 판단하였다.

3. 지하주차장 화재의 특성

3.1 화재의 발생원인

지하주차장에는 주차장 용도만 사용되는 것이 아니라 다양한 용도의 부속 시설물이 있고 이로 인해 화재하중이 높아지고 차량의 전기기기 및 기계류의 결함 등 화재 발생 가능성이 더욱 높아지고 있다.

Table 1과 같이 소방청의 국가화재정보시스템에 따르면 2017년 한해 44,178건의 화재가 발생하여 차량 화재는 전체 화재건수 중 11.3%로 높은 비중을 차지했으며 차량 화재건수 중 주차장 화재건수는 16.9%를 차지하였다. 또한 차량의 전기적 요인에 의한 화재가 42.7%로 가장 많이 차지하였으며,⁽¹⁾ 최근에 생산되는 차량의 열방출율이 차차 증가하면서 주차장에서 발생한 화재로 인한 피해가 심각할 것으로 예측된다.

Table 1. Domestic Vehicle[2017]

Factor	Total number of Fire(%)	Number of Vehicle Fire(%)	Number of Parking lot Fire(%)
Electrical Division	9,253(20.9)	1,213(24.4)	358(42.7)
Mechanical Division	4,490(10.2)	1,647(33.1)	154(18.4)
Prevention Fire	898(2.0)	126(2.6)	38(4.5)
Etc.	29,537(66.9)	1,985(39.9)	289(34.4)
Total	44,178	4,971	839

3.2 연기제어특성

연기제어의 목적을 달성하기 위한 기본 개념은 구획화를 통한 확산 및 침입 방지, 배연, 차연, 연기의 강하 방지, 축연 및 희석 등이다. 구획화는 공간을 벽과 수직 벽으로 구획하여 연기의 확산과 침입을 방지하는 것이며, 배연은 연기 자체를 제어하여 연기의 강하나 확산을 방지하고 연기 농도의 저하를 도모하는 것이다.

차연은 2개의 실 사이에 온도차가 발생하면 양쪽 실 사이에 차압이 발생하여 실 사이의 개구부에서 자연대류에 의해 실 상호에 출입이 있으며, 이처럼 실내의 소요 차압을 부여하여 개구부나 틈새를 사이에 두고 연기의 확산 및 침입을 방지하는 것이다.

연기의 강하방지는 실 상부에 연기가 체류 되어 연기가 거주 구역이나 인접한 실과 사이에 있는 개구부까지 강하하지 않는 것이며, 축연은 공간의 용적이 대단히 크고 천장 높이가 적당히 높은 경우에 연기 강하방지를 적극적으로 행하지 않고 내부에 연기를 모으는 것이며, 마지막으로 희석은 연기가 어느 정도 존재 해도 농도가 낮아 피난이나 소화활동에 지장이 없는 수준으로 유지 하는 방법이다.

3.2.1 연기발생량

방화가 아닌 경우 주차장의 어느 한 차량에서 발생한 화재가 다른 차량으로 전파되기까지 대략 5분 정도 걸리는 것으로 알려져 있다. 지하주차장에서 승용차량 2대 연소 시 HRR을 7 MW, 천장에 쌓이는 연기층 하단 까지 연기의 상승고를 2 m로 가정하고 식(1)을 풀어보면 연기발생량은 대략 6 kg/s(60℃ 기준)가 된다. Thomas의 실험식의 연기 발생량은 식(1)과 같다.⁽²⁾

(1)

M_{s} = 0.188 P y^{\frac{3}{2}}

지하주차장 연기층 하강시간 계산으로는 청결층 높이 2.0 m, 불꽃의 둘레 : 12 m, 주차장면적 급배기용량 1개소로 가정하여 풀어보면 B1층은 18.7분, B2층은 10.2분이 되었다. 연기층 하강시간 계산은 Hinkley 식(2)와 같다.⁽²⁾

(2)

t = \frac{20 A}{P \sqrt{g}} (\frac{1}{\sqrt{y}} - \frac{1}{\sqrt{H}})

따라서 시뮬레이션에 의한 결과 분석 시 연기확산이 되는 시간별로 분석하였다.

