전선 및 케이블 공동구 방화대책 2.

[바니디자인]

절연전선 및 케이블의 시험기준

현재 다발케이블 문제에 대한 관심은 크지만 절연전선의 가연성을 판단하는 표준시험 방법은 없다. 주된 문제는 현재조건을 예측한 일반케이블 설치를 재현할 발화상태를 개발하는 것이다. 미국의 전기전자기술자협회(IEEE)는 시험방법초안(P383)을 개발했는데, 이 것은 254㎝폭의 ribbon-type가스버너의 불꽃으로 심한 아크나 대형 오일화재를 재현하는 모의시험이다.

가스량이 측정된 가스불꽃의 온도는 760 - 815℃로 수직트레이의 케이블 직경의 1/2떨어진 싱글레이어로 설치한 케이블에 20분간 가열한다. 이 때 버너를 치운 다음에 잔염이 없으면 그 케이블의 질은 시험에 합격한 것으로 한다.

그리고 간단한 망시험(screening test) 이 있는데 버너 불꽃을 케이블 시험체에 수직으로 접촉시키는 방법으로 재료의 확산 위험성을 알 수 있다. 이 망시험의 가장 큰 단점은 다발전선의 불연성이나 가연성을 판단할 수 없다는 것이다. 여기에서 IEEE P383시험은 망시험보다 새로운 것으로 평가를 받고 있으며 이 시험에 의한 화염확산특성 결정방법으로서의 그 가치는 아직도 결정적이다.

케이블 설치 및 방화
전선 및 케이블이 다발로 있는 일반장소의 방화대책은 다음과 같다.

(1)일반케이블 설치 위치

• 여러종류의 전선이 근접하여 있고 스프링클러가 설치되지 않은 경우에는 개방된 곳
• 불막이로 작게 구획하지 않은 정션박스
• 콘트롤보드 하부에는 트렌치나 피트
• 맨홀
• 발전기나 변전소의 메인콘트롤룸의 아래층 공간
• 전선 및 데이터처리장비의 마루 및 공간
• 이중 천정 속
• 케이블트레이,랙크,모터콘트롤,터널,수직샤프트 및 이와 유사한 비방호장소
• steel mill의 콘트롤 pulpits
• 전화교환의 분배프레임과 콘트롤룸
• 유입관 케이블

(2)방화방법
다발케이블 방화는 자동스프링클러나 다음 수단으로 할 수 있는 방화대책(Recommend Safeguards)중 가장 현실적으로 요구되고 적용 가능한 수단으로 한다.

1)방염테이프(Falmeproof Tapes)

케이블의 가닥, 길이 또는 설치 상태상 방염 테이프로 감는 것이 현실적인 경우가 있다. 두께 1.58㎜이상의 석면테이프를 나선으로 50%이상 겹치도록 감고 비중 1.15정도의 규산소다요액(물유리)에 충분히 침전시킨다. 이 테이프는 케이블 직경과 거의 같은 폭일때는 가장 감기가 쉬운데 보통 폭 50.8㎜인 것이 많이 쓰인다.

제조회사의 지시서에 따라 정해진 코팅방법과 유리섬유 묶는 선과 같이 사용하면 되는데, 테이프나 튜브형의 석면포도 있고 천을 일정한 폭으로 재단하여 사용하는 등 여러 가지 제품이 생산된다. 석면포테이프와 튜브는 내화 및 방수용 전선절연자재인데 이중에는 200암페어의 아크에서 30초간 견디는 시험에 합격한 것도 있다.

또는 작은 전선이 많은 경우에는 전선들을 한데 묶어 방염테이프로 감기도 한다. 방염재료는 외피로의 누적을 막기 위해 나전선단부로부터 50.8-76.2㎜ 부분까지로 한다. 적정하게 처리된 규산소다에 침전시킨 석면포나 개별전선에 규정의 방염테이프 도포는 케이블온도를 증가시키지 않는데 이는 도포 두께의 증가로 상승하는 온도는 재료의 열전도에 의해 외부로 발산되기 때문이다.

2)방화도포(Fire Protective Coating)

화재에 노출된 케이블이 더 이상의 화염확산을 못하도록 케이블트레이, 트렌치, 트로, 정션박스 내의 전선에 스프레이, 솔질, 흙손질로 몇가지 FM승인한 화염방지 컴파운드가 있다.

이런 방화조치는 방염테이프나 자동소화설비설치가 경제성이 없는 경우에 적당하다. 이 도포는 제조회사의 지침대로 도포할 경우, NEC( Note8, 표 310 표지310-19)의 특수조건에서 허용하는 최대전류상태에서 과도한 온도상승을 일으키지 않는다.

3)불활성물질의 사용

대형 정션박스와 케이블트렌치의 전선주위공간을 모래, 석면조각, 팽창질석, 기타의 불연재료로 충전하는 방법으로서 조명이나 동력전선에서 사용할 때 전선의 온도상승이 불가피하므로 권장하지 않는다. 이 방법은 제어용 다발전선과 같은 상대적으로 적은 전류이거나 전류가 간헐적으로 흐르는 경우에 적합하다.

4)소방시설설치

자동스프링클러, 할론1301, 이산화탄소 또는 고팽창포 등이 다발케이블의 방화를 위하여 사용될 수 있다. 케이블의 절연이 노화나 고온에 장기간 노출로 인하여 파괴되었다면 케이블을 전기강도에 손상없이 테이프로 감을 수 없으며, 전선들이나 케이블이 강하고 근접다발로 접근이 불가능하다면 방염처리도 어렵고 고가이기 때문에 긴케이블 터널의 가장 현실적인 방화대책은 소화설비로 스프링클러설비를 설치하는 것이며, 고팽창포설비도 적용할 수 있다.

