굴뚝(연돌)현상(Stack Effect)
가. 개요
화재시 연기는 주위온도보다 높기 때문에 밀도차에 의해 부력(Buoyancy Force)이
발생하여 위로 상승한다. 특히, 고층건물의 기계실, 엘리베이터실과 같은 수직공간
내의 온도와 밖의 온도가 서로 차이가 있을 경우 부력에 의한 압력차가
발생하여 연기가 수직공간을 상승하거나 하강하는데 이와같은 현상을 연돌효과
또는 굴뚝효과라고 한다.
화재시에 고층빌딩에서 연기가 이동하는 중요요소
- 온도상승에 의한 공기의 팽창
- 연돌효과
- 외부에서의 풍력의 영향
- 건물내 기류의 강제이동 등
- 정상상태하에서 건물내의 자연기류의 이동은 대부분 Stack Effect로
일어난다.
나. 연돌효과
- Stack Effect의 크기
연돌효과의 크기는 건물높이, 외벽의 기밀성,
건물의 층간 공기누출, 건물내의 온도차의 함수이다. 이론적인 자연통기력(Natural
Draft)은 다음 식으로 나타낸다.
- Dt : Stack Effect
- H : height (feet)
- T0 : outside temp(°F)
-
Ti : inside temp (°F)
- 건물 내외부의 온도가 같으면 자연기류의 이동은 일어나지 않는다.
건물외부의 온도가 내부의 온도보다 낮으면 공기는 수직으로 상승하며 외부온도가
내부온도보다 높으면 반대의 현상이 일어난다.
- 건물내의 기류의 이동은 이러한 자연통기력 또는 연돌효과에 의해 발생하고
있다.
다. 상승기류
대규모 건축물인 경우 건축물 내부 아래쪽에는 화재가 발생했을 때 수직공간의
연돌효과에 의해 연기가 상층으로 퍼져가는데 건축물의 중성대 아래쪽은 수직공간내의
유입만이 가능하므로 수평방향으로 연기확산은 거의 없을 것이며 중성대 위쪽은
수직공간 밖으로 유출하려는 경향 때문에 연기가 수평으로 확산되는데 상층으로
갈수록 그러한 경향은 더욱 커져 상층부터 연기가 충만하여 내려온다.
라. 방지대책
- 층간 방화구획으로 각층을 분리한다.
계단실, 엘리베이터실,전실,개구부
등은 갑종방화문 및 방화셧터로 구획하고 층간 개구부 등은 불연재료로서
틈새를 없애고 방연, 방화댐퍼 등으로 수직상승기류를 차단한다.
- 계단실 부속실 가압 등으로 계단실 내의 연기의 유입을 방지한다.
- 수평적 화재의 확대방지를 위해 SP설치로 화재의 크기를 국한시키고,
방화구역을 설치하여 타 방화구역으로의 화재이동을 억제한다.