3.2.2 연기의 전파 형태

주차장 화재 시 연기는 상승하다 천장 면에 부딪혀 사방으로 퍼지면서 버섯구름의 형상을 띄게 된다. 연기플룸이 상승하는 동안에는 주변공기를 흡인하여 양적으로 팽창하지만 일단 천장제트를 이루게 되면 연기의 부력 때문에 주변의 차가운 공기보다 위로 뜨게 되어 주변공기 유입은 멈추게 된다.

연기는 대개 화원 바로 위에서 빠르게 확산되고, 화원에서 멀어질수록 면적이 넓어져 확산이 느려지면서 온도가 낮아져 하강하고, 벽과 충돌하여 아래로 내려가므로 정작 화원주변의 공간이 가장 청정하게 유지 된다.

또한 지하주차장 화재 시 발생한 화염과 연기는 주차장 내에서 수직구획 부분인 피난계단실, 엘리베이터 승강로, 각종설비의 샤프트외 등으로 화염 및 연기가 침투하여 확산된다. 이런 수직구획부분은 건축법 규정에 의한 층간 방화구획을 하였으나 현실적으로 방화문 개방유지등 사용자 측면에서 편리성 때문에 유지관리가 불량하여 상층으로의 연기확대가 자주 일어나며, 지하주차장의 주 가연물은 연속된 주차된 차량으로 화재 시 인접한 차량으로 수평적 화재확산이 일어나며 또한 순식간에 대규모의 지하주차장을 오염시킨다.

3.3 주차장 국내·외 제연관련 기준

3.3.1 주차장 제연설비 국내·외 기준

지하주차장의 경우 앞에서 언급한 화재사례 및 건축적 특성에 따른 위험성에도 불구하고 제연설비 제외부분에 해당하며, 건축법 시행령에서는 완화 적용할 수 있도록 하고 있다.

국가화재안전기준 중 제연설비의 화재안전기준(NFSC 501)의 제13조(설치제외)를 보면 제연설비를 설치 하여야 할 특정소방대상물 중 해당 용도의 것은 배출구·공기유입구의 설치 및 배출량 산정에서 제외하고 있다. 주차장 연기배출 시설 적용 지침으로 국가화재 안전기준에서는 설치제외 조항을 두어 주차장에 대하여 제연설비를 제외하고 있으나 「소방시설 등의 성능위주설계 방법 및 기준」과 관련하여 심의 시 서울시 및 경기도 등에서는 지하주차장에 환기설비를 이용한 제연을 하도록 권장하고 있다.⁽³⁾

Table 2에서 국외 지하주차장 제연기준은 층별구획 및 면적별 구획에서 미국, 영국은 층간방화구획으로 하였으나 싱가포르, 중국은 2,000 m2 되었으며 환기횟수는 6~15회 정도이고 제연팬에 대한 내열성능의 기준이 있다.⁽⁴⁾

Table 2. International Standard

Classification	Standard	Ventilation	Smoke	Fire partition	Fan
England	ADF/ADB	6 times/h	10 times/h	Floor and floor	300℃/1 h
USA	NFPA 88A	18 CMH/m²	-	Floor and floor	-
Malaysia	Uniform Building	6 times/h	-	Floor and floor	-
India	National Building	7.5 times/h	15 times/h	-	300℃/2 h
Singapore	Fire Precaution	CO 25 ppm	9 times/h	2,000 m²	250℃/2 h
China	GB 50067-97	-	6 times/h	2,000 m²	280℃/0.5 h

3.3.2 제연경계의 높이기준

제연경계는 연기의 확산을 막고 적당한 연기층의 두께를 두어 배출구에서 연기 배출시 연기와 공기를 같이 배출하는 것을 방지하기 위한 것으로서 제연경계의 폭은 국내 0.6 m 이상, 수직거리는 2 m 이내(구조상 불가피 한 경우는 2 m를 초과)이고 국외는 NFPA 92B의 기준처럼 제연구획내의 건물높이의 20％ 이상으로 하고 있다.

