이전 글에서 건물 내에서 연기가 이동하는 요인으로 온도, 밀도, 부력, 압력차에 대해 설명했었다. 그리고 이러한 것들이 수직공간을 만났을 때 나타나는 연돌효과(Stack Effect)에 대해서도 설명했었다. 이번에는 건물의 구조, 시스템, 외부의 바람에 의한 영향을 가지고 연기가 이동하는 요인을 알아보고자 한다.
건물의 구조에 의해 확산되는 양상이 달라진다.
가. 수직 공간의 존재
연돌효과(Stack Effect)는 고층건물에서 더 확실하게 나타난다. 수직공간이 길면 길수록 연돌효과는 더 확연하게 나타난다. 대표적인 수직공간으로 계단, 배관용 덕트, 엘리베이터가 있다. 모두 건물 내부와 방화구획이 설정되어 있지만 이곳으로 연기가 침입하게 되면 연기는 연돌효과에 따라 수직 공간을 타고 상층부로 이동한다. 연기가 수평으로 확산되는 속도가 0.5~1m/s라면 상부로 확산되는 속도는 3 ~ 5m/s로 빠르다. 그래서 지하층에서 화재가 발생한 경우 맨 꼭대기 층 또는 옥상으로 통하는 입구에서 사상자가 발생하는 이유이기도 하다.
나. 방화구획 설치
방화구획은 화재의 확산 방지를 위해 만들어졌지만 연기의 확산 여부에도 중요한 역할을 한다. 방화구획은 개구부가 없어야 하고 배관이나 전선이 통과하는 곳에도 틈이 없는 내화구조의 재료로 밀실하게 충전되어야 한다. 개구부에는 갑종방화문을 설치하여 화열 및 연기가침투하지 않도록 설치되어야 한다. 방화구획이 제대로 설계되어 있지 못하면 수평공간으로의 연기 확산뿐만 아니라 수직공간으로의 연돌효과를 발생시킨다.
다. 제연경계벽 구획
백화점처럼 대형 공간임에도 고객들의 시선을 확보하기 위해 벽으로 구획할 수 없는 곳이 있다. 이 경우 화재로 인한 연기의 확산 방지를 위해 설치하는 것이 제연경계벽이다. Ceiling Jet Flow와 함께 뜨거운 연기가 이웃으로 더 확산되는 것을 방지하기 위하여 0.6m 이상의 폭으로 제연경계벽을 설치한다. 화재구역 내에서 발생한 연기는 제연경계벽 내에 체류하게 되고 해당 구역은 배출설비가 작동하고 인접구역은 급기설비가 작동하여 연기를 효율적으로 제어하게 된다.
건물에 설치된 시스템에 의해 영향을 받는다.
가. 공기조화설비(HVAC)
대형 건물에는 공조시스템이라고 부르는 공기조화설비가 설치된다. 평상시에 공기의 순환을 위해 가압과 배출이 이루어지므로 공기가 급기 풍도를 따라 거실로 유입되었다가 배출 덕트를 따라 나가게 된다. 공기조화설비는 자동화재탐지설비의 감지기 작동에 따라 소방법령에 의한 제연설비 기능으로 전환된다. 화재실은 배출 기능으로 인접실은 급기기능으로 자동 전환되어 연기를 배출한다. 화재가 발생한 초기에는 감지기가 열기 또는 연기를 감지하는 시간과 공조설비가 제연설비로 전환되기까지의 시간이 있어서 연기의 이동은 공조시스템의 급기 및 배기 시스템에 의해 이동하게 된다.
나. 엘리베이터의 피스톤 효과
엘리베이터 승강로는 수직공간으로서 연돌효과를 일으키는 곳이 될 수 있다. 또한 엘리베이터가 움직이면서 공기를 이동시키는 피스톤 효과를 가져오기도 한다. 엘리베이터가 하부로 내려오면 승강로 내부의 공기를 하층부로 압축시키는 것이므로 하층부에 압력이 형성된다. 그래서 화재실의 연기가 다른 수평 구역으로 확산되는 영향을 준다. 또한, 엘리베이터가 상층부로 올라가면 하층부에는 반대로 부압이 걸려 연기가 엘리베이터 승강장 및 승강로로 유입되는 효과를 가져온다. 이를 엘리베이터의 피스톤 효과라 한다.
다. 에어컨의 작동
건물 내부의 온도가 올라가는 여름철에는 에어컨을 사용한다. 그래서 건물 내부의 온도가 오히려 건물 외부의 온도보다 낮아지는 현상이 발생한다. 그러면 공기는 차가워지고 밀도가 높아져 아래로 내려오는 상황으로 전환된다. 이를 역연돌효과(Reverse Stack Effect)라고 하는데 에어컨을 강하게 작동할수록, 건물의 외부가 더 뜨거워질수록 이 효과는 더 커진다고 할 수 있다.
외부 바람에 의해 영향을 받는다.
일정 용도의 거실에는 건축법령에 따라 배연창을 설치한다. 화재가 발생하면 연기를 배출하기 위해 배연창이 열리게 되는 구조이다. 소방법령에 의한 제연설비는 자연환기가 되지 않는 곳에서 공기를 불어넣고 연기를 강제로 빼내는 역할을 한다. 그런데 건축법령에 의한 배연창은 자연적으로 환기가 잘 되는 곳이라는 가정 하에 설치하는 창문이다.
자연 환기가 된다는 이야기는 바람이 잘 통한다는 의미이지만, 때로는 외부의 바람이 거셀 경우에는 바람의 힘이 건물 내부로 침입할 수도 있다는 것을 나타낸다. 그러므로 외부 풍압에 의해 내부의 연기가 의도치 않게 산란되거나 역풍을 맞을 수 있어 연기의 이동에 영향을 준다.
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
끝까지 읽어 주셔서 감사 드립니다.
글 내용 중에 제가 잘못 생각하고 있는 부분이 있거나,
더 좋은 의견이 있으시면, 댓글로 저를 일깨워 주시면 감사하겠습니다.
'소방공학' 카테고리의 다른 글
| 물류창고 화재, 무엇이 문제인가? 제1편 (12) | 2021.06.22 |
|---|---|
| 소염거리( Quenching Distance)와 화염일주한계의 차이가 뭐지? (18) | 2021.06.14 |
| 건물 내에서 연기는 어떤 요인에 의해 이동할까? 1 (8) | 2021.06.12 |
| 폭연과 폭굉, 그리고 폭굉 유도거리(DID)를 알아보자 (16) | 2021.06.11 |
| 화염방지기(Flame Arrester)의 역할에 대해 알아보자. (20) | 2021.06.10 |
