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지하주차장 제연 및 환기 겸용 설비 설계기준 및 시공사례 소개

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Academic year: 2021

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(1)

집 중 기획

서 론

최근 도시지역의 급격한 인구증가와 도시기능의 고도화는 지상의 개 발가능 토지의 부족과 지가의 상승 등을 야기하였으며 이로 인해 도심 개 발 프로젝트는 초고층화 또는 대형 지하 공간으로 계획되고 있다. 건물의 대형화에 따라 건물에서 필요로 하는 법적 주차대수의 확보를 위하여 지 하 주차장의 대형화 및 지하 깊은 곳까지 주차공간을 계획하고 있어 실내 주차장에서 발생되는 오염물질은 그 공간을 이용하는 사람의 건강에 영 향을 미치게 되므로 오염물질의 제거를 위해 기계환기를 적용하고 있다.

이는 주차장법 시행 규칙 제6조 및 다중이용시설 등의 실내공기질 관리 법 제3조에 의거 실내 공기질 유지기준에 적합하도록 강제적으로 환기시 설을 채택하고 있다.

그러나 최근 들어 지하주차장 화재의 발생이 빈번히 일어나고 있으 며, 발생된 연기로 인한 가시거리를 확보하지 못하여 소방대의 진입이 불 가능하여 지하주차장이 전소하는 상황이 발생하고 있다. 지하주차장은 다른 주차장과 달리 밀폐성이 높아 외부공기와 내부공기의 교류가 원활 하지 못한 특징이 있다. 지하주차장에서 화재가 발생할 때 연기를 제어 이태규

시스템벤트(주) 상무 lee@systemvent.com

조경래

시스템벤트(주) 대표 chokr@systemvent.com

장원복

(주)한일엠이씨 부사장 wonbok.chang@himec.co.kr

지하주차장 제연 및 환기 겸용 설비 설계기준 및 시공사례 소개

지하주차장에 설치되는 환기팬을 제연겸용으로 용

량을 증설하고 제연운전이 가능하도록 시공한 사례

를 소개하고자 한다.

(2)

집중기획 기획 집중

또는 배출하지 못하였을 경우, 재실자의 피난안전 과 소방대의 구조 및 진압활동에 많은 어려움이 따 른다. 또한, 우리나라 지하주차장의 경우 소화설비 및 경보설비의 규정만 있을 뿐 제연 또는 배연에 대 한 규정이 없어 화재 시 소화설비의 작동 불능 또는 완전진압 실패 시 발생되는 화재의 위험성에 항상 노출되어 있다.

이런 위험성을 해결하기 위해 지하 주차장의 제 연설비 화재안전기준을 제시하고자 한다. 이를 통 하여 점차 증가하는 대형 지하주차장에서의 화재 시 재실자의 피난 안전을 확보하고, 더 나아가 소방 대의 구조 및 진압 활동 시 소방대의 안전까지 확보 할 수 있도록 한다. 지하주차장과 같이 주차된 자동 차에서 화재가 발생할 경우, 주변에 가연성물질이 많을 뿐만 아니라 지하주차장의 대형화로 인하여 대형 참사를 유발할 수 있다. 지하주차장에 설치되 는 제연/환기겸용 시스템을 소개하고 이와 관련되 어 소방방재청에서 추진하고 있는 지하주차장 제 연시스템 적용 관련 법규제정 추진 현황과 서울시 에서 추진하고 있는 재난 사전 영향성 평가 환기계 획 현황을 소개하고자 한다.

화재단계 및 연기이동

화재단계

차량 화재 발생 시의 제연에 대한 요구사항은 화재단계에 따라 다음의 두 단계로 구분된다.

(1) 제1단계 : 화재 발생 초기(약 6~10분)로 대피환 경의 확보를 목표로 하여 제연설비를 운영하여 야 하는 단계이다. 이 단계에서는 일산화탄소 농도를 감지하여 제연설비를 자동 조작하여 대 피자가 존재하지 않는 방향으로 연기류를 형성 하는 것이 원칙이다. 이 단계에서는 급, 배기 메 인팬만 제연풍량을 적합하게 운전을 하고 유인

팬은 정지하도록 제어로직을 구성한다.