건축물 화재 발생 시 인명안전에 피해를 직접 발생시키는 인자는 매우다양하나, 사람에게 직접 영향을 주는 인자는 열, 가시거리, 독성 등으로 분류된다.

인명안전 성능 기준은 소방청 고시 제2017-1호, 소방시설 등의 성능위주설계 방법 및 기준의 [별표 1] 화재 및 피난시뮬레이션의 시나리오 작성 기준(제4조 관련)을 적용하였다.

Table 3에서 국내 건축물의 지하주차장 설계사례로서 환기횟수는 평균 6.5회, 층고는 평균적으로 3.77 m로 나타내었다.⁽⁴⁾

Table 3. Design case study of the underground parking lot

Classification	Number of ventilation	Area per fan rooms (m²)	Distance between fan rooms (m)	Height (m)
Sales facility	9	2,575	72	3.86
Accommodation	8	2,492	73	3.63
Neighborhood facility	7	1,836	46	3.82
Residence	2	2,869	70	3.83
Culture and assembly	7	1,305	38	3.81
Average	6.5	2,396	65	3.77

4. 지하주차장의 방화시스템

Passive System은 건축물 구조 자체의 성능에 의존하기 때문에 신뢰도가 높아 방재설계의 기본이 되는 하드웨어적 개념이다. 반면 Active System은 기계적, 전기적인 시스템에 의해 화재를 감지하고 화재를 진압하여 건축구조적인 시스템의 한계적인 부분을 보완하거나 강화시키는 기능을 가지고 있다. 건축물에 대한 방화시스템을 극대화 하기 위해서는 이 건축구조시스템과 설비적 시스템이 유기적으로 상호 보완되고, 철저하게 성능위주의 결과를 토대로 시스템을 구축하여야 한다.⁽⁵⁾

4.1 Passive System

건축물 자체의 구성 및 성능에 의한 것으로 내화구조, 내장재의 불연화, 방호구획, 피난로 확보 등을 통한 화재예방과 확산 최소화, 안전한 피난로 확보를 통해 화재로부터 국민의 생명과 재산을 보호하는 안정성을 확보하려는 시스템이다.

연소 및 연소 확대를 막기 위해 불에 잘 타지 않는 재료를 내장재료 사용하거나, 주요구조인 천장, 벽, 기둥 등을 방화구조나 내화구조로 구획하여 피해 면적을 국한하고 화재 후 건축물의 재사용을 가능하게 하는 방법이다.

Passive system의 주요 구성요소는 발화 방지를 위한 내장 마감재, 화재의 확산방지를 위한 면적별구획, 층별구획, 용도구획 등으로 건물 간 화재확산 방지를 위한 인동거리 확보로 방화구획과 화재 시 건물의 구조적 강도유지를 위한 내화구조, 인명의 안전한 대피를 위한 피난로 확보 등이 있다.

4.2 Active System

기계력, 전기력 인력을 이용하여 방화하는 방법으로 경보설비, 소화설비, 피난설비, 소화활동설비 등을 통해 화재 발생 후 능동적으로 화재에 대응하는 시스템이다. 설비적 방화는 건축구조적 방호를 보완하는 기능으로 독자적으로 존립하기 보다는 상호 보완적인 역할을 한다. 즉 화재실의 온도를 스프링클러설비 등 소화설비의 작동이나 소방대의 주수에 의해 화재방출량을 낮춰 건축 구조체를 보호하거나 연소확대를 방지하는 능동적 대처 방식이다. 설비적 방화는 건축 구조적 방호시스템보다 신뢰도가 낮은 단점을 가지고 있어 신뢰도를 높이기 위한 유지관리와 이중안전시스템의 적용이 대단히 중요하다.

Active System의 주요구성요소는 화재 시 초기소화를 위한 소화설비, 화재상황과 피난을 알리는 경보설비, 피난을 위한 피난설비, 소화용수를 공급하는 소화용수설비, 소방대의 소화 활동을 위한 설비로 되어있다.

