구 분 |
작동 형태 |
용 도 |
Safety valve |
순간적으로 개방 |
스팀, 공기, 가스 |
Relief valve |
압력증가에 따라 서서히 개방 |
액체 |
Safety-relief valve |
중간정도의 속도로 개방 |
가스, 증기 및 액체 |
2, 안전밸브의 분류
1), 양정에 의한 분류
형식 의 구분 |
유량 제어 기구 |
저양정식 |
안전밸브의 작동거리가 배수구 직경의 1/40 이상 1/15 미만의 것 |
고양정식 |
안전밸브의 작동거리가 배수구 직경의 1/15 이상 1/7 미만의 것 |
전양정식 |
안전밸브의 작동거리가 직경의 1/7 이상의 것, 이 경우 배수구 직경의 1/7을 열 때 유체통로의 면적보다도 그 외 부분의 유체의 최소통로 면적을 10% 이상 크게 하지 않으면 안 된다. |
전 량 식 |
배수구 직경이 목부직경의 1.15배이상의 것, 밸브가 열린 경우 밸브의 유체통로 면적이 목부면적의 1.05배이상으로, 안전밸브의 입구 및 배관 유체통로의 면적은 목부면적의 1.7배이상으로 하지 않으면 안 된다. |
즉, 안전밸브의 작동거리를 말한다.
2), 작동기구에 의한 분류
① Spring식 : 스프링의 압력을 이용하여 밸브가 작동한다.
② Lever식 : 양정의 이상유무를 확인할 수 있으며 급속 방출이 가능하다.
③ 중추식 : 스프링의 압력 대신에 추의 일정한 무게를 이용하여 내부압력이 높아질 경우 추를 밀어 올리는 힘이
되므로 가스를 외부로 방출하여 장치를 보호하는 구조이다.
3), 압력 배출 방식에 의한 분류
① 개방형 : 분출가스(압력)가 대기로 방출된다. 보일러 및 압력용기에 사용
② 밀폐형 : 분출가스(압력)가 다른 공정시스템으로 방출된다. 일반적으로 화학설비에 사용된다.
③ Bellows형 : Bellows를 사용하여 부식유체로부터 스프링을 보호한다. 특히 부식성, 독성가스 등에 사용된다.
끝
※ 스프링식 안전밸브의 형식별 장․단점
형식 |
장 점 |
단 점 |
개 방 형 |
1, 구조가 비교적 간단하다. 2, 밸브시트와 밸브스템 사이에서 누설을 확인하기 쉽다. 3, 어큐물레이션을 3% 이내로 할 수 있다(증기용에 적합) |
1, 옥내에서 가연성가스나 독성가스용으로는 사용할 수 없다. 2, 배출관에 배압이 걸리는 경우에는 사용할 수 없다. 3, 스프링, 밸브봉 등이 외기의 영향을 받기 쉽다. |
밀 폐 형 |
1, 가연성가스나 독성가스에 사용할 수 있다. (배출관에 의하여 안전장소에 옮겨지고 밸브 스템에서 외부로 누출되지 않는다.) 2, 스프링, 밸브봉 등이 외기의 영향을 받지 않는다. 3, 벨로우즈를 사용하는 경우 ★배압에 의하여 설정압력이 영향을 받지 않는다. ★부식성 유체로부터 스프링이나 밸브봉 등을 보호한다. |
1, 밸브시트에서의 누설확인이 어렵다. 2, 일반적으로 어큐물레이션이 10%정도이다. (증기용 안전밸브에는 적합하지 않다.) 3, 벨로우즈를 사용하는 경우 ★개방형에 비해 구조가 복잡하다. ★벨로우즈의 기능을 정기적으로 점검할 필요가 있다. |
문2-9) 약제 저장용기 안전밸브 작동 시 유의사항 3가지 이상 써라
① 분출가스가 직접 몸에 닿지 않도록 하여야 한다.
② 소리가 크고 위협적이나 이는 용기의 안전이 유지된다는 뜻이므로 당황하지 말고 침착하게 행동한다.
③ 분출하는 방향은 연소 우려가 없는 안전한 쪽을 향하도록 한다.
※ 가스소화설비에서 릴리프밸브와 안전밸브
1), RELIEF VALVE : 관 경 : 6ψ
목 적 : 배관내 발생한 응축수 제거 목적
사용압력 : 1.5 ~ 3 ㎏/㎠ ,
특 성 : 저압시 개방 고압시 폐쇄
2), SAFETY VALVE : 설정된 압력 이상에서만 작동
종 류 : 15A, 20A
하 론 용 : 작동압력 55 ~80 ㎏/㎠ (극동), 62 ~ 82 ㎏/㎠ (세진, 한국하론)
CO2 용 : 작동압력 130 ~ 160 ㎏/㎠ (세진, 한국하론)
문2-10)① 지하매설 소화배관에 많이 시설되는 Post Indicator Valve의 구조원리, 설치목적 및 설치지점
선정방식에 대해 설명하시오. (34/90/③/25점)
② Post Indicator Valve란 무엇인가? (42/94/①/5점)
1, 개요
소화수 공급 배관 상에 설치되는 모든 밸브는 개폐표시를 육안으로 확인할 수 있는 것으로 사용하도록 한다.
2, 개폐표시형 밸브의 종류
O.S&Y Gate Valve, 버터플라이 밸브, 기둥지시형 밸브(Post Indicator Valve) 등이 있다.
3, P.I.V. (Post Indicator Valve)
1), 지하밸브의 개폐상태를 육안으로 식별할 수 있도록 Open, Closed상태 표시가 지상까지 연결된 밸브 Stem을
통해 식별할 수 있도록 한 밸브이다.
2), NFPA 24 3.1.1에 소화 주배관에서 소방대상물로 분기되는 배관에는 기둥지시형 밸브를 사용하여야 한다.
3), 기둥지시형 밸브는 (화재 시 건물이 붕괴되는 것을 고려하여)소방대상물의 벽으로부터 약 12m 이상 떨어진
곳에 설치하여야 한다.
4), 차량통행 등으로 기둥지시형 밸브의 설치가 불가한 곳에는 밸브 피트(Pit)를 설치하여 밸브 피트 내에 밸브를
설치하도록 한다.
5), Loop 배관 등의 중간 밸브 개폐 여부 확인(개방상태 유지)을 위해 이용되며 일반적으로 Temper Switch가
부착되어 중앙제어반에서도 개폐상태를 감시할 수 있다.
6), O.S&Y Gate Valve도 Outside Screw의 상태로 개폐여부가 확인되는 개폐표시형 밸브의 일종이다.
문2-11)① 어느 공장의 옥외소화전 배관에서 동절기의 동파 사고가 자주 발생되어 피해가 크다고 한다.
소화배관의 동파 예방방법에 대해 상술하시오. (31/88/②/20점)
② 소방용 설비․기구의 동결방지대책에 대해 설명하라. (61/00/④/25점)
1, 개요
동파 사고는 발생 후 대처하기는 어려우므로 배관 경로를 정할 때에는 배관 설치장소, 실내․외의 온도환경을
사전에 검토하여 가능한 저온으로 되는 장소는 피해야 한다. 부득이 0℃이하로 되는 장소에 배관을 하는 경우에는
동파방지 대책을 강구할 필요가 있다.
2, 동결현상
물은 통상 0℃ 이하가 되면 얼음으로 되는 성질을 가지고 있는데 이를 동결현상이라 하며 물이 동결로 이어
지려면 유동성이 없어야 한다.
또한 물이 얼 때는 약 9%의 체적팽창을 야기 시켜 밀폐된 장치에 있어서는 약 250 ㎏/㎠ 이상의 높은 압력을
발생시켜 기기를 파손시키거나 기능을 상실케 한다.
3, 소방용 설비의 동결문제
1), 소화약제로 가장 많이 이용되는 물을 사용하는 수계 소화설비에서는 한냉지에서 이용시 설비의 동결에 의한
파손이 문제가 된다.
2), 물은 대기압하의 빙점이 0℃이므로 대기의 기온이 0℃이하가 되는 지역에서는 겨울철 이용에 문제가 생긴다.
3), 설비의 동결에 의한 파손을 막고 소화설비의 비상시 적응을 위해 항상 시스템내의 물이 동결되지 않도록 유지
하는 것이 중요하다.
4, 동결 방지법(방지의 일반 원칙)
1), 건물내 난방법
건물내를 난방 하여 실내온도를 0℃이상으로 유지하는 것으로서 비거실 부분과 기계실 등의 수평배관이 많은
샤프트실 등이 0℃이하가 되지 않도록 난방을 해야 하므로 비경제적이다.
2), 보온 방법
배관내 물의 온도가 0℃이하가 되지 않도록 단열재를 씌워 대처하는 것으로서 야간 난방 정지와 함께 실온이
저하해서 익일 난방 운전 전까지 동결의 가능성이 있는 경우에 채용되며, 단기적인 방법이다.
옥외 지상배관의 경우 충분한 보온두께를 유지한다. 이 경우는 동결을 막기 위한 보온의 두께가 상당히 두꺼워
지므로 비용문제, 공간문제 등으로 선호되지 않는 방법이다.
