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소방기계

Dr.risk 2010. 5. 17. 17:59
가스계소화설비 성능시험
가스계 소화약제 비교
저압식 C02 설비
건식 스프링클러 시스템의 Quick Opening Device
연결송수관 설비
연소방지설비
원심펌프의 특성곡선
가스약제 비교표
수계설비에서 사용하는 안전밸브
준비작동식설비의 작동원리
CDC 분말소화제
Drencher System
Pipe Schedule System과 Hydraulically Designed System
Preaction System의 Interlock Type
Skipping 현상
Soaking Time
SP설비의 배관경을 결정하는 방법
가스계소화설비 성능시험상 문제점 및 대책
1. 서론
- 1995. 8 청정소화약제소화설비가 국내에 도입되었으며, 도입은 NFPA2001를 근간을 하고 있으며, 세부적인 기술적인 사항에 대해서는 시스템제조업체의 설계시공 및 시운전메뉴얼에 명시 된 사항을 적용토록 규정하고 있다.
그러나 관련규정에는 세부사항이 명시되지 않았다는 이유로 대부분의 청정소화약제소화설비의 설계 시공 등이 잘못 적용되고 있어 그 목적하는 바의 기능을 보장할 수 없는 심각한 문제등이 제기 되고있는 실정이다.
2. 외국의 경우
- 소화약제 방출시 급격한 온도변화와 체적팽창이 되는 CO2설비를 제외하고는 성능확인을 위한 가스계 소화약제의 직접적인 방출시험을 권장하지 않거나 금지토록 규정하고 있으며 이에 대한 대안으로 간접적인 시험방법을 도입하고있다.
1) 설계농도의 입증
- 소화약제 방출 후 방호대상물의 실질적인 보호를 위한 소화농도유지시간(Retention Time)등을 확인하고 보험회사에서는 그 성능이 입증되지 않는 경우 보험인수를 거부하며, 성능입증여부에 따라 화재보험요율산정시 적용상 차별을 두고 있다.
2) 설계프로그램의 입증
- 직접적인 방출시험없이 방출유량, 오리피스의 형상, 분구면적의 적정성 및 방출시간의 적정성을 확인하기 위한 필수적인 사항으로서 선진국의 경우 UL, FM, LPC, VDS 등과 같은 공인기관에 의해 프로그램의 검증이 이루어지고 있다.

