급기가압 제연 성능시험

왜 배우는가: 급기가압 제연은 준공 시점에 실제 차압과 방연풍속, 출입문 개방력을 측정해야 설계 목적을 달성했다고 판정할 수 있다. 설계 계산만으로는 건물의 틈새와 문 크기, 덕트 누설을 모두 반영하지 못하므로 시험 기준이 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제92회 1교시 8번, 제90회 3교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의: 급기가압 제연 성능시험은 계단실·부속실에 급기해 차압·방연풍속·출입문 개방력이 설계값에 맞는지 측정하고 조정하는 시험이다.

• 급기가압 제연
• 차압
• 방연풍속
• 출입문 개방력
• 폐쇄력
• 누설틈새면적
• 차압측정공
• 성능확인

이 시험은 설비가 설계 목적대로 작동하는지 확인하는 마지막 단계다. 설계 계산값은 실제 건물의 틈새, 문 크기, 덕트 누설을 모두 반영하지 못한다. 따라서 준공 시점에 실측으로 검증하고 필요하면 조정한다. 답안은 정의 문장으로 시작한 뒤 측정 항목을 열거하는 순서로 쓴다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면 급기가압 제연은 계단 쪽 공기압을 옥내보다 높여 연기가 들어오지 못하게 하는 방식이다. 성능시험은 이 압력 관계가 실제로 맞는지 재고, 맞지 않으면 고치는 과정이다.

정식 정의는 NFTC 501A 2.1.1.1을 따른다. 옥외의 신선한 공기를 제연구역에 공급하여 제연구역의 기압을 옥내보다 높게 하고, 일정한 차압을 유지하여 옥내의 연기가 침투하지 못하게 하는 것이다. 여기서 차압은 제연구역과 옥내 사이의 압력 차이를 말한다. 차압이 낮으면 연기가 들어오고, 너무 높으면 문을 열기 어려워진다. 두 조건을 모두 만족해야 한다.

핵심 용어를 나누어 본다.

• 방연풍속: 출입문이 열렸을 때 옥내 연기가 제연구역으로 들어오지 못하게 하는 최소 유입 풍속이다.
• 출입문 개방력: 제연 가동 중 문을 여는 데 필요한 힘이며, 피난을 방해하지 않도록 제한한다.
• 폐쇄력: 자동폐쇄장치가 문을 닫는 힘이다. 제연 기압이 걸려 있어도 문을 닫을 수 있어야 한다.
• 누설틈새면적: 문과 창의 틈으로 새는 공기 통로의 면적이다. 급기량 산정의 기초가 된다.

기준 수치는 다음과 같이 외운다. 제연구역과 옥내 사이의 최소 차압은 40Pa 이상이며, 옥내에 스프링클러설비가 설치된 경우 12.5Pa 이상이다. 제연설비가 가동된 상태에서 출입문 개방에 필요한 힘은 110N 이하다. 문이 일시적으로 열리는 경우 닫힌 제연구역의 차압은 최소 차압의 70% 이상이어야 한다. 계단실과 부속실을 함께 제연할 때 두 공간의 압력 차는 관련 기준에 따라 제한한다.

방연풍속은 제연구역 선정 방식에 따라 NFTC 501A 2.7.1의 표로 정한다. 계단실과 부속실을 동시에 제연하거나 부속실만 단독으로 제연하는 경우의 방연풍속은 0.5m/s 이상이다. 다만 부속실만 단독으로 제연하고 부속실 또는 승강장이 면하는 옥내가 거실인 경우에는 0.7m/s 이상이다. 부속실이 면한 옥내가 방화구조 복도인 경우는 0.5m/s 이상이다. 방화구조 복도 중 내화시간 기준을 충족하는 구조를 포함하는 경우도 해당 방연풍속 기준을 적용한다.

성능확인 시험에서 방연풍속은 출입문 개구부를 대칭으로 균등 분할한 10 이상 지점에서 측정한 풍속의 평균으로 판정한다. 측정값이 부족하면 급기구의 개구율과 송풍기 풍량조절댐퍼를 조정한다. 이 판정 방식을 답안에 그대로 쓰면 감점을 줄일 수 있다.

3. 등장 배경과 필요성

고층 건축물에서 피난계단은 연기가 들어오면 피난로가 막힌다. 이를 막으려고 계단실과 부속실에 외기를 급기하여 기압을 높이는 방식이 도입되었다. 그러나 가압 방식은 기압이 높을수록 문이 무거워진다는 문제가 있다. 그래서 차압을 충분히 확보하면서도 개방력을 제한해야 한다. 두 조건은 서로 반대로 작용하므로 설계값만으로는 맞출 수 없고 실측과 조정이 필요해졌다.