3), 가열법
배관내 물의 온도가 0℃이하가 되지 않도록 가열하는 것으로서 전기열선(Heat Tracing Cable)을 배관에 직접
감는 방법으로 열을 발생시킨다.
이 방법은 외부 노출배관, 주차장, 로비 등 난방에 의하여 실내온도를 0℃이상으로 유지시킬 수 없는 장소의
배관류에 적용된다.
4), 물을 유동시키는 방법
물이 정체되어 있지 않고, 상시 흐르도록 하는 방법으로 급수관의 경우 최말단 급수주관을 물탱크로 돌려
배관내의 소화수를 정지하지 않도록 하는 방법이다. 이 경우 소화수는 일정압력 이상이 되어 유동하도록 하는
것이 중요하다.
5), 배관내 물의 제거
기술기준 제6조1항9호의 아파트, 업무시설, 학교, 전시시설, 공장, 창고시설 및 종교시설 등의 동결우려가 있는
장소는 사용시 이외는 배관에서 물을 제거하여 비워두고, 영상의 온도유지가 가능한 장소에 물을 보관하였다가
필요시 사용하는 방법으로 신속한 사용을 목적으로 하는 소화설비에는 문제가 있으며, 배관부식도 쉽게 되므로
주의할 필요가 있다.
6), 매설 방법
배관을 동결온도(동결선)이하로 매설하는 것으로서, 옥외 설비에서 주로 채택하며 Valve Box 등에 대해서는
맨홀을 설치하거나 Post Indicate Valve를 설치하여 시공하는 등의 주의가 필요하다.
7), 부동액 주입법
배관내 물에 부동액을 주입시키는 방법으로서 실제의 난방 또는 Heat Tracing Cable방법으로 인한 대책이 곤란
한 경우, 경제적인 문제가 없는 경우 적용하는 방법이다. 소방설비에 넓게 이용되는 수용성 동결방지 약제는
염화칼슘용액으로 여기에 부식 방지제를 섞어서 이용한다. 그러나 염화칼슘도 공설 물 공급 시스템과 연결될 때
는 사용해서는 안 된다. 염화나트륨(소금)은 동결방지의 제한적 성능과 높은 부식성 때문에 소방설비에 이용될
수 없다.
cf : 부동액 ⇒ 글리세린, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜
(배합비 = 부동액 : 물 = 1 : 1 )
5, 설비별 동결방지 대책
1), 옥외소화전설비
① 소화전의 몸통은 물이 차 있지 않은 건식으로 한다.
② 소화전이 뭍인 지하의 기저 부에 작은 배수밸브가 있으며 소화전의 주밸브가 약간만 열려도 배수밸브가
닫히게 된다. 주밸브의 기밀이 확실하고 배수밸브가 제대로 작동하면 몸통에는 물이 차지 않고 동결의 염려는
피할 수 있으므로 소화전의 매설 시 기저 부의 주위는 배수가 잘 되도록 자갈층을 형성하는 것이 중요하다.
③ 지하(地下) 로의 배수가 만족스럽지 못하고 지하수의 수위가 높은 경우에는 배수밸브의 역할이 어려우므로
배수밸브는 완전히 잠그고 주기적으로 소화전 몸통의 물을 밖으로 배출해야 한다.
④ 동결방지제로 소금용액은 효과문제 등으로 이용되지 않으며 다른 동결방지제를 이용할 때에도 소화전 몸통
에만 국한하여야 하며 기타 용수 시스템으로 약제가 유입되어서는 안 된다.
⑤ 동결방지제인 Ethylene Glycol은 독성이 매우 강하여 사용되지 않으며 Propylene glycol은 독성이 강하지
않으므로 적절한 주의와 함께 이용된다.
⑥ 소화전의 동결상태 확인 방법
㉮ 방출구를 손으로 두드려 들리는 소리로 판단
㉯ 소화전 주밸브(stem)를 돌려본다. 완전 동결의 경우는 돌아가지 않는다.
㉰ 소화전 뚜껑을 열고 단단한 줄에 단 하중체를 내려보아 얼음이 깨지고 몸통 내에 물이 있는 것을 확인
⑦ 소화전 동결을 해빙하는 방법으로는 가장 만족할 만한 방법이 steam호스를 이용하는 것이다. 스팀호스를
소화전 방수구를 통해 밀어 넣어 스팀을 불어넣어 얼음을 녹인다.
2), 스프링클러설비
① 겨울철에 시스템의 동결 우려가 있는 곳에서는 습식 시스템 대신에 건식시스템을 이용한다.
② 건식시스템도 건식밸브 일차측이 외부로 노출될 때는 Heat Tracing처리한다. 그러나 건식밸브 자체는 Heat
Tracing해서는 안된다. 이는 건식밸브의 Priming Water가 증발하여 금속무기물이 남아서 막히거나 Seat고착의
원인이 되기 때문이다.
③ 냉동창고 같은 급속 동결의 우려가 있는 곳에서는 Double Interlock Preaction System을 이용한다. 이는 건식
과 준비작동식의 특성을 동시에 가진 것으로 시스템에 물이 들어가기 위해서는 감지기의 작동과 스프링클러의
작동이 동시에 이루어져야 한다.
④ 시스템이 상수도 공급라인과 연결될 경우에는 동결방지제로서는 순수 글리세린과 순수 프로필렌글리콜이
이용 될 수 있다. 그러나 시스템이 상수도라인과 연결되지 않은 독립시스템이면 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜,
염화칼슘 등도 이용될 수 있다.
문2-12) 물을 사용하는 소화설비 배관의 부식원인과 그 방지대책에 대하여 논하라. (29/87/③/20점)
1, 부식의 정의
1), 부식이란, 금속이나 합금이 그 환경과의 화학작용 또는 전기작용에 의해 표면으로부터 소모, 파괴되어 가는
현상을 말한다.
2), 금속은 산화되어 안정한 상태로 돌아가려는 경향이 있다.
|
광 석 |
: 안정상태 |
환원반응 |
|
열 공급 |
|
금속분리 |
: 불안정상태 |
산화반응 |
➡ |
열 방출 |
|
부식생성물 |
: 안정상태 |
2, 부식발생 Mechanism
(양극반응), (음극반응)
부식의 촉진제는 물, 공기, 전해질이다.
2, 부식의 원인
1), 금속 전위차에 의한 부식(전식) ; 아연은 50~60℃ 이상의 온도가 되면, 아연 이 온수 중에서 급속히 용해되어 철보다 귀의 전위가 되고 철을 심하게 부식시킨다.
동은 담수 중에서는 43℃ 이상이 되면 용출이 급증한다. 이로 인해 철계를 사용한 순환계통에 있어서는 동 성분
의 재질을 부분적으로 사용할 때, 동 이온이 장치 전체를 순환하여 철을 부식시킨다.
(금 > 동 > 아연 > 철 : 금속의 전위, 비금속은 귀금속에 의해 부식작용을 받는다.)
2), 용존산소로 인한 부식 ; 가열로 인해 물속의 용존산소가 유리되기 직전 부근에 있는 금속, 특히 철 등의 표면 을 부식시킨다. 동관의 경우 산화동 피막의 형성으로 큰 문제가 없다.
3), 응력이 있을 경우의 부식 ; 잔류응력이 남아 있는 부분은 특히, 부식이 심하며 Pitching(공식)이나 균열이 생김.
4), 유속과대로 인한 부식 ; 산화작용으로 인한 보호피막의 박리가 일어나 금속표면이 침식된다.
동관에 많이 나타난다.
5), 기타, 수소취화, 가성취화, 부동액으로 인한 부식이 있다.
- 수소취화 : 철의 경우 ph 7 이하의 산성의 경우, 수소와 철이 결합하여 Crack을 일으키는 현상.
- 가성취화 : ph를 과소하게 생성시켰을 시 Na이온으로 인한 부식.
3, 배관의 전기화학적 부식
1), 대기부식 : 대기 중 공기 및 습기에 의해 부식 → 표면을 방청도료 피복
2), 지하부식 : 토양 → 전위차, 전원존재 여부
② 미주전류에 의한 부식 : 전철
부식 大 부식 小
③ 국부전지 작용
④ 이종 금속의 접촉에 의한 부식
4, 부식에 영향을 주는 인자
1), 외적요인
① ph : 낮을수록 부식이 쉽다. ② 용해성분 : 용존산소량, 금속성분(이온, 고형물, Na, Mg 등)
③ 온도 : 높을수록 부식이 용이 ④ 유속 : 빠를수록 부식이 용이
⑤ 금속표면조직의 균일 정도 ⑥ 접촉부재료의 조합 및 표면적비, 상호거리
⑦ 금속표면의 형상 ⑧ 응력의 영향
2), 내적 요인
① 금속표면의 균일 정도(가공정도)
② 조직의 균일 정도 : 용접부를 열처리(응력제거, 조직 균일화)
③ 응력(Stress) : 많을수록 부식용이
5, 부식으로 인한 영향
1), 경제적 손실 : 부식사고로 발생하는 조업정지, 기계장치의 효율 저하
2), 신뢰성, 안전성 저하
3), 환경오염 → 지하수 오염
6, 부식의 방지대책
1), 배관 재의 선정 : 부식여유가 있는 고급재질 선정
2), 피복재의 선정
① 방식금속 Lining[Ti, Cu-Ni(90~10),]
② 방식에 강한 유기질 Coating (PE, 아스팔트, Tar Epoxy 등의 전기절연물을 사용)
3), 구조상 적절한 설계
① 순환회로에는 이종금속의 조합을 피하고 동일재질을 사용
② 불필요한 틈새, 표면요철을 피한다.