3) 기계, 전기적인 기능시험

- 화재감지기 신호에 의한 기동장치의 작동시험
4) 배관의 기밀시험
- 배관용접부의 구조적인 안전전성을 확인하기 위한 기밀시험이며 대상은 용기집합관, 선택밸브 배관 및 기동용 가스배관 등이다.
5) 배관의 통기시험 (PLFF TEST)
- 저장용기 일부의 소화약제만을 방출하여 배관의 통기를 시험하는 것으로 기계,전기적인 기능시 험을 보완하는 시험이다.
3. 국내의 실태
- CO2소화설비의 경우 저장용기의 전량 방출시험 대신 극히 일부의 소화약제만을 방출시켜 왔으나 이 방법으로는 소화농도, 방출시간 및 소화농도지속시간에 대한 확인이 불가능하고 다만 기계적인 기능시험에 의해 기기작동여부 상태확인에 불과하여 소화설비의 소화성능 확보의 적정성 및 확인 확인에 대한 개념정립이 되지않고 있는 실정이다.
또한 청정소화설비의 경우, 직접적인 전량방출시험을 하고 있으나 일부 과압, 방출시간과 열분해부산물의 다량발생 등의 문제가 발생하는 등 심각한 문제점이 제기되고 있는 실정이다.
또한 가스계 소화설비의 경우 방호공간에 대한 밀폐도가 소화농도유지를 위한 최대관건이나(CO2 의 경우 전기실 등에는 최소 20분 이상의 소화농도유지 지속시간, 청정소화약제의 경우 최소 10분이상의 소화농도유지 지속시간이 요구됨)국내의 경우 개구부가 있을 경우 이를 밀폐하기 보다는 약제량을 추가, 개구부 보상을 적용하여 소화농도 유지시간을 달성할 수 없는 실정이다.
4. 개선대책
1) 가스계소화설비에 대한 인식변화
기존의 소화성능을 보장할 수 없는 배관의 기밀시험 및 통기시험위주의 성능시험을 지양하고 성능실행위주의 소화약제설비가 될 수 있도록 기술적으로 접근하는 인식의 전환이 필요하다.
2) 성능시험방안
2-1. 사전성능검사
a.설계프로그램의 검증(System사의 국제공인취득, 국내개발제품의 경우 국내의 권위있는 기 관에 의한 검증)
b.수리계산서 및 도면검토
c.설계기준에 대한 검토(제조사 기준서에의 적합성 여부 검토)
d.사용자재에 대한 승인(고압측 자재의 적정성 여부 확인)
e.주요 시공단계별 검사 강화(고압측 배관 용접부 검사 등)
f.철저한 시공관리
2-2. 사후성능시험
a.배관계통에 대한 기밀시험 및 통기시험 실시
b.기능시험(기계, 전기적인 시험)
c.성능시험
   -CO2설비 : 전량방출시험을 실시
   -청정소화설비 : 방호공간의 밀폐도시험을 실시하여 소화농도유지시간 등을 확인.
가스계 소화약제 비교
구분 Halon 1301 NAFS-Ⅲ FM-200 CO2(고압식) INERGEN
소화약제 CF3Br HCFC-BLEND.A HFC-227ea CO2 IG-541
약제부피비율 1 1.4 2.55 4 Halon의 7배
소화원리 부촉매 효과(30초) 부촉매(10초) 냉각작용(10초) 질식효과(1~7분) 질식소화(60초)
소화농도 5~10 % 15% 7 % 34~75 % 31 %
안전성 550℃에서 열분해, 불화수소가스 방출     질식위험, -80℃ 정도의 냉각피해  
인체위험성 농도 20 % 에서 실신위험     농도 20 % 에서 단시간 내 사망  
환경문제 ODP가 가장 높다     GWP 가장 높다  
가스압력 42 Kg/㎠ 42 Kg/㎠ 25 Kg/㎠ 53 Kg/㎠ 153 Kg/㎠
충전비 0.9~1.6     1.5~1.9  
배관 Sch 40 이상 Sch 40 이상 Sch 40 이상 Sch 80 이상 Sch 80 이상
분사헤드 방사압력 9 Kg/㎠ 8.3 13.8 방사압력 14 Kg/㎠ 22.9
설계가능거리 80 m 40m 40 m 80 m 300 m
용기 체적/약제량 68L/50Kg 68/50 68/50 68/45 80L/12.4㎥
약제가격 30,000원/Kg 30,000원/Kg 50,000원/Kg 500원/Kg 15,000원/Kg
장점 소화성능 가장 효과적인 소화약제   소화성능 우수하여 세계적으로 많이 사용 침투성 우수 천연청정가스로 ODP,GWP가 0
단점 오존층 파괴물질 2030년 사용제한 원거리 배관 불가능 고압배관 고압배관 사용
Inergen ①Inergen 가스량 계산
  = 방출계수에 의한 약산
  = UL Inergen Gas(㎥) = V * 0.479 = 소방기술기준의 계산 = 2.303 * V/S * (Log 100/100-C) * Vs
②실린더 용기수 계산 = UL Inergen Gas(㎥)÷12.4㎥(용기당 UL Inergen Gas 충전량)
③한개의 헤드가 방호할 수 있는 범위 = 가로 9.8m * 세로 9.8m * 높이 3.7m
FM-200 ①가스량 계산 = [체적(㎥)*0.5498Kg] + [개구부 면적(㎡)*4.8Kg]
②실린더 용기수 계산 = 가스량 ÷ 93Kg
Halon 1301 ①[방호구역 체적 * 기준약제량(0.32Kg/㎥)]+{개구부 면적*가산량(2.4Kg/㎡)]
② 유량(Kg/sec) = 총약제량 ÷ 30sec
C02 ①[방호구역 체적*기준약제량(1.3Kg/㎥)]+[개구부 면적*가산량(10Kg/㎠)]
②실린더 용기수 계산 = 가스량 ÷ 45Kg
③유량(Kg/sec) 계산 = 가스량 ÷ (7 * 60sec)
④분사헤드의 분구면적(㎠) 계산(헤드 8개일 때)
   -심부화재 : 195Kg÷8개÷1.3Kg.㎟.분.개÷7분 = 2.679㎟ = 0.027㎠
   -표면화재 : 195Kg÷8개÷1.3Kg.㎟.분.개÷1분 = 18.75㎟

