거실 제연설비의 적용 기준점인 바닥면적 400㎡와 직경 40m

거실 제연설비에서 바닥면적 400㎡와 직경 40m의 의미

가. 배출량 산정의 기준점이 된다.

 

배출량 산정의 기준이 되는 바닥면적

나. 배출구 및 공기유입구 설치 방법의 기준점이 된다.

 

배출구 및 유입구의 기준이 되는 바닥면적

다. 보행중심선의 길이도 40m를 기준점으로 적용한다.

보행중심선이 등장하는 것은 제6조(배출량 및 배출방식) 제1항 제2호에서 통로 배출방식을 적용하는 경우이다. 바닥면적이 50㎡ 미만인 예상제연구역에 대한 연기 배출을 인접한 통로의 배출방식으로 갈음하고자 하는 때 해당 통로의 보행중심선에 따라 배출량이 달라진다. 통로의 보행중심선의 길이가 40m 이하인가 아니면 40m 초과 60m 이하인가에 따라 수직거리 여부를 적용하고 배출량을 최종 산정한다.

 

 

재실자의 피난 속도

가. 거실 제연설비 설치장소의 특성

대피 속도는 일반적인 업무시설 등에서는 1.5m/s를 적용하고, 영화관이나 백화점 등 혼잡한 곳에서는 1.0m/s를 적용한다. 소방법령상 제연설비가 설치되는 곳이 대부분 다중이 운집하는 지하층 또는 무창층의 거실이므로 혼잡한 곳으로 판단하여 대피 속도를 1.0m/s로 적용한다.

 

나. 직경 40m의 원 및 보행중심선의 길이 40m와 관련된 피난속도

예상제연구역이 직경 40m인 원의 범위 안에 포함되는지의 여부 그리고 통로 보행중심선의 길이 40m 이내에 해당하는지 여부에 따라 배출량이 달라지는 것을 알 수 있다. 이는 거실 내 재실자의 대피 속도 및 시간과 연관이 되기 때문이다. 따라서 직경이 40m 이내라면 재실자가 출입구로부터 맨 끝부분에 있는 경우라도 또는 통로의 한쪽 끝부분에 있는 경우라도 화재가 발생한 상황에서도 40초 이내에 거실 또는 통로를 벗어날 수 있다고 가정하는 것이다.

허용피난시간과의 관계

가. 허용피난시간의 의미

인명거주한계라고 불리는 허용피난시간(T2)은 거실에서 Flash Over가 일어나기 전 대피해야 하는 마지노선이라 할 수 있다. 허용피난시간은 천장의 높이와 바닥면적과의 함수관계라고 할 수 있는데, 이를 공식으로 살펴보면 T2 = a√A 로 표현한다. 여기서 a는 천장의 높이 따른 계수인데 천장의 높이가 6m 이상이면 3을 적용하고, 6m 미만이면 2를 적용한다. A는 거실의 바닥면적을 의미한다. 따라서 층고가 높아지면 이론적인 허용피난시간은 늘어나게 될 것이다.

 

나. 바닥면적 400㎡의 거실에서의 허용피난시간

천장의 높이가 3m이고 바닥면적이 400㎡인 거실에서 화재가 발생한 경우 이론적인 허용피난시간을 계산해 보자. T2 = a√A 에서 천장의 높이가 6m가 되지 않으므로 a에 2를 적용하고, 바닥면적은 200㎡를 적용해보자. 그러면 40초가 산출된다. 이 의미는 일반적인 높이의 거실에서 바닥면적이 400㎡인 경우에는 허용피난시간이 40초 정도가 된다는 의미이다.

 

바닥면적이 400제곱미터일 때 허용피난시간

힝클리 공식에서 40초에 도달하는 시간

힝클리 공식은 연기층이 일정 높이까지 하강하는데 소요되는 시간을 측정하기 위한 지표로 사용되고 있다. 그러면 힝클리 공식으로 계산해 봤을 때 어떠한 상황에서 연기층이 하강하는 시간이 40초에 이르는지를 알아보자.

 

가. 화염의 둘레 길이

힝클리 공식의 전제는 화염의 둘레길이 12m를 적용한다고 하였으나, 제연설비의 목적은 화재가 대형화되기 전 화재 초기에 재실자가 대피할 수 있는 시간을 벌어주고자 청결층을 유지하려는 것 또는 연기가 제연경계를 넘어 인접 구역으로 확산되지 않도록 하는 것이므로 화염의 둘레를 초기 화재로 적용하여 4m를 가정해 보자.

 

나. 천장의 높이(h)인 층고 적용

소방법령상 거실 제연설비가 설치되는 곳은 대부분 지하층 또는 무창층에 설치된 다중이 집합 거실에 해당한다. 이러한 용도의 장소는 일반 사무실과 달리 천장 또는 반자까지의 층고가 대부분 높다. 따라서 천장의 높이(h)를 일반적인 거실의 높이가 아닌 거실 제연설비가 설치되는 용도의 거실의 높이로 적용한다면 통상 3m 이상이 될 것이다. 그래서 천장의 높이(h)를 3m로 적용하고자 한다.

 

다. 수직거리

거실 제연설비가 설치되는 거실들은 대부분 400㎡ 이상의 대규모 거실이므로 이를 제연구획화 하기 위해 제연경계를 사용한다. 제연경계의 최소 폭이 0.6m임을 감안하여, 수직거리는 3m – 0.6m = 2.4m를 적용한다.

 

라. 피난한계선까지 하강하는데 소요되는 시간

예상제연구역의 층고가 3m이고 사방이 벽으로 구획된 400㎡의 거실에서 화재가 발생하여 연기층이 수직거리를 넘어 인접 구역으로 확산되는데 소요되는 시간을 계산해 보면 43.54초가 소요됨을 알 수 있다.

 

힝클리 공식을 통한 연기층 하강 시간 계산

t : 연기층이 하강하는데 소요 시간 (s)

A : 구획실의 바닥면적 : 400㎡

P : 화염의 둘레 길이 : 초기 화재인 소형 4m

g : 중력가속도 : 9.8m/s^2

y : 청결층의 높이(수직거리) : 2.4m

h : 천장 또는 반자까지의 높이 : 3m

거실 제연설비의 적용 기준점인 40초 이내와 관련된 견해

바닥면적이 400㎡ 미만인 소규모 거실에서는 이동 동선이 짧고 수용인원도 많지 않아 대피에 큰 어려움을 겪지 않지만, 바닥면적이 400㎡ 이상인 대규모 거실에서는 이동 동선도 복잡해지고 수용인원 또한 많아진다. 따라서 재실자들의 대피에 필요한 소요시간이 40초 이내에 마무리되어야 안전해진다고 보는 것이다. 화재 시작과 동시에 제연설비가 곧바로 작동하는 것이 아니므로 40초라는 시간은 피난에 필요한 필수적인 시간이 된다. 따라서 예상제연구역의 바닥면적과 원의 직경 그리고 보행중심선의 거리를 40초 이내에 이루어질 수 있도록 기준점을 정하고 있는 것이라고 생각한다.

 

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

끝까지 읽어 주셔서 감사 드립니다.

글 내용 중에 제가 잘못 생각하고 있는 부분이 있거나,

더 좋은 의견이 있으시면, 댓글로 저를 일깨워 주시면 감사하겠습니다.