(2) 제2단계 : 화재진압을 지원하기 위한 제연이 수 행되어야 하는 시기로 제연설비는 소화활동을 지원하기 위한 운전을 수행하며, 이때 제연풍속 은 임계풍속으로 하며, 자동으로 임계풍속을 유 지할 수 있도록 제연팬에 대한 제어로직을 구성 한다. 제연설비를 가동하거나 정지시킬 때에는 현장 소방대와 긴밀하게 연락하도록 한다.

화재강도 선정

(1) 제연설비용량은 설계화재 강도와 임계풍속, 연 기발생량에 따라 차이가 발생한다. 차종별 화 재강도 및 이에 따른 연기발생량은 표 1에 나 타낸 바와 같다.

(2) 본 지침에서는 설계화재 강도를 10 MW 이상으 로 하며, 이때의 연기발생량은 40 ㎥/s로 할 것 을 권장한다.

(3) 대형 지하주차장인 경우에는 설계화재 강도를 증가할 수 있다.

제연 시 화염주변의 임계풍속

임계풍속은 다음 식으로 계산하며, 보정계수 (β)는 설계자가 수치시뮬레이션 등을 수행하여 신 뢰성을 검증한 후에 적용함을 원칙으로 한다.

여기서, Fr

c

= 4.5

H : 화점에서 천장까지의 높이(혹은 대표

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<표 1> 설계화재강도 및 연기발생량

적용 차종 승용차 버스 트럭

화재강도(MW) 5 이하 20 30

연기발생량(㎥/s) 20 60~80 80

(3)

직경)이다.

제연설비 계획

(1) 위험도지수 기준등급이 2등급 이상인 지하주 차장에 설치한다.

(2) 피난 계단의 위치와 주차대수에 따라 정량적 위험도 평가를 수행하여 안전성을 검증한 후에 적용함을 원칙으로 한다.

연기의 이동

건축물 실내의 화재에서 발생한 연기의 이동을 결정짓는 중요한 두 가지 변수는 첫째, 연기는 주 변공기의 밀도보다 낮고 뜨거운 가스로 구성되기 때문에 확산이 빠르고 둘째, 건축물의 구조 및 형 상에 따라 공기의 이동이 이루어진다. 따라서 지하 공간 또는 계단실과 엘리베이터 피트처럼 밀폐된 공간은 연기로 꽉 찰 수 있어 이로 인해 피난활동 및 소화활동에 방해되므로 건축물 화재에서 연기 를 이동시키는 이동력과 연기의 이동 경로에 대한 대책이 절대적으로 필요하다.

일반적으로 지하에서의 연기의 이동경로는 출 입문 창문 등 개구부 외에 층을 연결하는 공기덕트 (AD) 엘리베이터 샤프트, 계단실 등이 있다. 연기 는 이들 경로를 통하여 빠르게 이동하고 가시성을 줄이며 패닉현상과 같이 보다 위험한 화재 상황을 만든다.

연기는 공기의 흐름에 따라 이동하게 된다. 연 기의 이동원인이 되는 주된 이동력에는 굴뚝효과,

부력, 팽창, 바람, HVAC 시스템, 엘리베이터의 피스 톤 효과가 포함된다. 일반적으로 화재에서 연기의 이동은 이들 이동력의 결합에 의해서 발생되고 확 산이 이루어진다. 제연시스템은 연기 이동의 원인 이 되는 이동력들이 시스템 설계에서 과잉 용량이 되지 않도록 설계해야 한다. 그 이유는 연기이동과 제연의 중요한 개념 이해가 실질적인 제연 설계의 선행 조건이 되기 때문이다.

배연

배연은 연기 자체를 제어하여 연기의 하강이나 확산을 방지하고, 연기 농도의 저하를 꾀하는 것을 목적으로 하고 있다. 배연에는 부력을 이용한 자연 배연과 기계적인 강제력을 이용하여 연기를 직접 또 는 희석하여 옥외로 배출하는 강제배연 방식이 있 다. 효과적인 배연이 이루어지려면 충분한 깊이의 연기층이 형성되도록 연기의 체류가 필요하고, 연 기층이 엷을 경우 하부에서 공기를 흡입하게 되면 배연효과가 감소한다. 지하공간의 경우 자연 배연 을 이용하는 데 한계가 있으므로 기계적인 강제력 을 이용하여 연기가 고압측에서 저압측으로 흐르 도록 해야 한다. 이때 배출량과 압력의 검토를 위해 연기 거동의 분석(CFD)이 필요하다.

