밀폐도 시험(Enclosure Integrity Test), Door Fan Test

[당나구]

가스계 소화설비 설치구역의 밀폐도 측정시험 한방유비스(주)의 Door Fan Test

밀폐도 시험(Enclosure Integrity Test), Door Fan Test

1. 도입 배경

    1) 성능시험으로 가장 확실한 방법은 직접적인 전량 방출시험이 최선이나 환경문제, 고비용 및 시험절차의

        난이성 등의 이유로 직접적인 방출시험을 가급적 규제하고 있다.

    2) 방호구역은 다양한 형태의 개구부가 존재하므로 설계농도유지시간을 만족하지 못하면 소화실패의 우려

       가 있으므로 전역 방출방식에서 가스계소화설비의 신뢰성을 확보하기 위해 실시하는 시험을 밀폐도시험

        (Enclosure integrity test : 밀폐무결시험 한국어로 그대로 법역하니 영~ ) 이라 한다.

    3) 밀폐도시험은 Smoke Pencil Test와 Door Fan Test가 있으며 특히 Door Fan Test는 누설 개구부의 위치

       를 발견하여 설치된 소화설비의 적정성에 대한 판단을 제공하는 간접적인 성능확인시험으로 IS0, NFPA,

        IRI 등에 의해 채택되고 있는 신뢰성이 입증된 선진화된 시험기법이다.

       * 원래는 공조, 열관리 등에서 열손실을 측정하기 위한 시스템을 소방의 가스계 소화설비 기밀도

         테스트하기 위해 도입한 시스템이다.

2. 종류

   1) Smoke Pencil Test

      (1) 펜 모양의 연기발생기를 이용하여 개구부의 누설 부위를 찾는 시험이다.

      (2) 연기의 유통을 육안으로 직접 확인이 가능하다.

      (3) 휴대가 간편하고 사용방법이 단순하고 용이하다.

   2) Door Fan Test

      (1) Door Fan Test는 약제방출 시와 통일한 환경을 조성하여 직접적인 약제의 방출 없이 Door Fan,

          각종 압력계 및 컴퓨터 프로그램을 사용하여 실내 · 외의 정압， 송풍량 등을 측정한다.

      (2) 측정결과를 방호구역내의 누설면적， 약제의 설계농도 유지시간(Retention Time) 으로 환산한다.

3. 기대효과 

   1) 소화설비의 신뢰성 확보

   2) 설계농도유지시간 확인

   3) 소화설비 효율성 제고

   4) 소화설비 과압방지

4. Door Fan Test

   1) 시험원리

      (1) 가스계소화설비가 작동하여 방호대상물이 설치된 실내로 소화약제가 방출될 때 순간적으로 압력이

          상승하면서 실내공기와 혼합한다.

      (2) 실내에 충만한 혼합가스 중 비중이 큰 가스는 하단부의 누설부위를 통해 빠져 나가고 상단누출 부위로

          부터 외부공기가 유입되면서 혼합가스의 농도는 상부로부터 점차 낮아진다.

      (3) 도어 팬 시험기를 이용해 이와 같은 조건 조성 후 이때 누설되는 양을 측정하여 컴퓨터 프로그램으로

          누출면적을 산출하고 최종적으로 약제의 소화 농도 유지시간을 측정한다.

   2) 설계농도유지 측정방법

     (1) Descend interface mode (하강모드)

       ① 설계농도 유지시간 : 설계농도가 방호공간 최대높이 에서 방호대상 높이까지 내려가는 시간

       ② 영향요소 : 방호대상물 높이, 개구부 크기/ 위치, 약제농도

       ③ 소화약제 방출 시, 순간적인 압력상승 및 실내공기 혼합

       ④ 상단부 : 외부공기 유입 소화약제 농도는 낮아짐

       ⑤ 하단부 : 가스누출 밀도가 큰 가스는 하단부 누설틈새를 통해 누출

   (2) Mixing mode (혼합모드) → 강제기류 형성

      ① 설계농도 유지 시 간 : 방호공간 초기소화약제 농도가 최소설계농도까지 내려가는 시간

      ② 영향 요소 : 개구부 크기/ 위치, 약제농도

      ③ 소화약제 방출 시 상하단부 관계없이 누설틈새로 가스 누출

  3) 시험절차    

   (1) 설계검토 : 건물구조(체적, 높이), HVAC구조(인터록, 공기순환) 소화시설(농도, 유지 시간, 작동방식 )

   (2) 기초자료 측정 : 온도, 압력, 풍향, 풍속

   (3) Door Fan 설치 : Door Fan 장착 대형 누출부위 Sealing

   (4) 가압 및 감압시험 : 실 내,외 정압차, 가압감압 범위 설정, door fan 가동

         -10pa, -50pa / +10pa, +50pa에서 각각 유량을 측정 및  측정된 유량값 프로그램에 입력

   (5) 실험결과 분석 : 실험 data 입력하면 

                                  (* 프로그램에 방호구역 체적, 높이, 창문, 출입문, 덕트, 약제량, 온도  등 자료입력시

                                      Data 산출됨 ) 

