제연설비 실기 기출문제풀이 - 4

1. 특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비에서 정하는 제연구역을 선정하는 기준을 4가지 쓰시오. [4점] ★★★★★

[답안작성]

  ① 계단실 및 그 부속실을 동시에 제연하는 것

  ② 부속실만을 단독으로 제연하는 것

  ③ 계단실을 단독 제연하는 것

  ④ 비상용 승강기의 승강장을 단독 제연하는 것

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[해설] 제연구역의 선정 (NFSC 501 A 제5조)

  ① 계단실 및 그 부속실을 동시에 제연하는 것

  ② 부속실만을 단독으로 제연하는 것

  ③ 계단실을 단독 제연하는 것

  ④ 비상용 승강기의 승강장을 단독 제연하는 것

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[참고] 특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비

  ▣ 특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비 = 전실제연설비 = 부속실 제연설비

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2. 다음은 특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 화재안전기준에서 차압 등에 관한 내용이다. ( )안에 알맞은 말을

     쓰시오. [4점] ★★★

가. 제연구역과 옥내와의 사이에 유지하여야 하는 최소차압은 ( ① ) Pa (옥내 스프링클러설비가 설치된 경우에는 ( ② ) Pa

      이상으로 하여야 한다.

나. 제연설비가 기동되었을 경우 출입문의 개방에 필요한 힘은 ( ③ ) N 이하로 하여야 한다.

다. 계단실과 부속실을 동시에 제연하는 경우 부속실의 기압은 계단실과 같게 하거나 계단실의 기압 보다 낮게 할 경우에는

      부속실과 계단실의 압력차이는 ( ④ ) Pa 이하가 되도록 하여야 한다.

[답안작성]

  ① 40       ② 12.5       ③ 110        ④ 5

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[해설] 차압 등 [NFSC 501 A 제6조]

① 제연구역과 옥내와의 사이에 유지하여야 하는 최소 차압은 40 Pa (옥내에 스프링클러가 설치된 경우에는 12.5 Pa) 이상

      으로 하여야 한다.

② 제연설비가 가동되었을 경우 출입문의 개방에 필요한 힘은 110 N 이하로 하여야 한다.

③ 출입문이 일시적으로 개방되는 경우 개방되지 아니하는 제연구역과 옥내와의 차압은 40 Pa (스프링클러 설치시 12.5

      Pa)의 70% 미만이 되어서는 아니된다.

④ 계단실과 부속실을 동시에 제연하는 경우 부속실의 기압은 계단실과 같게 하거나 계단실의 기압보다 낮게 할 경우에는

     부속실과 계단실의 압력차이는 5 Pa이하가 되도록 하여야 한다.

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3. 지상 200 m 높이의 고층건물에서 1층 부분에 발생하는 압력차는 몇 [Pa]인지 구하시오. (단, 외기온도는 0 ℃, 실내온도

     는 20 ℃이고 중성대는 건물의 높이 중앙에 있다고 한다.) [3점] ★★★

[문제풀이]​

[해설] 연돌효과 (굴뚝효과)에 의한 압력차​

           여기서, △P : 연돌효과(굴뚝 효과)에 의한 압력차

                         H : 중성대로 부터 높이 [m]

                         Ta : 외부 공기의 절대온도 (273+℃) K

                         Ts : 실내 공기의 절대온도 (273+℃) K

[참고] 연돌효과 (굴뚝효과) (Stack effect)

   ▣ 건물 내 · 외부의 온도차에 의한 밀도차에 의해 연기가 상부로 이동하는 현상

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4. 연돌효과 (stack effect)란 무엇인지 간단히 설명하시오. [3점) ★★★★★

[답안작성]

   ▣ 건축물의 내 · 외부의 온도차에 의한 밀도차에 의해 연기가 상부로 이동하는 현상

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[해설] 연돌효과 (굴뚝효과) (Stack effect)

   ▣ 건물 내 · 외부의 온도차에 의한 밀도차에 의해 연기가 상부로 이동하는 현상

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[참고] 연돌(굴뚝)효과의 영향요인

가. 실 내·외부의 온도차, 외벽의 기밀성, 층간 공기누설

 

                                              <건물 내 연돌효과의 발생 >

나. 연돌효과 (굴뚝효과)에 의한 압력차​

           여기서, △P : 연돌효과 (굴뚝효과)에 의한 압력차 [Pa]

                         H : 중성대로 부터 높이 [m]

                        Ta : 외부 공기의 절대온도 (273 +℃) K

                        Ts : 실내 공기의 절대온도 (273 + ℃) K

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5. 거실에 대한 개구부 면적이 A1 ~ A6 : 0.01 ㎡ 이라고 할 때 총 틈새면적 [㎡]을 구하시오. [4점] ★★★★★

 

[문제풀이]

  ① A4 ~ A6 : 0.01 + 0.01 + 0.01 = 0.03 ㎡

  ② A2 ~ A3 : 0.01 + 0.01 = 0.02 ㎡​

 

[참고] 틈새면적은 누설량 (급기량, 풍량)을 구하기 위해 산정한다.

