부속실(전실) 제연설비에서 출입문 개방에 필요한 힘(N) 산정

<문제>

부속실(전실) 제연설비에서 제연설비를 가동시킨 후 제연구역(부속실)에 연결된 출입문을 개방하는데 필요한 힘(N)을 구하시오.

 

<조건>

차압범위 : 40pa ~ 60pa

출입문 형상 : 가로 1.2m × 세로 2.1m

손잡이의 위치 : 10cm

자동폐쇄장치 및 경첩에 작용하는 힘 : 50N

상수값(Kd) : 1.0

문제 및 조건의 분석

가. 차압범위

① 차압범위가 40pa ~ 60pa 이라는 소리는 제연구역과 옥내간의 최소차압이 40pa 이상이고 최대차압이 60pa 이하라는 의미이다. 옥내 부분에 스프링클러가 설치되었다면 12.5pa 이상이면 충분하겠지만 해당 조건에서는 일반 최소차압인 40pa 이상이라고 하고 있다.

② 여기서 중요한 것은 제연구역과 옥내간이 최대차압이 60pa 이하라는 것이다. 이는 제연구역에 형성되는 차압 중 가장 높게 형성되는 차압으로서 출입문을 여는데 필요한 힘이 110N 이하로 작용할 수 있는 차압이라는 의미이다.

③ 따라서 계산식에 적용해야 하는 차압(△P)에는 최대차압인 60pa을 적용한다.

 

나. 출입문의 형상

① 계산식에 적용하기 위해서는 출입문의 면적을 알아야 한다. 출입문의 면적(A) = 가로 1.2m × 세로 2.1m = 2.52㎡

② 출입문의 폭(W) : 1.2m

③ 손잡이의 위치(d) : 10cm 이지만 공식에서는 m 단위를 사용하므로 0.1m

 

다. 출입문을 여는 힘

문제를 풀기 위해서는 부속실(전실) 제연설비가 작동하고 있지 않은 상태에서 출입문을 여는 힘을 알아야 한다. 즉 자동폐쇄장치의 폐쇄력과 경첩 등의 마찰력을 이겨내고 문을 여는데 필요한 힘(Fr)을 말하는데 조건에서는 50N 이라고 주어져 있다.

 

 

출입문 개방에 필요한 힘(N)

 

출입문 개방에 필요한 힘 산정

문제 및 조건을 분석한 결과 출입문 개방에 필요한 힘을 구해보자. 공식에 따라 계산한 결과 132.47N이 산출되었다.

부속실(전실) 제연설비의 화재안전기준과의 적정성을 위한 조치

가. 계산 결과 나타난 문제점

 

출입문 개방에 필요한 힘

특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 화재안전기준(NFSC 501A) 제6조(차압 등) 제2항을 살펴보면 제연설비가 가동되었을 경우 출입문의 개방에 필요한 힘은 110N 이하가 되도록 하여야 한다. 그런데 문제의 조건에 따른 계산결과 132.47N이 나왔으므로 출입문 개방에 필요한 힘(F)이 너무 과도하다는 것을 알 수 있다.

 

나. 이와 관련하여 조치해야 할 사항

① 출입문에 설치되는 자동폐쇄장치의 폐쇄력이 낮은 것을 사용하여야 한다. 자동폐쇄장치는 제21조(제연구역 및 옥내의 출입문) 제1항에 따라 「자동폐쇄장치의 성능인증 및 제품검사의 기술기준」에 적합한 것으로 설치하도록 규정하고 있다. 그러므로 한국소방산업기술원에서 성능인증을 받을 때의 폐쇄력을 참고하여 더 낮은 제품을 적용하여야 한다.

 

제연구역의 출입문에 설치된 자동폐쇄장치

② 제연구역에 형성되는 차압범위 중 최대차압을 조절하여야 한다. 자동차압・과압조절형 댐퍼의 개구율을 조정하거나 송풍기의 풍량조절용 댐퍼를 조정하여 최대차압이 60pa까지 형성되지 않도록 하여야 한다. 즉 출입문을 개방하는 힘이 110N 까지 이르지 않도록 최대차압을 낮추어야 한다.

 

출입문 개방에 필요한 힘이 과할 때 조치 사항

③ 또 하나의 방법은 제연구역에 발생하는 과압을 해소할 수 있는 플랩댐퍼를 설치하여야 한다. 위의 조치를 시행하였음에도 전체 힘이 110N을 초과하는 경우 또는 위의 조치를 시행하지 않고 현재의 계산결과를 그대로 유지하려는 경우가 있을 수 있다. 그러면 제연구역에 발생하는 과압을 해소해 주기 위해 과압해소장치를 설치해야 한다. 그 대표적인 것이 플랩댐퍼다.

 

④ 마지막으로 제연구역 출입문의 크기를 줄이는 방법이다. 출입문의 크기가 클 수록 출입문을 개방하는데 필요한 힘은 커지기 때문이다. 다만, 이는 건축 설계에서 협조해야 할 사항이므로 쉽지 않을 것으로 보인다.

 

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