지하주차장 제연 설계를 위한 CONTAM 시뮬레이션 종합 가이드

🔥 지하주차장은 화재 발생 시 연기가 빠르게 확산되는 대표적인 위험 공간입니다.
따라서 제연 설비 성능을 사전에 시뮬레이션하여 검증하는 것이 필수인데,
이때 많이 활용되는 도구가 NIST의 CONTAM입니다.

이번 글에서는 CONTAM을 활용한 지하주차장 제연 설계 방법과
국제(NFPA·SFPE) 및 국내(NFSC) 기준을 정리해 보겠습니다.

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📘 CONTAM 시뮬레이션 개요

• CONTAM: 멀티존 공기 흐름 + 오염물(연기) 해석 소프트웨어
• 주요 기능:
  • Zone(공간 체적) 정의
  • Flow Path(문·틈새·루버·팬) 모델링
  • Schedule(시간-상태) 시나리오 설정
  • ΔP(압력차), Q(유량), Smoke 농도 계산

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🏗️ 시나리오 사전 결정사항

제연 모델을 시작하기 전에 가정과 조건을 정리해야 합니다【10_CONTAM 시나리오 결정사항】.

항목주요 옵션

목적	팬 용량 검증 / 연기농도 평가
외기조건	풍속·온도 고려 여부
설비운전	특정 설비만 vs 전체 연동
스프링클러	미작동 / 정상작동
시간조건	정상상태 vs 과도응답
누설경로	기준값 / EN12101 / 경년변화 반영
문 차압한계	국내 기준: 개방력 ≤110 N

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🏷️ Zone 정의 시 주의점

• 체적 산정: 면적 × 층고
• Zone 유형:
  • Normal (실내 공간)
  • Phantom (램프·아트리움 등 가상 구획)
  • Ambient (외기, 기상조건 입력)
• 연결성 확보 필수: 모든 Zone은 Outside와 직·간접 연결 필요

예시:

[ZONES]

 1, B2_Parking, 9000, 20
 2, B3_Parking, 9000, 20
 3, Ramp, 1200, 20
 4, Stair1, 600, 20
 5, ElevLobby1, 300, 20
 6, Outside, 1.0e9, 20

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🌬️ Crack(누설경로) 모델링

CONTAM의 Crack은 실제 건축물의 문 틈새, 외벽 균열을 모델링합니다【03_CONTAM_예제_복층】.

• 유량-압력 관계식
  • Q = C * (ΔP^n)
    • C: 유량계수 (m³/s·Pa⁻ⁿ)
    • n: 유동 지수 (일반적으로 0.65)
• ELA (Equivalent Leakage area)변환 공식
  • C = Cd * A_ELA * sqrt(2/ρ) * (ΔP_ref^(0.5 - n))
    • Cd ≈ 0.6~0.65
  • ΔP_ref = 참조차압 (보통 10 Pa)
  • 👉 국내 실무: 문틈 1개당 ELA ≈ 32 cm² 기준 자주 사용

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⏱️ Schedule 활용 (시간-상태 제어)

CONTAM은 시간표 기반 동작 제어가 가능합니다【02_CONTAM_사용자매뉴얼】.

• 팬 기동 지연
  • Schedule_EF: 0=0; 2=0; 3=1; 300=1
• 단계 운전
  • 0=0; 3=0.5; 8=1.0; 300=1.0
• 문 개폐
  • 0=0; 5=1; 300=1
• 연기 발생
  • 0=0; 3=0.2; 10=1.0; 300=1.0

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⚖️ 국제·국내 ΔP 기준 비교

기준최소 ΔP최대 ΔP (문개방력)특징

NFPA 92	연기 유입 방지	문 개방력 ≤133 N (30 lbf)	Table A.4.4.2.2 제공
SFPE Guide	연기침투 방지치	문 개방력 133 N 기준	절차 중심 설계 방법
NFSC 501A (국내)	40 Pa (무스프링클러) 12.5 Pa (스프링클러 有)	문 개방력 ≤110 N	법적 최소 기준
실험 연구	12.5 Pa도 방지 가능	굴뚝효과 시 50 Pa 필요	보수적 설계 권장

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🛠️ 설계·검증 가이드

• 목표 ΔP: 40~60 Pa (NFSC 충족 + 문 개방력 ≤110 N)
• 보충공기 루버: ≤1.0 m/s
• 시나리오: 겨울/여름, 문 개방 패턴, 스프링클러 작동 여부 반영
• 민감도: 누기량 ±20%, 풍압 ±5 m/s, 팬 성능 변동
• 검증: FSCS 시험, ΔP 기록, 문 개방력 계측 포함

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✅ 결론

• CONTAM은 지하주차장 제연 설계에서 Zone–Crack–Schedule–ΔP 기준 검토를 통합적으로 지원합니다.
• NFPA·SFPE는 절차와 원칙, NFSC는 법적 최소 요구사항(ΔP, 문 개방력)을 제시합니다.
• 따라서 40~60 Pa 차압 유지 + 문 개방력 ≤110 N을 기본으로, 시뮬레이션과 성능시험을 병행하는 것이 안전합니다.