  ① 누설량​

  ② 누설틈새면적 (유효누설면적, 유효유동면적)

     ㉠ 직렬 (거실의 출입문이 1개소인 경우)

 

     ㉡ 병렬 (거실의 출입문이 2개소인 경우)

 

[참고] 누설량​

          여기서, Q : 누설량 [㎥/s]

                       A : 누설틈새면적 [㎡]

                       P : 차압 [Pa]

※ 누설 틈새 면적 : 각 실의 출입문을 하나로 만들어 계산하는 것이 누설틈새면적 계산의 목적이다.

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6. A실에 대한 개구부 면적이 A1 ~ A6 : 0.01 ㎡을 구하시오. [4점] ★★★★★

 

[문제풀이]

  ① A4 ~ A6 : 0.01 + 0.01 + 0.01 = 0.03 ㎡

  ② A2 ~ A3 : 0.01 + 0.01 = 0.02 ㎡​

[해설] 누설틈새면적

  가. 직렬 (거실의 출입문이 1개소인 경우)

 

  나. 병렬 (거실의 출입문이 2개소 이상인 경우)

 

[참고] 누설량​

          여기서, Q : 누설량 [㎥/s]

                       A : 누설틈새면적 [㎡]

                       P : 차압 [Pa]

    ※ 누설 틈새 면적 : 각 실의 출입문을 하나로 만들어 계산하는 것이 누설틈새면적 계산의 목적이다.

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7. 다음 그림은 어느 소방대상물의 평면도로서 A~F는 출입문이며, 각 실은 출입문 이외의 틈새가 없다고 가정한다. 거실과

    부속실 사이의 총 틈새면적 [㎡]을 구하시오. (단, 출입문 A ~ F의 틈새면적은 각각 0.02 ㎡ 이다.) [4점] ★★★★★

 

  ① E ~ F : 0.02 + 0.02 = 0.04 ㎡​

  ③ C ~ F : 0.02 + 0.017 = 0.037 ㎡ 

    ※ 부속실과 계단실과의 출입문에 대한 누설틈새면적은 고려하지 않는다.

 

[해설] 누설틈새면적

가. 직렬 (거실의 출입문이 1개소인 경우)

 

나. 병렬 (거실의 출입문이 2개소 이상인 경우)

 

8. 다음은 서로 직접 연결된 2개의 실 Ⅰ,Ⅱ의 평면도로서 A1, A2는 출입문이며, 각 실은 출입문 이외의 틈새가 없다고 한

    다. 출입문이 닫혀진 상태에서의 실 Ⅰ을 급기 · 가압하여 실 Ⅰ과 외부간의 50 [Pa]의 기압차를 얻기 위하여 실 Ⅰ에 급기

    시켜야 할 풍량은 몇 [㎥/sec]이 되겠는가 ? (단, 닫힌 문 A1, A2에 의해 공기가 유동될 수 있는 면적은 각각 0.02 ㎡ 이다.)

     [4점] ★★★★★

 

[문제풀이]​

[해설] 누설틈새면적 및 누설량

  가. 누설량​

          여기서, Q : 누설량 [㎥/s]

                       A : 누설틈새면적 [㎡]

                       P : 차압 [Pa]

나. 누설틈새면적

  ① 직렬 (거실의 출입문이 1개소인 경우)

 

② 병렬 (거실의 출입문이 2개소 이상인 경우)

 

9. 다음 그림에서 A실을 급기 가압하여 옥외와의 압력차를 40 [Pa]로 유지하려고 할 때 급기량은 몇 [㎥/min]이어야 하는가

     ? [6점] ★★★★★

 

[조건]

  ① 급기량 Q = 0.827 × H × √P 로 한다.

  ② 그림에서 A1, A2, A3, A4는 닫힌 출입문으로 공기누설 틈새면적은 모두 0.01 ㎡로 한다. (단, 급기량 [㎥/s], A : 틈새면적

        [㎡], P1, P2 : 급기가압실 내·외부의 기압 [Pa])

[문제풀이]

가. 누설틈새면적 [㎡]​

나. 누설량 [㎥/min]​

[해설] 누설틈새면적 및 누설량

  가. 누설량​

         여기서, Q : 누설량 [㎥/s]

                      A : 누설틈새면적 [㎡]

                      P : 차압 [Pa]

  나. 누설틈새면적

    ① 직렬 (거실의 출입문이 1개소인 경우)

 

  ② 병렬 (거실의 출입문이 2개소 이상인 경우)

 

10. 다음 그림은 어느 실의 평면도를 나타낸 것이다. 이 실들 중 A실을 가압하고자 할 때, 주어진 조건을 참조하여 A실에

      유입시켜야 할 풍량을 구하시오. [6점] ★★★★★

[조건]

  ① 실 외부 대기와 기압은 절대압력으로 101.3 kPa로서 일정하다.

  ② A실에 유지하고자 하는 기압은 절대압력으로 101.4 kPa이다.

  ③ 각 실 문 (door)들의 틈새면적은 0.01 ㎡ 이다.

  ④ 어느 실을 급기가압할 때 그 실의 틈새를 통하여 누출되는 공기의 양은 다음 식을 따른다.

