출입문이 110N 이하로 개방되기 위한 최대차압 계산

 

<문제>

부속실(전실) 제연설비가 작동하고 있을 때, 제연구역(부속실)에 연결된 출입문이 열리기 위한 최대차압을 구하시오.

 

<조건>

출입문 형상 : 가로 0.9m × 세로 2.1m

손잡이의 위치 : 10cm

자동폐쇄장치의 폐쇄력 : 50N

상수값(Kd) : 1.0

 

 

최대차압(△P) 계산

가. 출입문 개방에 필요한 힘 공식을 활용한 최대차압 계산

 

최대차압 구하는 공식

F : 출입문을 개방하는데 필요한 전체 힘(N) : 제연설비가 가동되었을 때 출입문의 개방에 필요한 힘은 110N 이하여야 하므로 최대값인 110N을 적용

Fr : 자동폐쇄장치의 폐쇄력 및 출입문 경첩의 마찰력 등을 이겨내는 힘(N) : 50N

Kd : 상수 : Kd는 1.0이므로 계산에 영향을 미치지 않아서 생략했다.

A : 출입문의 면적(㎡) : 가로 0.9m × 세로 2.1m = 1.89㎡

W : 출입문의 폭(m) : 가로 0.9m

d : 문의 손잡이에서 문의 모서리까지의 거리(m) : 0.1m

 

나. 정답의 이상유무 검토

정답에서 최대차압을 구하라고 했으므로 56.44pa 라고 답변하여도 정답이 된다. 다만, 출입문이 개방될 수 있는데 필요한 압력은 얼마인가? 라고 묻는다면 56.44pa 이하라고 하여야 한다. 그 이유는 출입문을 개방하는데 필요한 힘이 110N 이하여야 하기 때문이다. 위 공식에서 F를 최대값에 해당하는 110N을 적용하였으므로, 이때 제연구역의 최대차압은 56.44pa 이하라고 한 것이다.

 

제연구역에 형성된 차압

시험에서의 문제 풀이

문제를 풀기 위한 대부분의 조건들이 주어졌다. 그래서 위 계산으로 처리 가능하지만, 이중 상수값은 1.0이므로 계산에 영향을 미치지 않아 굳이 적용하지 않았다. 다만, 시험에서는 조건에 상수값(Kd)을 언급하게 되면, 풀이과정에서도 상수값을 적용하였는지를 살펴볼 수 있으므로 계산식에 상수값(Kd)을 포함하여 다음과 같이 계산하여야 한다.

 

시험에서 상수값을 포함한 문제 풀이

제연구역에 형성될 수 있는 차압의 범위

가. 최소차압과 최대차압

그러므로 위 풀이를 보고 나서 최소차압과 최대차압을 설정할 수 있어야 한다. 부속실(전실) 제연설비의 화재안전기준에서 제연구역과 옥내간의 최소차압은 제6조(차압) 제1항에서 규정하고 있으므로 이를 참조하면, 최소차압은 40pa 이상 최대차압은 56.44pa 이하라는 의미이다. 다만, 옥내에 스프링클러설비가 설치되어 있는 경우라면 최소차압은 12.5pa 이상 최대차압은 56.44pa 이하가 된다.

 

나. 차압범위

차압범위라는 것은 제연구역에서 형성되어야 할 최소차압과 최대차압의 범위를 말한다. 그러므로 차압범위는 40pa 이상 ~ 56.44pa 이하가 된다. 옥내에 스프링클러가 설치된 곳이라면 차압범위는 12.5pa 이상 ~ 56.44pa 이하가 된다.

 

다. 이를 통해 알 수 있는 것

최소차압은 화재안전기준에서 규정하고 있으므로 40pa(스프링클러 설치시 12.5pa) 이상이어야 한다. 다만, 최대차압은 화재안전기준에서 별도로 정하지 않았으므로, 제연설비가 가동되었을 때 출입문의 개방에 필요한 힘이 110N 이하가 나올 수 있는 압력(차압)을 계산해야만 알 수 있다. 이를 통해 최대차압이 56.44pa이라는 것이 밝혀졌다. 다만, 이 계산을 위해서는 자동폐쇄장치의 폐쇄력과 출입문의 형상(면적 및 크기)을 사전에 알아야 계산할 수 있다는 것이다.

 

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