가압방식에 따른 승강기용 제연설비의 성능 검토

정석환(Joung, Suckhwan) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.3

본 연구에서는 Air Flow Network 프로그램인 CONTAM 3.2를 활용하여 비상용 및 피난용 승강기에 적용되고 있는 승강로 및 덕트 가압 방식의 연기제어 시스템에 대한 성능을 비교 분석하였다. 연돌 조건(온도차 30 ℃)에서 자동차압댐퍼의 손실계수값의 변화를 통해 풍량을 조절하여 부속실에 형성되는 차압을 분석하였다. 덕트 가압방식의 경우 덕트 압력에 의하여 저층부의 공기흐름이 승강로 쪽으로 유입되고 상층부는 승강로 쪽에서 승강장 쪽으로 유출되는 흐름이 형성되었다. 승강로 가압방식의 경우, 가압 공기의 흐름이 승강로에서 부속실을 경유해 부속실 방화문의 차압이 형성되는 기류 흐름을 보였다. 이로 인하여 저층부의 차압을 최저차압 이상으로 유지하는 경우 상층부의 최대차압 초과 발생 층이 많아 덕트 가압방식에 비해 상대적으로 더 많은 상부층에 과압배출 장치를 설치해야 되는 것으로 분석되었다. The pressurization of emergency or evacuation elevator shafts or duct systems during installation is used for smoke control. In this study, the performance of smoke control systems applied to emergency and evacuation elevators were compared and analyzed using the airflow network analysis program CONTAM 3.2. Under the stack effect condition (temperature difference of 30 ℃), the differential pressure formed in the vestibule was analyzed by adjusting the air volume by changing the value of the loss coefficient factor of the automatic pressure smoke damper. In the case of the duct pressurization method, the air flow in the lower floor was introduced to the elevator shaft owing to the duct pressure and the airflow in the upper floors was from the elevator shaft out to the elevator lobby. In the case of the elevator shaft pressurization method, the pressurized air passing through vestibule from the elevator shaft created a differential pressure at the fire door of vestibule. To maintain the differential pressure in the lower floor, relatively more relief dampers should be installed in the upper floors as compared to those in the duct pressurization method.

설계화재와 거실제연설비 성능에 관한 연구

정석환(Suckhwan Joung),오원신(Wonsin Oh) 한국화재소방학회 2021 한국화재소방학회논문지 Vol.35 No.3

본 연구에서는 상호제연방식을 대상으로 발화 후 600 s에서 비화재 구역의 가시거리 5 m를 기준으로 급·배기풍량에 따른 적정 설계화재 크기를 추정하였다. FDS 입력조건의 적정성을 검증하기 위해 AS 4391-1999에 따른 고온연기시험에서 측정된 천정류 온도와 연기흐름을 FDS 결과와 비교하였다. 분석 결과, 측정된 천정류 온도 12 개소중 11 개소에서 FDS의 평균온도 ± 2σ 이내였고, 연기유동도 매우 유사하게 모사하였다. 동일한 입력조건을 적용하여 추정된 설계화재 크기는 NFSC 501의 요구 풍량 (급·배기 풍량 45,000 CMH) 조건에선 HRR = 1,650 kW 이하로분석되었고, 실측 풍량 (급기 35,606 CMH, 배기 32,506 CMH) 조건에선 HRR = 1,100 kW 이하였다. 비화재 구역 가시거리 저하의 주요 원인은 제연경계 하단의 낮은 임계유속으로 인한 비화재구역으로의 연기유출과 천정에 설치된 급기 디퓨져의 하강기류의 혼합에 의한 것으로 분석되었다. The effects of the size of a designed fire on the ventilation system of an adjacent zone is estimated in this study basedon a visibility requirement of 5 m in a non-fire zone at 600 s after ignition. To verify the adequacy of the fire dynamicssimulator (FDS) input file, smoke movement and ceiling temperature under the hot smoke test conditions of AS4391-1999were compared with those from the FDS results. The average temperatures measured at 12 locations were within the rangeof ± 2σ, with the exception of one point, and predicted smoke movement adequately. The size of the designed fire wasanalyzed in terms of the air volume conditions of the NFSC 501 for a heat release rate (HRR) of 1650 kW (air supply andexhaust at 45,000 cubic meters per hour (CMH)) as well as air volume conditions for a HRR of 1100 kW (air supply at35,606 CMH and exhaust at 32,506 CMH). It was determined that one of the major factors influencing the required safetyegress time was the mixture of downdraft airflow from the diffusers and smoke layer crossing the ventilation boundary.

