횡류식 제 ‧ 배연 시스템의 개선 및 적용성 분석을 위한 모형실험 연구

김효규,백두산,김재현,이성원,유지오 사단법인 한국터널지하공간학회 2020 한국터널지하공간학회논문집 Vol.22 No.5

현재 도로터널과 철도터널에서는 화재시 발생한 유독가스 및 연기를 배출하기 위하여 제 ‧ 배연시스템을 구축하고 있다. 다양한 제 ‧ 배연 시스템 중 횡류식 제 ‧ 배연시스템은 풍도의 중간을 구획하여 급기 또는 배기를 수행함에 따라 터널 본선 전단면에 급기 또는 배기가 되는 것이 아니라 터널 본선의 절반 부분만 급기 또는 배기가 수행되는 단점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 횡류식 제 ‧ 배연시스템의 한계점을 개선한 조닝방식에 대하여 수치해석과 모형시험을 통해 제 ‧ 배연 효과를 분석하였다. 모형시험의 결과 제 ‧ 배연이 이루어지지 않은 상태를 기준으로 횡류식 제 ‧ 배연시스템은 25.6%의 배연율을 나타내었고, 조닝을 통한 제 ‧ 배연시스템은 40.8%의 배연율을 나타내었다. 또한 수치해석결과 횡류식 제 ‧배연시스템은 본선터널에서 확산되는 화재연기를 차단하지 못하고 지속적으로 확산 되는 양상을 보이는 것으로 나타났다. 한편, 조닝방법을 통한 제 ‧ 배연시스템은 에어커튼 효과 및 배연 효과로 인하여 화재연기가 일정구간 내에 제연 되는것으로 나타났다. Currently, road tunnels and railroad tunnels are building smoke control systems to emit toxic gases and smoke from fires. Among the various smoke control systems, the transverse smoke control system has the disadvantage that air supply or exhaust is performed on only half of the cross-section, rather than air supply or exhaust on the entire cross-section of the tunnel as air is supplied or exhausted by partitioning the wind path. Therefore, this study analyzed the effect of exhaustion through numerical analysis and scaled model tests on the zoning smoke control system, which improved the limitations of the transverse smoke control system. As a result of the scaled model test, the transverse ventilation system exhibited a 25.6% smoke control rate based on the state where no smoke was controled, and zoning smoke control system showed asmoke control rate of 40.8%. In addition, as a result of numerical analysis, it was found that transverse ventilation system did not control fire smoke spreading from the tunnel and continued to spread. On the other hand, zoning smoke control system was found to be smoke controled within a certain section due to the air curtain effect and the flue gas effect.

통합 제연시스템의 컨트롤러 개발에 관한 연구

이동명 한국화재소방학회 2006 한국화재소방학회논문지 Vol.20 No.1

This study defined engineering mechanism and compensation method to establish reference pressure of smoke control zone with atmospheric pressure that is compensated for temperature. The reliable controller of integration smoke control was developed by establishing the specifications, algorithms and constructing engineering data. The development of controller for integration smoke control can cut down number of processes, manufacturing and installation cost by removing pressure measurement pipe established separately for non smoke control zone, and improve the accuracy of pressure differential by embedding pressure measurement ports for non smoke control zone. More correct and reliable pressure differentials can be obtained by the central control from controller of integration smoke control rather than the existent individual control. This will provide the basics and the flexibility to the integral smoke control system and accordingly improve the performance of disaster prevention. 본 연구에서는 온도가 보상된 압력을 제연구역의 기준압력으로 설정하기 위한 공학적인 메커니즘과 보 상방법을 정립하였고, 통합 제연시스템의 컨트롤러의 개발을 위한 프로세스, 알고리즘 확립과 엔지니어링 데이터의 구축으로 신뢰성이 확보된 통합 제연시스템의 컨트롤러를 개발하였다. 컨트롤러를 개발함으로서 비제연구역의 압력측정을 위해서 별도로 설치되는 압력측정관을 생략할 수 있어 제작단가와 설치비용 및 작업공수를 줄일 수 있고, 층별 제연구역의 차압측정을 위한 비제연구역의 압력측정포트를 시스템에 일체 화함으로서 차압의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 기존의 개별제어 방식에서 통합 제연시스템의 컨트롤러로 부터 중앙집중식 통합관리를 함으로서 보다 정확하고 신뢰성 있는 차압을 얻을 수 있으며, 제연시스템에 유연성을 부과시킬 수 있을 것으로 본다. 또한 통합 제연시스템의 기틀을 마련하고 제연의 유연성을 주며 방재성능을 향상시킬 것으로 본다.

