이준호 셀파씨엔씨 책임연구원은 대한설비공학회 하계학술발표대회에서 ‘고층 공동주택에서 주요 요소별 기밀성능에 따른 연돌효과 영향도 분석에 관한 연구’를 발표했다.
국내 건축시장이 점차 고층화가 이뤄짐에 따라 초고층에서 발생하는 연돌효과에 의한 문제가 점차 대두되고 있다. 이에 따라 국내에서 초고층 건축물에 대한 연돌효과 저감에 대한 연구는 꾸준히 이뤄지고 있으나 시뮬레이션에 사용되는 주요 요소에 대한 기밀성능에 대해 정의되지 않고 있어 연돌효과 분석을 위한 입력 변수에 대한 연구가 필요한 상황이다.
이번 연구에서는 고층 주거건물에서 연돌효과 분석을 위해 사용되는 각 요소에 대한 기밀성능을 국내외 문헌조사를 통해 검토하고 시뮬레이션 기법을 통해 각 요소가 건물 내 연돌효과에 미치는 영향을 분석했다.
건물 내 5가지 주요요소에 대한 중성대의 위치변화를 분석했고 그 결과 세대 현관문의 기밀성능 변화에 따라 최대 10개 층의 중성대 위치 변화가 발생했으며 중성대 위치변화에 약 53%의 영향도를 보이는 것으로 나타났다. 이처럼 고층건물의 연돌효과 분석을 위해 제시되는 각 요소의 기밀성능에 따라 중성대의 위치가 달라질 수 있으므로 정량적인 연돌효과 해석을 위해서는 요소별 적정 기밀성능 값을 기준으로 시뮬레이션 할 필요성이 높은 것으로 나타났다.
연돌효과 규명을 위해 부산광역시에 위치한 지상 38층, 지하 5층, 건물 높이 125.9m의 공동주택 건물을 표본으로 삼았다. 이 건물은 2개동 560실 규모로 전용면적 81~89 m²의 중소형 중심으로 구성돼 있다. 지하 5층부터 지하 1층까지는 주차장, 지상 1층부터 지상 2층까지 로비 및 근린생활시설이며 지상 3층에서 2개의 동을 연결하는 통로가 있다.
건물 내 수직적 공기유동 경로는 지하부터 옥탑까지 이뤄져 있으며. 엘리베이터 샤프트와 계단실이 있다. 시뮬레이션은 부산지역의 겨울철 최저 외기 온도로 기상청의 지난 10년(2006~2015) 데이터를 기준으로 -6.9°C로 설정했다.
시뮬레이션 결과를 분석해 대안별 중성대(NPL) 위치를 확인한 결과 여닫이문(외부 출입문)에서 최대 1개 층, 엘리베이터 문에서 최대 3개 층, 계단실 문에서 최대 1개 층, 세대 현관문에서 최대 10개 층, 외피에서 최대 8개 층 증가했다. 세대 현관문에서 가장 큰 값인 10개 층의 이동이 발생했고 계단실 및 여닫이문(외부 출입문)에서 가장 낮은 1개 층의 이동이 발생하는 것으로 볼 때 세대 현관문의 기밀성이 연돌효과에 가장 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었다.
또한 세대현관문의 기밀성능에 따라 중성대가 15층에서 4층으로 이동, 최상층 기준 87Pa에서 115.5Pa로 약 32% 증가했다. 각 요소별 공기유동량의 변화율을 살펴보면 외부현관문은 약 5.7%, 엘리베이터문에서는 38.4%, 계단실문에서는 1.7%, 현관문에서는 56.8%, 외피에서는 43.3%로 나타났다.
건물 내 공기유동량은 현관문에 영향을 많이 받으며 외피, 엘리베이터 도어, 외부현관문, 계단실문의 순서로 영향을 나타낸다. 계단실문의 경우 약 1.7%로 비교적 낮은 영향을 보이고 있다.
이준호 책임연구원은 “사례조사를 통해 국내외 사용되고 있는 주요 요소별 기밀성능 분석을 하고 건물 내 미치는 영향도를 분석했다”라며 “각 요소의 기밀성능에 따라 중성대의 위치가 변화해 전체 압력분포가 상이하게 변화하므로 정량적인 연돌효과 해석을 위해서는 요소별 적정 기밀성능 값을 기준으로 시뮬레이션 할 필요가 있다”고 말했다.
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