비상피난 지원시스템은 화재 발생시 차연막이 형성되고 차연막 내부로 외기를 급기 가압을 해주어 연기의 유입을 막아주어 안전한 대피로를 제공한다. 본 연구에서는 수치해석을 통해 급기구 지름이 10, 15, 20, 30 mm로 변화 할 때 비상피난 지원시스템 차연막 내부에 급기구 크기가 유동에 미치는 영향을 분석하였다. 그 결과 급기구 지름이 감소할수록 비상피난지원 시스템 입구부터 출구 길이 방향으로 급기구를 통한 유량이 비교적 고르게 형성 되는 양상을 보였다. 또한 20 mm 이상으로 급기구를 타공 할 경우 출구부 근처에는 급기 유량이 거의 발생하지 않는 문제점이 발생 하므로 급기구 지름을 20 mm 보다 작게 타공 해야 할 것으로 판단된다. 차연막 내부 공간 압력은 20 mm 이하로 타공시 길이 방향으로 비교적 매우 균일한 분포를 보였다. 또한 수치해석 결과를 이용하여 급기구의 부차 손실계수을 산출 하였으며 약 K=1.5 으로 계산되었다. 따라서 향후 비상피난 지원 시스템 설계시 본 연구에서 도출한 급기구 지름에 따른 유동특성과 급기구의 부차손실을 적용하여 적절한 설계가 수행될 수 있을 것으로 판단된다.
바닥급기 공조시스템은 재실자에게 신선외기를 효과적으로 공급하고 온열환경을 효과적으로 제공하기 위한 새로운 수단으로 시도되고 있다. 그러나 급기구가 인체에 너무 가까이 위치할 경우, 부분적인 열구배에 의한 불쾌감을 유발할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 바닥급기 공조시스템이 설치된 공간내의 온도 및 기류분포 등의 온열환경을 측정하였고 적외선 카메라를 이용하여 급기구에 의한 인체 표면 온도를 측정하여 열적 쾌적성에 미치는 영향에 관하여 고찰하였다.
축열 공조방식 중 현재 가장 많이 보급되고 있는 방식은 빙축열 방식과 수축열 방식이다. 본래 축열식 공조는 열원 용량을 감소하고, 값싼 심야전력을 통해서 운전비용(running cost)의 절감을 목적으로 하지만, 열을 저장하기 위한 "축열조"가 필요하므로, 필연적으로 초기투자비(intial cost)의 증가를 동반하며, 기존의 건물에는 쉽게 적용할 수 없는 등의 문제점이 있다. 따라서 축열을 위한 초기비용을 증가시키지 않는 축열식 공조방식으로서 건축물 자체가 가지는 높은 열용량에 착안하여 구조체 축열에 관한 연구가 최근 활성화되고 있다. 구조체 축열은 건축물 그 자체를 축열 매체로 이용하기 때문에 별도의 축열조가 필요 없고, 구조체 로부터의 "복사"형태로 거주영역에 직접적으로 작용하여 실내의 온열환경을 향상시킬 수 있다. 이 때문에 2차측 공조기의 용량을 절감시킬 수 있고, 축열 부위에서의 열반송이 필요없는 등, 구조체 축열 시스템은 기존의 빙축열과 수축열 방식에서는 없는 여러가지 장점을 가지고 있다. 구조체 축열 공조시스템은 기존의 공조시스템 중에서 급기구 부위만을 변경하여 주간에서 종래의 공조시스템과 같이 실내로 공조 공기를 급기하고, 야간에는 급기구에 설치된 댐퍼를 조절하여 천정면으로 공조 공기를 급기함으로써 구조체에 열을 축열시키는 방안이다. 본 시스템은 기존의 설비시스템을 이용하여 건축물의 구조체를 축열, 공조개시전 및 주간의 부하를 대폭 줄임으로써 에너지를 절감시킬 수 있다는 장점을 갖는다. 따라서 구조체 축열 공조시스템은 "지구환경 유지.전력부하 평준화.안전성.에너지 절약.비용절감.쾌적성"의 모든 조건을 만족시키는 유력한 차세대 공조 방식이 될 것으로 판단되며, 본 보에서는 공기순환형 구조체 축열시스템을 소개하고자 한다.
본 연구에서는 실제 조건과 유사하게 모사된 사무실 공간을 대상으로 냉방시 급기 위치에 따른 기온, 기류속도, 복사온도를 측정하여 열환경을 평가하였다. 사무실 공간은 실제의 조건과 유사하게 인체, 조명, 사무기기의 부하를 전기히터로 모사했으며, 외기부하는 벽체에 설치된 열교환기를 통과하는 부동액의 온도를 제어함으로써 모사하였다. 실험 결과 냉방 조건에서는 바닥급기 방식의 경우 평균온도가 천장급기에 비해 낮아 에너지 절약 측면에서 유리함을 알 수 있었다. 그러나 천장급기에 비해 수직온도차가 크고 급기구 근처에서는 수직온도차에 의한 불쾌감과 빠른 기류속도에 의한 드래프트의 위험이 있는 것으로 나타났다.
개방형 사무실 건물에서, 총 환기량이 적정할지라도 국부적으로 환기가 부족하거나 또는 과다한 작업공간들이 존재할 수 있다. 이것은 환기시스템을 설계할 때 작업공간의 배치와 관련된 정보를 활용하지 않기 때문이다. 모든 작업공간이 충분히 환기될 수 있도록 하기 위해서는 급기구나 배기구 그릴의 형태나 배치선정 등과 같은 다 양한 설계변수들이 작업공간의 HVAC 시스템의 성능에 미치는 영향을 파악하여야 한다. 본 원고는 최근 수행된 작업공간의 환기 성능에 관한 연구결과를 요약한 것이다.