공조겸용 제연시스템의 성능확보를 위한 압력손실에 관한 연구

김길중(Kim, Kil-Joong),민세홍(Min, Se-Hong) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.1

소방 제연설비 설계 시 설비의 공조시스템 계산법을 그대로 적용함에 따라 압력이 부족하여 실제 화재 시 제연설비의 실효성에큰 문제점이 발생하고 있다. 이러한 문제점을 관계 엔지니어는 이미 인지하고 있음에도 제연설비가 적용된 시점에서 현재까지 이를 그대로 적용하고 있는 현실이다. 해외 기준을 조사⋅분석한 결과, 우리나라 계산법과는 완전히 다른 실질적인 계산법을 적용하므로서 화재 시 실제로 제연설비의 역할을 극대화할 수 있는 방법을 적용하고 있음을 확인하였다. 이에 본 연구에서는 제연시스템의 정압계산을 우리나라 계산법과 해외 계산법을 각각 적용하여, 정압 값을 비교⋅분석한 후 실질적인 제연설비의 기준을 제안하도록 하였다. 특히, 해외 계산법은 HVAC System Duct Design에 의한 계산법과 공조시뮬레이션 프로그램의 대표적인 CONTAM을 이용한 2가지 방법을 적용하였다. 실 현장에 적용한 연구 결과, 우리나라의 정압 계산법에 의한 정압은 43 mmAq, 해외 기준에 의한 정압은 235 mmAq, 또한 CONTAM에 의한 정압은 190 mmAq의 결과를 얻어 우리나라의 제연시스템과는 큰 차이가 있음을 확인할 수 있었다. The calculation method for the facility air conditioning system is applied as it is during the design of the smoke control system in the current firefighting site. Hence, the pressure is insufficient resulting in a lot of problems with the effectiveness of the smoke control system during the actual fire. Even though the engineer concerned recognizes the problem, it has been applied intactly since the smoke control system was applied. As the result of surveying and analyzing the overseas standards, it was found that the method of maximizing the role of the smoke control system during fire by applying the substantial calculation method being completely different from the local calculation method. According to the study, the standards of the substantial smoke control system were proposed after comparing and analyzing the static pressure value by applying the local calculation method and the overseas calculation method respectively for the calculation of the static pressure of the smoke control system. Especially, the overseas calculation method applied the two methods using the calculation method based on the HVAC system duct design and the representative CONTAM of the air conditioning simulation program. The study of the application in the site shows that there is a great difference from the national smoke control system by getting the result of 43 mmAq as the static pressure based on the national static pressure calculation method, 235 mmAq as the static pressure based on the overseas standards, and 190 mmAq as the static pressure based on CONTAM.

제연방식과 풍량에 따른 제연성능의 수치적 연구

박외철 한국화재소방학회 2003 한국화재소방학회논문지 Vol.17 No.2

제연방식과 풍량에 따른 실내에 유입된 연기의 제연성능을 조사하기 위해 Fire Dynamics Simulator의 대와류모사를 사용하였다. 급기구와 배기구, 개구부가 있는 크기 2 m×2 m×2.4 m의 실내에 급기방식과 배기방식, 급배기방식의 제연설비를 각각 가동했을 때 실내에 무작위로 분포한 입자의 감소율을 조사하였고, 급배기방식에서 풍량에 따른 입자의 감소율을 비교하였다. 세가지 제연발식 중 배기방식과 급배기방식은 제연성능에 차이가 없었으나, 개구부가 있는 경우에는 급기방식이 다른 두 제연방식에 비해 제연성능이 떨어졌다. 또 급배기방식에서 풍량이 감소하면 제연성능이 급격히 떨어지는 것으로 나타났다. 이 결과로부터 대형 개구부가 많은 지하철 역 등에는 급기방식 대신에 급배기방식 또는 배기방식의 제연설비를 사용해야 하며, 신속하게 연기를 배출하기 위해 풍량을 높게 할 필요가 있음을 알 수 있었다. The smoke removal rate from a room with an opening was investigated for different smoke control systems by using the large eddy simulation turbulence model of the Fire Dynamics Simulator. The decreasing rate of the particles randomly distributed in the 2 m×2 m×2.4 m room was com-pared for the ventilation system, pressurization system and extraction system, and for the air flowrate of the ventilation system. Difference in the smoke removal rate among the three smoke control systems was small when the opening was closed. The pressurization system showed less smoke removal rate than the other two systems when the opening existed, and hence is not recommended for subway stations with large openings. It was also shown that a less flowrate in the ventilation system leads to a much longer smoke removal time.

