초고층 건축물에서 공조 가압과 엘리베이터 샤프트의 조닝에 의한 연돌효과 저감

Abstract

초고층 건축물에서는 동계 실내٠외의 온도차가 커지게 되면 연돌효과의 발생으로 인해 건물 주 출입문과 같은 개구부 및 외피의 틈새를 통해 침기가 증가하여 난방부하 증가, 엘리베이터 오작동 및 소음 등의 문제가 발생한다. 이러한 연돌효과로 인한 문제를 예방하기 위하여 건물 외피의 기밀성 향상 및 내부 구획과 같은 건축적 저감방안들이 제안되어 왔다. 그러나 사무소 건물의 경우 대부분 개방 된 평면을 가지고 있기에 다중 구획을 하는 것이 쉽지 않다. 이에 추가적으로 사무실 공간을 가압하여 연돌효과를 저감하는 방안에 대한 연구가 수행 되었으나, 공조 가٠감압 조건 및 엘리베이터 샤프트의 조닝에 따른 연구가 부족하다. 따라서 다양한 공조 가٠감압 방안들의 비교 및 연돌효과 저감을 위한 엘리베이터 샤프트의 수직적 조닝에 적용 시 연돌효과 분석 및 가압 위치 및 가압량 도출이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 연돌효과 발생을 저감하는 방안으로 공조 가٠감압 시 가장 효율적인 가٠감압 방안을 도출하였으며, 도출되어진 방안을 엘리베이터 샤프트의 수직적 조닝 시에 적절한 가압 위치 및 가압량을 도출하였다. 최종적으로 실제 준공 된 고층 사무소 건물 설계안에 해당 방안을 적용하여 연돌효과 저감분석 및 외피에 대한 영향을 평가하였다.

본 논문은 제 1 장의 서론, 제 2 장 ∼ 제 4 장의 본론, 제 5 장의 결론으로 구성되어 있으며 각 장의 개요는 다음과 같다.

제 1 장에서는 연구의 배경 및 필요성, 연구의 목적, 연구의 방법 및 절차에 대하여 기술하였다. 제 2 장에서는 연돌효과 분석을 위한 연돌효과에 대한 개념과 기본 이론을 기술하였으며, 기존 연구의 저감방안 검토를 통해 차등 공조 가압방안을 제안하였다. 제 3 장에서는 공조 가٠감압 조건에 의한 시뮬레이션을 통하여 층별 차등 가압방안이 가장 효율적임을 도출하여, 층별 차등 가압방안을 적용한 엘리베이터 샤프트의 조닝에 의한 시뮬레이션을 평가한 결과를 기술하였다. 제 4 장에서는 실제 준공 된 고층 사무소 건물의 설계안을 통한 층별 차등 가압방안 적용 시 연돌효과 저감 분석 및 외피에 대한 영향평가를 기술하였다. 제 5 장에서는 본 논문의 결론에 대하여 기술하였다.

본 연구의 결과는 다음과 같이 요약된다.

1) 층별 차등 가압방안이 전 층 엘리베이터 문의 압력차를 권고 기준인 25 Pa 미만으로 저감시키는 가장 효과적인 방안으로 평가되었다.

2) 본 연구의 대상지역인 서울의 동절기 설계 외기 조건에서 층별 차등 가압방안 적용 시 가압층은 최상층에서부터 건물 높이의 30%지점까지 가압이 필요한 것으로 평가 되었다.

3) 엘리베이터 샤프트의 조닝별 층별 차등 가압방안 적용 결과, 엘리베이터 존의 수가 늘어날수록 모든 엘리베이터 문 내외부의 압력차가 감소하였으며 총 가압풍량 및 건물외피를 통한 침기량이 감소는 것을 알 수 있었다.

4) 따라서, 엘리베이터 샤프트 존의 수를 늘리며 층별 차등 가압을 함으로써 건물 전체의 난방부하를 줄일 수 있는 것으로 평가되었다.

5) 실존 건물의 설계안을 대상으로 층별 차등 가압방안을 적용 시 전체 외피에 작용하는 압력차는 외피의 내구성에 부정적인 영향을 주지 않는 것으로 평가되었다.