자연 배연은 자연환기에 의하여 연기를 외부로 배출하는 방식이다. 자연 배연에서 배출구로 연기 를 배출시키는 이동력은 화재의 열로 상승한 연기 와 외기의 밀도차가 만들어 낸 압력차, 즉 연기의 부력을 이용하여 연기를 배출하기 때문에 배연효

[그림 1] 측벽 개구부의 연기배출량과 압력분포 [그림 2] 상층부 개구부의 연기배출량과 압력분포

(4)

집중기획 기획 집중

과는 실내외의 온도, 개구부의 높이나 형상 그리고 외부 바람 등에 영향을 받는다. 자연배기 시스템은 수동적인 시스템으로 구획이 확실하게 되지 않으 면 효과가 적다(그림 1, 그림 2).

기계배연(강제배연)은 배출기를 이용하여 연기 를 강제적으로 배출하는 방식으로 화재 시 발생한 연기를 옥외로 배출하고 다른 구획으로의 연기 확 산을 방지하여 재실자가 안전하게 피난할 수 있도 록 하여야 하며 소방관이 화재 구역에 직접 접근하 여 소화 활동을 할 수 있도록 하는 것이 목적이다.

하지만 기계 배연은 배출량에 대한 급기량의 확보 와 공동 제연구역의 연기를 배출할 경우 배출 풍도 의 안정된 배연확보 및 배출풍도와 배출기의 내열 성이나 누설 등 많은 검토가 따라야 한다(그림 3).

제연용 환기 장비 용량 설계

배기방식

지하주차장은 이용자에게 청정도 높은 공기질 을 제공하기 위해, 환기시스템이 적용된다. 이에 따라, 화재발생 시 운전되는 제연운전을 수행하는 배기방식은 아래와 같이 2가지로 분류할 수 있다.

배기방식은 화재발생 시 발화지점에 관계없이 급기와 배기용 메인팬의 풍량을 조절하여 지하주차 장 전체를 부압이 형성되도록 급배기 풍량을 조절 하여 배연하는 방식(덕트를 이용하여 배기를 하는 경우 연기의 정체 영역이 없도록 덕트 망과 배기구 를 설치하여야 한다)과, 발화지점을 기준으로 급기

와 배기팬 및 유인팬을 동시에 운전하여 제연성능 을 향상시키기 위해, 배연구간을 선택적으로 선정 하여 배연을 수행할 수 있는 가상터널형성 배기방 식으로 대별한다.

(1) 배연풍량 산정

배연풍량을 산정하는 방식을 아래와 같이 수 립하거나 10회전/hr 이상 유지하도록 설계하여야 한다(표 2).

- 배기구의 개구율은 50% 이상으로 하여야 한다.

- 배기구에서의 최대 면풍속은 15 m/s 이하로 한다.

- 배기구 댐퍼는 각각 개별적으로 조절이 가능 해야 한다.

- 제연용 급, 배기 피트(D/A) 벽체에는 방화댐 퍼(Fire damper)를 설치하지 않는다.

- 배기구의 설치간격은 50~100 m 정도로 하 며, 지하주차장의 특성에 따라서 조정한다.

- 지하 주차장이 여러 층일 경우 연기 역류 방 지용 전동댐퍼를 설치하여 화재층 이외의 주 차장 급, 배기구 피트에는 전동 댐퍼를 자동 으로 닫을 수 있도록 계획한다.

(2) 방재용 유인팬의 설치

① 방재용 유인팬은 화재 발생 시 연소생성물 질을 효과적으로 이송하기 위해, 필요한 가 압 및 화재 안전성을 위해서 지하주차장에 고루 분산하여 설치함을 원칙으로 한다.

② 분산설치가 곤란한 경우에는 성층화 교란 방지 및 유인팬의 소손을 최소화할 수 있도 록 설치위치를 정하며, 이를 검증(CFD)한 후에 설치할 것을 권장한다.

[그림 3] 기계배연에 의한 연기 배출량 및 압력분포

<표 2> 급기구와 배기구의 이격거리(팬룸간의 이격거리)에 따른 배기구 면풍속

이격거리 60 m 80 m 100 m

배기구 면풍속 12 m/s 10 m/s 8 m/s

(5)

③ 화재에 노출이 우려되는 모든 제연설비와 유인팬 및 전원공급선, 전원 공급장치 등은 250℃의 온도에서 60분 이상 운전상태를 유지할 수 있도록 한다.

화재 시 환기장비의 운영

(1) 제연설비의 효과적인 운전을 위해서 자동화재 탐지설비와 CCTV, 데인져 사인보드 등의 설치 를 권장한다.