저압식 C02 설비
1. 개요
- C02를 저온으로 냉각액화하여 대용량의 용기에 저장하는 방식으로 대량의 C02를 냉동기로 액화시켜 두었다가 화재시 적정량을 방출시켜 소화하는 설비이다.
원자력, 화력발전소 등 대형 산업설비에 적용되고 있으며, 고압식인 봄베에 비하여 설치공간이 적고 경제적이며 고압식보다 안전하다. 저압식 저장용기에는 용기내부의 온도를 -18℃이하에서 21Kg/㎠이상의 압력을 유지할 수 있는 자동냉동장치를 설치하여야 한다.
2. 탱크용량
2-1. 용량 : 1.5~60톤
2-2. 충전비 : 1.1~1.4L/Kg
2-3. 저장압력 : -18℃에서 21Kg/㎠압력유지
2-4. 냉동기 : 1~6Hp
3. 고압식과 저압식의 비교
용기 실린더 탱크
저장용량 68L/45Kg 1.5~60톤까지 다양함
압력 58Kg/㎠ 21Kg/㎠
저장온도 상온 21℃ -18℃(냉동기로 유지)
경제성 3,000Kg미만시 경제적 3,000Kg초과시 경제적
관리 용기내 가스누설등 관리 어려움 냉동기의 운전상태가 항상 정상적일 것
적용여부 다수 사용중 발전소 등에 사용
4. 계통도
건식 스프링클러 시스템의 Quick Opening Device
1. 개요
- Dry Pipe System의 단점으로는 밸브의 개방 후 스프링클러 헤드까지 물이 도달하는 시간이다 이 시간지연은 화재를 확대시키고 또한 공기배출시 산소공급으로 화재확산으로 더 많은 헤드의 개방을 촉진한다.
이와 같은 문제점은 부분적으로 QOD의 설치로 해결될 수 있다.
따라서 QOD는 Pipe에서 공기배출을 촉진하고 1~2개의 헤드가 개방 되었을때 드라이밸브의 개방을 신속하게하기 위해 설치한다.
2. 배관내 용적에 따른 QOD 설치조건
2-1. 헤드까지의 물 도달시간이 60초 이내여야 하고
2-2. 배관내 용적은 750gal 정도로 제한하며
2-3. 보통 배관내 용적이 500gal 이상이면 QOD를 설치한다
3. 설비개요
- 건식밸브 2차측에 설치하여 크래퍼를 신속하게 개방시키고 배관내의 공기를 빨리 배출하기 위한 보조장치로서 가속기와 공기배출기등이 있으며, 크래퍼 2차측의 배관체적에 따른 공기 충전량이 많을 때 사용한다.
3-1. Accelerator(가속기)
헤드의 작동에 따라 건식밸브 2차측의 공기압력이 설정압력보다 낮아졌을 때 가속기가 작동하여 2차측의 압축공기 일부를 크래퍼의 1차측 중간챔버로 보내어 건식밸브가 신속히 개방되도록 한다.
3-2. Exhauster(배출기)
건식밸브 2차측의 공기압력이 설정압력보다 낮아졌을 때 공기배출기가 작동하여 2차측의 압축공 기가 대기 중으로 배출하여 소화수가 빨리 공급될수 있게 하여준다.



