방폭형 유도등 발신기? 소방시설 관리이론 및 실무

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소방시설 관리이론 및 실무

김상준

I. 개요

제6회 소방시설관리사 시험에서 소방시설관리사 자격을 취득한 후, 그동안 소방시설에 대해 숙지한 전문적인 지식을 이용해 소방시설의 유지관리에 어려움을 겪고 있는 아파트 관리업무 종사자들에게 미력하나마 꼭 숙지해야 할 사항에 대한 지식을 전달해 소방업무의 이해를 돕고자 합니다.

아파트의 방화관리업무 담당자들은 한국소방안전협회에서 3일간의 교육이수로 취득한 방화관리자격만으로는 광범위한 소방업무에 대해 전문적인 지식을 습득할 수 없어 소방시설의 정상 유지 관리가 어렵습니다.

소방관련 분야에는 소방기계(소화기, 옥내소화전, 스프링클러 등), 소방전기(감지기, 발신기, 자동화재탐지설비, 유도등 외), 건축, 연소. 방화공학, 유체역학, 약제화학, 위험물, 소방과 기상, 산업안전관리 등이 있는데 그 중에서 아파트에 공통적으로 설치돼 있는 시설과 관련부분을 발췌해 쉽게 이해할 수 있도록 서술하고자 합니다.

앞으로 게재되는 내용을 반복해서 읽으면 배관시스템 및 도면에 대한 이해도 가능하게 될 것입니다.

예)겨울철 옥내소화전이나 습식 스프링클러 시스템(아파트의 경우 16층 이상에 설치 규정)은 배관내에 물(습식이라 부르는 이유)이 있어야만 하며 소화설비배관의 동파를 우려해 배관의 물을 전체 배수해 건식(물이 없는 배관)상태로 유지하는 것은 대단히 위험한 것입니다.

특히 입주 1년 차로 처음 동절기를 맞는 신규 입주아파트의 경우 시공사의 하자보수팀에서 동절기에 소화설비배관의 물을 배수시키는 요령을 알려주고 소방시설의 유지관리에 대한 교육을 받았다고 날인을 요구하는 경우 관리소장, 방화관리자 및 기전실 직원은 거부해야 함을 명심해야 합니다(시공불량을 은폐하고 하자보증기간을 넘기려는 의도로 배관의 배수요령을 알려줌).

최초 입주소장(후임소장)이 소화전배관을 건식으로 전환해 동절기를 2번 무사히 넘기는 경우 시공사의 시공불량부분이 확인되지 않아 결국은 하자보수기간이 종료되고 하자기간 종료 후의 관리소장 및 입주민에게 피해를 입히는 결과로 귀착됩니다.

1.동파의 원인

물은 비중이 1로 100g의 물은 체적(부피)으로 100cc이다.

그러나 물은 0℃ 이하에서 얼고, 얼음(액체?M고체)으로 변하면 그 체적의 2%가 증가해 물100cc는 얼음 102cc로 돼 배관내의 용적을 초과해 관 이음쇠인 용접부위, 밸브 등을 밀어 틈이 발생하고 동결하지 않은 물이 누출되는 것이다.

2. 동파방지 기본방법

①배관을 보온재로 피복(보온 상태확인)

②순환배관의 설치

③가열코일의 설치

④부동액의 주입(물과 1:1)

아파트에서는 거의 불가한 실정임. 왜냐하면 고가수조는 세대급수용 물과 옥내소화전 및 습식스프링클러의 소화수로 병용하기 때문이다.

3. 동파사고시 대책 - ①

입상관의 연결부위나 소화전 앵글밸브에서 동파 발생시

(1)옥내소화전의 경우 : 평상시 각 동 1층의 소화전 앵글밸브에 소방호스의 연결상태를 확인한다.

①관리사무소 수신반 또는 기계실의 감시제어반에서 소화전펌프의 작동을 중지시킨다.

②1인은 해당 동(계단식은 라인)의 1층 소화전을 개방해 배수시킨다.

③2인은 동파발생 개소에 출동해 소화수가 승강기에 침투하지 않도록 배수구로 유도한다,

④1인은 해당 동(또는 라인)의 소화전 급수용 고가수조의 개폐밸브를 잠근다.

⑤동파발생 개소로 집결해 피해 확산 방지에 집중

⑥원상복구 및 보수대책 수립

(2)습식스프링클러 설비의 경우

①관리사무소 수신반 또는 기계실의 감시제어반에서 스프링쿨러펌프의 작동을 중지시킨다.

②2인은 동파발생개소에 출동해 소화수가 승강기로 침투하지 않도록 조치한다.

③1인은 해당 동(또는 라인)의 스프링클러 급수용 고가수조의 개폐밸브를 잠근다.

④1인은 기계실내의 소화펌프 2차측 배관에 연결된 압력챔버 1차측의 개폐밸브를 개방한다.

⑤또는 옥외에 설치된 스프링클러 급수용 연결송수관의 체크밸브를 통하여 배수시킨다,

단. 체크밸브(후일 밸브의 종류 및 배관에 대한 설명예정) 훼손치 않도록 주의한다.

⑥원상복구 및 보수 대책 수립.

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3. 동파사고시 대책 - ②

(3) 공통사항

단지내에서 북쪽으로 복도나 계단이 설치돼 햇볕이 들지 않는 곳 또는 수도, 전기검침 시 유난히 추운 개소는 평상시 보온상태의 양호 확인 및 동파 발생가능성에 대한 관심이 필요하다.

또한 매우(영하10도 이하) 추운날 지하주차장이 설치된 단지는 지하주차장에서 특별 관리대상 개소의 소화전을 개방하고 소화수를 일부 방사해 소화설비 배관내의 물을 순환시키는 작업도 필요하다. 단, 소화수를 방수 시 감시제어반의 소화펌프의 기동을 중지하고 고가수조의 자연낙차압(후에 자세히 설명)을 이용하도록 한다.

공동주택인 아파트에 소방시설은 소방관련법 및 소방설비시설기준에 관한 규칙에 의거 다음과 같은 소방설비가 규정돼 있으며 아파트에 설치돼 있는 시설은 ?R로 표시해 중점적으로 설명을 하고자 하며 소방설비는 개략적으로 기계분야와 전기분야로 대별 할 수 있습니다.

제1장. 기계분야의 설명

I. 소방시설의 종류

1. 소화설비

물 기타 소화약제를 사용해 소화를 행하는 다음의 기계.기구 또는 설비와 이에 상응하는 소화성능이 있는 것을 말한다.

(1) 소화기(수동식, 자동식)

소화약제에 의한 간이소화 용구, 간이스프링클러설비

가. 소화약제에 의한 간이소화 용구

나. 팽창질석 또는 팽창진주암

다. 마른모래

(2) 옥내소화전설비?R

(3) 스프링클러설비?R

(4) 물분무등 소화설비

가. 물분무 소화설비

나. 포소화설비

다. 이산화탄소 소화설비

라. 할로겐화합물 소화설비

마. 분말소화설비

(5) 옥외소화전?R 및 동력소방펌프설비

2. 피난설비

화재시 피난에 사용하는 설비

(1) 미끄럼대, 피난사다리, 구조대, 완강기, 피난교, 피난밧줄, 공기안전매트?R 등

(2) 방열복, 공기호흡기, 인공소생기 등 인명구조장구

(3) 유도등 및 유도표지?R

(4) 비상조명 등

3. 소화용수설비

화재진압에 필요한 소화용수를 저장하는 설비

(1) 상수도 소화용수설비?R

(2) 소화수조, 저수조 그 밖의 소화용수설비?R

4. 소화활동설비

(1) 제연설비?R

(2) 연결송수관설비?R

(3) 연결살수설비?R

(4) 무선통신보조설비?R

(5) 연소방지설비

5. 경보설비

(1) 자동화재탐지설비?R

(2) 자동화재속보설비

(3) 누전경보기?R

(4) 비상경보설비

(5) 비상방송설비?R

(6) 가스누설경보기?R

(7) 비상벨설비?R

II. 연소의 정의

소방설비를 이해하려면 연소에 대한 이해가 필요하며 ‘연소’란 가연물이 산소공급원의 존재하며 점화원에 의해 열과 빛을 발하며 타는 산화작용이며, 연소가 진행되는 가연물의 계내에서 발생한 열이 계외부로 방출되는 열을 초과해 계내의 온도가 상승해 열과 빛을 발하며 타는 현상으로 그 파장이 가시광선의 범위에 속해 우리 눈에 보이게 되는 것이다.