(2) 제연설비(급, 배기 송풍기와 유인팬)는 화재경 보설비와 연동하여 자동으로 가동될 수 있도록 제어로직을 구성함을 원칙으로 한다.

(3) 제연설비의 조작은 수동조작에 우선권을 부여 한다.

(4) 제연설비는 비상시 1시간 이상 기능을 유지할 수 있도록 비상발전설비에 의한 비상 전원설비 갖춘다.

(5) 비상사태 시 제연설비는 운전 명령에 최대한 신 속하게 작동될 수 있도록 하여야 하며, 유인팬 의 경우에는 화재 시 배연을 위해 고속운전이 요구되므로 신속한 배연운전이 되도록 조치를 강구한다.

(6) 평상시는 환기모드 운전, 화재 발생 시는 제연 모드 운전이 되도록 급, 배기 메인송풍기 및 유

인팬은 2-Speed 운전이 되도록 하여야 한다.

(7) 메인 급, 배기 송풍기의 경우 화염 또는 고온에 서도 작동이 가능하도록 모터 직결형 송풍기를 설치하여야 한다.

환기시설의 온도저항

(1) 연기를 주행공간으로부터 직접 배출시키는 제 연용 유인팬은 250℃의 온도에서 120분 이상 정상 가동상태를 유지할 수 있어야 한다.

(2) 또한 급, 배기용 메인송풍기의 개폐용 전동모 터는 250℃ 이상의 온도에서 120분 이상 정상 가동되어야 하며, 정전 등 전원이 차단되는 경 우에도 조작된 상태를 유지할 수 있도록 모터 직결형 송풍기를 설치하여야 한다.

(3) 덕트를 이용한 배기방식일 경우는 덕트 재질 및 두께는 제연 시방에 의거하여 시공하여야 한다.

국내 지하주차장 화재 사례

조사된 국내 지하주차장 화재사례를 정리해보 면 화재원인 대부분 방화로 나타났고 제연 설비는 없는 것으로 나타났으며 준비작동식, 밸브는 화재 시 작동하지 않은 것으로 나타났다(표 3).

<표 3> 국내 지하주차장 화재 사례

구 분 대전 버드내 아파트 안양 한가람 신라아파트 서울 보라매 아카데미타워

화재일시 2008. 8. 16 01:48분경 (완진 4:53)

2007. 5. 10 18:54분경 (완진 19:06)

2003. 6. 4 01:34분경 (완진 03:48)

화재원인 방화 의심 방화 의심 방화 추정

환기설비 자연환기 기류 유인팬이 있으나 사용 하지 않음

3종 환기 설비 배기팬(축류팬 8대) 설치됨 (화재 시 작동하지 않음)

덕트 환기방식+기류유인팬 설치(화 재시 작동여부 확인 불가능)

소화설비 준비작동식 밸브 화재시 작동하지 않음(소화설비의 오작동)

준비작동식 밸브화재 시 작동하지 않음 (화재가 국소부위이기 때문에 감지 못함)

준비작동식 밸브 화재시 작동하지 않음(이유 확인 불가능)

제연설비 없음 없음 없음

(6)

집중기획 기획 집중

해외 지하주차장 제연설비기준

선진국은 표 4와 같이 제연설비에서 요구되는 풍량을 제시하고 있으며 환기풍량보다 50~70%

많은 풍량을 선정하도록 제시하고 있다.

또한, 싱가포르와 중국은 국내와 달리 수평방화 구획을 제한하고 있으며 유인팬 및 제연용 메인팬 의 유지온도를 최소 250℃에서 2시간 동안 유지하 도록 제한하고 있으며 중국에서도 280℃에서 30분 동안 운전할 수 있는 송풍기를 설치하도록 제한하 고 있는 것을 확인할 수 있다.

시뮬레이션을 통한 지하주차장 제연성능  검증

성능분석은 표준모델의 실제 화재 테스트를 통 한 분석이 가장 정확한 방법이지만, 현실적으로 지 하주차장 내에서의 화재 테스트를 수행하는 것은

여러 문제점과 위험성을 가지고 있다. 따라서 본고 에서는 화재시뮬레이션을 통하여 지하주차장 제연 설비 표준안에 대한 성능분석을 수행하였다. 화재 시뮬레이션은 상용 CFD프로그램인 Fluent ver3.4 를 이용하였으며 압축성유동을 해석할 수 있는 SIMPLE 알고리즘을 사용하였다. 제연 성능을 검증 하기 위해서 면적과 풍량, 제연방식에 따라서 6가 지의 케이스를 나누어 비교 분석하였다(표 5).