연결송수관 설비
1. 송수구 설치기준
1) 습식의 경우에는 송수구·자동배수밸브·체크밸브의 순으로 설치.
2) 건식의 경우에는 송수구·자동배수밸브·체크밸브·자동배수 밸브의 순으로 설치.
2. 연결송수관 설비의 배관 설치기준
  1) 주배관의 구경은 100밀리미터이상의 것으로 할 것
2) 지면으로부터의 높이가 31미터이상인 소방대상물 또는 지상 11층이상인 소방대상물에 있어 서는 습식설비로 할 것
3) 연결송수관설비의 배관은 주배관의 구경이 100밀리미터이상인 옥내소화전설비· 스프링클러 설비 또는 물분무소화설비의 배관과 겸용할 수 있다.
3. 연결송수관설비의 방수구 설치기준
3-1. 연결송수관설비의 방수구는 그 소방대상물의 층마다 설치하여야 한다. 다만, 다음 각목의 1에 해당하는 층에는 설치하지 아니할 수 있다.
1) 아파트의 1층 및 2층
2) 소방자동차의 접근이 가능하고 소방대원이 소방자동차로부터 각 부분에 쉽게 도달할 수 있는 피난층
3-2. 방수구는 계단으로부터 5미터이내에 설치하되, 그 방수구로부터 그 층의 각 부분까지의 수평 거리가 다음 각목의 기준을 초과하는 경우에는 그 기준이하가 되도록 방수구를 추가하여 설 치하여야 한다.
1)지하가 또는 지하층의 바닥면적의 합계가 3천제곱미터이상인 것은 25미터
2)가목에 해당하지 아니하는 것은 50미터
3-3. 11층이상의 부분에 설치하는 방수구는 쌍구형으로 하여야 한다. 다만, 다음 각목의 1에 해당하는 층에는 단구형으로 설치할 수 있다.
1)아파트의 용도로 사용되는 층
2)스프링클러설비가 유효하게 설치되어 있고 방수구가 2개소이상 설치된 층
3-4. 방수구는 바닥으로부터 높이 0.5미터이상 1미터이하의 위치에 설치할 것
3-5. 방수구는 구경 65밀리미터의 것으로 하여야 한다.
3-6. 방수구는 개폐기능을 가진 것으로 할 것
4. 연결송수관설비의 방수기구함 설치기준
- 방수기구함은 방수구가 가장 많이 설치된 층을 기준하여 3개층마다 설치하되, 그 층의 방수 구마다 보행거리 5미터이내에 설치하여야 한다.
5. 연결송수관설비의 가압송수장치 설치기준
5-1. 높이 70미터이상의 소방대상물에 설치하여야 한다.
5-2. 펌프의 토출량은 1분당 2천400리터이상이 되는 것으로 할 것.
5-3. 펌프의 양정은 최상층에 설치된 노즐선단의 압력이 3.5Kg/㎠이상의 압력이 되도록 할 것
5-4. 가압송수장치는 방수구가 개방될 때 자동으로 기동되거나 또는 수동스위치의 조작에 의하여 기동되도록 하여야 한다. 이 경우 수동스위치는 2개이상을 설치하되, 그중 1개는 다음 각목 의 기준에 의하여 송수구의 부근에 설치하여야 한다.
송수구로부터 5미터이내의 보기 쉬운 장소에 바닥으로부터 높이 0.8미터이상 1.5미터이하로 설치하여야 한다.
연소방지설비
1. 송수구의 설치기준
  1) 소방펌프자동차가 쉽게 접근할 수 있는 노출된 장소에 설치하되, 눈에 띄기 쉬운 보도 또는 차도에 설치하여야 한다.
2) 송수구는 구경 65밀리미터의 쌍구형으로 하여야 한다.
3) 송수구로부터 1미터이내에 살수구역 안내표지를 설치하여야 한다.
2. 연소방지설비의 배관 설치기준
  - 연소방지설비에 있어서의 수평주행배관의 구경은 100밀리미터이상의 것으로 하되, 연소방지설 비용전용헤드 및 스프링클러헤드를 향하여 상향으로 1,000분의 1이상의 기울기로 설치하여야 한다.
3. 방수헤드 설치기준
  1) 천정 또는 벽면에 설치하여야 한다.
2) 방수헤드간의 수평거리는 연소방지설비 전용헤드의 경우에는 2.0미터이하, 스프링클러헤드의 경우에는 1.5미터이하로 하여야 한다.
3) 살수구역은 지하구의 길이방향으로 350미터이하마다 1개이상 설치하되, 하나의 살수구역의 길이는 1.6미터이상으로 하여야 한다.
4. 지하구안에 설치된 케이블·전선등에는 연소방지용도료를 도포하여야 한다.
원심펌프의 특성곡선
1. 개요
- 펌프의 성능을 표시할 때 특성곡선을 사용하며, 펌프의 회전수와 흡입양정을 일정하게 하여 횡축에는 유량(Q), 종축에는 양정(H), 동력(K), 효율(η)을 표시하여 H-Q, L-Q, η-Q간의 변화량을 곡선으로 표시한 선을 펌프의 특성곡선이라 한다.
적절하게 설계 및 제작결과 구해진 특성곡선의 경우에는 η-Q의 최고점의 위치가 H-Q상의 요구점과 동일좌표가 된다.
2. 펌프의 체절시험
1) H-Q가 종축과 만나는 점, 즉 Q=0일 때의 양정을 체절양정이라고 한다
원심펌프에 있어 체절양정은 정격양정의 140%를 넘지 않도록 해야 하며, 펌프의 경우 정격 유량과 정격양정의 교차점은 항시 양정 곡선상에 위치하거나, 양정곡선 아래 지점에 위치해 야 하고
2) 소방펌프의 경우 정격유량의 150% 유량 송출시 펌프의 양정은 정격양정의 65% 이상이 되어야 한다.
3. 소방펌프의 특성곡선시험
1) 펌프가 일정속도로 회전하면서 물을 양수할 때 토출량을 변화시키면 양정, 축동력, 효율이 변한다
구분 토출량(Q) 양정(H) 축동력(K) 효율(η)
토출밸브 완전히 잠글 때 0 최대 최소 0
밸브를 서서히 개방할 때 점차 증가 점차 감소 점차 상승 상승후 감소
2) 원심펌프의 특성곡선
가스약제 비교표
구분 CO2(고압식) Halon 1301 FM-200 INERGEN
소화약제 CO2 CF3Br HFC-227ea IG-541
용기수 1 3 4 18(Halon의 6배)
소화성능 질식효과(1~7분) 부촉매 효과(30초) 냉각작용(10초) 질식소화(60초)
소화농도 34~75 % 5~10 % 7 % 31 %
안전성 질식위험, -80℃정도의 냉각피해 550℃에서 열분해하여 불화수소가스 방출    
인체위험성 농도 20 % 에서 단시간 내 사망 농도 20 % 에서 실신위험    
환경문제 GWP 가장 높다 ODP가 가장 높다    
가스압력 53 Kg/㎠ 42 Kg/㎠ 25 Kg/㎠ 153 Kg/㎠
충전비 1.5~1.9 0.9~1.6    
배관 Sch 80 이상 Sch 40 이상 Sch 40 이상 Sch 80 이상
분사헤드 방사압력 14 Kg/㎠ 방사압력 9 Kg/㎠    
설계가능거리 80 m 80 m 40 m 300 m
장점 침투성 우수 소화성능 가장 효과적인 소화약제 소화성능 우수하여 세계적으로 많이 사용 천연 청정가스로 ODP,GWP가 0
단점 고압배관 오존층 파괴물질 원거리 배관 불가능 고압배관 사용
수계설비에서 사용하는 안전밸브
1. 개요
1) Safety 밸브
: 가스 또는 Steam에 사용되며 밸브 1차측 압력이 소정의 압력을 초과할 때 완 전 개방되어 압력을 방출한다.
2) Relief 밸브
: 액상 유체에 사용되며 개방압력 이상의 초과압력 증감에 비례하여 밸브를 개방 한다.
3) Rupture disk
: 일정압력에서 Disk 파열에 의해 작동되어 Flange 사이에 설치한다.
2. Safety밸브
1) 압력용기, 보일러 등에 사용하는 밸브로서 압력탱크등의 안전장치로서 설정된 압력보다 높은 압력으로 Maker에서 Setting해 공급한다.
2) 사용처
1)SP설비의 압력탱크 상단
2)압력탱크방식 습식소화전설비
3) 설치 SP설비의 압력을 5Kg/㎠의 압력으로 Setting시 압력탱크의 사용압력을 10Kg/㎠ 짜리로 설치한 다.
따라서 Setting밸브는 Maker에서 최고사용압력인 15Kg/㎠ 이상의 근사치 곧 15.5~16Kg/㎠에 서 작동되도록 Setting하여 출고시킴
3. Relief 밸브
1) Pump토출측에 부착하며, 펌프의 체절압력시 안전장치의 역할을 한다.
2) 체절운전시 14Kg/㎠ 일 경우 Relief는 13~13.5Kg/㎠에서 작동되도록 현장에서 Setting한다.


