거실 제연설비에서 수직거리를 2m 이하로 유지하고자 하는 이유

백화점이나 지하상가 등에서 통로를 걷다보면 거실 제연설비의 제연경계를 만나볼 수 있다. 그동안 제연경계를 무심하게 지나쳤겠지만 이번 포스팅에서 제연경계의 수직거리를 2m 이하로 유지하고자 하는 이유가 무엇인지 알아보고자 한다.

 

제연경계 아래부분의 높이를 수직거리라고 한다.

수직거리는 어떻게 적용하는가

가. 수직거리의 개념

수직거리란 제연경계의 바닥으로부터 그 수직하단까지의 거리를 말한다. 사람이 통행 및 피난하는 공간이며 기류가 움직일 수 있는 공간을 말한다. 제연구역을 벽으로 구획하면 가장 이상적이다. 화염과 연기가 다른 구역으로 전파되지 못하기 때문에 해당 구역만 자동소화설비 및 제연설비를 통해 제어하면 된다.

그러나 넓은 실내가 필요한 공간에는 시야의 확보도 중요한 역할을 한다. 백화점이나 대형 창고형 매장에서 시야가 확보되지 않으면 답답함을 느끼고 먼 곳에 있는 상품을 홍보하는데 장애가 생긴다. 그래서 벽을 설치할 수 없는 공간에 연기 확산을 방지하기 위해 제연경계를 통해 제연구역을 구획하게 하였고 그 아래에 시야 확보와 사람이 통행할 수 있도록 수직거리를 유지하고 있는 것이다.

 

나. 수직거리를 적용할 때

화재안전기준에서는 제연경계를 설치할 때 제연경계의 폭은 0.6m 이상이고, 수직거리는 2m 이내로 하게 한다. 다만, 구조상 불가피한 경우에는 2m를 초과할 수 있게 하였다. 수직거리의 원칙은 2m 이내여야 한다는 것이다. 그럼에도 불구하고 대부분 층고가 높은 실내에서는 제연경계의 폭을 규정에 맞게 유지하고 수직거리는 단서의 조항을 들어 2m를 초과하여 유지하고 있다. 하지만 수직거리가 크면 클수록 제연에는 불리하다. 수직거리의 증가로 인해 화재에 의한 연기의 확산 패턴이 영향을 받기 때문에 배출량을 더 증가시켜야 하기 때문이다.

 

 

수직거리를 2m 이하로 유지하려는 이유

가. Fire Plume과 연기의 확산 각도의 영향 최소화

화재로 인해 가벼워진 연기는 부력에 의해 상승한다. 연기는 Fire Plume의 영향을 받아 상승하면서 12° ~ 15°일정한 각도로 퍼지면서 올라간다. 벽으로 구획되어 있는 제연구역의 경우에는 Fire Plume 상승 각도가 화재의 발생위치에 따른 영향을 크게 받지 않지만, 제연경계로 구획되어 있는 제연구역의 경우에는 화재의 발생위치에 따라 영향을 받는다.

 

제연경계 위치와 수직거리에 따른 Fire Plume과 연기의 영향

제연경계로 구획된 안쪽 부분에서 발생한 화재에서는 Fire Plume의 상승 각도에도 불구하고 대부분 제연경계 내부로 축척될 것이다. 그러나, 1번의 경우처럼 제연경계 근처에서 발생한 화재는 Fire Plume의 각도에 민감해진다. 일정 부분은 A구역으로 들어가고 나머지 부분은 B구역으로 넘어가게 될 수도 있다. 수직공간이 멀면 멀수록 상층부에 도달하는 Fire Plume과 연기의 각도는 더 크게 확산되어 천장 쪽으로 향하게 된다. 하나의 제연구역 천장으로 열기와 연기가 모이면 감지기의 감지시간이 빨라지고 스프링클러 헤드의 감열 속도도 빨라진다. 그러나 2번의 경우처럼 천장 쪽으로 상승하면서 상승 각도에 의해 두 군데의 제연구역으로 퍼지게 되면 축연의 시간과 축열의 시간이 달라져 화재 진압과 제연에 늦어지는 결과를 초래한다. 그러므로 3번의 경우처럼 수직거리가 작을수록 축열과 축연에 유리하므로 2m 이하로 유지하려는 것이다.

 

나. 축연을 위한 연기의 층류 흐름 유지

쓰레기를 태울 때 발생하는 연기 또는 담배 연기를 살펴보면 처음에는 짙게 올라가다가 상승하면서 넓게 흩어지는 현상을 보인다. 다시 말하면, 부력에 의해 연기가 상승하면서 처음에는 일정 각도를 유지하면서 층류의 흐름을 보이지만 곧 기류의 영향을 받아 난류로 변하게 되는 것이다. 일정 공간 내에 축연이 잘 될수록 해당 공간에 설치되어 있는 감지기의 응답시간과 스프링클러 헤드의 감열시간이 빨라진다. 수직거리가 커지면 기류의 영향을 받기 쉬워 층류 흐름이 깨지기 때문에 수직거리를 2m 이하로 유지하려 한다.

 

 

다. Plug Holing 예방

수직거리가 커지면 커질수록 해당 제연구역에서 배출해야 하는 배출량도 늘어난다. 화재안전기준을 살펴보면 수직거리가 2m 이내일 경우와 3m를 초과하는 경우의 배출량을 50% 이상 증가시켜 놓았다. 수직거리가 벽으로 구성되거나 2m 이하로 낮으면 연기가 한 곳에 안정적으로 축연 된다는 것이고, 수직거리가 3m 이상이면 연기가 층류를 이루지 못하고 흩어진다는 것을 가정하여 다른 제연구역 방향으로 흩어지지 못하도록 강하게 연기를 배출시키는 것이다.

연기가 일정 높이로 축연되지 않은 상태에서 제연설비가 작동되면 해당 제연구역은 배출구가 열린다. 연기층이 일정 두께를 이루지 못한 상태에서는 연기 뿐만아니라 연기층 아래의 청결층의 신선한 공기도 빨아내는 Plug Holing 현상이 발생한다. 수직거리가 2m 이상이어서 배출량이 많아지면 Plug Holing 현상은 더 심해진다. 제연구역을 부압으로 유지하여 화재가 인접 구역으로 확산되지 않도록 하는 역할도 있지만 도리어 인접구역의 신선한 공기를 계속 불러들여 화재를 확산시키는 결과를 초래한다.

 

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

끝까지 읽어주셔서 감사 드립니다.

글 내용 중에 제가 잘못 생각하고 있는 부분이 있거나,

더 좋은 의견이 있으시면, 댓글을 통해 저를 일깨워 주시면 감사하겠습니다.