따라서 연소에는 가연물질(종이, 휘발유, 섬유 등), 산소공급원(공기, 산화물질 등) 및 점화원(불티, 성냥불, 정전기, 스파크 등)이 필요하며 이들을 연소의 3요소라 부르며 여기에 5초이상 연소가 순조롭게 진행되는 경우 즉 순조로운 연소반응을 포함해 연소의 4요소라 한다.

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III. 화재의 종류

※ 소화기에 문자(A, B, C)와 색깔을 표시하는 것은 화재의 종류에 따라 알맞는 소화기를 사용해 소화효과를 높이기 위한 것이다.

IV. 소화의 방법

1. 개요

연소의 화학반응은 많은 종류의 분자, 원자, 유리기(O*, OH*)가 고온하에서 혼합해 작용하는 고속의 연쇄반응을 포함한 것이라 연쇄반응의 일부를 중단시킬 수 있다면 소화의 목적이 달성된다.

즉 연소의 3요소 중 어느 하나라도 제거하거나 순조로운 연소반응을 중단시키기 위한 첨가제(할로겐 화합물 등)를 사용해서 소화시키는 방법을 포함해 소화에는 4가지 방법이 있다.

2. 소화의 방법의 종류

질식, 냉각, 희석, 제거, 유화작용, 부촉매 소화방법 등을 다음과 같이 분류한다.

(1) 물리적 작용에 바탕을 둔 소화방법

열, 가연성 가스 또는 공기의 양적변화에 기인해 연소를 중단시켜 소화의 성과를 거두는 방법으로

① 연소에너지 한계에 바탕을 둔소화방법 : 연소 시 발생하는 열에 에너지를 흡수하는 매체를 화염 속에 투입해 소화하는 것으로 냉각소화라 함(옥내소화전, 스프링클러), 이것은 대부분 증발잠열(물: 539Kcal)을 이용하는 것으로 분무주수(물방울 형태로 주수)가 해당된다.

② 농도한계에 바탕을 둔 소화방법 : 혼합기의 조성변화에 의한 소화방법으로 가연성 물질 또는 공기의 농도를 연소범위 밖으로 해 소화하는 방법으로 질식소화(연소에 필요한 공기의 공급차단)와 가연성 혼합기에 불활성물질을 첨가해 연소범위를 좁혀 소화하는 방법(공기 중 산소농도를 14~15% 이하로)이 있다. 이산화탄소 소화설비(단, 산소농도 저하로 인체에 질식 등의 장해발생 가능성에 유의)

③ 물리적소화 방법 : 촛불을 입으로 불면 꺼지는 것 또는 유정의 화재를 폭약을 이용해 소화하는 방법

(2) 화학적 작용에 바탕을 둔 소화방법 - ①

연소반응의 연쇄중단에 의한 소화방법으로 분말소화약제나 할로겐화합물 소화약제를 사용하는 소화방법을 말함.

할로겐 1301(CF3BR)을 소화약제로 사용 시 화재에 의한 열에 의해 분해된 BR(브롬)이 연소과정에서 발생하는 활성종(유리기: O*, OH*)와 화합해 연소의 연쇄반응을 차단한다.

예) 메탄의 화재 발생 시

CH4(메탄) → CH3 + H* (유리기로 연쇄반응을 일으키는 원인)

H* + O2(산소) → OH* + O* → 발열반응

OH* + O2 → H2O + O* → 연쇄분기 반응

O* + H2(수소) → OH* + O → 상동

할로겐 화합물 1301 소화약제는 성분인 할로겐족 원소 CL(염소), BR(브롬)은 결합력이 약해 화재 시 열에 의해 쉽게 분해돼 유리기인 수소(H*)와 아래와 같이 반응한다.

CF3BR(할론 1301) → CF3 + BR

BR + RH(알킬기) → HBR + R → 억제반응

HBR + H* → BR + H2 → 재생반응(BR)

HBR + OH* → H2O + BR → 상동

위와 같이 소량의 할로겐 화합물 소화약제는 소량의 사용으로도 소화를 달성할 수 있다.

단, 할로겐 화합물 소화약제는 연소반응을 억제하는 소화약제로 솜뭉치, 스폰지 등 심부화재(연소물 표면에서 불꽃이 일어나지 않고 그을음이 구름처럼 일어나는 연소)에 사용 시 다량의 소화약제 및 소화약제농도가 필요함으로 효과적이 아님을 숙지해야 한다.

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(2) 화학적 작용에 바탕을 둔 소화방법 - ②

※할론화합물 소화약제의 규제 : 할론겐 원소중 CL(염소), BR(브롬)이 오존층을 파괴해 선진국에서는 이미 생산(1954년)이 중단됐고 우리 나라도 사용량을 규제받고 있으며 2010년 이후는 사용이 금지된다.

오존층 파괴 과정

CF3BR → CF3 + BR

유리된 부롬이 소멸되지 않고 대기권을 통과해 성층권에 도달 오존과 반응한다.

BR + O3 → BRO + O2(O3 → O2)

BRO + O3 → BR + 2O2(O3 → O2)

오존층 파괴 시 문제점 :

① 태양으로부터 유해한 자외선이 방출

② 사람에게 백내장, 피부암 발생

③ 가축의 생테계 파괴, 식물의 광합성 방해

할로겐화합물 소화약제는 전량 수입에 의존해 값이 비싸다.

V. 소화수로서 물을 주로 사용하는 이유

물의 특징

(1) 비열 : 1 ㎉/㎏

(2) 증발잠열 : 539 ㎉/㎏

(3) 비중량 : 1000 Kgf/㎥

(4) 융해열 : 80 ㎉/㎏

예) 온도 15도인 물 1Kg이 100도의 수증기로 변할 때의 흡수열량을 계산하면,

Q=mcΔT = 1 × (100-15) + 539 = 624 ㎉이고, 체적의 팽창은 약 1,650배(질식효과)로 된다.

체적팽창은 샤르의 법칙에 의해 계산되며 계산과정은 전문시험의 범위에 속함으로 생략한다.

(5) 물은 쉽게 구할 수 있고 가격이 싸다.

(6) 주수방법이 다양하다.

가. 봉상주수(물기둥) 나. 적상주수(물방울) 다. 무상주수(안개모양 : 물분무 설비)

(7) 첨가제를 사용할 수 있다. (부동액, 폼, 드라이케미컬 등)

위와 같은 이유로 공동주택인 아파트에는 수계소화설비가 주로 설치된다.

VI. 소화기

(1) 소화기의 분류

① 가압식 소화기 : 소화약제의 방출원이 되는 압축가스를 소화약제가 담긴 본체와는 별도의 전용용기(압력봄베)에 봉입해 장치하고 압력봄베의 봉판을 파괴하는 등의 조작으로 방출되는 가스의 압력으로 소화약제를 방사하는 방식의 것.

② 축압식 소화기 : 본체 용기 중에 소화약제와 함께 소화약제의 방출원이 되는 압축가스(질소 등)를 봉입한 방식의 것을 말한다.

(2) 소화약제에 의한 계통적 분류

① 물소화기

물소화기(침윤제 입) - 인산염등의 수용액을 봉상·무상으로 방사

산·알칼리 소화기 - 황산나트륨의 수용액을 봉상·무상으로 방사

강하액 소화기 - 탄산칼륨의 봉상·무상으로 방사

포소화기 - 화학포, 기계포를 방사

② 가스소화기

이산화탄소 소화기

할로겐 화합물 소화기 (할론 1211, 1301, 2402 소화기)

③ 분말소화기 : ABC소화기, BC소화기

(3) 대형소화기와 소형소화기의 구분

소화기의 규격에 의해 소화약제의 양이 일반화재는 능력단위 10단위, B급 화재에는 20단위 이상의 것과 아래의 소화기 이상을 대형소화기라 부른다.

물소화기 - 80(L), 포소화기 -20(L), 강화액소화기 - (60L), 이산화탄소 소화기(50Kg), 할로겐 소화기 - (30Kg), 분말소화기 -(20Kg)

(4) 자동차용 소화기

① 강화액소화기 (안개모양으로 방사되는 것)

② 할로겐화합물 소화기

③ 이산화타소 소화기

④ 포 소화기

⑤ 분말소화기

(5) 공동주택인 아파트의 각동 각층에 설치된 분말소화기 - ①

유류화재에 대하여는 효과가 제일크고 일반화재에도 효과가 있다. 분말 소화기에는 제1, 2, 3, 4종 분말 소화기가 있으며 아파트에는 통상 ABC분말 소화기(제3종 분말소화기)가 계단 및 복도에 설치돼 있음.