준비작동식설비의 작동원리 및 그에 사용되는 밸브의 종류를 들고 설명하라
1. 작동원리
- 비압축성 유체의 특성에 따른 파스칼 원리를 이용하여 밸브 1차측의 수압을 중간챔버에 가해 줌으로써 큰힘을 발생시켜 클래퍼가 폐쇄될 수 있도록 하고, 어떠한 방법으로든 중간챔버에 가해진 수압을 강하시켜 줌으로써 클래퍼가 폐쇄될 수 있도록 함.
2. 파스칼의 원리

밀폐된 비압축성 유체의 일부에 압력을 가하면 그 압력이 유체내의 모든 곳에 같은 크기로 전달된 다.
피스톤 A에 의해 유체에 가해진 압력은 유체의 각 부분에 전달되는 데, 다른 가동부분인 B의 단면 적을 A의 X배로 하면 B에는 A에 가한 힘의 X배가 되는 힘이 작용한다.
3. 밸브의 종류
1) 전기식 준비작동밸브 Water Clapper를 경계로 1차측은 가압수, 2차측은 대기압 상태의 공기가 채워져 있다가 감지기가 화재를 감지하면 전기적인 Solenoide가 작동되어 Water Clapper가 개방되어 1차측 물이 가압송수됨
2) 기계식 준비작동밸브 압력챔버에 높은 압력을 주입해 놓고 엑쥬에타 코넥션이 감지용 헤드를 부착하여 이것이 작동하면 압력이 증가되어 밀대를 밀어 Clapper가 개방되어 1차측 물이 2차측 배관으로 송수됨.
3) 뉴메틱식 준비작동밸브 감지기 및 해제박스에 압축공기를 저장하였다가 열에 의하여 감지기가 팽창되어 압축공기를 팽창시킴으로서 Clapper가 개방되어 경보가 울리고 물이 헤드측으로 흐름
CDC 분말소화제
1. 개요
- 분말소화제는 모두 속소성으로 그 소화성능이 큰 것이 특징인 데, 오일화재에 사용하는 경우 단숨에 전체 오일면을 소화하지 않으면 불꽃이 역화하는 점, 한 번에 소화해도 화재가 있으면 재차 발화 한다는 결점이 있다.
이에 대해 거품에 의한 소화는 소화속도는 지연되지만 거품으로 뒤덮인 오일면은 상당히 긴 시간 재연되지 않고 오일면의 거품층을 점차 확대함으로써 큰 화재도 소화할 수 있다는 이점이 있다. 따라서 분말의 속소성과 거품의 지속 안정성의 두가지 장점을 갖춘 CDC(Compatible Dry Chemi cal) 분말소화약제가 개발되었으며 이를 2약제소화방식(Twin agent System)이라 한다.
2. 분말소화제와 포소화제의 조합
TWIN 20/20 : ABC 분말약제 20Kg +수성막포 20ℓ
TWIN 40/40 : ABC 분말약제 40Kg +수성막포 40ℓ
3. 용도
- 항공기 사고시 사용(포의 안정성 + 분말의 빠른 소화력)
TWIN Agent
1. 포의 장점과 분말의 장점을 합성하여 소화약제로 사용
1)포의 장점 : 재연의 위험이 없고 질식효과가 크다
   포의 단점 : 소화작용이 느리다
2)분말의 장점 : 빠른 소화, 재연의 위험이 있다
   분말의 단점 : 연소표면으로부터 발산하는 가연성가스를 완전히 봉쇄하지 못하는 것
                      흡열작용에 의한 냉각효과가 크게 기대되지 못하는 까닭
Dry Chamical과 Dry Power
1. Dry Chamical( 분말소화약제)
A,B,C급, B,C급 분말소화약제임
2. Dry Power
1)금속화재에 사용하는 분말소화약제(D급에 적응성이 있음)
2)주로 Mg, Al, Li, Ca 등 활성금속에 사용하는 분말소화약제임
3)D급 전용 약제임
4)C02 소화약제 사용금지장소에 사용함
   ①자체에서 산소를 공급하는 화합물 : 니트로셀룰로오스
   ②반응성금속 : Na, Mg, K
   ③금속수소화물 : Sih4, PH3, A3H3(Arsin), B2H6(Diborane)
Drencher System
1. 개요
- 건축물의 창, 외벽 등의 개구부 처마 등에 있어서 건축물 옥외로부터 화재로 연소하기 쉬운 곳 또는 유리창문과 같이 열에 의하여 파손되기 쉬운 부분에 Drencher헤드를 설치하고 물을 연속적으로 살수하여 수막을 형성, 외부 화재로부터 보호하는 소화설비를 말한다.
2. 설치기준
1)제어밸브는 바닥으로부터 0.8~1.5m에 설치
2)헤드는 개구부 위측에 2.5m 이내마다 1개 설치
3)수원의 용량은 가장 많이 설치된 제어밸브의 Drencher 헤드 개수에 1.6㎥를 곱한 수치 이상
4)헤드 선단 방수압력 1Kg/㎠이상, 방수량 60Lpm 이상일 것
3. 헤드의 종류
1)창문용 헤드
2)외벽용 헤드
3)추녀용 헤드
4)지붕용 헤드
Pipe Schedule System과 Hydraulically Designed System에 대해 논하라
1. 개요
- SP설비의 배관구경을 결정하는 방법은 모든 헤드에서 압력에 관계없이 일정 유량이 균등하게 방사 된다는 가정하에 주어진 표에 의해 관경을 결정하는 Pipe Schedule방식과 실제로는 유량이 압력에 따라 변하게 되는데 이를 수리학적으로 해석하여 관경을 결정하는 Hydraulically Designed System이 있다.
2. Pipe Schedule System
-