CASE별 시뮬레이션 모델링

모든 모델의 층고는 3.5 m로 동일하며, 600 mm 의 보가 계획된 것으로 가정하였다. 각 Case별 모 델링은 그림 4와 같다.

시뮬레이션 결과

시뮬레이션이 수행된 모든 지하주차장의 CASE 는, 개구부를 통한 공기의 유입 또는 급배기 팬을

<표 4> 해외 지하주차장 제연설비기준

국가명 관련기준 세부 법령 환기 기준 제연 기준 방화구획 팬내열온도/

유지시간 기타

영국 Building Regulation

ADF(환기)

6회전 이상 10회전 이상 층간방화 300℃/1 hr

• 배기팬 루버 상하부로 50%

분리

•stand-by fan 설치 ADB(제연)

미국

National

Fire Code NFPA 88A 18 CMH/㎡ 18 CMH/㎡ 층간방화 - IBC 2009 IMC 2009

(환기기준) 27.3 CMH/㎡ - 층간방화 - • 층고에 따라 약 6~9회전 정도

호주, 뉴질랜드

AS/NZS 1668

Part 1

(환기) 법령에 따른

산식 이용 환기량 이용 층간방화

200℃/2 hr • 주차장 장변이 75 m 이상 경우(환기)

• 환기팬과 겸용 시 제연팬 기준 적용

Part 1

(환기) 300℃/0.5 hr

싱가포르

Green building design guide

CO 25 ppm 9 회전 2,000 ㎡ 250℃/2 hr

• 바닥면적 1,900 ㎡ 초과 시 설비 적용

• 지하주차장 스프링클러 적용 시 방화구획 면적 제한 없음 Fire Precaution

(제연)

중국 GB 50067-97 - 6 회전 이상 2,000 ㎡ 280℃/0.5 hr • 자동식 스프링클러 설치 시 방화구획 4,000 ㎡까지 완화 말레이시아 Uniform Building

By-Law 6 회전 이상 - 층간방화 - • 주차장이 일정면적으로 구획

•제연설비는 AS/NZS 따름

(7)

통한 외기의 도입이 이루어지고 있다. 따라서 상대 적으로 가시거리나 온도에 비해 CO 농도나 산소농 도는 재실자에 대한 영향이 미미하므로, 시뮬레이 션 결과는 가시거리를 나타내는 SD(Soot Density) 와 온도를 위주로 분석하였다.

화재가 발생한 이후 소방대가 도착하여 현장에 투입되는 시간을 8분이라고 가정하고 가시거리 확 보를 위한 1.2 m의 청결층 높이를 적용하였을 때 분석한 결과이다.

CASE 6개 모두 재실자의 한계도달시간인 3분 과 소방대의 한계도달시간인 8분 내를 모두 만족 하여 가시거리를 확보하는 것으로 나타났다. 다만 CASE 2의 경우 전체적으로 연기가 내려와 급격히 상태가 나빠지기 때문에 소방대가 도착한 후 얼마 지나지 않아 가시거리를 확보할 수 없게 된다(그림  5, 표 6).

CASE 1 CASE 2

격자 수 약 2,549,000개 격자 수 약 1,530,000 개

CASE 3 CASE 4

격자 수 약 1,530,000개 격자 수 약 1,530,000개

CASE 5 CASE 6

격자 수 약 1,530,000개 격자 수 약 3,059,000개

[그림 4] CASE별 시뮬레이션 모델링

<표 5> Case 별 경계조건

CASE 면적 화재강도 풍량 제연방식 비고 CASE 1 1,900 ㎡ 5.0 MW 58,000

CMH

급배기팬 방식

Cold smoke test 대상건물

CASE 2 2,000 ㎡ 5.0 MW - - 램프를 통한 공기유입

CASE 3 2,000 ㎡ 5.0 MW 70,000 CMH

급배기팬 방식

CASE 4 2,000 ㎡ 5.0 MW 70,000 CMH

급배기팬 방식+

덕트방식

배기덕트 50%

배기팬 50%

CASE 5 2,000 ㎡ 5.0 MW 70,000 CMH

급배기팬 방식

화원 위치 변경

CASE 6 4,000 ㎡ 5.0 MW 140,000 CMH

급배기팬 방식

재실자 한계기준 소방대의 한계기준

한계도달시간 : 3분

연기층 높이 : 1.8 m

한계도달시간 : 8분

연기층 높이 :

