Effect of Air Leakage of Inlet Air Exhaust Dampers in Vestibules on the Inlet Air Discharge Performance

근호 장; 학중 김

doi:10.7731/KIFSE.3d33d8fa

요 약

부속실 제연설비의 방연풍속을 유지하기 위해서는 유입공기 배출성능이 확보되어야 한다. 본 연구에서 배출댐퍼의 누설량이 제연성능에 미치는 영향을 검토하기 위해 미국 NIST에서 개발한 CONTAM 프로그램을 사용하여 지하6층, 지상10층 규모의 판매시설을 대상으로 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 분석을 통해 국가화재안전기준(NFSC 501A)의 유입공기 배출량 성능기준을 만족하기 위한 배출댐퍼의 최대 허용 누설량 검토한 결과 차압 3,000 Pa 상태에서 누설량 15.01 m³/min/m² 이었으며, 이를 UL555S 댐퍼의 누설등급과의 비교하면 댐퍼의 최대 허용 누설량은 Class Ⅱ 이하의 기밀 성능을 가져야 한다.

ABSTRACT

To maintain the smoke wind speed of the auxiliary room smoke control system, the inlet air discharge performance must be secured. In this study, a simulation was performed for a sales facility with six floors below ground and 10 floors above ground using the CONTAM program developed by NIST in the United States to examine the effect of the leakage of the exhaust damper on the smoke control performance. As a result of examining the maximum allowable leakage of the discharge damper to meet the inlet air emission performance standard of the national fire safety standard (NFSC 501A) through simulation analysis, the leakage amount was 15.01 m³/min/m² at a differential pressure of 3,000 Pa, and this was found to be UL555S damper leakage. Compared with the class, the maximum allowable leakage of the damper must have an airtight performance of Class II or less.

KeyWords: Auxiliary room smoke control system, Inlet air discharge damper, Leakage of the exhaust damper, CONTAM

1. 서 론

국내 초고층 건축물 신축은 지속적으로 증가하고 있어 화재 발생시 연기로 인한 인명피해 사례또한 증가하고 있다. 화재가 발생한 경우 건축물에서 가장 안전한 공간은 특별피난계단이 되어야 하며, 피난을 위해 특별피난계단에 진입한 거주자의 안전이 보장되어야 하고 소화활동을 수행하는 소방관 또한 연기로부터 안전하게 보호되어야 한다. 이러한 목적으로 부속실에 제연설비를 설치하고 있으며 관련 소방법규에 적합하도록 제연설비를 설치하여 인명피해가 발생하지 않도록 하여야 한다.

부속실 제연설비의 방연풍속을 유지하기 위해서는 유입공기 배출성능이 확보되어야 하며 건축물의 준공 및 유지관리 시에 국가화재안전기준에 적합한 유입공기 배출성능이 확보되었는지 확인되어야 한다.

국내 제연설비 연구에서 부속실 급기가압시스템의 자동차압⋅과압조절형 댐퍼의 시험이나 성능에 관한 연구(1), 부속실의 방연풍속, 역류방지를 위한 부속실의 최소면적(2), 댐퍼의 누설(3) 등에 대한 연구는 다양하게 이루어졌으나 유입공기 배출댐퍼의 성능에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았다. 방연풍속형성을 위해 복도나 거실로 유입된 공기가 효과적으로 배출되지 않으면, 부속실과 차압을 형성할 수 없으므로 재실자가 2차 피난시에 연기가 부속실로 유입될 수 있어 유입공기 배출댐퍼의 성능은 매우 중요하다고 할 것이다.

제연설비는 화재가 발생한 경우에 거주자의 인명안전을 위해 꼭 필요한 설비이며, 또한 피난자가 연기를 조금만 흡입하여도 패닉상태가 되어 피난을 실패하거나 사망에 이르게 될 수 있다. 따라서 관련 소방법규(4)에 적합한 유입공기 배출풍량을 확보하여야 하며, 이를 위해서는 반드시 배출댐퍼의 누설량 값을 기반으로한 배출댐퍼의 적용과 송풍기의 풍량 산출, 이에 적합한 시공이 이루어져야 한다.

