[연돌효과]고찰

Ⅴ. 고찰

 

실험 장치는 출입구를 제외하고 밀폐한 건물, 샤프트 상단에 환기구가 있는 건물, 모든 개구부 및 창을 연 건물, 최상층의 창만 연 건물을 비교하기 위해 설계하였다. 실험은 건물 내부와 외부의 온도 차이를 발생시키기 위해, 건물 내부에 전구를 설치해 내부의 온도를 높여주었다. 온도를 계속 상승시켜주면서 건물 최상층과 최하층의 압력을 비교해보았으며, 샤프트에서는 바람이 발생하는지 알아보기 위해 풍속계를 설치했다. 전체적으로 보았을 때, 건물 내부에서 압력차는 발생했으나 샤프트에 설치한 풍속계는 측정이 되지 않았다. 이는 설계한 건물 모형에서 발생한 압력차가 너무 미미하고, 모형의 높이가 1m 정도밖에 되지 않기 때문이라고 판단한다.

네 가지 경우의 실험 중 대체적으로 3층, 즉 건물의 가운데 부분의 온도가 가장 높게 나타났는데, 이는 가운데 층은 최하층, 최상층과는 다르게 위와 아래층으로부터 전구 열을 받기 때문인 것으로 보인다.

1차 실험과 2차 실험을 비교했을 때, 최하층부분의 온도가 건물의 가운데 부분 만큼 온도가 올라갔는데 그 이유는 샤프트 상단의 개구부를 염으로서 건물 상층으로부터의 공기 유입의 영향으로 인해서라고 추측된다. 다만, 유입량이 증가한 만큼 배출량 또한 증가했기 때문에 압력차의 변화는 크게 없다.

1차 실험과 3차 실험을 비교한 경우에는 온도 상승 양상은 비슷하나 3차 실험의 경우 압력차가 1차 실험에 비해 거의 발생하지 않는다는 것을 알 수 있다. 이는 창문의 개수, 즉 공기가 이동할 수 있는 통로가 많아짐에 따라 건물 내부의 압력도 대기압과 비슷하게 맞출 수 있다고 생각된다. 다시 말해 창문을 모두 연 경우에 가장 연돌 현상을 줄일 수 있다고 판단된다.

마지막으로 1차 실험과 4차 실험은 밀폐된 상태와 샤프트 상단 개구부, 최상층 창문만 연 상태를 비교한 것이다. 마찬가지로 온도 그래프에서 보면 온도는 별 차이가 없다. 하지만 압력 그래프를 보았을 때 1차 실험과 비교해보면 시간이 갈수록 압력차가 점점 더 심해지고 있음을 알 수 있다. 그 이유는 최상층에만 창문이 있어 최상층에서는 건물 외부의 기압과 내부의 기압을 맞출 수 있어 압력변화가 크지 않지만, 아래층에서는 층마다 공기가 빠져나가지 못하게 되므로 최하층 압력 증가의 폭이 크게 나타나게 된다. 따라서 최상층과 최하층의 압력차가 크게 나타나게 되고, 연돌 현상을 오히려 심화시키는 결과를 낳게 된다.

본 연구에서의 실험은 실제 건물의 모형을 단순화해서 축소한 모형이고, 아크릴 판 사이의 미세한 틈이 있었기 때문에 어느 정도 오차가 발생했을 것이라 생각된다. 하지만 그런 모형에서도 압력차가 발생하였고, 건물 샤프트의 상단부나 출입구부분에 손을 대면 약간은 서늘한 바람이 느껴진 것으로 보아 실제 건물에서는 연돌 현상이 충분히 큰 문제가 될 수 있다고 판단된다. 따라서 고층 건물을 설계할 때, 연돌 현상의 발생에 초점을 맞추어 설계되어야 한다. 특히 건물의 창문 및 환기구가 연돌 현상에 중요한 역할을 하므로 그 위치를 신중하게 결정해야 할 것이다.