4.3 지하주차장 배연설비

화재예방, 소방시설설치유지 및 안전관리에 관한 법률(이하 소방시설법)에서 제연설비의 방식으로는 거실 제연과 특별피난계단 또는 비상용승강기의 승강장에 설치하는 급기가압방식이 있다. 거실제연은 거실에서 발생한 연기를 제거하기 위하여 외부에서 신선한 공기를 공급하고 연기를 배출하는 방식이고 특별피난계단의 부속실 또는 비상용승강기의 승강장에 설치하는 급기가압방식은 연기가 제연구역인 부속실이나 승강장에 침입 하지 못하도록 외부공기를 공급하여 제연구역에 압력을 높여 연기가 제연구역으로 안으로 침투하지 못하도록 하는 방식이다.⁽³⁾

그러나 지하주차장은 소방시설법의 거실제연설비 설치대상에 해당되지 않는다.

4.3.1 지하주차장 환기 및 배연의 특성

지하주차장 환기용량은 차량에서 발생하는 연소가스와 분진 등을 배출시키기 위한 것으로서 주차대수에 비례하기 때문에 주차장의 크기에 비례하여 환기용량도 커진다. 지하주차장은 닫힌 공간이기 때문에 인체에 해로운 배기가스나 매연 등이 정체되지 않도록 공간 전체적으로 환기를 위한 배려가 필요하다. 공간 구조상 일방향 기류를 형성하기 어려운 경우에는 배기가스가 필연적으로 정체하기 때문에 유인팬이 보편적 장치로서 보급되었다.

지하주차장의 배연의 개념은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 한 가지는 소화 후 사후수습을 위한 배연이며, 또 한 가지는 피난이나 소방대 진입 환경을 조성할 수 있도록 청정환경을 유지하는 것이다. 청정환경 조성을 위해서는 가급적 연기를 교란시키지 않고 천장부분에 쌓인 농연을 주로 배출하는 것이 좋다. 이를 위해서는 가장 가까운 배출구의 높은 위치에서 배출하는 것이 효과적이다.

4.3.2 지하주차장 배연설비

환기겸용 급배기팬은 송풍기에 의해 외기를 도입시킴과 동시에 실내의 오염 공기를 외부로 배출시키는 환기방식으로 용도와 목적에 따라 실내의 기류 분포를 자유롭게 유도할 수 있으며 급, 배기량을 조정하여 실내의 기압을 적정하게 유지할 수 있다.

기류유인팬은 한 개 또는 다수의 유인팬에서 고속으로 공기를 뽑아내고 그 에너지로 신선한 외기의 유인과 실내공기의 강제교반을 유도하여 지하주차장 또는 대공간과 같이 한정된 공간의 환기에 적합하다.⁽⁶⁾

제연설비 시스템인 제연팬은 내열성능이 있어야하고 각 제연팬 설치위치와 연기의 흐름방향 등을 시뮬레이션을 통하여 화재 시 연기가 신속히 배출될 수 있도록 선정하여 한다.

평소에 주차장 내부의 CO 농도에 의해 환기팬의 풍량과 대수를 제어하고, 또한 화재 발생 시 연기 및 열감지기에 의해 제어설비 시스템을 이용하여 상층부로의 연기 확산을 제어할 수 있도록 한다.

5. 지하주차장 화재시뮬레이션

대상건물은 하나의 주차장에 2개소의 급배기의 형태를 가지고 있으나, 지하 1, 2층 동일 바닥면적으로 비교분석하기 위하여 우측면 1개소의 급배기팬과 유인팬을 이용한 제연설비를 적용 하였다. 화재발생시 제연설비의 유효성을 확인하기 위하여 온도와 가시거리를 이용하여 연기의 제어 성능을 비교·분석 하였다.

5.1 대상조건

Table 4와 같이 대상건물은 인천 영종도 신축건물로서 송풍기와 유인팬을 이용한 제연설비가 적용되었다 화원의 근거는 7.0 MW와 공간 격자계는 513,250 적용하였다.