배출댐퍼의 누설량이 제연성능에 미치는 영향을 검토하기 위해 미국 NIST에서 개발한 CONTAM 프로그램(5)을 사용하여 지하 6층, 지상 10층 규모의 판매시설을 대상으로 시뮬레이션을 수행하였다. 또한 시뮬레이션 분석을 통해 국가화재안전기준의 유입공기 배출량 성능기준을 만족하기 위한 배출댐퍼의 최대 허용 누설량을 산출하였다.

2. 제연설비와 유입공기 배출댐퍼

특별피난계단의 계단실 및 부속실(비상용 승강기와 피난용 승강기의 승강장도 포함한다)에 대한 제연설비는 거주자가 옥외로 피난하기 위해 사용하는 계단실을 연기로부터 보호하여 거주자의 인명안전 뿐만 아니라 소방관의 소화활동과 구조활동을 원활하게 하는데 그 목적이 있다. 급기가압제연설비는 소방대상물의 제연구역인 계단실, 부속실, 비상용 또는 피난용 승강기의 승강장에 신선한 공기를 공급하여 화재가 발생한 옥내보다 압력을 높게함으로서 화재로부터 발생한 연기나 열기가 제연구역으로 침투하지 못하도록 하기 위해 설치한다.

Figure 1은 부속실 제연설비의 개략도이다. 제연구역에 신선외기를 공급하는 급기 송풍기(SF-01)와 급기덕트, 자동차압⋅과압조절형 댐퍼(M.D), 화재구역에서 유입공기를 배출하기 위한 배기송풍기(EF-01)와 유입공기 배출댐퍼(M.F.D) 등으로 구성된다.

Figure 1

Smoke control system diagram.

화재가 발생하면 건물내에 설치된 화재감지기가 작동하고 화재신호가 수신기에 송출된 이후 건물내 급배기 댐퍼, 방화문, 창문 등의 자동폐쇄장치가 작동하고 이후 급배기 송풍기가 작동하게 된다. Figure 2는 제연설비 작동 흐름도이다.

Figure 2

Smoke equipment operation flow.

특별피난계단의 부속실은 최소 40 Pa 이상 주변 거실이나 복도보다 높은 압력으로 유지되어 화재실에서 연기가 유입되지 못하도록 한다. 또한 피난자가 부속실의 출입문을 열고 특별피난계단으로 피난하는 경우에 많은 양의 공기가 화재실로 유입된다. 지속적인 재실자의 피난을 위해서는 화재실로 유입된 공기를 외부로 원할하게 배출하여야 하며, 이를 위해 배기 송풍기와 배출댐퍼가 필요하다.

Figure 3은 부속실의 배출댐퍼 개념도이다. 피난자의 피난으로 거실에 유입된 공기를 배출하기 위해서 다른 층의 배출댐퍼는 기밀하게 닫히고, 화재층의 배출댐퍼만 열려야 한다. 건축물의 부속실이 20개 이상인 경우에는 2개소에서 동시에 피난하는 경우에도 원할한 배출이 되도록 하여야 한다.

Figure 3

Exhaust dampers diagram in vestibules.

유입공기 배출댐퍼는 피난자가 피난한 층에서만 덕트를 통해 공기가 배출되어야 하고, 다른 층에서는 댐퍼가 기밀하게 닫혀야 한다. 따라서 유입공기 배출댐퍼에서 가장 중요한 기능은 누설이 작아야 한다는 것이다. 화재층 이외의 층에 설치된 배출댐퍼에서 누설되는 양만큼 화재층에서의 배출량이 부족하게 된다.

따라서 유입공기 배출댐퍼는 누설이 작은 댐퍼를 설치하여야 하며, 누설된 양만큼 송풍기의 풍량을 증대하여 화재층에서 원할한 유입공기의 배출이 이루어져야만 한다.