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(5) 공동주택인 아파트의 각동 각층에 설치된 분말소화기 - ②

- 분말(ABC)소화기

인산암모늄(NH4H2PO4)의 건조분말을 주성분으로 하고 방습제 그외에 다른 것을 첨가한 것을 담홍색으로 착색한 것이다.

유류, 전기화재 외에 일반화재에도 효과가 있다.

주 효과는 냉각, 질식, 부촉매 효과 및 방진작용(불꽃이 숯처럼 타는 것을 막음) 및 셀루로이드의 탈수·탈탄작용이 있다.

(6) 소화기의 설치 장소

가. 통행 또는 피난에 지장이 없고 사용이 쉽게 반출할 수 있는 장소

나. 바닥으로부터 높이 1.5m 이하의 장소

다. 물이 있거나 소화약제가 변질하거나 분출할 우려가 없는 장소

라. 진동 등으로 인한 전도방지를 위한 적당한 조치

(7) 소화기의 배치

소방대상물의 층마다 설치하되 소방대사물의 각 부분으로부터 소형소화기는 보행거리 20m 이하 대형소화기는 30m 이하가 되도록 설치한다.

보행거리는 평면거리가 아니라 보행하는 거리로 측정함.

(8) 이산화탄소 또는 할로겐화물 소화기의 제한 :

방출가스로 인한 질식등으로 이산화탄소 또는 할로겐화물(1301제외) 소화기는 지하층 및 무창층과 거실 또는 사무실로서 그 바닥면적이 20㎡미만의 장소에는 설치할 수 없다.

다만, 배기를 위한 유효한 개구부가 있는 장소인 경우에는 그렇지 아니하다.

※ 무창층이란 : 지상층 중 다음에 해당하는 개구부의 면적합계가 그 층의 바닥면적 1/30이하가 되는 층

가. 개구부의 크기가 지름 50cm 이상의 원이 내접할 수 있을 것

나. 그 층의 바닥면으로 부터 개구부 밑부분까지의 높이가 1.2m이내 일 것

다. 도로 또는 차량의 진입이 가능한 공지에 면 할 것

라. 화재시 건축물로부터 쉽게 피난할 수 있도록 창살 그 밖의 장애물이 설치되지 아니할 것

마. 내부 또는 외부에서 쉽게 파괴 또는 개방이 가능 할 것

개구부가 있더라도 화재발생 시 가연물의 연소속도에 영향을 주지 않는다면 이 개구부의 면적을 소방법에서는 무창층으로 인정하는 것임.

(왜냐하면 자연환기에 의해 화재실에 유입되는 공기량은 개구부의 면적과 개구부의 높이에 의해 변한다. 개구부의 크기가 그 층 바닥면적의 1/30 이하이면 연소에 영향이 없다고 봄)

(9) 소화기의 표시 :

바탕을 적색, 문자는 백색을 원칙으로 한다.

(10) 소화기의 사용법 :

적응되는 화재에만 사용해야하며 모든 화재에 적응하는 만능 소화기는 없다.

가. 소화기를 든다. 안전핀을 제거한다.

나. 바람을 등지고

다. 화점을 향해 손잡이를 잡아당긴다.

라. 화점에 비로 쓸 듯이 방사한다.

VII. 옥내소화전

1. 설치규정

가. 연면적 3,000㎡이상인 소방대상물(지하가 중 터널을 제외한다)이거나 지하층, 무창층 또는 층수가 4층 이상인 층 중 바닥면적이 600㎡이상인 층이 있는 것은 전층.

나. 지하가 중 터널의 경우 길이가 1,000m이상

다. 제1호 외에 근리생활시설·위락·판매·숙박·노유자·의료·업무복합건축물 등 연면적 1,500㎡이상이거나 지하층, 무창층 또는 층수가 4층 이상인 층 중 바닥면적이 300㎡이상인 층이 있는 것은 전층

라. 기타 기술규칙 제4조 참조

2. 개요

옥내소화전 설비는 건축물 내부의 화재를 진화하는 수계소화설비로서, 발화 초기에 자체요원에 의해 사용되는 고정식 설비이다.

3. 주요 구성요소

수원(지하), 가압송수장치(펌프 및 전동기, 고가수조, 압력수조), 기동용 수압개폐장치, 물올림장치(수원이 펌프 아래에 설치된 경우에 수평펌프에 필요), 펌프성능시험장치, 배관(일반 급.배수배관, 순환배관, 연결송수관), 소화전함(호스 및 노즐)로 구성돼 있다.

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VII. 옥내소화전

4. 수원

(1) 수원의 용량

소화전의 설치수가 가장 많은 층의 설치수(1개 층에 5개 초과시 5개) x 130(l/min) x 20(min)

즉,

Q= N x 2.6(㎥) 이상 (N=설치 개수)

(2) 옥상탱크설치 시 수원의 수량

유효수량(Q)의 1/3이상은 옥상탱크에 저수해야 함.

설치목적 : 옥내소화전용 소방펌프의 고장 또는 정전 시 고가수조로부터 자연낙차 압력에 의해 각층 소화전의 말단에 규정의 방사압력(1.7 ㎏/㎠)으로 방사하기 위해 설치

주) 예외 규정이 있으나 아파트에는 해당 안 됨

5. 가압송수장치

최고층에 설치된 소화전을 동시 개방 시(5개까지) 또는 가장 많이 설치된 층(5개까지)의 소화전을 동시에 개방했을 때 각 소화전의 노즐선단에서의 방수압력이 1.7(㎏/㎠)이상 7(Kg/㎠)이하이고 방수량은 130(l/min)이상의 성능을 가져야 한다.

가압송수장치의 종류

가. 전동기 또는 내연기관에 의한 펌프이용방법

나. 고가수조의 자연낙차 이용방법

다. 압력수조 이용방법이 있으나 주로 펌프방식이 사용된다.

▲옥내소화전설비 계통도

6. 기동용수압개폐장치 (압력챔버)

펌프를 중심으로 2차측 배관내의 압력을 상시 검지해 배관의 누수 등으로 압력저하 시 규정의 압력을 유지하도록 펌프를 자동 기동하는 역할을 함.

용량 : 100l , 압력계, 안전밸브, 압력스위치 부착

펌프가 조그만한 누수에도 자주 기동하면 압력챔버의 압력스위치의 설정압력의 조정 잘못이나 압력챔버내 공기가 부족하면 발생함으로 압력챔버내의 공기를 교체하거나 압력스위치의 설정압력을 조정한다.

압력챔버의 공기 교체 방법

① 제어반에서 펌프의 기동을 중지시킨다.

② 압력챔버 1차측 개폐밸브를 감근다.

③ 압력챔버 상단의 안전밸브 및 2차측 개폐밸브를 개방해 배수한다.

④ 압력챔버 상단을 통해 신선한 공기 주입후 안전밸브 및 2차측 밸브 폐쇄하고, 1차측 걔폐밸브 개방한다.

⑤ 제어반에서 펌프를 기동하면 자동으로 설정압력이 되면 정지한다.

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6. 기동용 수압개폐장치 (압력챔버) - ②

(1) 압력챔버의 압력스위치 보는 방법

>;표1. 참조<;

(2) 소화주펌프 및 충압펌프의 압력스위치 보기

>;표2. 참조<;

위의 그림과 같이 펌프기동압력은 자연압보다 항상 높아야 한다. 그렇지 않으면 고가수조의 낙차압에 의해 배관의 압력이 보충되어 펌프가 자동 기동할 수 없다.

또한 충압펌프(배관의 누수를 보충하는 역할)의 기동점은 주펌프의 기동점보다 높아야 배관에서 적은 양의 누수 발생 시 주펌프가 기동함이 없이 자동으로 압력을 보충한다.

현재 규정은 주펌프와 충압펌프의 정지압력은 같게 할 수 있다.

7. 펌프의 성능시험 배관

정격유량의 150%로 운전 시 정격압력의 65% 이상을 유지하고 정격유량의 175%까지 측정할 수 있어야 한다.

왜냐하면 소화펌프는 일반펌프와 달리 소화작업 시 유량 및 압력이 수시로 변하므로 그러한 변화에도 완만하게 압력이 변해야 규정의 소화수를 방사할 수 있기 때문이며, 일반펌프는 통상 정격유량의 90%-100%에서 운전해야 효율이 최고로 유지된다.

소화폄프는 정격유량의 0%에서 100%를 거쳐 150%까지 운전이 가능해야 한다.

소화펌프가 설치당시의 제작사가 제시한 펌프의 특성곡선과 현재의 특성곡선을 비교해 적정한 유지관리를 하기 위한 자료를 성능시험을 통해 얻을 수 있다.

가. 펌프의 토출측 개폐밸브 이전에 설치한다.