현재 이 방식은 국내에서 많이 이용되고 있는 방법으로 용도와 면적에 대한 헤드의 방수밀도로 결정된다. 이 방식은 SP헤드 중 가압송수장치에서 가장 먼 거리에 있는 것을 기준으로 한다.

 
1) 장점
①② 배관경 결정이 간단하고 표준화되어 보편적으로 많이 쓰이고 있다.
소규모 건물(바닥면적 465㎡이하)에 편리하다.
2) 단점
헤드에 작용하는 압력에 관계없이 배관경이 일정하게 결정되므로 펌프로부터 가까운 헤드나 저층부의 압력이 많이 작용하는 헤드에는 유량이 과도하게 방출되어 수원의 규정 방사 시간보다 빨리 고갈될 염려가 있다.
3. Hydraulically Designed System
-

가장 말단의 헤드에서 규정 방수 압력과 방수량이 나올 수 있도록 결정하고 그 직전 헤드부터는 유량과 압력의 관계식은 Q=K√P에 의한 수리계산에 의한 배관결정방식이다.

 
1) 장점


배관내의 관마찰손실은 Hazen-Williams의 공식에 의거 계산한다.
따라서 관경이 다소 작아지고 배관재질의 선택이 자유롭다.
NFPA는 주로 이 방식을 채택하고 있다.
2) 단점


Hydraulically Designed System은 과학적인 방법이지만 계산이 번거롭고 많은 시간이 필요 하므로 수작업으로는 거의 불가능하며 Program에 의해 계산되어진다.
그러나 Program을 운용함에 있어서 입력 Data를 정확히 파악하지 못할 때나, 입력오류가 계산 에 심각한 영향을 끼치므로 주의를 요한다.
4. 격자배관방식의 장점
1)유수의 흐름이 분산되어 압력손실이 적다
2)중간배관의 막힘에 대처가 가능하다
3)소화용수 및 가압송수장치의 분산배치가 용이하다.
5. 결론
- Pipe Schedule System에 비해 Hydraulically Designed System은 합리적이고 수압과 재질에 따라 관경이 결정되기 때문에 재질의 선택이 자유로운 잇점이 있고 Program에 의해 계산도 간단 하게 결정된다.
우리나라에서는 대부분 배관의 관경결정을 Pipe Schedule System으로 하고 있으나, 최근 대 규모 Project에서 Hydraulically Designed System이 적용되어지고 있는 추세이다. Pump의 소요양정을 구하기 위한 배관내 마찰손실은 Hydraulic Calculation으로 구히는 것이 일반적이다.
Preaction System의 Interlock Type
1. 개요
- 준비작동식설비는 오동작 방지를 위하여 감지기를 Dual System으로 설치하는 것이 국내에서는 일반적인 방법이지만, VIKING사의 Preaction System은 Preaction밸브와 Dry밸브의 두 가지 기능을 가지고 있다. 즉 밸브 2차측에도 Air 또는 Gas로 가압하여 배관의 파손, 헤드 오동작으로 인한 System Trouble 을 감시할 수 있는 특징을 가지고 있다.
2. Interlock Type
1)none - Interlocked system
2)single - Interlocked system
3)double - Interlocked system
3. 기동방법
 