3. 유입공기 배출댐퍼의 누설량이 제연성능에 미치는 영향 시뮬레이션

유입공기 배출댐퍼의 누설량이 제연성능에 미치는 영향을 검토하기 위해 미국 NIST에서 개발한 CONTAM 프로그램을 사용하였다.

3.1 시뮬레이션의 개요

배출댐퍼의 누설이 부속실 제연시스템 전체에 미치는 영향을 고찰하는 가장 좋은 방법은 누설량이 다른 유입공기 배출댐퍼를 현장에 설치하고 각각 시험하는 방법이 가장 정확할 것이다. 그러나 준공된 현장에서 여러 종류의 배출댐퍼를 각 층마다 설치하였다가 시험 후 다른 배출댐퍼로 교체하는 것은 물리적으로나 경제적으로도 실현이 어려울 뿐만 아니라 제연 성능의 측정을 위한 많은 장비와 인력을 동원하는 것도 매우 어려운 현실이다. 또한 전체 건축물의 준공일정에 영향을 주지 않아야 하며, 사전에 건축주, 관리자의 승인을 득해야 할 뿐만 아니라, 화재경보 등이 발생할 수 있으므로 시공자나 관계인이 없는 시간대를 이용해야 하므로 용이하지 않다.

본 장에서는 시중에서 가장 많이 사용하는 5개의 유입공기 배출댐퍼 누설량을 시뮬레이션에 입력하여 제연성능에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 시뮬레이션 분석을 통해 화재안전기준의 유입공기 배출량 성능기준을 만족하기 위한 배출댐퍼의 최대 허용 누설량을 산출하고자 한다. 덕트와 댐퍼의 누설이 제연시스템에 미치는 영향을 검토하기 위하여 미국 NIST에서 개발한 CONTAM 3.2 프로그램을 사용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 프로그램 명칭의 3.2는 프로그램의 버전을 나타낸다.

3.2 시뮬레이션 현장선정 및 입력 데이터

시뮬레이션 현장으로 선정한 건축물은 최근에 준공된 지하 6층에 지상 10층의 00타워 쇼핑몰이다. 건축물의 용도는 판매시설로서 지하 6층에서 지상 10층 규모이며 지상 1층이 외부로 나갈 수 있는 피난층이다. 지상 10층에는 공조실로 구성되어 있어 제연설비 부속실은 지하 6층에서 9층까지 총 15개소이며 따라서 유입공기 배출댐퍼도 총 15개가 설치되었다.

Table 1은 Contam 시뮬레이션에 입력데이터 값을 정리한 것이며, 유입공기 배출용 송풍기 규격은 4,200 CMH × 650 Pa × 2.2 kW로 10층 공조실에 설치되어 있으며, 여유율 10%를 고려한 유입공기 배출풍량은 4,200 CMH이고, 소방법상 필요한 풍량은 3,780 CMH이다. 유입공기 배출설비의 자세한 내용은 Table 2와 같다.

Table 1

Contam Simulation Input Data

Classification	Input Data	Remark
Temperature	20 °C
Flow Exponent	0.5
Discharge Coefficient	0.6
Fan Cut-off Ratio	0.8
Duct Roughness	0.18
Door Leakage Area	0.007 m²	Test Standard
Duct Allowable Air Leakage	0.89 L/s⋅m²	KARS B 0016

Table 2

Air Supply Pressurization Input Data

Classification	Item	Design Content	Remark
Inflow Air Discharge Volume	Calculated Air Volume	2.1 m² × 0.5 m/s = 3,780 CMH	Fire Door Size × Smoke Proof Velocity
	Margin	10%
	Design Air Volume	4,200 CMH
Equipment Selection	Fan Capacity	4,200 CMH × 650 Pa × 2.2 kW	Air Volume, Static Pressure, Power
	Fan Spec.	Air Foil Fan #3 SS	SS: Single Suction
	Discharge Duct	500 mm × 300 mm
	Discharge Damper	500 mm × 400 mm
	Air Inlet	650 mm × 450 mm

