기류유인팬을 활용하는 지하주차장 제연시스템의 효율적 운용방안에 대한 연구 = A Study on Efficient Operation Strategies of Induction Fan-Based Smoke Management Systems in Underground Parking Facilities

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 교차배기방식을 적용한 지하주차장에서 전기차 화재발생 시 기류유인팬 운용방안에 따른 기류특성, 온도 및 가시거리특성, 배연효율, 화재안전성평가에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다. 이를 위해 제1종 기계제연방식만 적용한 경우(Case 1), 제 1종 기계제연방식과 기류유인팬을 전체 작동한 경우(Case 2), 그리고 제1종 기계제연방식과 화재발생구역을 제외하고 기류유인팬을 작동한 경우(Case 3)로 제연시스템 Case를 설정하였다.
분석 결과, 기류유인팬이 적용된 Case 2 및 Case 3에서는 Case 1에 비해 지하주차장 전반의 기류분포가 활성화되었으며, 누적배연효율이 각각 50.3 %, 49.9 %로 Case 1(40.4 %) 대비 각각 9.9 %, 9.5 % 향상되었다. 최초 배연 개시시간 또한 Case별로 각각 164초, 134초 및 137초로 나타나 Case 2와 Case 3에서 Case 1 대비 각각 30초, 27초 단축되는 효과가 확인되었다. 이러한 관점에서 Case 2와 Case 3은 제연성능 측면에서 효과적인 운용방안으로 평가될 수 있으나 화재발생 구역에서는 강제기류에 의해 산소공급이 증가함에 따라 화염성장속도가 가속되고 화재확산의 우려가 존재하므로, 종합적인 화재안전성을 고려할 때 Case 3이 최적의 제연시스템 운용방안으로 판단된다. 한편, Case별 피난허용시간(ASET)은 각각 374초, 393초, 386초이며, 피난소요시간(RSET)은 215초로 산정되었다. 이에 따라 화재안전성평가 결과, 모든 Case에서 인명안전기준을 만족하는 것으로 확인되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study quantitatively analyzed the effects of induction fan operation strategies on airflow characteristics, temperature and visibility conditions, cumulative smoke exhaust efficiency, and fire safety assessment in an underground parking facility applying a cross-ventilation smoke exhaust system under an electric vehicle fire scenario.
To this end, three smoke management system cases were defined: Case 1, applying only a Type 1 mechanical smoke exhaust system; Case 2, applying the Type 1 mechanical smoke exhaust system with all induction fans operating; and Case 3, applying the Type 1 mechanical smoke exhaust system with induction fans operating except in the fire origin zone.
The results showed that in Case 2 and Case 3, where induction fans were applied, overall airflow distribution within the underground parking facility was significantly enhanced compared to Case 1. The cumulative smoke exhaust efficiency reached 50.3% and 49.9% in Case 2 and Case 3, respectively, representing improvements of 9.9% and 9.5% over Case 1 (40.4%). In addition, the initial smoke exhaust activation time was identified as 164 s, 134 s, and 137 s for Case 1, Case 2, and Case 3, respectively, indicating reductions of 30 s and 27 s in Case 2 and Case 3 compared to Case 1.
From a smoke control performance perspective, both Case 2 and Case 3 can be regarded as effective operation strategies. However, in the fire origin zone, forced airflow may increase oxygen supply, thereby accelerating flame growth and increasing the risk of fire spread. Therefore, when considering overall fire safety, Case 3 was determined to be the optimal smoke management strategy.
Meanwhile, the available safe egress time (ASET) was calculated as 374 s, 393 s, and 386 s for Case 1, Case 2, and Case 3, respectively, while the required safe egress time (RSET) was estimated as 215 s. Based on the fire safety assessment, all cases were confirmed to satisfy the life safety criteria.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서 론
• Ⅱ. 지하주차장 제연시스템 관련 제도
• 2.1. 건축물 제연시스템 운용방안 기준
• 2.2. 소방시설 제연시스템 운용방안 기준
• 2.3. 기계설비 제연시스템 운용방안 기준
• Ⅲ. 지하주차장 제연시스템 성능지표
• 3.1 공기연령
• 3.2 배연효율
• Ⅳ. 지하주차장 3차원 전산해석
• 4.1 대상 지하주차장 개요
• 4.1.1 대상 지하주차장
• 4.1.2 지하주차장 제연시스템 구성 및 제원
• 4.2 화재 및 피난시뮬레이션
• 4.2.1 화재시뮬레이션 시나리오
• 4.2.2 피난시뮬레이션 시나리오
• 4.2.3 화재안전성평가 방법
• 4.3 지배방정식
• 4.4 격자 민감도 분석
• Ⅴ. 결과 및 분석
• 5.1 기류 특성
• 5.2 온도 및 가시거리 특성
• 5.3 누적배연효율
• 5.4 화재안전성평가
• Ⅵ. 결론 및 제언
• □ 참고문헌
• □ Abstract