4), 전기방식
① 양극 방식법
② 음극방식법 : 유전양극방식(Mg, Zn, Al), 외부전원방식, 배류방식
5), 부식환경의 제거
① 온수(순환수)온도를 50℃전후로 한 부식제어 : 물의 온도에 의해 심하게 활성화되기 직전의 온도로 사용
② 유속제어 : 유속을 1.5㎧ 이하로 억제
③ 용존산소의 신속한 제거 : 회로 내를 가급적 가압상태로 유지하고 최고 지점에 자동공기 배출밸브로 유리기체
를 제거한다.
6), 부식 억제제의 사용
7), 자기작용에 의한 수처리 장치
8), 희생 양극제에 의한 부식제어 : 이종금속 사용의 배관에 있어서 이온화경향이 큰 Mg을 배관계통 중의 여러
곳에 배치
9), 방식제어에 의한 제어 : 산, 인산계 등의 방식제어용
문2-13) 소화배관의 방식방법의 하나인 Cathodic Protection System(음극방식 시스템)의 종류를 들고 각각
설명하시오. (53/98/③/15점)
1, 개요
음극과 양극간의 전위차를 없애는 방법인 전기방식법에는 금속체에 음극전류를 흘려서 방식 하는 음극방식법과
양극방식법이 있다. 우리나라에서는 주로 음극방식법을 이용하고 있으며 여기에는 유전양극방식, 외부전원방식,
배류방식이 있다.
2, 방식원리
1), 유전양극방식 (Sacrificial Anode System)
피방식체인 금속에 이보다 저 전위인 금속(流電양극)을 직접 또는 도선에 의해 전기적으로 완전하게 접속하면
이질금속 간에 이온화경향 차이에 의해 전지반응이 형성되어 전위가 낮은 금속에서 금속 ion이 용출 되어 전류
가 발생하게 하므로 전위가 높은 금속이 음극이 되게 하여 방식 한다. 이때 유전양극은 소모되므로 희생양극법
이라 하며 유전양극 전극에는 고순도 아연, 알루미늄 합금, 고순도 마그네슘 등이 이용된다. 이러한 유전양극은
보통 접지저항을 낮추어 발생전류를 많게 하기 위해서 벤토나이트 계통의 Backfill 재료에 넣어서 사용한다.
2), 외부전원방식 (Impressed Current System)
피방식체인 금속에 직류전원의 음극을 전기적으로 완전히 연결하고 외부전원용 전극을 설치하여 직류전원의
양극을 접속하여 전해질을 통하여 방식전류를 피방식체인 금속에 유입시켜 부식을 방지하는 방법이다.
외부전원용 전극에는 납과 은 합금전극, 백금전극, 고규소철전극 등이 이용된다.
3), 배류방식
지중의 금속과 전철의 Rail을 전선으로 접속한 것으로 정류기가 조립되어 있으며 전식을 방지하기 위해 사용
한다. Rail의 전위는 시시각각 변화하므로 방식효과가 항상 얻어진다고는 할 수 없으며 전류의 제어가 곤란하고
간섭 및 과방식에 대한 배려가 필요하다.
3, 외부전원법과 유전양극법의 비교
1), 유전양극법
① 특징 : ㉠ 시공이 비교적 간단하고 관리의 필요가 거의 없음
㉡ 적은 방식전류를 필요로 할 경우 사용된다.
㉢ 도장된 대상물과 다수로 분산된 대상물에 적합하다.
㉣ 저항이 큰 토양 및 수중에는 적합하지 않다.
㉤ 접근하여 있는 타 시설에 영향이 거의 없다.
② 용도 : 도장이 잘된 시설물 혹은 분산된 대상물 등의 소전류로도 충분한 경우에 이용된다.
③ 적용범위 : 철구조물로 되어있는 제반시설물, 즉 해수중이나 지중과 같이 나타나지 않는 부분의 구조물 및
해수사용 열 교환기, 냉각기류 또는 지중에 매설되는 가스관, 수도관 등에 설치된다.
2), 외부전원법
① 특징 : ㉠ 전압, 전류의 대폭조절이 가능하다.
㉡ 고저항의 환경과 최악의 부식조건에 적용된다.
㉢ 불용성 양극사용으로 장기적 방식 설계가 가능하다.
㉣ 초기 시설투자비 외에 전력비와 유지비가 필요하다.
㉤ 접근하여 있는 타 시설물에 간섭의 영향을 주므로 주의를 요한다.
② 용도 : 대전류를 필요로 하는 대규모 시설과 고저항의 환경에 이용된다.
3, 펌프 및 송풍기
문3-1) Churn Pressure를 설명 (50/97/①/5점) (58/99/①/5점)
Fire Pump의 성능 Test에 대해 NFPA 등에서 규정하는 Criteria에는 세 가지가 있다.
1), 체절(폐쇄회로)운전시에는 정격토출압력의 140%를 초과해서는 안 된다.
2), 정격용량 토출 시에는 최소한 정격토출압력의 100%를 나타내야 한다.
3), 정격토출량의 150% 토출 시에는 정격토출압력의 65%이상을 나타내야 한다.
상기 중 1)의 체절운전은 토출측 밸브를 완전히 닫아둔 상태인 Shut off 상태의 운전을 말하며, 물의 흐름이 없는
상태이다. 이 때의 압력을 Churn Pressure라 한다.
* <펌프의 특성 비교>
구 분 |
원 심 식 |
왕복 식 |
회 전 식 |
토출량 |
큰 용량이라도 비교적 소형으로 제작이 가능하다. |
대용량의 경우에는 대형의 구조이어야 한다. |
용량은 중정도 일반적으로 중소형에 적당하다. |
유체의 흐름 |
균일한 흐름 |
맥동현상이 있어 공기실이 필요하다. |
거의 균일 |
양정 |
고양정 (저압력비) |
고양정(고압력비) |
높게 할 수 있다. |
윤활유 |
불필요 |
내부 윤활유 필요 |
내부윤활유 필요한 경우가 많다. |
유지보수 |
고장이 적고 운전이 쉽다. |
밸브의 고장이 많으나 수리가 쉬운 편이다. |
고장수리가 복잡하다. |
마중물 |
필요하다. |
불필요하다. |
불필요하다. |
소음 및 진동 |
작다 |
크다 |
중간정도이다 |
토출량 및 토출압력 변화정도 |
토출압력의 변화에 따라 토출량이 심하게 변동하는 특성이 있다. |
토출압력이 변화하여도 토출량은 거의 일정하다. |
거의 적은 편에 속한다. |
설치장소 (기초) |
토출량에 비해서 바닥면적이 최소이고 기초가 간단하다. |
설치장소가 넓게 필요하고 견고한 기초가 요구된다. |
면적은 중간정도이나 기초는 간단하다. |
회전수 |
고속운전 |
저속운전 |
|
|
중간밸브설치 불필요 |
흡입구 출구 측에 자동밸브를 설치하여야 한다. |
토출밸브 필요하나 흡입밸브 불필요하다. |
안전장치 |
안전밸브 불필요 |
안전밸브 필요 |
안전밸브 필요 |
문3-2)① 물 소화펌프의 흡입이론과 관계되는 NPSH에 대해 기술하라. (28/86/③/25점)
② NPSH(원심펌프) 용어를 설명하시오 (38/92/①/15점)
③ NPSH(유효흡입수두)를 설명하고, 케비테이션과의 관계를 설명하시오. (62/00/④/25점)
④ NPSHav와 NPSHre를 설명하고 상호관계에 대해서 설명하라. (68/02/④/25점)
1, 개요
펌프의 흡입구 압력은 항상 흡입구에서의 포화증기 압력 이상으로 유지되어야 Cavitation이 일어나지 않는다.
즉 Cavitation이 일어나지 않는 유효흡입양정을 水主로 표시한 것을 펌프의 유효흡입양정(NPSH ; Net Positive
Suction Head)이라 한다.
유효흡입양정은 펌프의 설치상태 및 유체의 온도 등에 따라 다르게 되는데 이것을 펌프설비에서 얻어지는
NPSHav(NPSH AVailable)이라고 한다. 그런데 펌프는 그 자체가 필요로 하는 NPSHre(NPSH Required)가 있다.
따라서 NPSHav는 NPSHre보다 커야만 Cavitation이 일어나지 않는다.
2, 펌프설비에서 얻어지는 NPSHav
1), 흡입전양정에서 그 때 수온의 증기압을 뺀 값을 NPSHav라고 하며,
펌프가 흡입을 위해 필요한 흡입수두를 NPSHre라 한다.
2), 이용 가능한 유효흡입양정의 계산식은 다음과 같다.