Figure 4는 시뮬레이션 대상 현장의 부속실 제연설비 평면도이다. 유입공기 배출댐퍼는 관련법규에서 화재층 1개소에서만 배출하고 나머지 층에서는 모두 댐퍼를 폐쇄하며, 부속실의 크기 및 형상이 매층마다 동일하게 적용되어 화재층의 설정에 따른 방연풍속 및 누설량이 각 층 유사할 것으로 예상되므로 부속실의 숫자가 증가하는 경우에도 해당되는 배출댐퍼의 숫자만큼 누설량을 합산하여 해석할 수 있다. 따라서 15개 부속실을 가진 건축물을 시뮬레이션하여 검토하면 부속실이 30개 또는 더 많은 건축물에 그 결과를 확대하여 적용하는 것에 아무런 문제가 되지 않을 것이다.

Figure 4

Plan of the auxiliary room smoke control system.

CONTAM 프로그램의 시뮬레이션 작업에서 경계와 경계사이의 누설량에 대한 입력값은 엄격하게 설정하여야 하나, 공간의 크기와는 크게 관계가 없다. 따라서 현장 건축평면을 기반으로 하여 시뮬레이션을 하되 건축물의 내부 형태나 외부형태는 현장 도면과 비례하지 않는다. 본 시뮬레이션은 연돌효과를 고려하지 않으므로 외기온도는 통상적인 입력 값 20 ℃를 적용하였다.

Figure 5는 시뮬레이션 개략도이다. 평면도상에서 우측하부에 있는 특별피난계단에 급기가압설비가 설치되어 있으며, 바로 옆의 계단은 피난계단이므로 제연설비 대상에서 제외된다. 부속실 내부에 급기용 제연 샤프트와 배기용 샤프트가 나란히 방화구조의 벽체 내부에 설치되어 있으며, 유입공기 배출 덕트는 전실 출입문 앞에 천정형으로 설치되어 있다. 배출덕트의 크기는 500 mm (W) × 400 mm (H)이며, 연결된 덕트는 500 mm (W) × 300 mm (H)이다. 건축물은 지하 6층까지 연결되어 있으며, 배출기가 설치된 지상 10층은 공조실로 급기가압제연은 9층까지만 수행하였다.

Figure 5

Simulation schematic.

방화문의 누설틈새 크기는 KS F 3109 문세트에 따른 방화문의 성능기준 0.9 m³/min/m²당(at 25 Pa)값을 환산하여 누설면적 0.007 m²을 적용하였고 유입공기 배출댐퍼의 압력에 따른 누설량은 Table 3은 유입공기 배출댐퍼의 시험체 선정에 대한 내용이며 가장 큰 특징은 샘플 A와 B는 댐퍼 날개에 seal이 없고, 샘플 C, D, E는 댐퍼 날개에 seal이 있는 air tight 형이다. Table 4의 샘플 A~샘플 E의 누설량 시험결과를 적용하였다. 덕트의 재질을 고려해 조도계수는 0.18 mm를 적용하였다.

Table 3

Selection of Test Specimen for Inlet Air Discharge Damper

Specimen	A	B	C	D	E
Enclosure Material	Steel	Steel	Aluminum	Steel	Steel
Wing Material	Steel	Steel	Aluminum	Aluminum	Aluminum
Seal	No	No	Yes	Yes	Yes
Type of Wing	Parallel Wing	Parallel Wing	Parallel Wing	Counter Wing	Counter Wing
Axial Direction	Horizontal Axis	Horizontal Axis	Horizontal Axis	Horizontal Axis	Horizontal Axis
Quantity of Wings	5	5	3	3	4
Test Temperature	26.9 °C	27.4 °C	26.8 °C	24.2 °C	23.8 °C
Size (mm)	600 × 500 × 170	500 × 600 × 200	600 × 500 × 200	600 × 500 × 200	600 × 500 × 200
Picture

Table 4

Leakage Test Results (m³/min/m²)

Classification	250 Pa	1,000 Pa	2,000 Pa	3,000 Pa	UL555S Grade (at 1,000 Pa)
Sample A	9.98	28.42	48.28	-	Class IV
Sample B	9.70	27.55	47.33	-	Class IV
Sample C	0.50	1.85	3.80	5.92	Class I
Sample D	0.35	1.28	2.60	4.20	Class I
Sample E	0.45	1.88	4.18	6.72	Class I

배출기는 고정된 정격출력이 아니라 배출기 특성곡선을 입력하여 덕트 및 배출댐퍼에서 마찰손실의 변화에 따라 송풍량이 변경되도록 하여 실제 상황과 최대한 유사하도록 설정하였으며 배출기 컷오프(cut-off) 값은 0.8을 입력하였다.