                                  누설량, 누설 등가면적, 소화농도 유지시간산출 됨

   (6) 보정실험 : 실험결과 정밀도 검증 실험 → 누출 등가면적 30% 범위 내 door fan 판넬 개방

                      ( Fan 판넬에 여러 개의 캡이 있으며 캡의 유입구 갯수 조정에 따라 풍속이 달라짐)후 실험 →

                            * 등가면적 土10 적정(개방되면 적정하다고 추정하는 것임)

                      예) 방호공간체적이 1,000㎥ 이고 누설등가면적이 100㎥ 라면   

                            보정실험은 누설등가면적의 30%이내  (30㎥)이고 

                            Test결과  누설등가면적의 ±10% 정도가 나오면 실무적으로도 약 3 ㎥ 정도로 괜챦다고 함                                                        * 공간체적 1000 ㎥  → 누설등가면적 100 ㎥

                               보정실험 : 누설등가면적 10%,  30  ㎥  (개방 Test) →  3 ㎥ 적정한 것으로 추정                         

       ※ 보정시험 : 실험결과 정밀도 검증

                        ① (등가)누설틈새면격 30% 이하 범위에서 Door fan 판넬을 개방하면서 시험

                        ② 누설틈새를 증가시키면서 보정시험

                            (10pa ~ 50pa)

                             10pa 로 가압, 감압실시 2회

                             50pa 로 가압, 감압실시 2회 이런 식으로......

                             그런데 현장에서는 거의 하지 않는다고 함

                             (측정장비를 몇년에 1회씩 보정작업을 하기 때문)

   (7) 조치 : 방호구역 내 기밀성 보완 후 재시험

               실무적으로 방호구역 표면적의 3%이하가 적정하다.

       만약 기밀도가 나오지 않으면 계속해서 누설되는 곳을 찾아서 마감조치해야 한다.

       그래도 누설되는 곳이 크면

       Extended discharge,  인접구역 확대방호 등을 해야하지 않을까요?

       따라서 가스계 소화설비 방호구역은 당초 공사진행과정에 누설부위가 생기지 않도록

       철저히 시공해야 한다

5. 방호구역 신뢰성 확인 방법 비교

   1) NFPA, EPA 에서는 저비용， 연속사용기능 및 환경오염방지를 감안하여 Door Fan Test 권장

   2) 선진국에 서 는 이미 Door Fan Test가 일반화 되어 산업설비에 대한 직접적인 성능시 험은 물론

       설비보험요율 산정시 필수시험 항목으로 이용

국내	실제방출	Door Fan Test
방출시험 관련 근거 없음	NFPA 12	NFPA 12
일부기업에서 방출시험	최초 설치 시 방출시험	주기적으로 실시

  3) 비교

국내	실제방출	Door Fan Test
정상작동 유무만 확인	실내외 정압，온도, 약제농도유지, 누설부위 확인 등	실내외 정압, 온도, 약제농도 농도유지시간, 누설부위 등 확인
방출시험을 하지 않아 신뢰성 확보가 어려움	① 환경오염 발생 ② 환경오염 없음 ③ 일회성 ·반복 측정 가능	① 환경오염 없음 ② 반복측정 가능 ③ 효과대비 비용이 적게 듦

6. 문제점 및 개선사항

1) 문제점

  (1) CO2 소화설빅의 경우 전표면적의 3%이하의 개구부는 허둉되면 개구부 가산량 적용

  (2) 실험에 의하면 Mixing Mode에서는 0.1% 개구부에서도 Soaking time 확보가 어려움

  (3) 개구부 가산량 적용으로 과압발생에 문제

  (4) 할로겐 화합물 및 co2의 경우 공기보다 무거워 약제 방사후 실 상부에 Soaking time 확보가 어려움

  (5) 가스계 소화설비 완료후 시간경과시 기밀도 파손

       케이블 등 공사하면서 기밀도 저해 시킴, 설계농도유지시간 확보 곤란

  (6) Door Fan Test 법적 의무사항 아님

      성능위주 설계대상에서 언급하지 있지만, 다른 곳에서는 의무사항이 아님

      따라서 법적으로 실시토록 의무화 필요

  2) 개선사항

   (1) 도어 펜 테스트를 실시하고 Extended discharge 방식 적용 검토

   (2) 인접구역 확장방호방식 적용 검토

   (3) 공기와 무게가 비슷한 불활성 기체 소화설비 활용

   (4) 개구부 위치에 따라서도 누설되는 양이 다르므로 개구부 위치에 대한 검토 필요

   (5) 공사완료후 정기적인 기밀도 검사제도 의무화

       가스계 소화설비 완료후 시간경과시 기밀도 파손

       케이블 등 공사하면서 기밀도 저해 시킴, 설계농도유지시간 확보 곤란

        따라서 2년이 1회 등 주기적으로 기밀도 시험 및 결과보고토록 제도화 필요함

   (6) 가스계 소화설비 Door Fan Test 법적 의무

       법적으로 실시토록 의무화 필요

다음은 door fan test 및 tab 업체

http://irfire.co.kr/index/s1/s1_1.php

(주)이레소방엔지니어링

(주)이레소방엔지니어링

irfire.co.kr

다음은 안병국 기술사님

https://www.youtube.com/watch?v=Tc8IyzRiIg0 

기술자료 설명해주시는 안병국기술사님께 감사 드립니다. ~~^^

다음은 한방유비스

https://www.youtube.com/watch?v=cbessO6WBcc 

[우르사]

감사합니다