The mock-ups of ventilation system, which has been widely adopted for the bathroom with the area of 100 $m^2$ apartment housing, were established and tested to design mechanical ventilation for apartment housing bathroom where air supply exhaust are relatively important. These ventilation mock-ups were capable of controlling intake and exhaust, which has the size of supply openings as 40cm${\times}$1cm, 40cm${\times}$3cm, 40cm${\times}$5cm. They were established at five locations, spaced 40cm from each other at a height of 25cm from the floor. The exhaust fans were located at four corners and center of the ceiling. The results this ventilation effect measurement by different condition are showing that when the size of air supply is bigger and the location is lower, the effect of ventilation was relatively higher. In addition, as the distance between exhaust fan and air supply was farther, the ventilation effect were getting highly efficient.
제연방식과 풍량에 따른 실내에 유입된 연기의 제연성능을 조사하기 위해 Fire Dynamics Simulator의 대와류모사를 사용하였다. 급기구와 배기구, 개구부가 있는 크기 2m X 2m X 2.4m의 실내에 급기방식과 배기방식, 급배기방식의 제연설비를 각각 가동했을 때 실내에 무작위로 분포한 입자의 감소율을 조사하였고, 급배기방식에서 풍량에 따른 입자의 감소율을 비교하였다. 세가지 제연방식 중 배기방식과 급배기방식은 제연성능에 차이가 없었으나, 개구부가 있는 경우에는 급기방식이 다른 두 제연방식에 비해 제연성능이 떨어졌다. 또 급배기방식에서 풍량이 감소하면 제연성능이 급격히 떨어지는 것으로 나타났다. 이 결과로부터 대형 개구부가 많은 지하철역 등에는 급기방식 대신에 급배기방식 또는 배기방식의 제연설비를 사용해야하며, 신속하게 연기를 배출하기 위해 풍량을 높게 할 필요가 있음을 알 수 있었다.
수소는 지구 온난화의 주범인 온실가스(GHG) 배출을 감소시키고 선박용 친환경 연료로서 대두되고 있다. 수소는 가연 하한계(Lower Flammability Limit, LFL)가 4 ~ 75 %이고 폭발 위험성이 큰 물질이다. 그래서 선박용으로 사용되려면 누출에 대비한 안전성이 충분히 확보되어야 한다. 본 연구에서는 수소탱크 저장실에서 수소 누출이 발생한 경우, 급·배기구의 면적 변화가 환기 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 급·배기구의 면적은 1A = 740 mm × 740 mm이며 저장실 표면에 크기 및 위치 변경이 쉽도록 설정하였다. CFD 상용 소프트웨어인 ANSYS CFX ver 18.1을 이용하여 급·배기구의 면적을 1A, 2A, 3A, 5A로 변경하였고, 면적 변화에 따른 저장실 내의 수소 몰분율을 분석하였다. 그 결과 급기구 면적이 배기구 면적 증가에 비해 누출 수소의 농도를 더 감소시켰으며 단일 급기구보다 최소 2A 이상에서 환기 성능이 향상되었다. 급기구의 면적이 증가할수록 수소 층화가 저장실 상부부터 균일하게 형성되었지만 LFL 범위는 벗어나 있었다. 그러나 배기구는 면적을 단순히 증가하는 것만으로는 환기 성능에 미치는 영향은 미비하였다.
주거 공간에서의 시간 증가와 외부 미세먼지, 황사 등의 영향 그리고 코로나 19 이후에 실내 공기질에 대한 중요성이 점차 중요해지고 있다. 이를 해결하기 위해 주거 공간에서 기계환기의 영향이 중요해지고 있고, 국내에서는 시간당 환기횟수 0.5회에 대한 법적 기준이 있다. 하지만, 급배기구의 위치는 구체적인 기준이 없어서 관습적으로 사용되고 있다. 본 연구에서는 급배기구 위치에 따른 주거 공간의 환기 성능 영향을 분석하고자 하였다. 실험은 외부 영향을 최소화할 수 있는 대형 챔버안에 있는 목업주택에서 추적가스법 중 농도감소법을 이용해서 실제 현장시험을 진행하여 실험을 진행했다. 실험 결과 거실 공간에서 일반적으로 사용하는 급기구 2개, 배기구 2개 조합은 급기 1개 배기 2개 조합보다 공기연령이 낮았으며, 급기와 배기를 1개씩 사용하는 것보다 급기나 배기를 여러개 사용하는 것이 측정점에서 오차율이 적어 실내 환기성능이 유사한 것을 확인했다.
대구 지하철역 제연의 문제점과 그 대책을 조사하기위해 지하철역 승강장 계단 주위 10 m${\times}$3 m${\times}$5.4 m 의 공간에서의 제연을 FDS로 모사하였다. 200 ㎾의 폴리우레탄 화재와 각 급기구와 배기구의 공기유량 0.9 ㎥/s에 대한 급기방식의 제연성능을 온도와 연기입자의 분포로 조사한 결과, 급기방식은 제연효과가 거의 없어 연기를 신속하게 배출하지 못함을 알 수 있었다. 또 세가지 기계제연방식 중에서 배기방식의 제연성능이 가장 우수하므로, 급기방식을 단순히 배기방식으로 전환함으로써 제연성능을 대폭 개선할 수 있음을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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