배출기의 특성곡선은 배출기 특성곡선상의 4개소 포인트를 입력하면 자동으로 프로그램 상에서 특성곡선이 그려지며 시뮬레이션을 수행하여 배출기 풍량이 증가하면 정압이 감소하고 반대로 풍량이 감소하면 정압이 증가한다.

시뮬레이션 대상의 현장에는 지하 6층에서 지상 10층 팬룸까지 그리고 배출기 후단에서 배기루버까지 덕트가 설치되어 있으며, 도면에 표기된 덕트의 규격 및 길이는 Table 5와 같다.

Table 5

Duct Spec. & Length Installed on Site

Classification	Duct Size (mm)	Duct Length (m)	Installation Location
1	500 × 300	122.6	Each Floor Vestibules
2	600 × 250	20.4	Each Floor Vestibules, Shaft
3	650 × 400	19.6	In AHU Room

각층 거실에서 부속실까지의 덕트는 500 mm × 300 mm 덕트가 설치되었고, 입상과 부속실 내부에는 500 mm × 250 mm, 배출기에서 배기루버까지는 650 mm × 400 mm 덕트가 설치되어 있으며, Contam 프로그램에 입력된 상세한 데이터값은 Figure 6과 같다.

Figure 6

Input data for duct.

4. 시뮬레이션 결과 및 분석

4.1 시뮬레이션 결과

Table 6에서 샘플 A의 시뮬레이션 결과를 보면 지상 10층에 설치된 배출기에서 멀어질수록 정압이 감소할 것이므로 지상 9층에서 배출풍량이 241 CMH에서 지하 5층에서 158 CMH로 점차 감소하였음을 알 수 있다. 또한 층별 누설량은 지하 6층은 화재층으로 설정되어 배출댐퍼가 열린상태이므로 2,728 CMH로 배출풍량이 가장 크다. 지하 5층에서 지하 4층간에는 3 CMH, 지하 3층에서 지하 2층간에는 6 CMH, 지상 3층에서 지상 4층간에는 7 CMH, 지상 7층에서 지상 8층간에는 9 CMH로 배출기에 가까워질수록 점차 증가하였음을 알 수 있다. 이는 배출기와 가까울수록 덕트 내부와 외부간의 정압차이가 커졌음을 미루어 짐작할 수 있다.

Table 6

Exhaust Air Flow Simulation Result (CMH)

Item	Sample A	Sample B	Sample C	Sample D	Sample E	Remark
B6	2,728	2,764	4,266	4,309	4,261	Inflow Air Emission Measurements: 2,016 CMH [at B6], Duct Leakage Grade: KARS B 0016 “B” Fire Protection Act Reference Performance: “3,780”
B5	158	155	16	11	16
B4	161	158	16	11	17
B3	165	162	17	12	17
B2	169	166	17	12	17
B1	174	171	17	12	18
1F	181	178	18	12	18
2F	187	184	18	13	19
3F	194	190	18	13	19
4F	201	197	19	13	19
5F	209	204	19	13	20
6F	216	212	20	14	20
7F	225	220	20	14	21
8F	234	229	20	14	21
9F	241	236	21	14	21
Air Volume	5,694	5,681	4,915	4,885	4,918	Fan Air Volume

샘플 B의 지하 6층에서 유입공기 배출량이 2,764 CMH로 샘플 A의 2,728보다 커졌으며, 배출기 풍량은 5,681 CMH로 샘플 A의 5,694 CMH보다 감소하였다. 배출기의 풍량이 커진 이유는 지하 6층에서 9층까지 설치된 댐퍼의 누설량이 증가하므로 배출기에 필요한 정압이 감소하기 때문이다. 샘플 B 댐퍼의 누설량이 작으므로 당연히 지하 6층의 유입공기 배출량은 샘플 A보다 커졌다. 각 층에 누설량 차이는 샘플 A와 유사한 패턴을 가지며 그 값은 샘플 A보다 약간 작은 값을 갖는다.