과도상태 시뮬레이션(transient simulation)를 이용한 고층 공동주택의 연기 제어 성능 평가

정석환(Suckhwan Joung) 한국화재소방학회 2023 한국화재소방학회논문지 Vol.37 No.6

In Korea, the general floor plan structure of multifamily residential buildings is such that the vestibules of stairs and fire service-access elevators are typically used together. The lobby of the emergency elevator faces the vestibules of the fire service-access elevators. The smoke control system supplies air for pressurization, and the inlet air discharge device for the exhaust can be exempted from this system. In a 49-story multifamily residential buildings with this structure, the smoke control system is operated at an outside temperature of −10 ℃ and indoor temperature of 20 ℃, and the fire room door is open. The possibility of the vertical spread of smoke owing to changes in the open areas of windows and escape elevator doors was analyzed. When the windows are closed, the vertical spread of smoke through the emergency elevator shaft and staircase may occur under both upper and lower fire conditions of the neutral zone. In particular, the flow path through the emergency elevator door is the main vertical spread path in the case of a fire below the neutral zone. 국내의 경우, 고층 공동주택의 일반적인 평면은 특별피난계단 부속실과 비상용 승강기의 승강장을 겸용하며, 이것과 피난용 승강기의 부속실이 면하는 구조이다. 공동주택의 부속실 가압 제연설비는 가압을 위한 급기만 공급되며, 배기를 위한 유입공기배출장치가 면제된 시스템이다. 이러한 구조의 49층 고층 공동주택에서 외기온도 -10 ℃, 실내 온도 20 ℃ 조건에서 제연설비가 작동하고 화재 실의 문이 개방된 조건에서 창문 및 피난용 승강기 부속실문의 개폐조건 변화에 따른 연기의 수직전파 가능성을 분석하였다. 그 결과 창문이 닫힌 조건에서는 중성대 상, 하부의 화재 위치 모두에서 비상용 승강기 승강로와 계단을 통한 연기의 수직 전파 가능성이 있는 것으로 분석되었다. 특히, 중성 대 하부 화재의 경우 비상용 승강기 문을 통한 흐름 경로가 주요 수직 확산 경로가 될 수 있는 것으로 분석되었다.

부속실 제연설비의 유입공기 배출장치로 인한 과압 발생에 관한 연구

정석환(Suckhwan Joung) 한국화재소방학회 2024 한국화재소방학회논문지 Vol.38 No.1

부속실 제연설비는 유입공기 배출장치를 이용하여, 피난경로로 연기가 유입되는 것을 방지하기 위하여 방연풍속을 형성한다. 그러나 화재 층의 부속실 문이 닫힌 경우 차압 증가로 부속실 문 개방력 초과로 피난 장애를 초래할수 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 피난 장애 문제를 해소하는 방법으로 차압에 의해 개폐각도를조절하여 유량제어하는 배기 댐퍼(이하, 차압배기댐퍼)와 외벽에 면한 부분에 자동개방창문을 설치하여 흐름 경로추가를 이용하는 두 가지 대안에 대하여, 공기유량과 차압을 분석하였다. 두 대안에 대해 연돌조건에서 CONTAM과도해석 기법을 이용하여 분석하였으며, 차압배기댐퍼는 현장 실험을 추가하여 그 적정성을 확인하였다. 차압배기댐퍼의 경우 현장 실험(field experiments)과 시뮬레이션을 통해 피난 장애 문제가 해소됨을 확인하였으나, 자동개방창문의 경우 3 F, 13 F의 부속실 차압이 73.9 Pa과 112.6 Pa로 분석되어 피난 장애 발생 소지가 있는 것으로 분석되었다. The inlet air discharge device of the vestibule pressurization system is used to obtain critical velocity that prevents theintrusion of smoke into the escape route. However, when the vestibule door on the fire floor is closed, high door opening -forces can result in occupants having difficulty owing to an increase in the differential pressure. In this study, the air flowrate and difference pressure were analyzed through variable air volume exhaust damper by pressure difference (hereinafterreferred to as VAVED) and installed automatic opening windows facing the exterior wall. COMTAM transient simulationswere used for analysis under stack conditions. The adequacy of exhaust dampers was confirmed by adding fieldexperiments. In the case of VAVED, simulations and experiments confirmed that the problem of evacuation obstacles wasresolved. However, in the case of automatic opening windows, the pressure differences on the third and 13th floors were73.9 Pa and 112.6 Pa, respectively, in simulations, causing difficulty for occupants to escape from the vestibules.

고층 공동주택의 평면구조에 따른 연기제어 성능 분석

김성한(Seonghan Kim),정석환(Suckhwan Joung) 한국화재소방학회 2022 한국화재소방학회논문지 Vol.36 No.6

국내의 경우, 고층 공동주택의 특별피난계단 부속실과 비상용승강기의 승강장은 겸용구조를 채택하고 있다. 피난용승강기와 비상용승강기가 설치된 고층 공동주택의 경우 각 승강장의 배치 구조에 따라 두 가지 평면구조를 형성한다. 하나는 복도를 통해 두 승강장이 면하는 구조이고 다른 하나는 두 승강장이 직접 면하는 구조가 된다. 두 평면에 대하여 연돌조건에서 연기제어에 필요한 풍량과 차압을 비교 분석하였다. 그 결과 두 평면 모두 중성대 하부 승강장에서의 급기만으로도 중성대 상부의 승강장에 연기유입을 방지하기에 충분한 차압이 형성될 수 있는 것으로 분석되었다. 두 승강장이 면하는 구조의 경우, 중성대 상부의 승강장 차압이 피난 장애가 우려될 수준으로 높게 형성될 수 있는 것으로 분석되었다. In Korea, the vestibule of a special escape stair and a fire service access elevator is typically used together. The floor plan configuration of high-rise multi-family residential buildings where occupant evacuation elevators are installed is of two types depending on the vestibule structure of the occupant evacuation elevators and fire service access elevators. In one type, the vestibules of an occupant evacuation elevator and a fire service access elevator face each other, and in the other type, each vestibule faces the corridor. As a result of analyzing the smoke control volume flow rate and pressure difference, air volume flow rate to form a pressure difference was used in the lower level of the neutral pressure plane in both the floor plan configurations. The pressure difference above the neutral pressure plane was confirmed to be formed sufficiently high to cause evacuation disturbances in the floor plan configuration without corridor.