      (아래 그림 참조) Q = 0.827 × H × √P

       (여기서, Q : 누출되는 공기의 양 [㎥/s]

                      A : 문을 경계로 한 실내 · 외의 기압차 [Pa])

 

가. 총 누설틈새면적 [㎡]을 구하시오. (단, 소수점 이하 6째 자리에서 반올림하며 5째 자리 까지 구할 것)

나. A실에 유입시켜야 할 풍량 (ℓ/sec]을 구하시오.

[문제풀이]

가. 총 누설틈새면적 [㎡]을 구하시오. (단, 소수점 이하 6째 자리에서 반올림하며 5째 자리 까지 구할 것)

나. A실에 유입시켜야 할 풍량 (ℓ/sec]을 구하시오.

  ① P = 101,400 - 101,300 = 100 [Pa]​

[해설] 누설틈새면적 및 누설량

  가. 누설량​

          여기서, Q : 누설량 [㎥/s]

                       A : 누설틈새면적 [㎡]

                       P : 차압 [Pa]

  나. 누설틈새면적

    ① 직렬 (거실의 출입문이 1개소인 경우)

 

   ② 병렬 (거실의 출입문이 2개소 이상인 경우)

 

11. 다음 그림과 같은 거실이 있을 때 누설틈새 면적을 구하시오. (단, A1, A2, A3의 출입문 틈새 면적은 0.02㎡이고, A4, A5

       의 틈새면적은 0.01㎡ 이다.)

 

[문제풀이]

  ① A4 ~ A5 : 0.01㎡ + 0.01 ㎡ = 0.02 ㎡​

  ③ A1 ~ A3 : 0.0141 ㎡ + 0.02 ㎡ = 0.0341 ㎡​

12. 다음 그림과 같은 거실이 있을 때 누설 틈새면적을 구하시오. (단, A1, A2, A3 의 출입문 틈새면적은 0.02 ㎡이고 A4는

       0.03 ㎡이며, A5의 틈새면적은 0.02 ㎡, A6의 틈새면적은 0.03㎡ 이다.

 

[문제풀이]

  ① A5 ~ A6 : 0.02 ㎡ + 0.03 ㎡ = 0.05 ㎡

  ② A2 ~ A3 : 0.02 ㎡ + 0.02 ㎡ = 0.04 ㎡​

  ④ A1 ~ A4 : 0.03 ㎡ + 0.0179 ㎡ = 0.0479 ㎡​

13. 특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비에 대하여 다음 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오. [6점] ★★★

[조건]

  ① 거실과 부속실의 출입문 개방에 필요한 힘 F1 = 60 N 이다.

  ② 화재시 거실과 부속실 출입문 개방에 필요한 힘 F2 = 110 N 이다.

  ③ 출입문 폭 (W) = 1 m, 높이 (h) = 2 [m] 이다.

  ④ 손잡이는 출입문 끝에 있다고 가정한다.

  ⑤ 스프링클러설비는 설치되어 있지 않다.

가. 제연구역의 선정기준 3가지만 쓰시오.

나. 제시된 조건을 이용하여 국가화재안전기준에 따른 최소 차압기준과 비교하여 적합여부를 설명하시오.

[답안작성]

 가. 제연구역의 선정기준 3가지만 쓰시오.

   ① 계단실 및 그 부속실을 동시에 제연하는 것

   ② 부속실만 단독으로 제연하는 것

   ③ 계단실 단독으로 제연하는 것

 나. 제시된 조건을 이용하여 국가화재안전기준에 따른 최소 차압기준과 비교하여 적합여부를 설명하시오.

   ① 차압 FP = 110 [N] - 60 [N] = 50 [N]​

   ② 적합여부 : 국가화재안전기준에 따른 최소 차압기준은 40 Pa이다. 계산결과 47.62 [Pa] 이므로 적합하다.

[해설] 특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비

 가. 제연구역의 선정 (NFSC 501 A 제5조)

   ① 계단실 및 그 부속실을 동시에 제연하는 것

   ② 부속실만을 단독으로 제연하는 것

   ③ 계단실을 단독 제연하는 것

   ④ 비상용 승강기의 승강장을 단독 제연하는 것

      ※ 제연구역 : 제연하고자 하는 계단실, 부속실 또는 비상용 승강기의 승강장

  나. 부속실과 거실 사이의 차압

   ① 부속실과 거실 사이의 차압​

       여기서, FP : 차압에 의해 방화문에 미치는 힘 [N]

                    Kd : 상수 (=1)

                    W : 문의 폭 [m], A : 방화문의 면적 [㎡]

                    △P : 비제연구역과의 차압 [Pa]

                    d : 손잡이에서 문까지의 거리 [m]

   ② 개방력 (화재시 거실과 부속실 출입문 개방에 필요한 힘)

        F = Fdc + Fp [N]

       여기서, F : 개방력 (화재시 거실과 부속실 출입문 개방에 필요한 힘) [N]

                    Fdc : 도어체크 저항력 (거실과 부속실의 출입문 개방에 필요한 힘) [N]

                    Fp : 차압에0 의해 방화문에 미치는 힘 [N]