나. 유량계는 펌프의 성능곡선의 수직부에 설치한다.

다. 순환배관의 직경과 유량계의 직경은 같아야 한다.

라. 유량계를 중심으로 1차측은 배관경의 8배, 2차측은 배관경의 5배를 이격해 개폐밸브를 설치한다.>;표3. 참조<;

마. 배관의 절단부는 리이머 등으로 마감처리한다.

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8. 순환배관

펌프의 토출측이 막힌 상태에서 운전을 하면 압력이 급격히 상승하다. 일정압력에 이르면 펌프의 토출측 체크밸브 이전에 설치한 순환배관상의 릴리프(토출)밸브가 터지는데 이때의 압력이 체절압력이며 체절압력 미만에서 펌프로부터 과압수를 배출하기 위해 설치하는 배관이다. (수온이 30도 이상 오르지 않도록)

구경 20mm, 체절압력 미만에서 작동하는 릴리프밸브 부착.

규정 : 체절압력은 펌프의 정격토출압력의 140%를 초과해서는 안됨.

정결토출압력 : 펌프의 명판에 표시된 양정(m)를 1/10으로 환산한 압력(㎏/㎠)

9. 배관

수계소화 설비에 사용되는 배관은 가. 배관용탄소강관(KSD 3507)으로 사용압력 10(㎏/㎠)미만, 사용온도 350˚이하로 제한돼 있다.

나. 배관용압력탄소강관(KSD 3562)으로 사용압력 10 ~100(㎏/㎠)이하 사용온도 350°이하에서 사용되며 관의 두께는 Sch. No로 표시된다

Sch.N0 = [사용압력(kg/㎠) / 재료의 허용응력(kg/ ㎠)] × 1000

(스케줄 번호는 10, 20, 30, 40, 60, 80으로 표시하며 번호가 클수록 두꺼운 관이다)

허용응력 = [인장강도(kg/㎠) / 안전율] × 1000

* 배관의 1본은 6m를 기준으로 한다.

라. 기타 스테인레스관, 수도용 아연강관을 사용한다.

직경의 표시 방법 ‘A’는 단위가 ㎜이다. 따라서 50A는 50(㎜), 때로는 50ψ이며 ‘B’는 단위가 inch이다.

1(inch) = 2.54(㎜)

10. 소화전

두께 1.6㎜의 강판, 두께 4㎜의 합성수지함에 면적 0.6㎡이상에 통상 길이 15m의 소화호스 2본(40㎜) 및 관창 1개를 수납하고 있다. 현행 기준은 소화에 지장이 없는 개수 이상으로 규정.

이상에서 옥내소환전과 관련된 사항에서 주요 구성요소를 설명했으며 보다 자세한 내용은 관련서적을 참고 바라며 소방설비계통도의 이해와 스프링클러 설비의 설명전에 소방설비의 기초적인 공학 지식에 대한 이해를 돕고자 한다.

VII. 소방유체역학

1. 힘과 가속도(뉴턴의 제2법칙)

F ∝ ma,

외부에서 물체에 힘을 가하면 힘에 비례해 가속도가 발생하며

a = F/m (㎨)으로 가속도는 힘의 크기에 비례하고 질량의 크기에 반비례한다.

가속도는 일정한 시간동안 발생한 속도의 변화이다.

a = (V2 - V1) / sec

속도 = 길이 / 시간(㎧)

V(속도) = L(길이) / T(시간)

L = V T

2. 힘이란

힘 = 질량 x 가속도

F = ma

뉴톤(N) = 1kg × 1㎨

즉, 질량 1kg의 물질에 1㎨의 가속도가 생기게 할 때를 1뉴턴이라 한다.

F= mg

1kg중 = 1kg의 물질에 9.8㎨의 가속도가 생기게 하는 함을 1kg중이라 한다.

통상 1kg이라 할 때는 1kg중을 의미한다.

3. 압력이란

(압력계에서 상세 설명)

압력은 단위면적당 작용하는 힘으로,

압력(P) = 힘/ 면적( F / A),

P = F / A ,

F = PA,

㎩(파스칼) = 뉴턴/면적(N/㎡)

압력(P) = 비중량(r) × 높이(h)

P = rh

4. 일이란

일(W) = 힘 × 거리 (F × L)

5. 일률이란

일률(㎾) = 일/시간 = (힘 × 거리)/시간 = (PAL)/T = (PAVT)/T = PAV = rhAV = r Q h(Q : 유체에서 설명)

1kw = 102 kg.m/s이다.

(전기에서 1Kw는 102kg의 물질을 1초에 1m 움직일 수 있는 능력임)

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6. 유체(액체와 기체를 의미)

(1) 연속의 방정식

Q(유량)=A(배관면적)×V(속도)

Q=A1×V1=A2×V2(㎥/s)는 초당 유체(비압축성 : 기체가 아님)가 배관을 흐르는 양으로 질량보존의 법칙을 소방수리학에 적용한 것으로 연속의 법칙이라 한다.

즉 배관의 단위 면적당 초에 흐르는 양을 말하며, 배관은 원형임으로

A(면적) = 4π/D²(D = 직경 m)

유체의 속도 :

배관 속을 흐르는 유체의 속도는 Q = AV(㎥/s)에서 V = Q / A(m/s)로 계산되며 옥내소화전의 경우 배관내 유속이 3(m/s)로 제한돼 있다.

왜냐하면 유속이 빠르면 펌프에 ‘이상현상(수격작용, 공동현상, 맥동현상 등 : 펌프에서 추가 설명)’의 발생 원인이 되기 때문이다.

속도 V = (2gh)½ = (2gP/r)½이고 토리첼리의 정리라 하며, 첨자 ½은 평방근인 루트를 지수로 표시한 것으로, 즉 루트 4는 ‘2’며, 4의 ½승은 ‘2’이다.

(2) 유체의 분류

유체 : 가. 비압축성 유체(액체 로 시간, 온도, 압력에 의해 밀도가 변하지 않음)

나. 압축성 유체 (기체로 시간, 온도, 압력에 의해 밀도가 변함)

※ 숙지를 요하는 기본 단위

밀도 : 단위체적당 질량으로

ρ(로) = m / v (kg/㎥)

비중량 : 단위체적당 중량

r = w / v(kg중/㎥)

비중 :

비교물질의 중량/물의 중량

s = r/rw(무차원)

질량 : 측정위치에 따라 값이 변하지 않음

중량 : 중력가속도의 영향으로 측정위치에 따라 값이 다름.(달에서 사람이 뜸)

펌프의 전동기 용량 = (0.163 rhQ * k)/η(㎾)로 위의 일률의 설명에서 유도되는 것이다.

여기서 K는 전달계수(전동기 직결 시 1.1 적용)라 하고 η(이타)는 전동기의 효율이다.

전동기 용량산정의 유도과정은 전문 범위에 속해 생략함.

7. 압력계

압력은 단위면적당 작용하는 힘을 의미하며 P(㎏/㎠)=F(㎏) / A(㎠)

1) 표준대기압 위도 45도의 해수면상에서 측정한 대기의 압력으로,

1(atm)=760(mmHg) =1.0332(㎏/㎠) =10.332(mmH20) =101,325(Kpa) =101,325(N/㎡) =14.5(PSI)

PSI = Pound Per Inch

2) 공학대기압(ata)

1(ata)=735.6(mmH2O) =1(㎏/㎠)=98.07(Kpa)

3) 절대압력(㎏/㎠ abs)

절대압력=국소대기압+게이지압력(압력계)

게이지압력=절대압력-국소대기압

절대압력=국소대기압-진공압력

진공압력=국소대기압-절대압력

기계실의 펌프를 중심으로 흡입측에는 연성계나 진공계가 설치되고 토출측에는 압력계가 설치된다.

펌프보다 수원의 설치 위치가 낮을 때만 대기압보다 낮은 흡입측 압력을 확인하도록 연성계 등이 설치되며 토출측에는 대기압 이상의 압력을 측정하기 위해 압력계가 설치된다.

통상 압력계가 지시하는 압력은 대기압(0으로 간주)을 고려하지 않은 압력임.

고가수조바닥에 물이 미치는 압력을 계산하면 P=rh에서 고가수조의 바닥으로부터 1.5m 까지의 높이에 물이 들어있을 때 P = 1000kg/㎥×1.5m = 1500㎏/㎡ = 0.15㎏/㎠의 압력이 고가수조 바닥면의 임의 점에 작용한다.

