연돌효과(Stack Effect)가 승강기에 미치는 영향

사각지대 돋보기

연돌효과(Stack Effect)가
승강기에 미치는 영향

겨울철 승강기의 잦은 고장의 원인이 되는 연돌효과에 대하여 알아보기로
하자. 연돌효과는 건축물 내부의 온도가 바깥보다 높고 밀도가 낮을 때 건물
내의 공기는 부력을 받아 이동한다. 건축물 아래와 윗부분, 내부와 외부의
온도·기압 차이로 건물 내부 공기가 승강로를 따라 쭉 밀고 올라가는 현상을
‘연돌효과’라고 한다. 필자는 초고층 건물이 급속히 늘어난 후 고속 승강기의
검사 및 진단 등을 수행하면서부터 이런 분야에 관심을 가지게 되었다

글. 조광현(한국승강기안전공단 산업안전부장)

겨울철 고층 건물을 검사해본 사람은 알겠지만 승강장 실(Sill) 틈 사이로 바람이 강하게 올라오는 것을 느꼈을 것이다. 30층 이상 고층 건물의 기계실이나 피트에 들어가 위와 같은 통풍구를 본적이 있는가?

기계실 통풍구

피트 통풍구

이 통풍구는 무슨 기능을 하는지 그 당시 매우 궁금했던 기억이 난다.

[그림 1] 기계실 통풍구가 없는 경우

연돌효과가 승강기에 미치는 영향

모델링 그림을 통해 연돌효과를 설명해 본다. [그림 1]을 보면 연돌효과에 의해 상층부에 압력이 증가하고 압력은 승강장 틈새 A와 B를 통해 강하게 압력이 분출되고 있다. 승강기문은 Open되어 있는 상태이다. 도어가 닫히게 되면 압력은 도어 전반에 분포되고 Close되는 마지막 끝단에서 문이 완전히 닫히지 않아 고장이 발생하게 된다. 이러한 원리로 인하여 추운 겨울 상층부 승강기문이 완전히 닫히지 않아 고장의 원인이 되고 있으며 이 현상을 방지하고자 기계실에 통풍구를 설치한 것이다.
[그림 2]를 보면 통풍구가 있는 경우로 [그림 1]과 비교해 보았을 때 상층부 압력이 현저히 줄어드는 것을 볼 수 있다.

통풍구의 문제점

[그림 2] 기계실 통풍구가 있는 경우

기계실에 통풍구를 설치하면 압력을 감소시키고 겨울철 승강기의 고장을 저감시킬 수 있는 반면 화재 발생 시 굴뚝 역할을 하여 화재를 키울 수 있다.
예전 고층 승강기는 이러한 문제점과 연구가 미흡한 상태에서 통풍구를 설치하여 화재에 취약한 상태이다. 이러한 문제점을 개선하여 설치된 것이 바로 댐퍼이다. 고층부에 승강기가 도착하면 댐퍼는 열리고 압력은 감소된다.
최하층으로 내려가면 댐퍼는 닫히게 되는 원리이다. 그러나 실제 현장에서는 고장이 나서 작동되지 않았던 기억이 난다. 최근 초고층 건물이 많이 건축되고 있고 연돌효과에 대한 연구도 활발히 진행되고 있으므로 건물 설계 단계부터 연돌효과의 방지대책을 세워야 한다. 건물이 지어진 후 연돌효과를 방지하려면 비용도 많이 들고 한계가 있기 때문이다.

연돌효과 방지대책

연돌효과 방지대책은 다음과 같다.
① 현관 및 로비부분 가압
② 방풍실내 FCU [fan coil unit] 설치
③ 현관부분 에어커튼 설치
④ 밀폐 및 공조시스템 강화
⑤ 승강로 간 통풍구(Air hole)설치
⑥ 승강로에 댐퍼 설치 등

겨울철 승강기의 잦은 고장의 원인이 되는 연돌효과에 대해서 간단히 알아보았다. 초고층 건물의 승강기는 겨울철 연돌효과의 압력차이 때문에 승강기 문틈에서 소음을 유발하고 고장의 원인이된다. 화재 시에는 건물 내에 연기를 전파시키고 있다. 승강기를 피난용으로 사용하기 위해서도 연돌효과는 반드시 극복되어야 할 과제이다.