1.2 m

(8)

집중기획 기획 집중

지하주차장에 적용되는 제연시스템의  국내사례

롯데건설에서 시공 중에 있는 잠실 롯데월드 타 워는 서울시 재난 사전영향성 평가 대상건물로 지 하주차장 화제발생 시 신속한 제연을 위한 환기 시 스템을 적용한 국내 첫 사례 현장으로 제연시스템 의 설계 확산에 영향을 줄 것이다. 지하주차장 제연/

환기겸용 유인팬을 설치한 사진은 그림 6과 같다.

당건물의 개요는 그림 7와 같으며 지하주차장의

환기 및 제연팬의 운전개념은 그림 8(B)와 같이 4개의 존으로 구획되어 운전되고 있다. 또한, 스프 링클러도 동시에 설치되어 있다.

제연 및 환기팬의 운전개념

평상시는 지하주차장의 일산화탄소 농도에 의 해 환기 모드로 운전을 하며, 지하주차장에 화재가 발생하였을 경우, 소방 연기감지기 신호에 의해 제 연모드로 전환 운전이 되도록 구성이 되어 있다. 연 기를 배기구로 이송시키기 위해서는 적정한 풍속

<표 6> 제연방식에 따른 재실자 및 소방대 한계도달시간

구 분 CASE 2 CASE 3 CASE 4 CASE 5 CASE 6

제연방식 없음 급배기팬 급배기팬+덕트 급배기팬 급배기팬

주차장 면적 2,000 ㎡ 2,000 ㎡ 2,000 ㎡ 2,000 ㎡ 4,000 ㎡

화원 위치 중앙 중앙 중앙 급기팬품 앞 중앙

재실자 한계도달시간 360초 420초 420초 360초 420~480초

*

소방대 한계도달시간 540초 600초 600초 이후

**

540초 600초 이후

* CASE 6의 경우, 화재오염물질이 정체된 구간은 420초에서 재실자 한계를 초과하며, 다른 구간은 480초에 초과.

** CASE 4의 경우, 600초에 일부 구간만 소방대 SD 한계치인 153 mg/㎥을 초과.

CASE 1 CASE 2 CASE 3

• Soot density(SD) 30~100 mg/㎥

• 실내온도범위 32~42℃

• 일부 SD 153 mg/㎥ 한계 도달

• 배기팬 부근 진입 어려움

• 일부 SD 153 mg/㎥ 한계 도달

• 배기팬 부근 진입 어려움

CASE 4 CASE 5 CASE 6

• 실내온도 약 40℃를 나타냄

• SD 153 mg/㎥ 한계치 접근

• 실내온도 40℃를 나타냄

• SD가 소방대 한계에 일부 도달

• 배기팬룸과 반대편 벽쪽의 SD가 증가

• 소방대 한계에는 도달하지 않음

[그림 5] 시뮬레이션 결과

(9)

이 유지되어야 한다. 이와 같이 지하 주차공간을 경 유하여 배기팬룸으로 고온의 연소가스가 유입되며, 배기덕트가 화재층만 개방됨에 따라 장시간이 경과 할 경우 덕트의 내열성의 한계로 인하여 연소할 우 려가 충분히 있으므로 덕트 재료에 대한 안전성 확 보에 대해 고려해야 된다. 이와 더불어 화재발생물 질의 배출풍속은 연기이동의 반대방향으로 불어줌 으로써 연기의 확산을 방지할 수 있으며, 화재의 열

방출률이 클수록 방연풍속이 증가되어야 한다.

예를 들면, 열방출률이 2.4 MW 화재의 경우 적 정방연풍속은 4 m/sec, 열방출률이 125 kW 화재 의 경우 적정방연풍속은 1.5 m/sec이며 스프링클 러가 설치되었을 경우에는 연기층의 냉각으로 인 하여 연기의 유동력이 떨어지는 것을 고려하여 0.25~1.25 m/sec 범위로 유지하면 충분하다고 알 려져 있다(그림 9).