Table 4. Outline of test building

Parking location	B2	B1	Smoke control system
Area(m²)	7,315	7,315	Ventilation system + Ventilation fan
Height(m)	3.3	5.6
Number of ventilation(Times/h)	7.5	4.5
Air volume(CMH)	182,100	182,100

5.2 화재 시나리오 설정

화재 시나리오는 가상으로 환기가 가장 취약한 주차장 중앙 안쪽에 화재가 발생한 것으로 가정하고 제연급배기 및 유인팬 정지와 가동 시 발화점에서 각 피난구 지하 1, 2층 동일지점 2개소에 위치선정하여 각 지점별 높이 위치에 따른 시간별 온도와 가시거리를 비교분석 한다.

설정된 주차장의 연기배출 효과를 분석 및 검증하기 위해 CFD 기반의 화재 시뮬레이션 프로그램인 FDS (Fire Dynamics Simulation) 활용해 모델링을 수행하였다.

Table 5와 같이 Case 1, 3은 제연 팬이 가동되지 않은 상태에서 P1, P2지점의 시간별 온도와 가시거리의 측정 상태를 나타내며, 또한 Case 2, 4는 제연 팬이 가동되는 상태에서 P1, P2지점의 시간별 온도와 가시 거리의 상태를 나타낸다. 시뮬레이션에서 Case 1, 3과 Case 2, 4에 적용 된 온도와 가시거리는 Table 6, Table 7과 같이 나타내었다.

Table 5. Out of test building(fan installation)

Point	Case1		Case2		Case3		Case4
Point	B1	B2	B1	B2	B1	B2	B1	B2
P1	no	no	yes	yes	-	-	-	-
P2	-	-	-	-	no	no	yes	yes

Table 6. Analysis of Simulation

Classification		CASE 1, 3		CASE 2, 4
Classification		B1	B2	B1	B2
Temperature	300 s
Temperature	600 s

Table 7. Analysis of Simulation

Classification		CASE 1, 3		CASE 2, 4
Classification		B1	B2	B1	B2
Visibility	300 s
Visibility	600 s
slice VIS SOOT

5.3 결과분석

화재시뮬레이션을 통해 수치 해석된 Case 1, 3과 Case 2, 4의 온도와 가시거리 변화에 대한 수치는 Fig. 3, Fig. 4와 같다.

Fig. 3. Temperature of Cases.

Fig. 4. Visibility of Cases.

5.3.1 온도 변화

화재 발화원의 측정지점을 제외한 모든 측정지점의 높이(2.0 m)에서 온도변화 값은 허용기준(60℃ 이하) 이하의 온도변화 값을 나타내었다.

화재 시 300초 경과 후 측정지점 P1에서의 온도변화는 Case 1의 경우(B1 : 21.66℃, B2 : 29.43℃), Case 2의 경우(B1 : 24.53℃, B2 : 31.30℃)로 분석 되었다.

또한 P2의 온도변화는 Case 3의 경우(B1 : 20.79℃, B2 : 25.45℃), Case 4의 경우(B1 : 23.56 ℃, B2 : 27.39℃)로 지하층 층고에 따른 온도변화와 제연 팬 가동에 따른 연기 및 열 기류가 배기구 방향으로 이동되는 것으로 분석되었다.

5.3.2 가시거리 변화

화재 발화원의 측정지점을 제외한 모든 측정지점의 높이(2.0 m)에서 180초 이내는 가시도의 변화 값은 허용기준(10 m 이하) 이하의 가시도를 나타내었다.

화재 시 300초경과 후 측정지점 P1에서의 가시도 변화는 Case 1의 경우(B1 : 5.88 m, B2 : 0.67 m), Case 2의 경우(B1 : 4.10 m, B2 : 0.71 m)로 분석 되었다.

또한 P2의 가시도 변화는 Case 3의 경우(B1 : 30 m, B2 : 1.09 m), Case 4의 경우(B1 : 30 m, B2 : 1.23 m)로 지하층 층고에 따른 온도변화와 제연 팬 가동에 따른 연기 및 열 기류가 배기구 방향으로 이동되는 것으로 분석되었다.

주차장 시뮬레이션을 통하여 주차장에서 발생한 화재는 상승된 연기 및 열기류에 의하여 상부에 설치된 유인팬에 의해 배기팬이 있는 곳으로 유도되며 유도된 연기는 배기팬에 의해 배출되는 것을 확인 할 수 있었다.