여기서, Hav ; 이용 가능한 유효흡입양정 (m) Pa ; 흡입수면의 절대압력 (㎏/㎡)
Pvp ; 유체의 온도에 상당하는 포화증기압력 (㎏/㎡) Ha ; 흡입양정으로서 흡상일 때(+), 압입일 때(-) (m)
Hfs ; 흡입손실수두 (m) γ ; 유체의 비중량 (㎏/㎥)
3, 펌프 자체가 필요로 하는 NPSHre
1), NPSHre는 흡입 비속도, 펌프 임펠러의 회전수, 유량의 함수이다.
N ; 펌프의 회전수, S ; 흡입비속도, Q ; 유량
2), 펌프 자체가 필요로 하는 NPSHre는 펌프의 실험결과에서 얻어지게 되지만 실험결과의 이용이 불가능하면
Thoma의 Cavitation계수 σ를 구하여 다음 식으로 구한다.
NPSHre = σ․H σ ; Cavitation 계수, H ; 양정
한편, 설비에서 얻어지는 NPSHav는 펌프 자체에서 필요로 하는 NPSHre에 약 30%의 여유를 갖도록 설치해야
한다. 즉, NPSHav ≥ 1.3 * NPSHre가 되도록 한다.
진동이 초래되어 펌프 임펠러 손상 등의 문제를 일으키지만, 3
2), 소방펌프에서 가장 큰 문제는 다음 그림과 같이 3'
곡선1-2-3 ;정상운전시 성능곡선
5, Cavitation의 방지 곡선1-2-3‘ ;Cavitation발생시 성능곡선
1), 펌프의 설치높이를 되도록 낮추어 흡입양정을 짧게 한다.(흡입양정이 길어질 경우 입형 펌프를 사용한다.)
2), 펌프의 회전수를 낮추어서 흡입 비속도를 작게 한다.
3), 펌프의 흡입유량을 줄인다.
4), 양흡입 펌프를 사용하거나 2대 이상의 펌프를 사용한다.
5), 펌프의 흡입측 손실수두를 줄이기 위해 밸브 등의 부속수량을 가급적 적게 한다.
6), 특히 소방펌프에서는 NPSHre 계산시 유량 Q는 정격유량의 150%를 적용한다.
7), 소방펌프 인입측과 수원 하단과의 높이의 차이는 4m 이하가 바람직하다.
문3-3) 수평회전펌프를 다음과 같이 설치하려고 한다. 기술적인 타당성 검토를 하여라. 최대 유량에서
1, NPSH의 구분 100% 110% 150% Q
1), NPSHav : 유효한 흡입수두(실제 필요량) : 펌프 흡입측에서 낙차, 흡입관의 손실, 포화증기압등을 뺀 값
2), NPSHre : 필요한 흡입수두(이론치) : 펌프의 조건(효율, 흡입비속도등)을 고려하여 펌프 제조업체에서 제시한 값
2, NPSHav를 크게 하기 위한 조건
1), 물탱크 내의 물 온도를 가급적 낮게 하여 포화증기압(-PV)값을 줄인다.
2), 펌프 설치위치를 가급적 낮게 하여 수두압(-HS)값을 줄인다.
3), 펌프의 흡입측 배관경을 크게 또는 흡입측 배관길이를 가능한 잛게하여 마찰손실(-Hf)값을 줄인다.
3, 소화펌프가 공동현상 없이 운전할 수 있는 조건
NPSHav ≥ NPSHre * 1.3 임으로 150%점을 기준 한다.
4, NPSHA = 대기압(Pa) - [포화증기압(PV) + 수두압(HS) + 마찰손실압(Hf)]
= 10m - (0.25 + 6 + 0.3)
= 3.45m
5, 결론
상기계산에서 NPSHA = 3.45m 로서 제조사에서 제시한 4m보다 낮으므로 펌프 운전시 공동현상이 발생함으로
문제와 같이 설치하여 사용할 수 없다.
따라서 설치위치를 낮추어 수두압을 낮추거나, 수직원심식펌프를 사용하여야 한다.
문3-4)① Cavitation(공동현상)의 원인, 피해, 방지대책에 대하여 설명하라. (43/95/②/20점)
② 공동현상에 대하여 설명하라. (57/99/④/20점)
③ Cavitation방지대책 5가지를 기술하시오. (58/99/④/20점)
1, 개요
유체가 넓은 유로에서 좁은 곳으로 고속 유입 시 또는 굴곡이 있거나 만곡부가 있으면 유속이 빠른 부분이 저압
이 되어 그 압력이 그때의 수온의 포화증기압보다 낮아지면 비점이 낮아져 수중에 증기 발생 또는 용존공기가
분리하여 기포가 발생되는데 이와 같은 현상을 Cavitation 이라 한다.
2, 현상
펌프의 흡입양정이 높거나 유속의 급변 또는 와류의 발생 등에 의해 압력이 국부적으로 포화증기압 이하로
내려가 기포가 생성되는 현상으로서 펌프에서는 회전차 입구 부분에서 발생하는 경향이 크고 생성된 기포가 액체
의 흐름에 따라 이동하여 고압부에서 급격히 붕괴하게 되는데 이 때 펌프의 성능은 저하되고 소음․진동이 발생
하고, 심하면 양수불능이 된다.
1), 펌프의 회전음이 부드럽지 못하고
2), 본체가 진동하기 시작하며
3), 심한 경우 임펠러나 본체 내면이 깎이고 파여서 운전불능의 상태로 된다.
4), Cavitation이 일어나는 직접적인 원인은 무리한 흡입을 하고자 하는데서 발생되는 것이 대부분이다.
3, 발생원인
1), 펌프의 흡입측 수두가 클 경우
2), 펌프의 마찰 손실이 클 경우
3), 펌프의 흡입관경이 너무 작을 경우
4), 이송하는 유체가 고온인 경우
5), 펌프의 흡입압력이 유체의 증기압보다 낮은 경우
6), 임펠러 속도가 지나치게 클 경우
4. 피해
1), 펌프에서는 회전차 입구부분에서 발생하는 경향이 크고, 생성된 기포가 액체의 흐름에 따라 이동하여 고압부에
이르러 급격히 붕괴하는 현상이 반복됨에 따라 펌프의 성능은 저하된다.
2), 소음․진동을 수반하고, 불안정한 상태를 나타내며, 나중에는 양수감소 또는 양수불량이 된다.
3), Cavitation이 장시간 계속되면 기포가 터질 때 생기는 충격의 반복에 의해 재료의 손상 즉, 점침식이 발생한다.
※ 점침식 : 기포가 고압영역에서 파괴시 체적축소에 따른 압력증가로 벽면이 침식 (erosion)된다.
5, 방지 대책
1), 펌프의 설치 높이(흡수면에 가깝게)를 낮춘다.
2), 흡입관의 저항(마찰손실)은 가능한 작게 한다.(흡입관 길이 짧게, 휨은 적게, 관경은 굵게 선정).
3), 임펠러 속도는 작게
4), 지나치게 Pump의 양정을 높게 선정하지 않는다.
5), 계획 토출량보다 현저하게 벗어난 운전은 피한다.(양정 변화가 큰 경우에는 저양정 영역에서의 NPSHre가
크게 되므로 케비테이션에 주의해야 한다.)
6), 양흡입 펌프 사용
7), Pump의 흡입측 Valve에서는 절대로 유량조절을 하지 않는다.
8), 外的조건으로 보아 Cavitation을 피할 수 없을 때에는 임펠러의 재질을 Cavitation에 의한 괴식(점침식)에
대하여 강한 재질을 택한다.
9), 이미 Cavitation이 생긴 Pump에 대해서 소량의 공기를 흡입측에 넣어서 소음과 진동을 적게 할 수도 있다. 끝
문3-5) Pump의 서징(Surging)현상의 발생원인과 대책. (60/00/①/10점)
1, 개요
Turbo형 펌프, 송풍기, 압축기 등을 저유량 영역에서 운전시 유량, 압력이 주기적으로 변화하여 안정된 운전이
불가능한 경우가 있는데 이 현상을 서징이라 한다.
서징현상 발생시 큰 압력변동, 심한 진동, 큰 소음이 발생하고 장시간 계속시 유체기계의 관로에 연결된 장치나
기계의 파손을 초래하기도 한다.
서징은 관로의 저항을 이기면서 압송되는 유체의 흐름에 "자체진동"이 발생하는 현상으로 자체진동 발생조건은
관로의 저항특성과 유체기체의 압송특성으로 정해진다.
2.서징현상(맥동현상) 예
1), 펌프, 송풍기 등이 운전중에 한숨을 쉬는 것과 같은 상태가 되어, 펌프의 경우 입구와 출구의 진공계, 압력계의
바늘이 흔들리고 동시에 송출유량이 변화하는 현상이 나타나는 경우가 있는데 이것은 서징의 외관적인 현상으로
송출압력과 송출유량 사이에 주기적인 변동이 일어나는 현상이다.
2), 서징현상은 관로계가 복잡한 펌프장치일 때 대부분 일어나고 송출량을 조절하는 밸브의 설치개소가 서징발생
유무에 크게 관계된다.