또 건물마다 문의 크기, 개폐 방향, 틈새 상태가 다르다. 설계 시점과 완공 시점의 조건이 달라지는 경우도 많다. 이 때문에 NFTC 501A 2.22는 제연설비의 성능과 관련된 건물의 모든 부분이 완성되는 시점에 시험, 측정, 조정을 하도록 정한다. 출입문의 크기와 열리는 방향이 설계와 다르면 급기량과 방연풍량을 다시 산출해야 한다.

기준 체계도 바뀌었다. 2022-12-01부터 화재안전기준은 성능 기준인 NFPC와 수치 기준인 NFTC로 나뉘었다. 성능 목표는 NFPC에서 찾고, 차압과 풍속 같은 구체 수치와 시험 방법은 NFTC 501A에서 찾는다. 답안에서도 이 구분을 지키면 기준 근거를 정확히 댈 수 있다.

거실 제연설비에도 같은 취지의 성능확인 조항이 있다. 「제연설비의 화재안전기술기준(NFTC 501)」은 2024-10-01 부터 성능확인 항목을 신설했다. 송풍기 풍량과 모터 전류·전압 측정, 유입구와 배출구 측정, 설계량 대비 60% 이상 판정이 그 내용이다. 특별피난계단 시험과 비교하면 측정 대상이 다르다는 점을 함께 알아 두어야 한다.

4. 구성요소·원리·절차

급기가압 제연 성능시험은 제연구역에 공급한 공기로 차압과 방연풍속을 확보했는지 실측으로 확인하는 절차다. 답안에서는 구성요소, 원리, 절차 순서로 쓴다.

급기가압 방식의 원리는 제연구역의 기압을 옥내보다 높여 연기가 들어오지 못하게 하는 것이다. 이를 위해 최소 차압과 방연풍속을 동시에 만족해야 한다. 차압은 40Pa 이상(옥내에 스프링클러설비가 설치된 경우 12.5Pa 이상)으로 유지한다. 피난을 위해 출입문이 열리는 경우에는 방연풍속을 유지해야 하며, 이때 개방되지 않은 구역의 차압은 차압의 70% 이상이어야 한다.

성능시험은 설계 값과 실측 값을 비교해 차압, 방연풍속, 개방력을 확인하는 과정이다.

성능 확인 절차는 다음과 같다.

• 제연구역 출입문의 크기와 열리는 방향이 설계와 같은지 확인한다. 다르면 급기량과 방연풍량을 다시 산출한다.
• 제연설비가 작동하지 않은 상태에서 출입문의 폐쇄력을 측정한다.
• 층별로 화재감지기 또는 수동기동장치를 동작시켜 제연설비가 작동하는지 확인한다. 비상전원을 작동시켜 급기 및 배기용 송풍기 성능을 확인한다.
• 부속실과 면하는 옥내 및 계단실 출입문을 동시에 개방하고, 유입공기 풍속이 방연풍속에 적합한지 10 지점 평균으로 확인한다.
• 출입문을 개방하지 않은 제연구역의 실제 차압을 차압측정공으로 실측해 40Pa 이상을 확인한다.
• 출입문이 닫힌 상태에서 제연설비를 가동하고 개방에 필요한 힘을 측정해 110N 이하인지 확인한다.
• 개방된 출입문이 자동으로 완전히 닫히는지 확인한다.

공식은 다음과 같다. 수직풍도 단면적은 A_P = Q_N / 2 이다(A_P: 수직풍도 내부단면적(㎡), Q_N: 출입문 1개 면적(㎡)과 방연풍속(m/s)을 곱한 값(㎥/s)). 출입문 틈새면적은 A = (L/\ell) \times A_d 로 구한다(L: 틈새 길이(m), \ell: 문 종류별 기준 길이(m), A_d: 문 종류별 계수).

계산 예: 외여닫이문(실내 쪽 개방, \ell = 5.6m, A_d = 0.01), 틈새 길이 L = 11.2m일 때 A = (11.2/5.6) \times 0.01 = 0.02㎡. 결과는 상식 범위 안이다.

5. 관련 법령·기준·표준

급기가압 제연설비의 기준은 「특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 화재안전기술기준(NFTC 501A)」이다. 이 기준은 소방시설법에 따른 소화활동설비의 기술기준이며, 2026-07-01 시행 원문을 기준으로 한다. 제연설비의 성능확인 절차는 「제연설비의 화재안전기술기준(NFTC 501)」에도 있다.

기준 수치를 표로 정리한다.