1) none - Interlocked system


감지기나 2차측 배관의 감압중 어느 한쪽이 작동하여도 밸브가 개방이 되는 System을 말한다.
특징-감지System이 고장이 나도 SP헤드 감열에 의해System이 정상적으로 작동할 수 있다.
단점-오동작에 의한 헤드의 개방에도 밸브가 개방된다.
2) single - Interlocked system



감지기에 의해서만 밸브가 개방이 되며, 2차측 배관의 감압에 대해서는 Alarm만 울리는 방식임.
특징-2차측 배관 감시기능을 제외하곤 국내의 Preaction밸브와 흡사하다.
      -오동작으로 인한 헤드의 개방에도 밸브가 개방되지 않기 때문에 피해를 줄일 수 있다.
단점-감지System의 고장시 헤드의 감열에 의해서는 Systyem이 동작하지 않는다.
3) double - Interlocked system

감지기의 동작과 헤드의 동시에 개방이 되어야만 밸브가 작동되는 방식을 말한다.
특징
a.오동작으로 인한 피해는 최소한 줄일 수 있으나 실제 화재시 시간적 지연이 발생하여 화재를 확대시킬 수도 있다.
b.이러한 System선정시에는 방호구역을 최소화할 필요가 있다.
c.특히 Accelerator를 설치하여 소화수를 신속하게 방출할 수 있도록 하여야 한다.
4. Interlock Type의 제한조건(NFPA 13)
1)2차측 배관내의 공기압은 최소 7psi(0.5Kg)를 유지하여야 한다.
2)헤드는 상향식만을 설치하여야 한다.
3)설비는 격자형(Gridded)이어서는 안된다.
5. 결론
- 국내에 설치되어 있는 소화설비들은 대부분 오동작이 잦다는 문제점을 가지고 있다. 물론 소화설비의 특성상 지속적인 관리가 어렵다는 문제점도 간과할 수 없지만, 제품에 대한 단순성 에 대한 것도 보완되어져야 한다.
그러한 의미에서 Double interlock system preaction밸브는 관리적 측면에서 상당한 안정성을 확보 했다고 볼 수 있겠다.
Skipping 현상
1. 개요
- SP설비에서 발생되는 현상으로 화재 발생시 초기에 개방된 SP헤드로부터 방사된 물로 인하여 주변헤드를 적시거나 또는 방사된 물방울들이 화재시 발생되는 열기류에 의하여 동반 상승되어 인근에 근접한 헤드에 부착하여 휴즈블링크(감열부)를 냉각시킴으로서, 주변 헤드의 개방을 지연 시키거나 미개방되게 하는 데 이를 Skipping 현상이라 한다.
2. Skipping 현상의 원인 및 방지책
1) 원인


폐쇄형 헤드가 상호간 너무 인접해 있을 경우
수막설비로서 인근에 설치된 헤드간격이 1.8m 이내인 경우(연소할 우려가 있는 개구부 등)
락크식 창고와 같이 실의 높이가 높아 상하로 설치된 경우
2) 방지책

헤드간의 거리를 1.8m이상이 되도록 설치한다 (NFPA에서는 1.8m이하시 발생하는 것으로 설명하여짐)
헤드간의 거리가 1.8m 이내인 경우 차폐판(Baffle Plate)을 설치한다

스프링클러헤드가 수막설비로부터 1.8m이내에 있을 경우 개방형 수막설비를 Recessed Baffle Pocket내에 설치하여 드렌쳐헤드의 방사된 물이 주변헤드를 적시지 않도록 한다.