1), 펌프의 H-Q곡선이 그림1과 같이 오른쪽 위로 향하는 산(山)형
2), 토출량 Q1이하의 범위에서 운전한다.(운전점이 산고 상부) 0 Q1 토출량
3) 펌프의 토출관로가 길고, 그림2와 같이 배관 중간에 수조 또는
4,방지대책 B (서징의 경우) C
- 특히 깃의 출구 각도를 적게 하거나 안내깃 조절 Q(풍량)
③ 방출밸브 사용하여 서징 시 펌프의 양수량을 증가시키거나 무단 변속기 등을 써서 회전수를 변경시킨다.
④ 관로에 불필요한 공기탱크, 물탱크를 제거하거나 관로 단면적, 저항, 유속을 바꾼다.
* 단위
1 kgf/㎡ = 9.8 Pa = 9.8 N/㎡ 1 in = 25.4 ㎜
1 gal = 3.785 ℓ 1 ft = 30.48 cm
1.0332 kgf/㎠ = 14.7 PSI
문3-6) (송풍기)Surging을 설명하시오. (38/92/①/5점)
1, 개요
송풍기의 토출구를 교축해 가면서 운전하면 송풍량이 풍량-풍압 곡선의 우측으로 올라가는데 서징범위에서 풍압이
맥동하여 풍량이 일정하지 않아, 소음이 발생하고 진동을 일으켜서 운전에 견딜 수 없는 현상이 일어난다.
이 점들은 설계법, 압력의 고저, 송풍기의 형식에 따라 다르다. 서징의 범위
C
P
↑ S : 서징의 한계점
O → Q
2, 방지법
1), 방풍 : 가장 널리 쓰이는 방법이다.
풍량을 줄이지 않고 반대로 토출측의 댐퍼를 열어 여분의 풍량을 대기에 방출해서 필요한 풍량만을 목적물에
송풍하는 방법이며, 송풍기는 항상 Surging 범위 밖에서 안정된 운전을 하는 방법
2), Bypass
방풍방법이 비경제 또는 위험하다는 점에서 방풍댐퍼에서의 공기를 송풍기의 흡입측에 되돌려서 순환하는 방법
3), 흡입, 조임
흡입댐퍼 또는 밸브를 조이면 압력곡선이 우측으로 내려가 Surging한계가 좁아져 이 것을 방지할 수 있다.
문3-7) 수격작용(Water Hammer)의 원인, 피해 및 방지대책
1, 원인
관내를 흐르고 있는 물의 유속이 급격히 변화할 경우 물이 가지고 있는 관성 때문에 관내압력이 상승 또는 강하
하여 배관과 펌프에 손상을 주는 현상이다.
수격작용은 Pump의 운전도중 정전 등으로 급히 정지하는 경우 또는 밸브의 급격한 개폐, 원심펌프의 시동 및
정지 시에 관내의 물이 역류하여 Check valve의 급 폐쇄됨으로 인해 유체의 운동에너지가 압력에너지로 변하여
고압이 발생하여 이상한 음향과 진동을 수반하는 현상으로서 이를 수격작용이라 한다.
수격작용은 펌프의 운전중은 물론이고 펌프가 정지될 때에도 발생할 수 있으므로 대용량인 펌프와 배관이 길어
지는 경우에는 적절한 대비책이 있어야 한다.
2, 발생조건 및 피해
1), 발생조건
① 관속의 유속이 빠를수록
② 밸브 닫는 시간이 짧을수록 격심(기술기준에서 펌프의 흡입측에 Butterfly Valve를 사용하지 못하게 하는
이유)
2), 피해
① 진동, 소음의 원인이 된다.
② 압력강하에 의해 관로가 압괴하거나, 수주분리(Column Separation)가 생겨 재결합 시에 발생하는 격심한
충격파에 의해 관로가 파손된다.
③ 압력상승에 의해 Pump, Flange, 관로 등의 파손원인
④ 주기적인 압력변동 때문에 자동제어System 등 압력 Control을 하는 기기 들이 난조를 일으킨다.
3, 방지 대책
1), 부압, 수주분리의 방지
① Pump에 Fly Wheel을 설치한다. ; 관성효과를 증가시켜 회전수와 관내유속의 변화를 느리게 한다.
② 펌프 토출측에 공기조(Air Chamber)를 설치한다.; 축적하고 있는 압력에너지를 방출하여 압력강하를 방지함과
동시에 압력상승도 흡수한다.
③ 배관경을 크게 하여 유속 낮춘다.
④ 공기 Valve를 설치한다. ; 부압 발생장소에 공기를 자동적으로 흡입시켜 이상부압을 경감한다.
⑤ Surge Tank를 설치한다. ; 부압 발생장소에 물을 공급하여 압력의 강하와 상승을 흡수한다.
⑥ 자동 수압 조절Valve를 설치한다.
⑦ 양수관의 횡주를 낮은 곳에 위치한다.
2), 상승압력의 방지
① 안전밸브를 사용한다. ; 설정압보다 상승하면 안전Valve가 열려, 이상압력 상승을 방지한다.
② 역지변을 충격 흡수식 (Hammerless Type)
3), 수격압 흡수장치 사용 ; 급수관과 동일경 또는 1구경 큰 길이 300~600㎜정도의 Air Chamber를 설치하거나,
Water Hammer방지기(Bellous형, Air Bag형)사용.
4), Ball Tap은 대구경 대신에 소구경의 Ball Tap을 2개 설치하거나 Tank에 방파판을 설치한다.
5) 펌프 운전중에는 각종밸브의 개폐는 서서히 조작하여 유량의 급격한 변화가 없도록 한다.
4, 결론
문3-8)소방펌프진동의 원인과 대
1. 개요
1), "진동진단"이란 진동의 원인을 파악하고 진동 방지 목표를 세우는 것으로 진동대책 실시 전에 기계상태를
파악하는 것이다
2), 소방분야에 있어 각종 소화펌프, 송풍기류 등의 진동은 물론 각종 배관의 진동, 닥트류의 공진현상, 서지
현상으로 인한 진동, 기초불량 및 워터햄머 등 진동과 소음으로 문제가 야기된다.
2. 회전기계의 진동
1), 개요
가. 기계의 이상은 진동레벨의 증가로 인지
나. 진동은 고장의 지표로서 역할
다. 일반적인 조치레벨은 정상레벨의 2~3배
2), 진동의 크기
가, 주파수 : 1초 동안에 완전한 운전주기가 일어나는 횟수
나, 주파수의 분석 : 진동신호를 각각의 주파수 성분으로 분리하는 것. 진동을 측정하여 해석하는 기본기술
ㄷ, 평균값 : 파의 시간에 대한 변화량
나타내는 에너지의 양과 관련된 진폭 Peak to Peak Level
3), 진동의 측정단위
가, 변위 : 주파수의 2승에 비례하는 상수로 가속도를 나눠 줌[m/㎜]
나, 속도 : 주파수에 비례하는 상수로 가속도를 나눠 줌[㎧, ㎜/s]
다, 가속도 : [m/s2]
4), 측정 응용 : 실제 측정된 레벨을 이전, 이후 측정된 레벨과 비교하거나 공표된 진동강도 기준과 비교
5), 측정 Point : Y : 측정방향 X : 수평방향 Z : 축방향
3.진동의 원인과 대책
1), 설치불량 현상 ; ㄱ, 역회전 : 결선변경
ㄴ, 배관 지지불량 : 배관의 보강, Support
2), 커플링의 불량 ; 가, 커플링 고무 마모 : 고무 교체
나, V-벨트 장력과다 : V-벨트 장력, 평행 조정
3),펌프
가, Unbalance, 축의 휘어짐 : 분해 수정
나, 베어링 불량 : 베어링 교환
다, 비접촉부의 접촉 : 분해 수리
4), 케비테이션
가, 과다 유량 운전 : 운전점 체크
나, 흡입측 수위저하 : 흡입양정 체크
다, 스트레이너 이물질 : 분해 청소
5), 공기흡입
6), 워터해머
4.결론 : 진동의 원인과 대책은 방대한 조사와 경험을 필요로 하며, 그중 가장 큰 원인을 파악해서 순차적으로
접근해야 한다.
문3-9) 물 소화펌프에 사용되는 전동기 또는 내연기관의 소요동력을 구하는 데에는 통상 다음의 공식을
사용하고 있다. 이 공식을 유도하라. (32/89/②/25점)
단, P= 동력(㎾), Q=정격토출량(㎥/min), H=양정(m), E=펌프의 효율, K=축동력계수
1, 수동력, 축동력, 모터동력
펌프에 의해 유체(소화용수)에 주어지는 동력을 水동력(PW)이라 하며
또 Motor에 의해 Pump에 주어지는 동력을 축동력(PS)이라 한다.
이 경우 실제 운전에 필요한 실제 소요동력 즉 “모터자체의 동력”을 P라 하면 PW < PS < P 가 되어야 한다.
이때 효율(Efficiency)이라 하며 전달계수라 한다.
따라서 모터의 동력 가 된다.