대와류모사를 이용한 연기이동의 연구 : Ⅰ. 제연방식과 배기풍량 Ⅰ. Smoke Control Systems and Extraction Flowrate

박외철 한국안전학회 2003 한국안전학회지 Vol.18 No.2

To evaluate the smoke control systems, the large eddy simulation turbulence model based Fire Dynamics Simulator was applied to a 2 m × 2 m × 2.4 in room with an opening. The smoke removal rate was investigated for three different smoke control systems: ventilation, extraction and pressurization. When the opening was closed, the smoke removal rates of the smoke control systems were almost the same as expected. The pressurization system showed a lower smoke removal rate compared with the other two smoke control systems for the room with the opening, and hence the pressurization system might not be efficient for a place with large openings. It was shown that the lower extraction flowrate is, the longer time the ventilation system requires to remove smoke. From these results, the ventilation system is recommended for subway stations where several large openings exist.

실시간 원격 제어 및 점검이 가능한 IoT와 클라우드 기반의 스마트거실제연시스템에 관한 연구

유철민,박정휘,장동하 한국화재소방학회 2023 한국화재소방학회논문지 Vol.37 No.1

Currently, fire zone smoke control systems are installed with other systems, such as indoor air control, lighting, andcommunication, in large scale buildings, such as exhibition halls, marts, and multiplex malls, making it difficult to access andidentify the required system. Additionally, most fire zone smoke control equipment are installed in a high position and mostof the places are covered the ceiling with finishing material after installation, so inspection and maintenance are difficult anddangerous. By developing a smart fire zone smoke control system, an authorized person can remotely inspect and control itvia the internet. Additionally, the real-time self-testing function enables constant inspection and confirmation. Furthermore, thesmart living room ventilation system is installed in a duct dedicated to smoke control or combined with air conditioning andventilation to ensure reliable smoke control performance. By remotely controlling the smart living room ventilation systemaccording to the fire site, it is possible to delay the smoke descent time to the minimum and secure a safe evacuation route. 현재 거실제연 설비는 대형 전시장, 대형 마트, 멀티플렉스 몰 등 대규모 건물내에 실내 공기 제어, 조명, 통신설비등 다양한 목적의 설비와 복잡하게 설치되어 있어 접근이 어려울 뿐만 아니라 어떤 설비인지 식별이 어렵다. 또한대부분의 거실제연 설비는 높은 위치에 설치되고, 설치된 후에 마감처리를 하는 곳이 대부분이기 때문에 점검 및유지보수가 굉장히 어렵고 위험하다. 본 연구에서 스마트 거실제연시스템을 개발함으로써 권한을 가진 관계자가 인터넷이 가능한 장소에서 원격 점검 및 제어를 할 수 있으며, 실시간 자가진단 기능으로 상시 점검 및 확인이 가능하다. 또한, 스마트 거실제연시스템은 제연 전용 또는 공조와 제연 겸용 덕트에 설치되어도 확실한 제연 성능을 확보할수 있으며, 화재 발생시 연기감시용 CCTV로 실시간 재난현장을 정확히 파악할 수 있고 재난 현장의 상황에 맞게거실제연 설비를 원격으로 제어함으로써 연기 하강시간을 최대한 늦출 수 있어 안전한 피난경로를 확보할 수 있다.