샘플 C와 샘플 E의 시뮬레이션 결과를 보면 지하 6층에서 유입공기 배출량이 각각 4,266 CMH, 4,261 CMH로 큰 값을 가지며, 10층에서의 배출기의 풍량도 4,915 CMH, 4,918 CMH로 덕트내 저항이 커지므로 샘플 A, B값보다 크게 감소하였음을 확인 할 수 있다. 각 층별 누설량도 16 CMH~21 CMH로 현격하게 샘플 A, B값보다 감소하였다. 배출댐퍼의 누설량이 감소하면서 층간 댐퍼 누설량의 차이값도 지하 6층에서 지하 9층까지 별다른 차이가 없이 균일하게 나타났다.

샘플 D의 경우 지하 6층에서 유입공기 배출량은 4,309 CMH로 가장 큰 값을 가지며, 10층에서 배출기의 풍량은 4,885 CMH로 가장 작다. 지하 6층에서 지상 9층까지의 각 댐퍼의 누설량이 가장 작으므로 배출량이 가장 크고 덕트내의 마찰손실이 가장 커지므로 송풍량은 가장 작아진 것을 확인하였다. 각 층에서 댐퍼의 누설량도 11 CMH에서 14 CMH로 가장 작은 값을 가졌다.

Table 2에서 화재안전기준을 만족하는 유입공기 배출풍량은 3,780 CMH이며 샘플 A~E 중에서 제연설비의 성능기준을 만족하는 배출댐퍼는 샘플 C~E이다. 샘플 A와 B는 각각 2,728 CMH, 2,764 CMH로 성능기준인 3,780 CMH와 비교하여 각각 1,052 CMH, 1,016 CMH가 부족하여 성능을 만족하지 못하고 있다.

4.2 시뮬레이션 결과 분석

Table 7은 댐퍼의 최대 허용 누설량 산출을 위한 시뮬레이션 결과이다. 지하 6층 배출댐퍼에서 유입공기 배출풍량 3,780 CMH가 화재안전기준의 성능기준에 적합하게 배출되고 있으며, 이때 10층에 설치된 배출기의 풍량은 5,213 CMH이다. 배출댐퍼가 배출기에서 멀어질수록 덕트 내부와 외부간의 차압이 감소하므로 누설량도 감소하고 있으며, 각 층 배출덕트의 누설량이 67 CMH~90 CMH까지 분포하고 있다. 이 값은 지하 6층에서 유입공기 배출풍량을 만족하기 위해서는 각 층의 배출댐퍼가 상기의 누설량 이상값을 가지면 안되는 최대 허용 누설량이다.

Table 7

Damper Maximum Allowable Leakage Calculation Result (CMH)

Item	Damper Maximum Allowable Leakage	Remark
B6	3,780	Inflow Air Emission Measure att B6 Duct Leakage Grade: KARS B 0016 “B” Fire Protection Act Reference Performance: “3,780”
B5	67
B4	68
B3	69
B2	71
B1	73
1F	75
2F	76
3F	78
4F	80
5F	82
6F	84
7F	86
8F	88
9F	90
Air Volume	5,213	Fan Air Volume

Table 8은 Table 7의 시뮬레이션을 통해 산출한 누설유량계수 C 값 0.00137을 단위면적당 누설량값으로 환산한 결과이다. 압력은 UL555S 댐퍼의 누설등급과 비교하기 용이하도록 동일한 차압값으로 계산하였다. 차압 3,000 Pa에서 화재안전기준의 성능기준을 만족하기 위한 배출댐퍼의 최대 허용 누설량은 15.01 m³/min/m² 이었다.