따라서 각 지점에서 화재의 온도와 가시거리는 화재의 유동 방향에 따라서 변화가 있음을 알 수 있었다.

6. 결 론

본 연구에서는 지하주차장 층고가 다른 동일 측정지점에서 화재 시 제연팬 작동유무에 따라 시뮬레이션에 의한 연기변화 특성을 분석하고, 이에 따른 온도와 가시거리의 변화를 확인 하였다. 그 결과는 다음과 같다.

(1) Case 1의 경우 7.77℃, Case 2의 경우 6.77℃, Case 3의 경우 4.66℃, Case 4의 경우 3.83℃의 온도변화의 차이가 있었다.

(2) Case 1의 경우 5.21 m, Case 2의 경우 3.3 m, Case 3의 경우 28.91 m, Case 4의 경우 28.77 m의 가시거리 변화의 차이가 있었다.

(3) Case 1의 경우 1,200초까지 연소 시(B1 : 20.21℃~33.57℃, B2 : 20.35℃~49.08℃)와 같이 층고 변화에 따른 온도차가 크게 나타났고, 가시거리의 경우도(B1 : 30 m~0.15 m, B2 : 30 m~0.07 m) 으로 나타났다.

(4) 방화시스템에서는 Passive System과 Active System을 유기적으로 상호보완하고 성능위주 결과를 토대로 시스템을 구축하여야 효율적인 시스템을 유지될 수 있을 것이다.

본 연구의 분석사례에서 지하주차장 층고 변화에 따른 온도변화의 차이가 크게 나타났고, 제연 팬 가동에 따른 온도변화에 따라 연기층의 기류 변화를 알 수 있었으며, 가시거리도 시간에 따라 많은 변화의 차이가 있음을 분석 확인 하였다. 이와 관련하여 지하주차장 층고와 제연설비 시스템 선정 시 적정한 설계기준이 필요할 것으로 판단되며, 또한 제연 모드 시 제연 팬 정역 운전, 감지기 동작, 송풍기 제어 등에 따른 운전이 가능토록 선정하여야 제연설비 효과가 개선 될 것으로 판단된다.

References

2017, National Fire Data System

2002, Fire Dynamics Second Edition, USA, pp. 392-396

2017, National Fire Agency

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Jeon S. H., 2009, A Study on the Improvement of Fire Protection System for Underground Parking lot, Department of Fire Protection & Urban Management Graduate School of Kyonggi University

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2012, NFPA 92

KJACRKorean Journal ofAir-Conditioning and Refrigeration Engineering

Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering

ISO Journal TitleKorean J. Air-Cond. Refrig. Eng.

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A Study on the Characteristics of Smoke Control in the Change Floor of Height in Underground Parking Lot

Abstract

Key words

기호설명

1. 연구배경 및 목적

2. 연구방법

3. 지하주차장 화재의 특성

3.1 화재의 발생원인

Table 1. Domestic Vehicle[2017]

3.2 연기제어특성

3.2.1 연기발생량

(1)

(2)

3.2.2 연기의 전파 형태

3.3 주차장 국내·외 제연관련 기준

3.3.1 주차장 제연설비 국내·외 기준

Table 2. International Standard

3.3.2 제연경계의 높이기준

Table 3. Design case study of the underground parking lot

4. 지하주차장의 방화시스템

4.1 Passive System

4.2 Active System

4.3 지하주차장 배연설비

4.3.1 지하주차장 환기 및 배연의 특성

4.3.2 지하주차장 배연설비

5. 지하주차장 화재시뮬레이션

5.1 대상조건

Table 4. Outline of test building

5.2 화재 시나리오 설정

Table 5. Out of test building(fan installation)

Table 6. Analysis of Simulation

Table 7. Analysis of Simulation

5.3 결과분석

Fig. 3. Temperature of Cases.

Fig. 4. Visibility of Cases.

5.3.1 온도 변화

5.3.2 가시거리 변화

6. 결 론

References

Article Information (continued)

Key words

KJACRKorean Journal of
Air-Conditioning and Refrigeration Engineering