대공간(아트리움,몰)의 연기제어

대공간의 연기제어에 관한 규정은 NFPA 92에 규정되어 있으며 기존의 92A(차압제연)과 92B(대공간의 제연)이 합쳐져 92로 통합되었다. 아트리움과 같은 대공간의 연기제어 기본개념은, 연기가 대공간 또는 대공간과 연결된 공간으로 유입되지 않도록 하는것을 주요한 목표로 하고 있다.

 

우리나라의 스타필드를 가보면 건물 내부의 가운데가 개방된 구조의 양 옆으로 여러층으로 매장이 배치되어 있는 형태가 전형적인 아트리움 구조로 볼 수 있다.

 

 

먼저 화재위치가 아트리움 개방공간과 매장내부인 둘로 나눌 수 있다.

 

매장내부의 화재는 개방된 공간으로 연기가 유출되어 상층부 매장이 연기에 노출될 수 있어 매장과 연결된 복도측에 드래프트커튼(Draft Curtain)을 통해 개방공간으로 유출되는 연기의 속도를 빠르게 하면 연기가 크게 휘어지면서 위로 상승하기 때문에 상층부 매장에 연기가 오염되는 것을 방지하는 개념을 도입한다.  NFPA 92에서는 이러한 드래프트커튼의 폭과 깊이 등을 규정하고 있다. 위의 그림에서 드래프트커튼이 있는 경우와 없는 경우의 연기유동을 시뮬레이션 한 결과 확연한 차이를 보여주고 있다.

 

다른 방법으로는 매장내부 화재시 발생하는 연기를 매장내부 또는 인접복도에서 적극적으로 배연을 통해 개방된 공간으로 유출되지 않도록 하는 방법도 있다. 국내에서는 이러한 방식으로 계획을 많이 하고 있다. 이러한 방법은 배연시스템이 복잡해지고 충분한 배출량이 필요하며 복도 천정에서 배연할 경우 자칫 피난통로의 오염을 가속화 할 수 있는 문제가 생길수 있어 세밀한 계획과 설계가 요구된다.

 

개방공간에서의 화재는 연기층이 자연스럽게 위로 상승하도록 유도하는 것이 중요하다. 상승하는 연기층 즉 플룸이 흐트러질 경우 배연효율이 저하되므로 플룸으로의 유입공기속도를 1m/s 이하로 제한한다. 이는 국내의 거실제연에서도 유입공기속도가 플룸으로 인입되는 순간 풍속이 1m/s 이하여야 한다는 것을 의미한다. 풍속이 강하면 연기층이 흐트러져서 연기발생량이 급격하게 증가하기 때문이다.

 

아트리움 상층부에서는 거의 강제배연을 통해 연기를 배출한다. 층고가 높아 충분한 부력을 형성하기 어렵기 때문에 자연배연으로는 한계가 있기 때문이다. 배연량의 결정은 연기발생량을 계산하여 결정하는데 연기층의 높이를 높게 유지할 수록 배연량은 매우 커지기 때문에 현실적으로 최상층의 매장을 기준으로 연기층을 높게 설정하는 것이 사실상 불가능하다. 배연량이 수십에서 수백만 CMH가 필요하기 때문이다. 따라서 적절한 타협을 하는데 상층부의 일부 매장까지는 방화셔터를 이용하여 구획하는 방법과 함께 배연계획을 세운다.

 

아트리움과 같은 대공간의 경우에는 국내의 거실제연설비를 적용하기에는 한계가 있으므로, 공학적인 분석을 통해 설계가 이루어져야 할 것으로 생각합니다.