승강기 연돌현상 문제

승강기 연돌현상 문제와 해결방안

초고층은 토지 이용의 극대화를 보여준다. 가용면적이 좁은 도시로 인구 집중이 계속 되면 할 수 없이 지상과 지하로 수직의 공간을 개발하게 되는데 관련시설을 한 공간에 집적 시킬 때의 업무의 효율성을 들 수 있다고 본다. 각국의 무역 센터 건물들은 대개 초고층빌딩의 형태를 띠고 있는 이유도 바로 집적효과 때문이다. 각국은 초고층 건물을 앞 다투어 건설하고 있으며 이와 더 불어 엘리베이터 기술도 눈부시게 발전하고 있는 것을 볼 수 있다.

 

초고층 건물은 공기의 밀도차로 인한 연돌효과를 고려하지 않을 수 없으며, 특히 겨울철 연돌효과로 인하여 초고층 하층부 출입구를 통해서 유입된 공기는 부력에 의해 상승되어 승강기 작동에 악영향을 미치거나 난방 공간에 열적 쾌 적성에 영향을 주는 것으로 조사된다.

 

연돌효과에 대한 정확한 이해와 승강기의 오동작을 일으키는 방지책을 현장 실무자들은 이해하지 못하고 있어 이를 위하여 본 연구에서는 연돌효과로 인해 승강기에 걸리는 압력차를 모델링하고 수치해석 하여 승강기에 걸리는 압력을 해소시키기 위하여 Air Hole이 어떤 기능을 하는지 알아 보았다. 승강기 감리 및 진단시 연돌효과를 저감시키는 대책을 제시함으로서 연돌효과로 인해 발생되는 승강기의 문제점을 미연에 방지 할수 있는 개선 방향을 제시하고자 한다.

승강기 연돌 현상이란

 

우리나라 건물의 고층화는 1970년대 시절부터 국내 건설 경기의 성장에 힘입어 현재 60층 이상의 타워 팰리스 건물에서부터 63층 규모의 대한생명 건물에 이르기까지 날로 그 수가 증가되고 있다. 인구의 집중과 지가의 상승에 따라 가속화되고 있다.

 

 아울러 사무자동화, 빌딩 자동화 등 인텔리 전트화에 의 한 효율적인 관리시스템의 구축과 더불어 규모와 기능면에서 건축기술의 혁신 적인 발전에 의해 국가경쟁력 혹은 기업의 상징으로써 초고층 건물은 더욱 활 발해 질 전망이다. 이와 더불어 사람의 운송수단인 승강기의 기술도 더욱 발전되고 있는 것으로 보고 있으며, 일반적인 건물과 비교하여 초고층 건물은 건물의 높이가 매우 높기 때문에 부력에 의한 상하 공기의 이동이 크게 된다.

 

 특히 난방 시 건물 내외부의 온도차로 인해 출입구나 창의 개구부로 외기가 침입하여 계단 및 승강기의 승 강로를 통하여 건물의 내부에 스며들게 되고 고층부에서는 틈새를 통해 공기가 유출되는 현상이 일어난다. 이러한 건물 내에서의 강한 공기의 수직 유동 흐름 을 연돌효과라 한다. 초고층 하층부 출입구를 통해서 유입된 공기는 부력에 의해 상승되며 승강기 작동에 악영향을 미치거나 난방 공간에 열 적 쾌적성에 영향을 준다.

 

최근 국내에서 증가하고 있는 고층건물의 경우, 건물 내에서의 강한 공기의 수직 유동흐름 즉 연돌효과(Stack effect)로 인한 문제가 많이 발생되고 있는데, 실내외 온도차가 커지는 겨울철 고층 건물에서 심각하게 다양한 문제를 일으키는 것으로 조사된다.

 

첫째 공기의 유출 입에 따른 에너지 손실 둘째 엘리베이터문의 오동작 코어 부근에 있는 실에서 출입문 개폐의 어려움 셋째 침기 및 누기에 따른 소음 넷째 강한 외기 유입에 따른 불쾌감 다섯째 저층부 주차장에서의 차량배기 및 냄새의 상층부로의 급속한 확산 여섯째 상층부의 결로 발생 가능성 현관 출입문 개폐의 어려움 등과 같은 문제점들이 발생한다.