락크식창고와 같이 헤드가 수직상태로 여러 개가 설치된 경우, 아래부분의 헤드는 상부에 설치된 헤드로부터 방수된 물에 의하여 적셔져서 하부의 헤드가 터지지 않을 수가 있으므로 다음과 같은 대책이 강구되어야 한다.
a.
b.
In-Rack헤드 설치 : 상부헤드로부터 방수되는 물로 인한 영향을 받지 않도록 헤드 윗부분에 보호판이 부착된 In-Rack헤드를 설치한다
ESFR헤드(Early Suppression Fast Response Head)설치
ESFR헤드는 화재초기에 작동될 수 있도록 RTI지수가 크며(28√m/sec) 초기에 강력한 화세를 침투할 수 있도록 입자가 큰 물방울(오리피스 직경 17.8mm)을 방사하는 특성이 있다
(수원의 양 = 230√P * 헤드 12개 * 60분)
c. Large Drop헤드 설치
헤드에서 방수되는 물방울의 크기를 크게해서 화염을 침투하여 소화를 할 수 있도록 한다
(오리피스 구경 = 16.3mm, K Factor = 160~167)
Soaking Time
1. 개요
- 하론 1301은 표면화재시 초기진화에 유용하며 심부화재(deef seat fire)에는 별로 효과가 없다.
또한 하론소화설비는 심부화재에 적용하는 것이 비경제적이므로 통상 사용치 않는다. 그러나 심부화재의 경우에도 하론을 고농도로 장시간 방사하면 화재심부에 침투하여 소화가 가능하 며 이 때의 시간을 Soaking Time이라 한다.
즉, 전역방출이면서 밀폐할 수 없는 개구부가 있을 경우에 하론/공기 혼합물과 공기경계면이 밀폐 공간의 중앙까지 내려가는 데 걸리는 시간이 Soaking Time이다.
보통 Soaking Time은 10분이며, 심부화재나 화염이 재발하는 것을 방지하기 위해 적용한다.
2. 참고
- 가스계 소화설비의 경우 방호공간에 대한 밀폐도가 소화농도유지를 위한 최대관건으로 CO2의 경우 전기실 등에는 최소 20분 이상, 청정소화약제의 경우 최소 10분이상의 소화농도유지 지속시간이 요구되어야 목적을 달성할 수 있다.
즉, 소화약제의 성능시험시에는 방호공간의 밀폐도시험을 실시하여 소화농도유지시간 등을 확인하여 야 한다.
피크 농도(Inflammability Peak)
  - 소화제의 소화력 대소를 판정하는 방법의 하나로 일정한 가연성 물질이 연소 불가능하게 되는 소화제농도의 한계치를 비교하는 방법을 말하며, 하론 소화약제는 저농도(5~10%)소화약제로서 초기에 소화가 가능한 표면화재에 주로 사용하나 이를 심부화재에 적용할 경우에는 소화가 가능한 고농도로 일정시간 유지시켜주어야 하고, 이때 필요한 시간을 Soaking Time이라 하며, 공기중에서 소화제에 기체를 혼합하여 연소가 정지되는 Peak치를 Peak농도라 한다. W = V/S * [C/(100-C)] * AC
SP설비의 배관경을 결정하는 방법
1. Pipe Schedule방식
- 용도와 면적에 따라 헤드의 방수밀도를 결정한다. 즉 모든 헤드에서 압력에 관계없이 일정유량이 균등하게 방사된다는 가정하에 주어진 표에 의해 관경이 결정된다.
1)주수밀도
   ①7.56Lpm(2.3m기준)
   ②방호반경 2.3m기준이므로, 2r Cos 45˚를 적용하면 3.25m * 2 = 10.56m 80Lpm ÷ 10.56 = 7.57Lpm
2)주수면적
   ①316.8㎡(10.56m * 30개)
   ②316.8㎡ * 7.57Lpm = 2500Lpm(80Lpm*30=2400Lpm과 동일)
3)적용대상
   소규모 건물(바닥면적 465㎡)에 적합
2. Hydraulically Designed방식
1)방호구역의 위험등급에 따라 주수율이 결정된다.
2)가장 말단의 헤드에서 규정방수압력과 방수량이 나올 수 있도록 결정하고
   그 직전 헤드부터는 Q=K√P에 의한 수리계산에 의해 배관경을 결정하는 방식이다.
3)관 마찰손실은 Hazen-Williams의 공식으로 계산한다.
   즉 수압과 재질에 따라 관경이 결정된다
4)주수밀도
   ①경급-4.1Lpm
   ②중급(그룹1)-6.1Lpm
   ③중급(그룹2)-8.1Lpm
   ④특급(그룹1)-12.2Lpm
   ⑤특급(그룹2)-16.3Lpm
3. 위험용도의 분류
- 용도분류는 내용물의 양과 가연성, 열방출률, 에너지 방출 잠재력, 적재물의 높이 및 인화성, 가연성 액체의 유무에 따라 분류하여야 한다.
4. 소화급수량
- 수력계산에 의해 설계된 위험용도 화재제어 SP설비에 대한 최소한의 급수요구사항은 NFPA13에 의한 면적/밀도 곡선에 의해 결정된 SP의 급수량에 Code 13에 의한 호스방수소요량을 더하여 산출하여야 한다

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