여기에 대기압을 더하면 절대압력으로는 1.0332 + 0.15 = 1.1832㎏/㎠의 압력이 작용한다

8. 펌프 - ①

원동기로부터 기계적에너지를 받아 액체를 저압부에서 고압부로 전달하는 기계

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8. 펌프 - ②

(1) 펌프의 종류

가. 터보형 :

원심식-볼류트펌프, 터빈 펌프

축류식

사류식

나. 용적형 :

왕복펌프-피스톤, 런저, 워싱톤 펌프 등

회전펌프-기어,베인,나사펌프 등.

특수형펌프-마찰, 제트펌프 등

소방에서 사용하는 펌프는 원심식 볼류트와 터빈펌프를 사용한다.

·볼류트펌프 : 안내날개가 없으며 대유량 저양정에 사용

·터빈 펌프 : 임펠러(회전차)의 외측에 안내날개가 있으며 고양정에 사용

통상 다단 펌프라고 한다.

(2-6단)사용, 단마다 압력이 증가한다.

▲ 펌프의 특성곡선

(2) 펌프에서 발생하는 이상현상

가. 수격작용 (Water Hammer)

펌프의 운전 중 정전이나 밸브의 급격한 개폐 시 배관내 유체의 운동에너지가 압력에너지로 변하면서 고압을 발생해 마치 망치질하는 소리가 나는 현상.

·방지대책 :

① 유속을 낮추고 배관경을 크게 한다.

② 펌프에 Fly Wheel을 설치해 펌프의 급격한 속도변화 방지

③ 조절밸브는 송출구 가까이에 설치해 완만히 개폐

④ 펌프 가까이에 조압수조 및 수격방지기 설치

나. 공동현상

액체에는 그 온도에 대응하는 포화증기압이 있는데 배관내의 액체운송 중 배관내액체의 압력이 포화증가압 이하로 되면 물속에 포함되어 있던 공기(체적의 2%)가 분리돼 기포를 발생하고 유체를 따라 흐르다가 고압부에서 파괴되는 현상

·발생 시 현상 :

① 소음과 진동 ② 깃의 침식 ③ 펌프의 성능저하 ④ 양수 불능

·발생 원인 :

① 흡입압력이 낮고 마찰소실이 크다

② 임펠러의 속도 과다

③ 흡입관경이 작다

④ 흡입압력이 유체의 증기압보다 낮다.

·방지대책 : 원인의 제거 및 펌프를 2대 설치하거나 단, 흡입을 양흡입으로 조치

·포화증기압이란 : 액체(물)가 기체(수증기)로 변할 때 증발이 발생함으로 밀폐된 용기내(배관)에서 액체가 기체로의 증발을 더할 수 없는 한계가 있는데 즉, 액체의 밀도와 기체의 밀도가 같게 될 때 증기의 압력을 포화증기압이라 한다.

다. 맥동현상 - ①

펌프의 운전 중 토출량과 토출압력이 주기적으로 변해 압력계의 지침이 흔들리는 현상

·발생원인 : ① 펌프의 양정고선이 산형곡선이고 운전범위가 우상특성에 있다

② 펌프의 토출측에 수조 및 공기저장조가 있다.

③ 토출조절밸브기 수조 및 공기저장조 뒤에 있다.

④ 계획토출량보다 적은 유량에서 운전한다.

위의 4가지 원인이 함께 있을 때만 맥동 현상이 발생한다.

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다. 맥동현상 - ②

·방지대책 :

① 계획토출양 이상으로 운전하거나 바이페스 밸브를 사용 운전범위가 우하특성에 있게 한다.

② 배관내 공기제거, 단면적, 유속, 저항을 조절한다,

③ 토출조절밸브를 수조, 공기저장조 앞에 설치한다.

④ 회전차나 안내 깃의 형상과 치수를 바꾼다.

(4) 상사의 법칙

일정한 한계내에서 서로 같은 성질을 갖는다고 표현되며 원심펌프 및 송풍기에는 아래와 같은 법칙이 적용된다.

(유체역학, 열역학 등에서 무차원수를 구해 적용)

가. 유량 : Q₂= Q₁×(N₂/N₁)¹×(D₂/D₁)³

여기서 Q : 유량(lpm), N : 회전수 (rpm) D : 회전차의 직경(mm)Q₁는 처음 유량(N₂/N1) : 회전수비, (D2/D1) : 회전차비

나. 양정

H₂=H₁×회전수비의 2승×회전차비의 2승

다. 압력 : P₂=P₁×회전수비의 3승×회전차비의 5승에 비례한다.

·송풍기의 분류

① 휀 : 압력 0.1(㎏/㎠)미만

② 브로우워 : 0.1-1.0(㎏/㎠)이하

③ 압축기 : 1(㎏/㎠) 이상

9. 관 부속품

① 2개의 관 연결 : 유니온, 커프링, 플랜지

② 관의 방향 변경 : 엘보우, Y, T

③ 관의 직경 변경 : 레듀사, 부싱

④ 유로의 차단 시 : 밸브, 캡, 플러그

⑤ 유량 조절 시 : 밸브

10. 밸브

① 개폐밸브(OS&Y) : 게이트밸브라 하며 게이트의 상하 운동량으로 유량을 조절하며 섬세한 조절은 힘들다. 입상배관의 제어밸브로 사용

② 글로브밸브 : 수도꼭지 등으로 수류의 방향을 180°바꿔 준다.

③ 앵글밸브 : 글로브밸브의 일종으로 수류의 방향을 90°바꿔 주며 소화전에 사용

④ 체크밸브 : 유체를 한방향으로 흐르게 하는 밸브

가. 스모렌스키 체크밸브 입상주배관에 설치 바이패스를 열어 주면 2차측 배관의 물이 1차측으로 흐른다.

나. 스윙체크밸브 : 물올림장치 같은 유량이 적은 배관에 사용

다. 스윙체크 밸브 : 펌프의 토출구 또는 토출구로부터 10m 이내에 강한 맥동현상이나 수격작용이 발생하는 곳에 사용

11. 스트레이너

배관내 이물질 청소용으로 흡입배관에 설치 U, Y, V형이 있다.

12. 배관의 이음

① 강관의 이음

가. 나사 이음 : 50A 이하 연결 시 사용 패킹제 광명단, 일산화납, 테프론테프

나. 용접 이음 : 50A 이상 연결시 사용, 전기 또는 가스 용접한다.

다. 플랜지 이음 : 펌프, 계기 등의 수리로 교체가 필요한 곳에 사용

② 동관의 이음

가. 연납 이음(모세관현상 이용)

나. 경납 이음

다. 플레어 이음

③ 주철관 이음

가. 기계적 이음 나. 플랜지 이음 다. 소켓 이음 라. 빅토리 이음마. 타이톤 이음

13. 프랜시블 조인트

펌프의 흡입측 및 토출측에 설치해 펌프의 진동이 배관으로 전달되는 것을 방지.

14. 배관의 신축이음

슬라이드형, 곡관형, 벨로우즈형, 스위블형

15. 안전밸브

스프링식, 추식, 지렛대 식이 있으며 용기 내의 압력이 설정압력 이상이 되면 과압을 분출하는 역할을 하며 재 사용할 수 없다.

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16) 유체역학 및 펌프에 관련된 사항을 개략적으로 기술했으며 동 내용은 수도 및 보일러 등의 배관에도 적용되는 것임으로 숙지하면 후일 배관이나 펌프 등의 보수에 유용하게 활용이 가능하다.

17) 펌프의 성능시험 방법

소방설비에 사용되는 펌프는 체절압력(토출량이 ‘0’에서 펌프의 전양정으로 운전, 즉 펌프의 토출측 개폐밸브를 막은 상태에서 운전)으로부터 정격토출양의 150%로 토출시 정격양정의 65% 이상으로 운전할 수 있어야 한다.

그 이유는 펌프는 화재가 발생해 소화작업시 화재의 범위에 따라 토출양이 일정하지 않고 토출압력이 수시로 변하기 때문에 일반펌프(예 : 급수)와 같이 정격양정의 90~100% 내의 운전만을 요구하지 않고 완만한 압력과 유량변화가 가능한 성능을 요구한다.

·정격유량 : 옥내소화전의 방수구가 단지 내에 최고 많이 설치된 층이 3개인 경우(5개 초과시 5개로 계산),

Q(정격유량) = N x 130lpm = 3×130 =390lpm

(분에 390리터를 토출)

(1) 성능시험시 유의사항

펌프의 명판을 보고 펌프의 양정(m로 표시)을 10 : 1로 나눠 펌프의 정격압력을 확인후 순환배관상의 릴리프밸브의 규격을 확인 시험해야 한다.

릴리프밸브의 작동압력은 펌프의 정격압력에 140%를 곱한 다음 그 값의 90% 범위 내에 있어야 체절운전시 릴리프밸브가 작동해 과압수를 배출해 펌프가 손상되지 않는다. 릴리프밸브는 작동 후 정상으로 자동 복귀한다.