Table 8

Damper Maximum Allowable Leakage (m³/min/m²)

Item	250 Pa	1,000 Pa	2,000 Pa	3,000 Pa
Damper Leakage Amount	4.33	8.67	12.25	15.01

Table 9는 최대 허용 누설량을 UL555S 댐퍼의 누설등급과 비교한 값이며 Figure 7은 가시적으로 누설량 등급과 비교한 그래프이다. 댐퍼의 최대 허용 누설량은 Class Ⅱ 이하의 기밀 성능을 가져야 한다.

Table 9

Comparison with Leakage Rating of UL555S Damper (m³/min/m²)

Classification	250 Pa	1,000 Pa	2,000 Pa	3,000 Pa
I	1.22	2.44	3.35	4.27
Ⅱ	3.058	6.10	8.54	10.67
Ⅲ	12.20	24.39	34.15	42.68
IV	18.30	36.59	51.22	64.02
Maximum Allowable Leakage Damper Leakage	4.33	8.67	12.25	15.01

Figure 7

Comparison of maximum allowable leakage ratings.

5. 결 론

기존의 선행논문에서는 부속실 제연설비에서 사용하는 제연댐퍼중 주로 자동차압조절댐퍼에 대한 누설량 등 다양한 접근이 이루어지고 있으나, 현장 조사결과 성능이 충족되고 있지 않은 유입공기 배출댐퍼에 대해서는 누설량, 댐퍼의 누설등급 선정 등에 대한 논문이 전무한 상황이다. 제연설계를 수행하는 설계자는 설치되는 댐퍼의 누설량에 대한 정보가 있어야 누설되는 값을 제외하고, 관련법규에서 요구하는 유입공기 배출풍량을 만족시킬수 있도록 설계를 수행할 수 있으나, 이러한 정보가 없어 정확한 제연설계가 어려운 상황이다. 따라서 시중에서 유통되고 있는 유입공기 배출댐퍼의 누설량을 시험과 시뮬레이션을 통해 성능확보를 위한 누설등급에 대한 대안을 제시하고자 하였다.

덕트와 댐퍼의 누설량이 제연시스템에 미치는 영향을 검토하기 위하여 CONTAM 프로그램을 이용한 시뮬레이션을 수행하였다. 최근에 준공된 지하 6층에서 지상 10층 규모의 판매시설을 대상으로 하였으며, 관련 소방법에 따른 유입공기 배출풍량 성능기준은 3,780 CMH이며 여유율 10%를 더하여 4,200 CMH로 배출기를 선정하고, 배출기 입력값은 정격 풍량이 아니라 특성곡선을 입력하였다. 부속실은 지하 6층에서 지상 9층까지 설치되었으며, 배출기는 10층에 설치하였다. 덕트의 누설은 공조용 덕트의 허용 누기량(KARS B 0016)의 B등급을 적용하였다.

앞서 시험한 5개의 유입공기 배출댐퍼의 누설량을 시뮬레이션을 통해 입력하고 제연성능에 미치는 영향을 분석하였다. 지하 6층에서 유입공기가 배출되는 것으로 가정하고 시뮬레이션을 수행한 결과 유입공기 배출풍량이 샘플 C, D, E는 각각 4,266 CMH, 4,309 CMH, 4,261 CMH로 화재안전기준의 배출성능 3,780 CMH 보다 큰 값을 가졌으며, 샘플 A와 B는 각각 2,728 CMH, 2,764 CMH로 성능기준에 미치지 못하였다.

또한 화재안전기준의 유입공기 배출성능을 만족하기 위한 배출댐퍼의 최대 허용 누설량은 시뮬레이션을 통해 검토한 결과 차압 3,000 Pa 상태에서 누설량 15.01 m³/min/m² 이었으며, 이를 UL555S 댐퍼의 누설등급과의 비교하면 댐퍼의 최대 허용 누설량은 Class Ⅱ 이하의 기밀 성능을 가져야 한다.