제연 TAB를 통한 철도 지하환승통로의 거실제연설비 성능평가

설석균,김준환,박민석,오승민,안용철,최준호 한국화재소방학회 2017 한국화재소방학회논문지 Vol.31 No.1

This study conducted Testing, Adjusting, and Balancing (TAB), which is a type of field performance evaluation experimentof a zone smoke-control system, at a railway underground transit passage installed with a zone smoke- control system to findproblems and improvements for ensuring performance. TAB for the smoke control system was classified into severalprocedures, such as design data review, duct leakage test, field measurement of the airflow rate, velocity of the fan and duct,and a smoke test. Through the duct leakage test, the system leakage ratio was examined to prove the duct sealing. TheiImprovement of the smoke control airflow problems due to the lack of fan static pressure loss was the secured performance. The performance of the smoke control fan was secured by improvements of the smoke control airflow rate problems causedby the loss of static pressure in the intake duct. The smoke test in the smoke control zone confirmed that the damper operatingschedule subject was influenced by natural wind or train wind. 본 연구에서는 거실제연설비가 설치된 철도 지하환승통로에 현장성능평가시험인 제연 TAB(Test, Adjusting,Balancing)를 실시하여, 제연설비 성능 확보에 미치는 영향을 분석하고 개선방안을 도출하였다. 제연 TAB는 지하환승통로의 제연설비 설계자료 분석, 제연덕트 누기테스트, 제연송풍기와 덕트의 풍량 및 풍속 측정, Smoke test로 나누어 진행되었다. 제연덕트 누기시험을 통해 누기율을 측정하여 덕트의 기밀성을 확인하였고, 흡입측 덕트 정압손실로인한 제연풍량 부족의 문제점을 개선하여 송풍기의 성능을 확보하였다. 또한, Smoke test을 통해 예상제연구역별 제연댐퍼 동작 시 자연풍, 열차풍 영향으로 인한 문제점을 분석하고 개선하여 예상 제연구역 내 제연이 원활하게 이루어짐을 확인하였다.

보충량과 누설량을 고려한 급기가압 제연시스템의 수치해석 연구

김정엽,신현준 한국화재소방학회 2010 한국화재소방학회논문지 Vol.24 No.5

The fact that the smoke hinders evacuation and fire-fighting activities as well as becomes the major cause of life casualty emphasizes the importance of smoke control system. As one of the fire safety standards designed to secure the smoke safety, NFSC501A (Design Guide for Smoke Control System of Special Evacuation Stairwell and Lobby) has been proposed, preventing smoke from penetrating into the smoke-free escape route by raising the pressure of the smoke control zone higher than fire area. For model building of 20 stories, pressurization system was designed according to standard and pressure field of compartments in whole building induced by pressurization system was analyzed using the network model. 화재 시 피난 및 소화활동에 큰 지장을 초래하고, 인명안전에 가장 큰 위협이 되고 있는 연기의 제어를 위한 제연시스템의 중요성이 강조되고 있다. 국내에서는 고층 건축물의 화재 시 피난계단으로의 연기침투를 방지하여 안전한 피난경로를 확보하기 위하여 화재안전기준 NFSC501A의 “특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 화재안전기준”이 제시되어 있으며, 이를 위하여 국내에서 일반적으로 사용하고있는 방법이 제연용 송풍기와 수직풍도를 이용하여 거실과 계단실 사이에 위치하는 부속실에 외기를 급기함으로써 부속실을 단독으로 제연하는 급기가압 제연시스템이다. 본 연구에서는 20층 규모의 모델 건축물을 대상으로 NFSC501A 기준과 엔지니어링 설계방안을 바탕으로 급기가압제연시스템을 설계하였으며, 네트워크 모델의 수치해석기법을 사용하여 급기가압 제연시스템에 의해 형성되는 건축물 내 압력장을 분석하였다.

대와류모사를 이용한 연기이동의 연구 : Ⅱ. 제연방식과 개구부의 크기 Ⅱ. Smoke Control Systems and Opening Size

박외철 한국안전학회 2003 한국안전학회지 Vol.18 No.3

The large eddy simulation based Fire Dynamics Simulator was utilized to investigate the effects of the size of an opening on smoke removal performance for the three smoke control systems-ventilation, purge, and extraction. Three different opening sizes, r_(A)= 1, 2, and 3 were investigated while the flow rate remained 0.75 m³/s at the inlet or outlet depending on the systems. Increase of the opening size did not give a significant difference in the smoke removal rate for the three smoke control systems, though the increasing opening size slightly improved smoke removal. The extraction system was shown the best smoke control system, and the purge system yielded low performance compared to the other two systems for all the different opening sizes.

보충량과 누설량을 고려한 급기가압 제연시스템의 네트워크 모델 수치해석 연구

김정엽(Jung-Yup Kim),신현준(Hyun-Joon Shin) 대한설비공학회 2010 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2010 No.6