(2) 성능시험 절차

가. 제어반에서 펌프의 기동을 중지시킨다. (충압펌프도 함께)

나. 펌프의 토출측 개폐밸브를 폐쇄한다.

다. 제어반에서 주펌프를 수동으로 기동시키거나 압력챔버의 배수밸브를 열어 펌프가 기동하면 잠근다.

라. 성능배관상의 체절압력을 측정한 유량계 1차측 밸브를 연 다음 2차측 밸브를 조절한다.

마. 성능시험 배관상의 유량계를 통해 토출양이 정격토출량의 0%, 100%, 150%일 때의 양정을 확인한다.

바. 성능을 확인한 다음 성능시험배관을 잠근다.

사. 펌프 토출측 개폐밸브를 연다.

아. 제어반에서 주펌프 및 보조펌프를 (자동 기동)정위치로 한다. 자동으로 배관 내의 압력을 유지한 후 펌프가 정지된다.

8. 스프링클러

1) 개요

건물 내에 설치돼 있는(아파트의 경우 16층 이상에 설치 규정) 스프링클러 헤드가 화재를 감지해 헤드의 감열부분이 분해돼 이탈하면 배관 내의 압력수 또는 압축공기가 방출돼 배관 내의 압력이 저하하게 되며, 배관 내의 압력저하로 경보밸브 및 가압송수장치가 자동으로 동작(주로 지하주차장에 설치되는 준비작동식의 경우 감지기와 연동해 작동)해 물을 헤드로부터 방수시켜 화재를 자동 진압하는 소화설비이다.

2) 주요 구성요소

수원, 가압송수장치, 자동경보밸브, 헤드, 배관, 밸브류, 제어장치, 송수구 등

3) 스프링클러 설비의 장·단점

·장점

(1) 초기화재 진화에 절대적인 효과가 있다.

(2) 소화약제가 물임으로 경제적이다

(3) 감지부가 기계적임으로 오보 및 오동작이 적다.

(4) 조작이 쉽고 안전하다.

(5) 사람이 없는 야간에도 자동적으로 화재를 감지해 소화한다.

(6) 화재진화 후 복귀가 용이하다.

·단점

(1) 시공이 타 설비에 비해 복잡하다.

(2) 초기 설치비가 많이 든다.

(3) 물로 인한 피해가 크다.

4) 수원 - ①

아파트에는 폐쇄형 습식스프링클러를 사용하고 기술기준에 10개를 기준으로 계산하도록 규정돼 있다.

펌프의 분당 토출량 : Q=N×80lpm=10×80lpm=800lpm

수원의 양(20분 이상 ) Q=800×20=16,000l=1.6㎥이상이 확보돼야 한다.

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4) 수원 - ②

수원의 1/3 즉 0.54㎥는 고가수조에 항상 유지돼야 한다. 따라서 옥내소화전이 통상 함께 설치됨으로 스프링클러의 수원+옥내소화전의 수원의 합계량의 1/3이상은 고가수조에 항상 확보가 필요하며 이와 같은 이유로 고가수조나 지하저수조의 배관은 급수배관보다 항상 아래에 위치하고 있다.

5) 가압송수장치

옥내소화전과 마찬가지로 3가지 장치가 있다.

6) 스프링클러 헤드

(1) 개방유무에 의한 분류 헤드부분에 감열부의 존재 유무에 따라 개방형과 폐쇄형(감열부 유)으로 구분한다,

(2) 설치방향에 따른 분류

가. 상향형 : 배관상부의 천장이 콘크리트, 트러스 등 반자가 없는 곳에 설치하며 하바 살수가 목적이다. (예 : 준비작동식 스프링클러에 사용 지하주차장에 설치된 헤드)

나. 하향형 : 천장, 반자가 있는 곳에 설치하며 방수구가 바닥을 향해 설치된다. (예 : 세대내 거실에 설치된 스프링클러헤드)

(3) 감열부의 재질 및 형태에 따른 분류

가. 퓨주볼링크형 나. 글라스벌브형 다. 캐미칼 숄더형 라. 메탈 피스형

7) 헤드의 선정

페쇄형 스프링클러헤드는 설치장소의 최고주위온도에 따라 선정한다. 다만, 높이가 4m 이상인 공장 및 창고로서(탱크식 창고를 포함한다)에 설치하는 스프링클러 헤드는 그 설치장소의 최고주위온도와 관계없이 표시온도 섭씨 121℃ 이상의 것으로 할 수 있다.

8) 스프링클러 설비의 종류 - ①

(1) 폐쇄형 스프링클러설비 구성도

① 습식

배관가압송수장치(물) → 배관유수검지장치(물) → 폐쇄형 스프링클러헤드(전 배관에 물이 들어 있음)

② 준비작동식

배관 가압송수장치(물) → 배관준비작동상태(대기압상태) → 폐쇄형 스프링클러헤드

준비작동밸브를 중심으로 1차측(가압송수장치에서 유수검지장치까지)은 배관에 물이 들어있고 2차측(유수검지장치에서 헤드까지)은 대기압상태로 배관에 물이 없음.

③ 건 식 : 생략

※ 설비에서 통상 1차측 또는 2차측이란 의미는 전기 등 모든 공학에서 공통으로 쓰이는 용어로 그 설비를 중심으로 공급측과 연결된 부분을 1차측이라 하고 소비(부하)측을 2차측이라 한다.

전기의 경우 세대분전반에 설치된 세대계량기를 중심으로 분전반에서 계량기측을 1차측이라 하고 계량기에서 세대부하측을 2차측으로 부른다. 즉 기준되는 설비를 중심으로 1차, 2차를 분류함을 기억해야 한다.

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8) 스프링클러 설비의 종류 - ②

(2) 습식 스프링클러설비

① 작동원리 : 가압송수장치는 기동용 수압개폐장치(압력챔버)로 작동되며 최상층 선단의 스프링클러헤드까지 전 배관내에 항상 물을 가압시켜 놓고 있다가 화재발생시 폐쇄형 헤드 감열부가 열에 의하여 파열되면서 헤드를 개방하여 물이 방사되고 배관내의 유수검지장치(자동경보밸브)가 작동되면서 송수펌프가 기동되고 경보발령 및 수신반에 화재통보로 화재표시등이 점등된다. 소화 후 유수검지장치 1차측 개폐밸브를 잠그고 작동된 헤드를 신품으로 교체한다.

② 동결방지 필요 : 습식스프링클러 설비는 전 배관에 물이 들어 있어 설치장소 주위가 0도 이하로 될 우려가 있는 장소는 동결방지조치를 하여야한다. 통상 아파트에는 보온재(단열재)로 동결방지조치가 되어 있다.

③ 물의 특징 : 물에는 그 체적(부피)의 약 2%에 해당하는 공기가 들어 있다. 이를 이용하여 음료회사에서 요즘에도 2%부족할 때 마신다는 음료를 판매하고 있다. 물은 실험에 의해 동결시 대체로 그 체적의 9%가 팽창하고 옥내소화전 등 배관내에 들어 있는 물이 동결되어 앵글밸브 등의 연결부위로 누출시 순간적으로 250kg/㎠의 압력으로 과압수가 배출되어 그 피해가 대단히 크다.

④ 물이 순간적으로 누출시 유량을 계산하면

가. 스프링클러 32mm 배관에서 누출시

Q= K√ 으로 K=방출계수로 통상 80, P는 방수압력으로 Q=80×√ =1,265lpm, 즉 분당 1,265리터(1.3톤)가 방출된다

나. 화재시 말단의 헤드가 정상 스프링클러 작동시 누출량 Q=80×√=80lpm, 즉 분당 80리터 방출 (정상 상태시 스프링클러헤드의 말단 방수압은 1㎏/㎠으로 기준을 설정)

다. 따라서 동파로 인한 누수시는 순간적으로 정상상태보다 약 16배 누출이 발생한다. 그 후는 정상상태의 누출이 발생.

라. 옥내소화전 앵글밸브(40mm)에서 동파로 누출시Q=0.653D²√=0.653×40²×√ =16,520lpm 즉 18.5톤이 방출 스프링클러의 K값은 옥내소화전에서 “0.653×D²”에 해당한다고 생각하면 된다. 다만 설비의 방출계수의 값이 다름으로 값에 차이가 있으나 그 유도 과정은 전문 시험과정이라 생략하고 동일한 개념으로 이해하면 된다.

마. 옥내소화전 정상 작동시 Q=0.653×40²×√=1,362lpm 즉 1,362리터가 분당 방출된다.