2, 전달계수
전달계수는 결국 모터에 의해 발생되는 동력이 축(Shaft)에 의해 펌프에 전달될 때 발생하는 손실을 보정한 것으로
전동기 직결의 경우 K = 1.1, 전동기 직결이 아닌 경우(내연기관 등)K = 1.15~1.2를 적용한다.
3, 모터 동력의 일반식
결국 모터의 동력은 에서 水동력 PW를 구하는 것으로 귀결된다.
저수조에서 소화전함까지 소요양정(m)만큼 소화수를 이동시키려면 소화수에 일정한 힘을 가하여야 하며
이는 물리적으로 “일”을 하는 것과 같다.
이때 W(일) = F(힘) * L(거리)이며 F(힘) = m(질량) * a(가속도)이므로
“소요동력(일) = 유체질량 * 가속도 * 양정(거리)”가 된다.
가속도는 중력가속도이며, 질량은 “밀도 * 토출량(㎥/sec)"으로 표현할 수 있다.
따라서 水동력 PW(W) = 밀도 * 토출량 * 중력가속도 *양정으로 표현할 수 있다.
또한 토출량이 Q(단위;㎥/min)라면 단위변환을 하면 (㎥/sec)가 된다.
즉, 水동력
비중량 γ = ρ․g = 1000㎏/㎥ 이고 1㎾ = 102 ㎏․m/sec 임으로
水동력
그런데 임으로
따라서 가 된다.
1㎾ = 102㎏․m/sec
1Hp = 76㎏․m/sec
1PS = 75㎏․m/sec
문3-10) 제연설비에서, 제연면적 300㎡, 높이 50m, FAN 효율 65%, 전압 75㎜Aq일 때 동력은?
(48/96/①/10점)
* 기술기준 제116조1항
거실바닥면적 400㎡ 미만으로 구획된 예상제연구역에 대한 배출량은 바닥면적 1㎡당 1㎥/min 이상으로 한다.
따라서 제연면적이 300㎡ 임으로 배출량 Q = 300㎥/min
Fan의 동력 (KW)
에서 Q : 풍량 (㎥/min) P : 전압 (㎜Aq)
답 : 6.22 KW
문3-11)펌프의 운전시 병렬운전과 직렬운전의 양정, 유량특성, 운전점 특성을 설명하라. (45/95/③/20점)
1, 개요
펌프의 단수(Stage)가 일단 일 경우는 낮은 출력 범위내에서만 적용이 가능하므로, 필요한 펌프가 대용량의 펌프일
경우는 다단형 펌프(Multi stage Pump)를 사용하거나 펌프를 2대 이상 연결하여 사용하게 된다.
기술기준 제80조에 의한 펌프의 겸용시 타 설비의 성능에 지장을 주지 않게 하기 위하거나, 옥내소화전이 많이
설치된 곳, 또는 스프링클러의 헤드 기준개수가 많은 곳에서 실제의 화재진압시는 기준개수의 헤드 또는 방수구의
개방 수량이 훨씬 적어도 되는 경우가 대부분이다. 이 경우 유량 또는 양정을 분할하여 직렬 또는 병렬의 설치가
바람직한 경우가 있다.
양정을 더한 것으로 나타낸다.
5), S점보다 양정이 낮은 구역에서는 다른 1대의 펌프는 S
6), 양정을 높일 필요가 있을 때 사용한다. QB QA Q 유량 Q
유량을 더한 것으로 나타난다.
쓸데없이 움직이는 결과가 된다. 0 QB QA Q 유량Q
6), 유량을 증가시키고자 할 때 사용한다.
직렬로 사용하는 경우도 실제 양정은 단독 운전시의 2배보다 작게 되므로,
실제 적용 시 배관의 크기 등을 정밀히 검토할 필요가 있다.
문3-12)① 일반급수펌프와 소화펌프의 차이점. (50/97/②/25점)
② 소방펌프의 특성 (68/02/①/10점)
1, 개요
가장 보편적인 소화용수 공급시스템은 상수도 등의 공공용수를 이용하는 것이다.
일반적으로 이런 공공용수 시스템의 소화용수 이용은 신뢰성 면에서는 합리적이라 할 수 있겠으나 때때로 장소에
따라서는 공공용수 시스템이 없거나, 있어도 소화용수의 용도에는 너무 약한 경우가 종종 있다.
이런 경우에 소화펌프를 이용하여 적절한 소화용수의 공급을 보장받을 수 있다.
2, 주요 차이점
1), 일반 급수펌프
① 여러 가지 상황의 요구조건에 따라 다르겠으나 일반적으로 요구 정격압력이나 정격유량이 소화펌프 보다는
적어도 된다.
② 요구조건의 효율이 100%에 가까울수록 좋으며 90~110%사이 이면 된다.
2), 소화펌프
① 고층빌딩의 경우는 높은 지점으로의 토출이 필요하므로 고양정의 펌프가 요구되며
② 펌프의 특성곡선은 체절운전시의 압력이 정격압력의 140%이상이 되지 않아야 하며,
유량의 변화에도 최소 65%이상의 압력이 있어야 하는 등 소화펌프로서의 특성곡선을 만족해 주어야 한다.
3, 소화펌프가 요구되는 2가지 경우
1), 공공용수 공급이 유량은 충분하나 압력이 소화용수 요구조건보다 훨씬 낮을 경우
이 경우에 사용되는 소화펌프는 Booster Pump 라고도하며 공공용수 시스템의 압력을 올려주어 소화용수의
조건에 맞추어 지도록 한다.
2), 공공용수 공급이 전혀 없거나 있더라도 그 용량이나 압력이 소화용수 요구조건보다 너무 낮을 경우
이 경우에도 소화펌프를 사용하여 요구조건에 맞추어야 한다. 그러나 이 경우에는 필요한 수량 확보를 위하여
지상식 또는 지하식의 저장수조가 준비되어야 한다. 아니면 연못, 우물, 호수, 강 등을 수원으로 하여 소화용수
시스템을 갖추어야 한다.
문3-13)① 가압송수장치의 물 가압방법 3가지를 설명하라. (43/95/③/20점)
② 가압송수장치의 설치기준은? (57/99/④/20점)
1, 개요
① 옥내․외소화전설비, 스프링클러설비, 물분무소화설비, 포소화설비, 연결송수관설비등 물을 이용한 소화설비는
일정량 이상의 수량과 방사압력을 가져야만 유효한 소화활동을 할 수 있으며, 소화설비가 필요한 방수압과
방수량이 되도록 물에 압력을 加하는 장치를 加壓送水裝置라고 한다.
2, 가압송수장치의 종류
소방기술기준 등에 관한 규칙에 ①전동기, 내연기관을 이용한 펌프방식, ②고가수조방식, ③압력수조방식의 3가지로
구분하여 규정되어 있다.
1), 펌프 방식
① 가압송수장치 중 일반적으로 널리 사용하는 방식으로, 전동기․내연기관의 동력이 연결된 펌프를 사용하여
가압하며, 회전차(Impeller)의 원심력을 이용하여 물에 압력 및 속도에너지를 공급한다.
② 펌프의 양정
펌프의 전양정(Total Head)은 규정 방수압, 환산수두, 호스(헤드 등) 및 배관 손실수두, 건물높이에 따른 낙차
수두를 가산해야 한다.
③ 설치기준 (기술기준 제6조1항)
㉠ 쉽게 접근할 수 있고 점검하기에 충분한 공간이 있는 장소로서 화재 및 침수 등의 재해로 인한 피해를 받을
우려가 없는 곳에 설치하여야 한다.
㉡ 동결방지조치를 하거나 동결의 우려가 없는 장소에 설치하여야 한다.
㉢ 소방대상물의 어느 층에 있어서도 당해층의 옥내소화전(5개이상 설치된 경우에는 5개의 옥내소화전)을
동시에 사용할 경우 각 소화전의 노즐선단에서의 방수압력이 1㎠당 1.7㎏ 이상이고, 방수량이 1분당 130ℓ
이상이 되는 성능의 것으로 할 것. 다만, 하나의 옥내소화전을 사용하는 노즐선단에서의 방수압력이 1㎠당
7㎏을 초과할 경우에는 호오스접결구의 인입측에 감압장치를 설치하여야 한다.
㉣ 펌프의 1분당 토출량은 옥내소화전이 가장 많이 설치된 층의 설치개수(옥내소화전이 5개이상 설치된 경우
에는 5개)에 130ℓ를 곱한 양 이상이 되도록 할 것.
㉤ 펌프는 전용으로 할 것. 다만, 다른 소화설비와 겸용하는 경우 각각의 소화설비의 성능에 지장 이 없을 때
에는 예외로 한다.
㉥ 펌프의 토출측에는 압력계를, 흡입측에는 연성계 또는 진공계를 설치 할 것. 다만, 수원의 수위 가 펌프의
위치보다 높거나 수직 회전축 펌프의 경우에는 연성계 또는 진공계를 설치하지 아니 할 수 있다.
㉦ 가압송수장치에는 정격부하운전시 펌프의 성능을 시험하기 위한 배관을 설치할 것.
㉧ 가압송수장치에는 체절운전시 수온의 상승을 방지하기 위한 순환배관을 설치할 것.