지하주차장 기류유인팬(1) 지하주차장 기류유인팬(2) 지하주차장 기류유인팬(3) 지하주차장 기류유인팬(4) [그림 6] 잠실 롯데 월드타워 지하주차장 상부에 설치된 유인팬

연면적 807,508 sqm

층수 지하 6층 지상 123층

완공 2015년 예정

개요

쇼핑몰, 오피스, 영화관, 호텔 등으로 세분화 되어있는 복합 건축물로 2,700여대의 주차공간으로 구성 되어 있음.

쇼핑몰의 지하주차장은 덕트를 이용하지 않고 환기/제연겸용 기류유도팬이 설치되어 있으며, 운전 조닝은 각 주차장별 4개 존으로 구획되어 있음.

[그림 7] 잠실 롯데 월드타워 건물개요 및 지하주차장 운용개요

(A) 지하주차장 팬룸 모습

전기실

(B) 존 별 지하주차장 구획도

[그림 8] 잠실 롯데 월드타워의 지하주차장 팬룸 및 환기/제연시스템 운전구획도

(10)

집중기획 기획 집중

결 론

근래에 짓고 있는 건물들은 규모가 커지고 지 하로 더욱 깊게 내려감에 따라서 건물의 건축적 특 성과 지하 공간의 특수성으로 인하여 지하주차장 의 화재 시 위험성도 점점 높아지고 있다. 국내에서 는 아직 지하주차장의 제연설비 기준이 없기 때문 에 인명 보호와 재산보호를 위한 제연설비 기준 마 련이 시급한 실정이다. 외국의 지하주차장에 대한 제연기준을 조사해보면, 별도의 제연설비 또는 환 기설비를 겸용할 수 있도록 규정하였고, 환기횟수 나 단위면적당 환기량을 설정하여 일정 풍량 이상 의 제연설비를 갖추도록 유도하고 있다. 국내 지하 주차장 환기설비 설계사례를 조사한 결과, 최근 지 어지는 지하주차장 환기설비는 층고 절감을 위하 여 급배기팬과 기류유인팬을 이용한 방식을 사용 하고 있었고, 주차장의 평균면적은 2,396 ㎡로 나타 나, 현실적이고 효과적인 제연설비 도입을 위해서 는 이에 대한 고려가 필요하다. 앞선 연구결과를 토 대로 Cold Smoke Test를 실시하였다. 그 결과, 기 류유인팬은 희석효과로 인하여 전체적인 가시거리 확보에 유리하였으며 제연 경로를 따라 운전할 경 우 연기확산 방지로 인한 재실자의 피난에 도움이 됨을 알 수 있었다. 그리고 기존의 급배기팬을 이 용한 환기설비로도 필요 환기량을 확보하였을 경 우 충분히 제연이 가능할 수 있음을 알게 되었다.

효과적인 제연기준 마련을 위해 환기 시뮬레이션 과 제연 시뮬레이션을 통해 대안을 비교분석 하였 다. 환기의 경우, 최소한의 제연성능을 적용하여 분 석한 결과 충분한 환기성능을 가지는 것으로 나타 났다. 화재 시뮬레이션을 통해 여러 대안을 비교·

분석해본 결과, 층고가 3.5 m이고 환기횟수 10회를 적용한 경우, 재실자의 안전한 피난과 소방대의 진 입가능 환경을 동시에 만족할 수 있는 것으로 나타 났다. 앞의 연구결과를 토대로 국내 지하주차장에 서 적용될 수 있는 제연기준안에 대해서 정리하면 표 7과 같다.

참고문헌

1. George T., 1994, Tamura, Smoke Movment and Control, NFPA.

2. Bäc㎞an, Johan, 2002, Railway Safety-Risks and Economics, Stockholm : Royal Institute of Technology, Department of Infrastructure and Planning.

(A) 풍속이 기준치 이하일 경우 (B) 풍속이 기준치 이상일 경우

[그림 9] 제연풍속에 따른 제연개념도

<표 7> 제연기준안 예시

지하주차장 제연설비 화재안전기준

제안

제연방식 제연구역 제연풍량

환기용 급배기팬을 이용한 방식

2,000 ㎡ (습식 스프링 클러 설치 시

4,000 ㎡)

바닥면적당

35 CMH

(11)

3. ISO/TS 13571, 2002, Life-threatening compo- nents of fire Guidelines for the estimation of time available for escape using fire data.

4. Han-il Mechanical Consultants, 지하주차장 제연 설비화재안전기준 개발 연구용역.

5. (사)한국소방기술사회, 방화공학실무핸드북.

참조

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