방화 요구사항(Recommended Safeguards)

(1)방화대책

• 케이블스프레딩룸, 콘트롤판넬 또는 다른 구획에 있는 다발전선의 방화조치로 자동스프링클러를 설치한다. Ordinary-hazard (자동스프링클러의 살수밀도 결정시right, ordinary, extra-hazard로 구분됨)스프링클러가 적정하다.
• 실(室)이나 구획을 밀폐시킬 수 있는 장소는 스프링클러 대신에 가스소화설비를 사용할 수 있다.
• 또 다른 방법은 케이블에 석면테이프, 방염코팅, 불활성물질 등으로 덮어 방염처리할 수 있다.

(2)수직, 수평 케이블트레이 설치

• 케이블트레이 시공은 NEC 318기준에 따른다.
• 콘트롤, 시그널, 전력용 전선은 화재, 폭발 기타의 위험으로부터 노출을 최소화하여야 한다.
• 전력선은 콘트롤, 시그널, 기기전선과 별도의 케이블트레이에 설치한다.
• 트레이는 전압에 의한 순서대로 아래로 트레이에 설치하며 기기신호선은 최하부 트레이에 설치한다.
• 케이블트레이간의 거리는 상부 트레이 최저부에서 하부 트레이 윗부분까지 450㎜이상으로 하며 600㎜를 유지하는 것이 바람직하다.
• IEEE P383화재시험에 합격된 케이블은 트레이 간격을 300㎜이상으로 할 수 있다.
• 케이블트레이의 가염물 부스러기를 막기 위해, 금속망이나 불연성의 먼지막이 덮개를 화재방지용으로 설치하는데 트레이 안에 이물질이 쌓이는 것을 막는 것 이외의 용도로 덮개를 설치하지 않아야 한다.
• 덮개를 사용하는 트레이는 환기를 사다리 형태로 하여야 한다.
• 케이블트레이는 전기접지를 견고히 설치하여야 한다.

  (3)관통부의 조치(Fire Stops)

  전선이 바닥이나 방화구획을 관통하는 경우에는 fire stop(내화충전)을 설치하여야 한다.

  또한 fire stop 내화도에 따라 사용물질을 선정해야 되는데 여러 종류의 케이블 굵기에 따라 수직수평 fire stop장치가 상품화되고 있으며 내화는 물론 방수도 겸한다.

  다른 형태의 fire stop중에는 암면으로 케이블 주위의 개구부를 막은 후 규정에 맞게 방염도포한다.

  (4)케이블 단부(Cable Terminations)

  2000V 이상 전력케이블은 전기적 스트레스를 감소하고 케이블에 습기나 오염을 막는 특수한 단자로 하여야 한다.

  (5)비상용 케이블

  비상장비용 제어, 전력케이블은 다른 장비용 전선과 분리시켜 비상장비의 안전을 유지하도록 하여야 한다.

원자력발전소의 케이블다발 방화대책

발전소에는 자동운전을 위하여 다량의 계기와 계기 제어용 케이블이 설치되어 있다. 핵발전소에서 오동작이나 사고에 대비한 전력 및 제어회로의 방화조치는 매우 중요하기 때문에 많은 회로가 이중회로로 구성되어 있어서 더 많은 제어배선이 필요하다.

동일한 안전기능 수행을 위해 둘 이상의 회로가 공급되는 경우에는 가능한한 분리하거나 단일사고로 다른 회로가 피해를 입지 않도록 배선을 해야 되므로 케이블트레이 설치시에 Recommended Safeguards를 철저히 이행하여야 한다. 또한 전력공급케이블은 IEEE P383에 따라 시험에 통과한 것을 사용하여야 한다.

유럽의 케이블다발 방화대책
가연 절연 다발케이블의 화재위험은 영국, 프랑스, 네덜란드, 독일 및 이태리와 같은 유럽국 엔지니어들이 잘 알고 있다. 그들의 경험적 결론은 FM의 화재평가와 대체로 일치한다. 근본적 차이는 자동스프링클러나 자동물분무의 사용이다.

이와 관련하여 염화수소가 물에 용해될 때 부식현상이 크므로 유럽은 화재장소를 건조시킬 수 있다면 큰 잇점이 있는 것으로 생각한다. 그러나 이의 실험은 다발케이블화재에서 자동스프링클러나 물분무소화설비가 여러 가지 장점이 있는 것으로 결론을 내렸다.

다만 스프링클러나 물분무설비가 작동되기 전에 짧은 기간동안 화재로 발생한 연기가 환경을 씻어내어 분해가스가 화재지역에 가두어져 있는 경우만은 예외이다. 스프링클러나 물분무설비는 화재에 신속히 동작하여 많은 가스의 확산을 막는다.

화재사례를 보면 염산에 의한 대부분의 부식피해는 화재지역에 이동된 기기에 발생한다. 이런 현상은 화재가 발생하는 동안 구조체 전반에 연기와 가스가 퍼지기 때문인데, 스프링클러에 의한 희석이 이를 예방한다.

이와 같이 많은 경우에서 보는 바와 같이 자동스프링클러의 사용은 다른 방화조치보다 가격, 단순성, 보수용이성 및 수동화재진압의 적용이 어렵거나 위험한 경우에 잇점이 있음을 알 수 있다.