바. 따라서 동파시는 정상 작동시의 12배가 누출된다. 그 후는 정상량이 배출된다.

사. 초당 방출량은 1분이 60초임으로 60으로 나누면 초당 방출량의 산출이 가능하며 계산하여 순간적인 방출량이 얼마인지를 숙지하면 동파로 인한 사고의 피해확산을 방지하는 것이 얼마나 어려운 것임을 알게된다.

(3) 준비작동식 스프링클러설비 - ①

작동원리 : 준비작동식의 1차측에 가압수를 채워 놓고 2차측에는 저압 또는 대기압상태의 공기를 채워둔다.

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(3) 준비작동식 스프링클러설비 - ②

화재 발생시 감지장치가 작동하여 준비작동밸브를 개방함과 동시에 펌프가 동작하여 물을 각 헤드의 부근까지 송수하여 놓은 후 페쇄형헤드가 열에 의하여 개방되면 헤드를 통하여 방수되는 설비이다.

오동작을 방지하기 위하여 감지기회로는 교차회로(감지기 A, B회로)를 적용한다. 즉 감지기의 2개 회로(자동제어의 AND개념)가 동시에 작동되어야 화재로 인식한다.

9) 스프링클러설비 밸브장치

(1) 개폐밸브

① OS & Y밸브 : 스크류가 밸브봉의 나사에 의하여 상하로 이동되어 밸브를 개폐한다. 써어지에 대한 안정성은 좋으나 스크류에 이물질이 걸리면 완전한 밸브의 개폐가 되지않는 단점이 있다. 소방설비의 펌프의 토출측에 설치한다.

② 앵글밸브 : 엘보와 글로브 밸브를 조합한 형식으로 유체의 흐름방향을 직각(90도)으로 변환시켜 유량을 조절한다. 옥내소화전의 방수구 스프링클러설비의 유수검지 장치와 배수밸브 등에 사용한다.

③ 콕크밸브 : 구멍이 뚫린 원추를 90도 회전하여 개폐하며 일명 프러그 밸브라고도 한다. 유체의 저항이 적으며 가장 신속한 개폐를 할 수 있고 계기용에 사용된다.

(2) 체크밸브

① 스모렌스키 체크밸브 : 평상시에는 체크밸브(유체를 한쪽으로만 흐르게 함)의 역할을 하며 바이패스 밸브를 개방하면 역류가 된다. 주배관에 설치한다.

② 웨이퍼 체크밸브 : 펌프의 토출구 혹은 토출구에서 10m 이내에 강한 써지 및 역써어지가 심하게 발생되는 관로에 사용된다.

③ 스윙 체크밸브 : 주로 소형이며 주배관이 아닌 물올림장치와 같은 유량이 적은 곳에 사용된다.

(3) 밸브의 감시스위치

① 탬퍼스위치 : OS & Y 밸브에 부착하여 준비작동식의 슈퍼비죠리 패널이 고장시 이 스위치를 조작하여 준비작동밸브를 동작시키는 비상스위치의 기능과 주밸브의 개폐상태를 수신반에 표시해주는 감시 기능을 수행한다.

② 밸브 감시스위치 : 지하에 주배관이 설치되고 또 지하에 개폐밸브가 설치되었을 때 밸브봉의 몸체에 부착하여 폐쇄되어서는 안되는 주밸브의 개폐상태를 감시한다.

(4) 수조(물탱크)수위 감시스위치

탱크내의 수위의 변동에 따라 후로트가 물의 부력에 의하여 상하로 움직이며 급수펌프를 가동하여 일정한 수위를 유지시키는 역할을 한다.

(5) 플렉시블 조인트(신축이음)

펌프의 토출측과 흡입측에 설치하며 주로 펌프의 진동 및 유체의 흐름시 급격한 압력차에 의한 충격을 흡수하기 위한 것으로 펌프에 가까이 설치한다.

10) 스프링클러설비 송수구 - ①

(1) 구경 : 65mm 쌍구형

(2) 설치높이 : 바닥으로부터 0.5m 이상 1.0m 이하

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10) 스프링클러설비 송수구 - ②

(3) 설치개수 : 하나의 층의 바닥면적이 3,000[㎡] 넘을 때마다 1개이상 설치 (최대 5개까지)

(4) 설치목적

① 송수펌프의 고장시 또는 정전시 외부소방자동차로부터 소화용수를 공급받아 소화작업을 원활히 하기 위하여

② 화재가 커서 자체수원이 부족할 경우 외부 소방자동차로부터 소화용수를 공급받아 소화작업을 원활하게 하기 위하여

(5) 설치기준 : 생략

11) 방호구역

(1) 폐쇄형헤드의 경우(습식, 준비작동식, 건식)

① 하나의 유수검지장치 또는 일제개방밸브가 담당하는 방호구역의 바닥면적은 3,000㎡를 초과하지 않아야 한다.

② 하나의 방호구역은 1개 이상의 유수검지장치를 설치하여야 한다.

③ 하나의 방호구역은 2개층에 미치지 아니하도록 하되, 1개층에 설치하는 헤드수가 10개 이하인 경우에는 3개층 이내로 할 수 있다. 계단실형 아파트는 1-2호를 하나의 방호구역으로 할 수 있다. 따라서 계단실형은 통상 16층에 자동경보밸브가 설치된다. 복도형 아파트 등 : 2개 층을 방호구역으로 한다. 따라서 20층 복도식 아파트의 경우 16층, 18층, 20층에 자동경보밸브가 설치된다. 계단실형 아파트의 세대내 스프링클러배관 등 누수시 16층 자동경보밸브의 1차측 개폐밸브를 잠그고 배수밸브를 통하여 배관내의 물을 배수시킨 뒤 보수를 한후 원위치로 복구시킨다. 먼저 수신반의 경보정지와 펌프의 기동정지 상태에서 경보밸브를 조작해야 한다. 후일에 소방설비 점검요령 설명시 상술 예정임.

(2) 개방형 헤드의 경우 (일제개방밸브)

※ 개방형 헤드는 무대부와 연소의 우려가 있는 개구부(예 : 에스컬레이터 등 방호구획을 관통하며 방호구획되어 있지 않는 부분)에 사용되는 헤드임. 유수검지장치로는 일제개방밸브를 사용함. 왜냐하면 위의 장소는 화재가 확대될 우려가 있음으로 개방형헤드를 통하여 일시에 방호구역내의 헤드 전체를 통하여 소화를 하려고 헤드의 감열부가 없이 대기에 열려 있으며 따라서 화재 감지는 감지기를 교차회로 방식으로 설치함.

12) 배관의 구분 - ①

(1) 입상관 펌프로부터 수직으로 소화수를 공급하는 주배관을 말함.

(2) 수평주행배관 : 가지관에 공급하는 배관

(3) 교차배관 : 입상관, 수평주행배관, 가지관에 연결되는 배관

(4) 가지배관 : 스프링클러 헤드가 부착되는 배관

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12) 배관의 구분 - ②

스프링클러 배관시 토너먼트 방식이 아니어야 하고 한쪽 가지배관에 설치하는 헤드의 수는 8개 이하로 한다.

또한 교차배관은 가지배관 밑에 수평으로 설치하고 구경은 40mm 이상이 되어야한다.

청소구는 교차배관 끝에 40mm 이상 크기의 개폐밸브를 설치하고 호스접결이 가능한 나사식 또는 고정배수 배관으로 하되, 나사식의 개폐밸브는 옥배소화전 호수접결용의 것으로 하고, 나사보호용캡으로 마감하여야 한다.

(통상 세대내의 화장실 천장 점검구를 열어보면 청소구가 있음을 확인할 수 있다.)

13) 수격방지기

신축성이 없는 배관에 워터햄머 등이 발생하면 배관시스템의 약한 부분이 충격으로 훼손됨으로 스프링클러 설비의 입상관의 최상부와 입상관과 교차배관이 교차되는 곳의 말단에 설치하여 충격을 흡수한다.

고가수조나 지하주차장에서 설치확인 가능하다.