 

 따라서 이에 대한 대책 마련이 요구되고 있으며, 여기서 연돌효과에 대한 대책으로는 기존의 연구에 의하면 대부분 설비적 방안이 대부분 이었으나 설비적 방안보다는 건축적 대안이 더 효율적이고 바람직한 것으로 여러 논문에서 밝히고 있다. 따라서 연돌효과로 인한 문제점을 효과적으로 해결하기 위해서는 설계초기 단계에서 적용할 수 있는 건축계획 방안의 개발이 필요하다.

 

기계실에 뚫어 놓은 Air hole도 건축계획 단계에서 적정 크기와 위치에 맞게 설치되어야 함에도 불구하고 Air hole이 없거나 또는 막아 놓은 고층빌딩 들이 많이있으며 이는 Air hole의 역할과 연돌효과에 대한 정확한 이해가 관리주체 및 빌딩 위탁 업체들이 알지 못 하는 것으로 나타났다. 특히 연돌효과가 승강기에 미치는 영향은 다수의 연돌 효과에 대한 논문에서도 고장의 원인이 된다고 언급되기는 하나 본 연구에서는 실제 연돌효과의 압력차를 모델링하여 수치해석 해봄으로서 연돌효과가 승강 기에 미치는 영향과 Air hole이 승강기에 미치는 영향을 정량적으로 분석하였다

연돌현상의 문제

연돌효과는 건물 내외부 공기기둥의 무게차이에 의한 압력차로 인해 발생한다. 이러한 공기의 압력차 때문에 건물 내부가 따뜻하고 건물 외부가 차가운 겨울철에 지표면상의 외부 기압보다 건물 내부 기압이 낮게 된다. 이 압력차 때문에 지표면상에서 건물로 들어온 공기는 다시 공기의 밀도차로 인해 수직적 으로 발생하는 압력차로 건물 내외부 상부로 이동하며, 이는 건물 높이와 건물 상부층의 침기와 누기의 정도에 따라 달라진다. 공기가 승강로 계단실 등을 통해 자연 환기되는 현상이다.

 

 연돌효과는 실내온도 상승시 공기부력(↑)으로 공기가 저층부에서는 유입되고 고층부에서는 유출하려는 성 질이 있다. 고층 건물에서 승강기 승강로와 외부 사이에 공기 유동경로가 직접적 으로 형성되는 경우 (승강기의 로비로부터 외부까지의 모든 문들을 열어둔 경 우)에는 그 해당 높이에서의 연돌효과로 압력차가 바로 승강기의 문에 걸리게 되는데, 이는 승강기의 오동작의 원인이 되고, 다른 부분의 압력차에 영향을 미 치게 될 것이다. 최상층의 경우에는 승강기의 압력차가 과도하게 걸리는 것으로 나타 났다.

 

 이로 인하여 강한 기류의 흐름이 형성되어 승강기 문의 오동작 소음의 발생 등의 원인이 될 수 있으므로 이에 대한 대책이 필요하다. 그리고 주거용 고층부에서 승강기의 아래쪽에서 압력차가 가한 것으로 나타난 결 과를 볼 때 고층부에서 개구부가 형성되면 공기유동이 증가하므로 이로 인하여 건물의 1층, 2층에 있는 승강기에서 문제가 발생할 수 있으므로 추가적인 기밀방안이 요구된다. 즉 하부 쪽에도 Air hole이 필요 할 수 있다. 주 출입구를 회전문으로 설치하여도 연돌효과의 영향을 근본적으로 해결할 수 없다고 하였으나 대부분은 주 출입구를 회전문으로 설치하면 어느 정도 연돌효과를 저감할 수 있다. 단점은 장애인 및 빌딩의 내부 혹은 외부로 부피가 있는 물건을 옮기기 위한 목적으로 보통의 여닫이문이 따로 설치되어야 한다는 것이다. 또한 소방법에 관련된 사항을 검토해야 한다.