<문제>
거실의 바닥면적 800㎡인 예상제연구역이 벽으로 구획되어 있는 경우이다. ①해당 예상제연구역의 배출량을 구하고, 해당 배출량을 배출하기 위해 설치하는 배출풍도의 높이를 600mm로 할 때 ②배출기의 흡입측 풍도의 최소폭(mm)을 구하시오.
먼저 예상제연구역의 배출량을 구한다.
가. 바닥면적 400㎡ 이상인 거실
문제에서 제시하고 있는 예상제연구역은 가로 40m, 세로 20m로서 바닥면적 800㎡인 거실이다. 그래서 예상제연구역의 바닥면적이 400㎡ 이상인 거실에 해당하고 벽으로 구획되어 있는 경우이다. 그러므로 거실 제연설비에서의 배출량은 제6조 제2항을 적용하여야 한다.
나. 400㎡ 이상인 경우 40m 원의 범위에 포함여부를 살펴봐야 한다.
제6조 제2항을 살펴보면 제1호 직경 40m 원 범위 안에 있는 경우인지, 아니면 제2호 직경 40m인 원의 범위를 초과하는지에 따라 배출량의 적용이 달라지는 것을 알 수 있다. 예상제연구역의 바닥면적이 400㎡ 이상인 거실은 대규모 거실로 간주하여 피난 동선이 복잡해지고 피난 시간이 소요된다고 판단한다. 따라서 직경 40m를 기준으로 배출량의 적용이 달라지게 된다.
다. 피타고라스 정리를 활용
가로 길이가 40m이고 세로의 길이가 20m인 예상제연구역은 직경 즉 대각선의 길이가 얼마에 해당하는지 알아보기 위해 피타고라스의 정리를 사용해 보자. 대각선의 길이 공식을 대입하여 계산해 보면 대각선의 길이는 44.72m가 나온다. 그래서 직경 40m인 원의 범위를 초과하므로 제6조 제2항 제2호의 규정을 적용해야 한다.
라. 배출량은
거실 제연설비에서 바닥면적 400㎡ 이상인 거실이고, 피타고라스 정리를 활용해서 계산해 보니 예상제연구역이 직경 40m인 원의 범위를 초과하며, 제연구역이 벽으로 구획되어 있으므로, 제6조 제2항 제2호를 적용하여 배출량은 45,000㎥/hr 이상이어야 한다.
배출기 흡입측 풍도의 크기를 계산한다.
가. 배출기 흡입측 풍도안의 풍속
제연설비 화재안전기준(NFSC 501) 제9조(배출기 및 배출풍도) 제2항에서 배출풍도의 재질과 강판의 두께, 그리고 배출기 흡입측 풍도 및 배출측 풍도의 풍속에 대해 설명하고 있다. 문제에서는 배출기의 흡입측 풍도를 묻고 있으므로 해당 흡입측 풍도에서 풍속(V)이 15m/s 이하가 되도록 배출풍도를 구성해야 한다.
나. 흡입측 풍도의 최소폭(mm)
Q = AV (㎥/s)라는 공식을 사용하여 풍도의 폭을 산출해보자. 여기서 배출량 Q는 ㎥/s인데 위에서 구한 배출량은 ㎥/hr로 구했으므로 이를 다시 초단위로 나누어 주면 Q = 45,000㎥/hr ÷ 3,600s = 12.5㎥/s가 된다. 그리고 풍속(V)은 15m/s이고 배출풍도의 높이는 문제에서 800mm라고 했으므로 0.8m를 적용한다.
풍도의 단면적은 0.833㎡가 산출된다. 그런데 여기서 구한 것은 풍도의 단면적이므로 폭을 알기 위해 높이인 0.8m로 나눠준다. 최종 산출되는 풍도의 폭은 1.041m이다.
다. 정답 검증
계산 결과 1.041m가 나오는데 구하고자 하는 단위는 mm이므로 1,041mm 로 하여야 한다. 그리고 산출된 값의 이상이라고 해야 하는지 아니면 이하라고 해야 하는지를 살펴보자. 거실 제연설비에서 흡입측 풍도 안의 풍속이 15m/s 이하가 되도록 풍도의 최소폭을 구해야 하므로, 풍도의 면적이 계산값 보다 더 넓어져야 풍속이 그 이하가 되는 것이므로 정답은 1,041mm 이상이 되어야 한다.
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