㉨ 기동장치로는 기동용수압개폐장치나 행정자치부장관이 정하여 고시하는 성능시험기술기준에 적합한
압력스위치 또는 이와 동등 이상의 성능이 있는 것을 설치할 것. 다만, 아파트. 업무시설. 학교. 전시시설. 공장.
창고시설 또는 종교시설 등으로서 동결의 우려가 있는 장소에 있어서는 기동스위치에 보호판을 부착하여
옥내소화전함 내에 설치할 수 있다.
㉩ 기동용수압개폐장치(압력챔버)를 사용할 경우 그 용적은 100LIT이상의 것으로 할 것.
㉪ 수원의 수위가 펌프보다 낮은 위치에 있는 가압송수장치에는 다음의 기준에 의한 물올림장치를 설치할 것.
ⓐ 물올림장치에는 전용의 탱크를 설치할 것.
ⓑ 탱크의 유효수량은 100ℓ 이상으로 하되, 구경 15㎜ 이상의 급수배관에 의하여 당해 탱크에 물이 계속
보급되도록 할 것.
㉫ 기동용수압개폐장치를 기동장치로 사용할 경우에는 다음의 기준에 의한 충압펌프를 설치할 것.
다만, 옥내소화전이 각층에 1개씩 설치된 경우로서 소화용 급수펌프로도 상시 충압이 가능하고 다음 각목의
성능을 갖춘 경우에는 충압펌프를 별도로 설치하지 아니할 수 있다.
ⓐ 펌프의 정격토출량은 그 설비의 최고위 호스접결구의 자연압보다 적어도 1㎠당 2㎏이 더 크도록 하거나
가압송수장치의 정격토출압력과 같게 할 것. (개정 98. 5. 12)
ⓑ 펌프의 정격토출량은 정상적인 누설량보다 적어서는 아니 되며 옥내소화전설비가 자동적으로 작동할 수
있도록 충분한 토출량을 유지하여야 한다. (95. 5. 27 개정단서신설)(95. 11. 27부터 시행)
㉬ 내연기관을 사용하는 경우에는 다음의 기준에 적합한 것으로 할 것
ⓐ 내연기관의 기동은 소화전함의 위치에서 원격조작이 가능하고, 기동을 명시하는 적색등을 설치할 것.
ⓑ 제어반에 의하여 내연기관의 자동기동 및 수동기동이 가능하고, 상시 충전되어 있는 축전지설비 를 갖출 것.
㉭ 가압송수장치에는 “옥내소화전펌프”라고 표시한 표지를 하여야 한다. 이 경우 그 가압송수장치를 다른
설비와 겸용하는 때에는 그 겸용되는 설비의 이름을 표시한 표지를 함께 하여야 한다.
고가수조로부터 자연낙차압을 이용하는 방식으로서, 고가수조 오버플로우관
가장 안전하고 신뢰성이 있는 설비이나
③ 최고층의 방수구에 규정 방수압을 얻을 수 있는 높이에
H = h1 + h2 + 17m(방수압)
h1 : 호스의 마찰손실수두(m)
h2 : 배관의 마찰손실수두(m)
17m : 규정방수압력의 환산수두(옥내소화전의 경우)
3), 압력수조 방식
① 압력수조 방식은 탱크내에 물을 압입하고, 압축된 공기를
충전하여 공기압력에 의하여 송수하는 방식으로,
② 압력수조의 필요압력(P ; ㎏/㎠)
P3 : 낙차의 환산 수두압(㎏/㎠)
안전장치 및 압력저하 방지를 위한 자동식 에어콤푸레샤를
설치할 것.
문3-14)① 습식 스프링클러설비를 압력탱크 가동방식으로 하여 건물의 최상층(기계실)에서 고가수조와
압력탱크를 동일 높이로 설치하였을 시 설계 및 시공 시 주의사항을 기술하시오. (37/92/④/20점)
② 압력수조 설치시 Air Lock을 해소할 수 있는 구체적인 방법을 설명하시오. (58/99/④/20점
1, 개요
물소화설비의 가압송수장치는 공통적으로 전동기 또는 내연기관에 의한 펌프를 이용하는 방법, 고가수조의
자연낙차압력을 이용하는 방법, 압력수조를 이용하는 3가지 방법 중 어느 한 가지 또는 두 가지 이상을 조합하여
이용하게 된다.
압력수조에 의한 방법을 사용할 경우 보조수원으로 사용하는 고가수조를 주배관에 연결한 경우 배관 내부가 진공
상태로 되는 경우 고가수조를 사용할 수 없게 되는 현상이 생길 수 있으며, 이 현상을 Air Lock 라한다.
2, 압력
압력탱크 내의 압력은 평상시 가장 먼 거리이면서 가장 높은 곳에 설치된 스프링클러 헤드에서의 방사압력이
1㎏/㎠(옥내소화전의 경우1.7㎏/㎠)이상이 되도록 세팅되어야 하고. 고가수조로 소화설비의 수원을 대신하는 경우
에는 고가수조의 높이가 스프링클러 헤드 방수압(또는 옥내소화전의 방수압)을 충분히 커버할 수 있어야 한다.
따라서 고가수조는 대기압 상태이고 압력수조는 대기압 이상의 가압상태이므로 이들을 동일 FL 선상에 놓는 것
은 어떤 의미에서 모순이 되는 것이다.
3, Air Lock
고가수조와 압력수조를 동일한 입상관에 연결시킬 때 압력수조와 스프링클러 사이의 공통배관 내에서 고가수조
측의 Check Valve위치가 너무 높을 때 발생하는 현상 즉, 스프링클러의 수두에 의하여 갇혀있는 압력보다
고가수조의 낙차 압력이 적을 경우 Check valve가 열리지 못하는 현상이다.
3), 압력수조 내에서 소화수가 방출된 후 압력탱크
내의 잔류압력을 적게 한다.
예) 소화수를 탱크의 4/5정도 채우고 탱크압을 4㎏/㎠정도로
유지한 후 방출 후 탱크 압력이 0㎏/㎠정도가 되도록 한다.
P : 사용장소의 필요압력
☞ Air bound : 에어포켓으로 인해 기계의 특정 부분의 작동이 가로막힌 상태 . 특히 원심펌프에서 자주 발생.
문3-15) 송풍기 관련 다음 사항에 대해 기술하시오. (59/99/①/20점)
(1) 비속도
(2), 닥트 설계시 소요압력 산출에서 송풍기와 제일 높은 방출구사이의 높이차를 계산하지 않는 이유
(3), NPSH관련 펌프의 상사법칙
1), 비속도(Specific Speed, 비교회전수)
비속도는 회전차의 상사성 또는 펌프특성 및 형식 결정등을 논하는 경우에 이용되는 값이다.
회전차의 형상, 치수등을 결정하는 기본요소는 펌프 전양정, 토출량, 회전수 3가지가 있고, 비속도는 다음 식에서
구해진다.
여기서, n : 펌프회전수(RPM)
Q : 토출량(㎥/min) * 양흡입인 경우 로 한다.
H : 전양정(m)
○ 토출량이 많고, 양정이 작은 펌프일수록 비교회전수(비속도)는 크다.
○ 터빈펌프 〈 볼류트펌프 〈 사류펌프 〈 축류펌프의 순으로 비교회전수는 증가되고, 반면 양정은 감소된다.
3), 펌프의 상사법칙
1, 정의
서로 기하학적으로 상사인 펌프라면 회전차(Impeller)부근의 유선방향, 즉 속도 삼각형도 상사로 되어 두 개의 펌프
성능과 회전수, 임펠러의 지름과의 사이에 다음 관계가 성립한다.
○ 토출량비
○ 전양정비
○ 동력비
여기서, L : 소요동력
N : 펌프 회전수
D : 회전차 외경
ηP : 펌프 효율
2, 1대의 펌프를 다른 속도에서 운전시키는 경우 (이라 하면,)
토출량
전양정
동 력
문3-16)① 소화설비에 일반적으로 가압송수장치로 전기구동식 다단원심펌프를 사용하고 있다.
이 가압송수장치를 가압용과 충압용으로 구분하여 설치하고 전자동 기동방식으로 하였을 때
각 펌프의 사용목적과 소방대상물의 수직높이가 80m일 때 기동․정지방식에 대하여 상술하시오.(38/92/④/20점)
② 물소화설비의 주펌프와 함께 많이 설치하는 충압펌프와 관련한 다음의 물음에 답하시오. (54/98/①/20점)
1), 충압펌프의 설치목적은? (5점)
2), 충압펌프를 이용하게 되는 수리적 배경원리는?(5점)
3), 원리적으로 볼 때 충압펌프를 설치하지 않을 수 있는 물소화설비의 급수방식은?(두 가지를 쓰시오)(10점)
1, 개요
물소화설비의 가압송수방식은 ①전동기, 내연기관을 이용한 펌프방식, ②고가수조방식, ③압력수조방식의 3가지로
구분하여 규정되어 있고.
펌프방식의 기동장치는 아파트. 업무시설. 학교. 전시시설. 공장. 창고시설 또는 종교시설 등으로서 동결의 우려가
있는 장소를 제외하고는 기동용수압개폐장치로 하도록 기술기준규칙에 명시되어 있다.
