4.2.1 건축물의 개요

시뮬레이션 대상건축물은 부산시에 위치한 주상복합건축물이며 지하 4층, 지상 30층 2동으로 설계되었다. 상가는 1층과 2층이며 공동주택은 3층부터 30층까지이다. 화재시뮬레이션은 지하 1층을 대상으로 하였으며 지하주차장의 층고와 면적은 3.6 m와 712 m$^{2}$이다.

4.2.2 화재시뮬레이션 조건

배연 성능을 분석하기 위한 화재시뮬레이션 조건은 2장 연구방법에서 제시된 3가지 방법을 선정하였다. 공통조건으로 지하주차장의 방화문과 램프구간의 방화셔터는 닫혀있는 조건으로 하였다.

case 1은 자연급기/자연배기하는 방법이며 급기구/배기구의 사이즈는 2000 mm×2500 mm 2개 계획하였다. 사이즈 선정은 case 2의 급배기 풍량을 기준으로 선정하였다. 급배기팬이 설치되는 곳의 주차장 내부와 접하는 벽을 선정하여 유효하게 설치할 수 있는 공간으로 하였으며 급배기에 대한 자유면적비는 0.5(개구율 50%)를 적용하였다.

case 2는 급기팬/유인팬/배기팬을 이용하는 방법이며 급기팬과 배기팬의 용량은 각각 7000 CMH 1대씩 계획하였고, 유인팬의 용량은 2000 CMH 2대를 계획하였다.

case 3은 급기팬/루프팬/급기팬을 이용하는 방법이며 급기팬의 용량은 3500 CMH로 2대를 계획하였고, 루프팬은 주방배기용 1100 CMH 4대, 욕실배기용 520 CMH 5대를 계획하였다. 루프팬은 배연성능을 비교하는 조건으로 수직 연돌효과에 의한 배기는 반영하지 않았으며 지하주차장에서 3.6 m 상부에 case 2의 배기풍량을 기준으로 루프팬 배기풍량을 선정하였으며 실제 공용배기방식의 루프팬의 용량보다는 작은 것으로 선정하였다. 본 건축물의 실제 설계는 하나의 공용 덕트에서 주방배기 용량은 1600 CMH이고, 화장실 배기 용량은 700 CMH로 설계되었다. 배연설비방법의 조건은 Table 2와 같으며, 배연설비 장비 위치와 화재지점은 Fig. 2와 같다.

4.3.1 가시도 분석

case 1, case 2, case 3 조건으로 6곳의 가시도를 측정하였다.

case 1의 경우 V1의 지점에서 300초에 화재성장은 멈추었지만 300~400초 사이에 연기확산에 의해 기류가 형성되는 관계로 잠시 가시도가 높아졌으나 시간이 지날수록 연기는 안정화를 취하면서 배기되는 것으로 나타났다. 배연성능이 낮은 관계로 400초 이후 가시도 변화는 거의 없는 것으로 나타났다.

case 2의 경우 case 1보다 V1과 V2의 지점에서는 급기의 영향으로 높게 나왔으나 화재지점과 멀어질수록 차이가 크게 나타나지 않는 것으로 나타났다. 특히 사각지대인 V6지점에서는 case 1과 비슷한 가시도를 보여 주었다.

case 3의 경우 V1지점에서 배기가 잘 이루어져 시간에 따라 가시도가 높아지는 것을 알 수 있었다. 이것은 화재지점 근처에 루프팬이 3대가 설치되어 있어 원활한 배기가 되기 때문인 것으로 판단된다. V2~V6의 지점 에서는 루프팬과 거리가 있어 배기성능이 낮았으나 시간이 경과함에 따라 가시도가 높아지는 것을 알 수 있었다. 더 높은 성능을 보이기 위해서는 천장에 덕트 설치를 고려해야 될 것으로 판단된다.

300초 이후 가시도 변화가 시간에 따라 서서히 변하는 것은 가시도 측정지점이 바닥으로부터 1.8 m 지점 이며 화재 후 300초까지 지하주차장에 연기를 채운 후 배연을 시켰기 때문으로 판단된다. 그러나 실제 감지기에 의해 배연설비가 작동할 경우 보다 높은 성능이 나올 것으로 판단된다.

연기의 가시도 분석은 Table 4와 같다.

4.3.2 연기농도 분석

case 1, case 2, case 3 조건으로 6곳의 연기농도를 분석하였다.

case 1의 경우 S1의 지점에서 V1과 비슷한 상태를 보여주었다. 300~400초 사이에 연기농도가 낮아졌으나 그 이후는 연기농도가 높아지면서 시간이 경과함에 따라 조금씩 낮아지는 것으로 나타났다. S2의 경우 170 초에서 서서히 증가하기 시작하였으며, 기류의 유동에 따라 농도가 높고 낮음을 반복하면서 제거되는 것으로 나타났다. S3의 경우는 300~400초 사이에 최고 높은 농도를 유지하다 우측의 공간으로 확산이 되면서 점점 낮아지는 상태를 보이다가 다시 710초부터 높아지는 것으로 나타났다. S4와 S5의 지점은 연기의 확산에 따라 500초 때에 가장 높은 농도를 보였으며 시간에 경과에 따라 서서히 낮아지는 것을 볼 수 있었다.

case 2의 경우 S1의 지점에서는 화재성장이 멈추고 급기팬의 가동과 동시에 농도가 높아졌고 시간이 지남에 따라 농도가 낮아졌다. S2와 S3의 지점에 유인팬의 영향으로 농도는 300초 이후 지속적으로 낮아지는 것을 알 수 있었다. 배기팬의 위치와 가까운 S5는 연기의 기류형성에 따라 일정한 농도를 유지되는 것으로 볼 수 있었다. 특히 사각지대인 S6지점에서는 배기가 잘 되지 못하는 것으로 판단된다. 이것은 오히려 유인팬의 방해요소로 판단되며 유인팬을 추가 설치가 검토되는 부분이다.

case 3의 경우 Case 2와 마찬가지로 S1의 지점에서 급기량의 변화로 300~400초 사이에 많은 변화를 보이다가 서서히 농도가 낮아지는 것을 알 수 있었다. 특히 S1 지점에서는 루프팬 3대가 동시에 배출이 되는 관계로 제일 낮은 농도를 형성하고 있는 것으로 판단된다. S2~S4에서는 시간이 조금 경과한 400~500초에 기류의 흐름에 의한 영향으로 높게 나타났다가 500초 이후부터는 다시 낮아지는 것을 볼 수 있었다. S5의 지점이 다른 지점 보다 약간의 차이를 보이고 있다. 300초 이후 비슷한 농도를 나타내고 있어 급기팬의 영향으로 판단된다. 그러나 전체적으로 볼 경우 다른 방법보다 농도가 전체적으로 낮게 나오는 것을 알 수 있었다.

연기농도 분석은 Table 5와 같다.