14) 스프링클러헤드의 설치제외 장소

(1) 계단, 경사로 승강기의 승가로, 파이프 닥트, 목욕실, 화장실, 직접외기에 개방된 복도 등

(2) 통신기기실, 전자기기실, 기타 이와 유사한 장소

(3) 발전실, 변전실, 변압기 기타 이와 유사한 장소

(4) 병원의 수술실, 응급처치실 기타 이와 유사한 장소

(5) 펌프실, 기계실(보일러실 제외), 물탱크실 그밖의 이와 유사한 장소

(6) 아파트의 세대별로 설치돤 보일러실로서 다른 부분과 방화구획 되어있는 보일러실

(7) 기타 소방설비기술 기준 참조

15) 압력의 감압방법

(1) 스프링클러 헤드의 방사압력은 펌프에서 가장 먼 말단헤드에서 1㎏/㎠ 이상 12㎏/㎠ 이하가 되어야 한다. 이 한계를 넘지 못하도록 되어있으며 통상 아파트의 경우 말단헤드의 방사압력을 1㎏/㎠를 기준으로하여 필요양정(소화펌프의 용량)을 계산하는데 기준압력을 초과하는 경우 다음과 같이 감압한다.

(2) 감압방법

① 조이닝(Zoining) 방법

가. 개별펌프 방식 : 고층용, 저층용으로 별도로 펌프를 설치하는 것으로 경제성의 면에서 초고층 건물(지하층을 제외한 높이 60m 이상)에는 사용하지 않는다.

나. 부스터 펌프방식 : 1차 펌프, 2차 펌프, 3차 펌프와 같이 펌프를 연계하여 압력을 조절하는 방식으로 펌프의 잔압이 더해지는 점, 직열운전, 시동시의 타임래그 등을 고려하여 펌프를 결정하고 사용하여야 한다.

다. 고가수조에 의한 방식 : 고가수조를 고층용, 저층용으로 구분배관하여 낙차압력에 의하여 조정한다.

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15) 압력의 감압방법

(2) 감압방법 - ②

② 압력조절밸브 사용 : 압력이 필요이상 높은 경우에 조절밸브를 열어 방수하므로 압력을 조절한다. 초고층 건물에는 적용할 수 없다.

※ 스프링클러의 양정계산시 말단을 기준으로 하여 기계실 펌프의 소요양정을 산출함으로 말단헤드에서 1㎏/㎠으로 방출압력을 정하고 계산을 하면 저층부에 설치된 헤드에서 기준압력을 초과하게 되는 경우가 있어 감압을 고려한다. 또한 저층부와 펌프에 가까운 헤드에서는 기준량보다 더 많은 방수량이 방출되어 소화펌프를 20분 이상 가동하지 못하는 경우가 발생한다.

16) 가압송수장치의 용량 계산 방법

옥내소화전이나 스프링클러 등 소화설비에서 말단에 규정의 압력과 유량으로 소화수를 공급하기 위하여 다음과 같은 가압송수장치를 이용한다.

(1) 압력수조에 의한 방법

옥내소화전 P = P₁+P₂+P₃+1.7㎏/㎠

스프링클러 P = P₁+P₂+1㎏/㎠

여기서 P는 압력수조의 필요압력, P₁는 낙차압력, P₂배관 및 관부속품의 마찰손실 압력, P₃는 소방용 호수의 마찰손실압력, 1.7 및 1 은 말단 노즐의 방수압력(㎏/㎠)

(2) 고가수조에 의한 방법

옥내소화전 H= H₁+H₂+ 17m

스프링클러 H= H₁+ 10m

압력수조와 다른 점은 P(압력)을 H(양정)으로 변환한 것으로 1㎏/㎠는 10m로 환산하고 낙차를 계산에서 제외하며 압력수조방식의 P₂가 H₁으로 P₃가 H₂로 변환된 것이다.

(3) 펌프에 의한 방법

옥내소화전 H = H₁+H₂+H₃+17m

스프링클러 H = H₁+H₂+10m

※ 압력수조의 방사압력을 양정으로 환산한 것과 같다.

(4) 고가수조 방식에서는 낙차압력P₁, 양정H₁을 압력수조나 펌프방식과 달리 계산에 삽입하지 않는 이유 :

고가수조 방식은 자연낙차압력을 이용하는 방법임으로 고가수조는 건축물의 옥상에 설치되어 위에서 아래로 소화수가 공급됨으로 낙차압력을 계산에 포함시키지 않고 최고층 소화전의 노즐이나 스프링쿨러헤드에서 각각 위로 10m와 17m 이상의 위에 고가수조가 설치되기만 하면 바로 아래에 설치된 각각의 노즐에서 규정 압력으로 소화수의 공급이 가능하기 때문이다. 반대로, 펌프나 압력수조에 의한 가압송수장치는 지하층의 기계실에서 최고층의 말단 소화전이나 헤드에 규정의 압력으로 송수하기 위하여 위로 방수함으로 낙차가 포함되어 계산된다.

(5) 자연낙차압의 계산

① 고가수조의 하단에서 기계실 압력챔버까지의 높이 + 0.5㎏/㎠

② 최고층 소화전 앵글밸브나 스프링클러헤드에서 기계실 압력챔버까지의 높이 + 2㎏/㎠

위의 둘 중 어느 한 높은쪽으로 압력이 저하하였을 때 소화펌프는 자동 기동하여야 한다.

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17. 파스칼의 원리

밀폐된 용기내의 비압축성 유체(액체)에 힘을 가하면 그 압력이 모든 곳에 같은 크기 전달된다. (유압기의 원리)

파스칼의 원리는 건식밸브에 적용된다.

18. 표면장력

물은 그 표면적을 작게하려는 성질이 있는데 이를 표면장력이라 하며 표면장력을 약화시키려고 계면활성제(Nacl. Naoh) 등이 사용된다. 즉 분자간의 응집력을 떨어 뜨려 뭉치는 힘을 작게하여 거품을 만듬. 유류화재에 사용되는 포소화약제는 계면활성제가 주제임.

19. 준비작동식 스프링클러 설비 중 수퍼비죠리판넬(Supervisory & Control Pannel)

준비작동밸브의 주요 핵심부로 이것이 고장나면 준비작동밸브가 작동하지 않는다. 따라서 전원차단, 자체고장시 경보장치가 작동하며 감지기와 준비작동밸브 작동연결외에 댐퍼, 개구부의 폐쇄기능도 한다.

보통 110[V] - 220[V](AC) 및 36[V} - 40[V](DC) 전원으로 동작되며 수퍼비죠리회로, 감지기이상경보회로, 판넬표시등회로, 전원이상경보회로, 개구부폐쇄조작회로, 고장신호회로와 준비작동밸브개방회로 등이 있다.

이 설비에는 정온식, 차동식 뉴메틱챔버형, 분포형, 방폭형, 보상식 감지기를 사용하며, 설치위치는 ‘보’와 ‘보’사이 또는 감지기의 감지능력에 따른다. 옥외에 쓰이는 감지기용 스프링클러는 금속으로 된 퓨즈는 사용하지 않는다. 오동작을 방지하기 위하여 인접한 2개의 감지기가 동작하였을 때만 작동하도록 교차회로 방식으로 설치한다.

20. 일부 아파트에서 겨울철 배관의 동파를 염려하여 매년 12월에 고가수조의 개폐밸브를 폐쇄한 후 옥내소화전 배관 및 스프링클러 배관의 물을 배수하고 다음해 2월말 배관에 다시 충수하는 경우에 기억할 사항:

① 배관에 충수시 먼저 고가수조의 개폐밸브를 열어 자연낙차압으로 배관에 물을 채운 다음 규정의 압력으로 배관을 가압시 주펌프는 자동의 위치에 두고 충압(보조)펌프를 자동기동하여 압력을 정상으로 환원하여야 한다. 기전실 직원들이 소화설비는 배관의 말단이 평상시 막혀(소화작업이 아님으로)있음을 잊고 수동으로 주펌프를 기동하여 주펌프의 정지압력을 약간만 초과하여도 과압이 발생하여 배관 말단에서 수격작용으로 엘보나 레두셔 등의 연결부위를 통하여 누수되어 세대내로 소화수가 떨어지게된다. 주펌프는 용량이 크고 이미 기술한 바와 같이 주펌프 및 충압펌프의 기동압력은 소화설비의 자연낙차압보다 항상 높은 쪽에서 기도하도록 되어 있기 때문에 수동으로 가압하지 않도록 주의하여야 한다.

② 충압펌프의 기동으로 완전히 충압되지 않고 수신반 및 감시제어반의 압력챔버의 압력스위치가 점멸하는 경우 : 배관의 누수나 일부 소화전 앵글밸브에서 누수가 발생하지 않는지 확인을 요하며 각 스위치를 정상위치로 한 다음 기계실의 압력챔버의 배수밸브를 열어 펌프가 기동하면 다시 잠그고 정상충압을 확인한다.

③ 압력챔버내의 공기부족 : 압력챔버는 통상 100L이상의 용량으로 압렵챔버내에 공기가 부족한 경우 보조펌프가 자주 기동하는 경우가 있다. 이 경우 압력챔버내의 공기교환이 필요하다.

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