기동용수압개폐장치를 사용하기 위하여는 주펌프, 충압펌프, 압력탱크와 그 부속세트의 주장치가 연동되어야 한다.
2, 소방펌프의 구성
소방펌프의 구성은 필요한 소화수의 공급량에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로 이용하는 소방펌프의 System은
다음과 같다.
① 소방 주펌프(Main Fire Pump), ② 소방 예비펌프(Emergency Fire Pump), ③ 충압펌프(Jockey Pump)
1), 가압용 펌프(Main Pump)
① 물소화설비의 경우 해당설비에 필요한 방수량과 방수압력으로 주수하기 위해 가장 흔히 사용되는
가압송수장치이다.
② 소방 주펌프는 필요한 소화수의 공급량에 따라 1대 또는 2대 이상의 펌프로 구성한다.
③ 1대의 최대수량은 1,134㎥/h 이하로 하며, 각각의 소화설비 종류별로 필요한 소화수 공급량에 맞도록 주펌프를
분리하여 설치할 수 있다.
④ 대체로 Motor구동펌프의 경우 1대의 용량을 500㎥/h 이하로 하며, Engine 기동의 경우에는 1,000㎥/h 이하로
한다.
⑤ 주요장치 : 모터펌프(또는 내연기관), 수온상승방지장치, 펌프 성능시험장치, 제어반, 밸브류, 압력계등 기타
부속기구로 구성되며, 수원의 위치가 가압용 펌프보다 낮은 경우는 물올림장치가 추가로 설치되어야
한다.
⑥ 종류
Volute Pump와 Turbine Pump인 원심펌프가 주로 사용되고 있다.
Turbine Pump는 임펠러 주위에 안내 날개가 있어 원심력에 의한 속도에너지를 압력에너지로 바꾸어 주기
때문에 Volute Pump보다 양정이 높은 곳에 적절하다.
⑦ 가압용 펌프(Main Pump)의 필요특성
㉠ 설계유량 이상으로 운전될 때 Overload를 일으켜서 펌프가 정지되지 않도록 설계수량의 150%를 방수할 때의
양정은 설계양정의 65% 이상이어야 한다.
㉡ 해당 소화설비의 가장 먼 방출구에서 규정방수압력과 방수량을 송수할 수 있는 능력의 것일 것.
㉢ 체절운전시 설계압력의 140%를 초과하지 않을 것.
㉣ 펌프에 걸리는 유체압력의 2배이상을 견딜 수 있는 구조일 것
㉤ 최대 Brake Horse Power는 설치 동력장치의 정격능력 내에 있을 것.
㉥ 구동 원은 Motor 또는 내연기관으로서 자동기동이 바람직하다.
2), 소방예비펌프(Emergency Fire Pump)
① 예비펌프는 주펌프의 고장, 수리 또는 전원공급이 차단되는 경우를 대비하여 설치한다.
② 일반적으로 주펌프에 비상전원을 공급하도록 조치하고 별도의 예비펌프를 설치하지 않고 있다.
3), 충압펌프(Jockey Pump)
1), 충압펌프의 설치목적은? (5점)
① 물소화설비 시스템이 설비의 기능상, 오조작, 배관 및 밸브류의 파손 등으로 발생하는 누수에 의하여 배관내
압력이 저하하는 경우 소량의 압력을 보충하여 상시 배관내에 소화작업에 필요한 일정 수압을 유지시켜줌으로서
화재발생시 방출구로부터 즉각적으로 규정압력이상의 소화수를 방출시켜 즉시 대응이 가능하도록 한다.
② 충압펌프는 기동용수압개폐장치에 의하여 자동 기동되도록 설치하며 배관계통의 압력변화에 따라 기동 및
정지를 반복하게 된다.
③ 정격토출압력은 그 설비의 최고위 호스접결구․살수장치 등의 자연압보다 2㎏/㎠ 이상 더 크게 하거나
주펌프의 정격토출압력과 같도록 규정하고 있으며, 용량은 정상적인 누설량 이상으로서 설비가 자동적으로
작동할 수 있도록 충분한 토출량 이상을 유지하도록 하여야 한다.
cf ; NFPA에서는 허용누수량을 10분 이내에 충압 시킬 수 있는 용량. 최소 3.8ℓ/min으로 규정되어 있다.
④ 소 유량(60lpm 이하)으로 비교적 고양정의 와류펌프(일명 웨스코 또는 캐스케이드 펌프)를 주로 사용하여
설치한다.
2), 충압펌프를 이용하게 되는 수리적 배경원리는?(5점) (필요특성)
① 자동기동펌프를 사용하고 유량은 Main Pump의 2~5% 정도로서 개정전의 소방법은 60lpm을 원칙으로 하였다.
② Main Pump보다 1㎏/㎠ 이상의 압력에서 기동하고 Jockey Pump자체의 전 압력에서 Stop 되도록 Control한다.
③ Surging현상을 방지하기 위해 Pump 가까이에 소형 공기식 chamber를 설치함이 바람직하다.
④ 펌프의 정격 토출압은 그 설비의 최고위 살수장치나 호스접결구의 자연압보다 최소 2㎏/㎠ 이상 크게 한다.
3), 원리적으로 볼 때 충압펌프를 설치하지 않을 수 있는 물소화설비의 급수방식은?(두 가지를 쓰시오)(10점)
① 물소화설비의 급수방식은 ①전동기, 내연기관을 이용한 펌프방식, ②고가수조방식, ③압력수조방식의 3가지 중
한 가지를 사용할 수 있도록 규정되어 있다.
펌프방식의 경우 화재진압에 필요한 압력이 펌프로부터 발생하는 것이기 때문에 누설된 압력의 보충을 필연적
으로 충압펌프가 담당할 수밖에는 없다.
② 고가수조방식의 소요압력은 전원이나 동력이 필요 없이 중력을 이용한 자연 낙차에 의한 압력을 사용하는
방식임으로 충압펌프의 설치가 필요 없는 방식이며.
③ 압력수조 방식의 경우 압력탱크에 필요한 방사량의 소화수를 탱크의 ⅔정도가 되도록 채우고 나머지 ⅓정도의
공간에는 에어콤푸레샤를 이용하여 압축공기를 가압한 후 이 공기압으로 물을 송수하는 방식임으로 충압펌프의
설치가 필요 없는 방식이다.
3, 소방펌프의 기동방법
자동기동방법은 평상시 소방펌프 토출측 관내의 소화수 압력을 충압펌프를 사용하여 일정범위 내에서 가압된
상태로 유지시키고, 소방펌프에 연결된 소화설비기구를 사용할 때 일정기준 이하로 떨어지는 수압을 압력
스위치(Pressure S/W)가 인지하여 자동으로 소방펌프를 기동하도록 하는 방법이다.
압력스위치를 압력탱크에 설치하는 방식은 우리나라 및 일본에서 사용하는 방식이며, NFPA-20에서는 압력
스위치를 펌프 토출측 배관 상에 직접 설치하는 방식을 채택하고 있다.
1), 충압펌프의 자동기동
① 충압펌프의 정격토출압력은 일반적으로 주펌프의 정격토출압력과 같도록 한다.
② 자동기동은 토출측 배관이 누수 등에 의해 유지해야할 압력점 이하가 되면 충압펌프 기동용 압력스위치가
작동하여 충압펌프를 자동기동 시키며 기동에 의하여 다시 압력이 올라가서 압력스위치가 작동하여 충압펌프를
자동정지 시킨다.
③ 충압펌프 기동용 압력스위치의 작동점은 정지용 압력스위치의 작동점보다 0.7㎏/㎠(10psi)낮게 잡는다.
2), 소방 주펌프의 자동기동
① 설치된 고정소화설비가 작동하여 소화수를 방출할 경우 토출측 배관내의 압력이 저하되어, 주펌프 기동용
압력스위치가 작동하여 주펌프를 자동기도 시킨다.
② 주펌프 자동기동용 압력스위치의 작동압력은 충압펌프의 기동압력점보다 약 0.35㎏/㎠(5psi) 낮게 설정한다.
③ 소방 주펌프를 2대 이상으로 분리하여 설치하는 경우에는 기동순서에 따라 순차적으로 각 펌프의 작동압력을
0.7㎏/㎠씩 낮게 설정하되 마지막 펌프의 작동압력이 자연압보다 높아야 한다.
문3-17)① 제연설비에서 다익Fan을 많이 사용하는데 그 주된 원인은 무엇인가? (43/95/①/5점)
② 다익팬(시로코팬)을 설명하시오. (48/96/①/5점)
다익팬의 특징
1), 익현 길이(반지름 방향)가 잛으며, 깃폭(회전차 축방향)이 넓은 깃이 다수 부착된 것이 특징이다.
2), 판매한 회사에서 Sirocco Fan이라 명명하였다.
3), 동일의 풍량, 풍압에 대해서 타 원심식에 비하여 Impeller의 지름이 최소이고, Casing도 최소로 되는 특징이
있으므로 설치공간이 적어도 된다.
4), 효율은 45~60%정도로 낮고, 소음이 높다.
5), 정압은 10~100㎜Aq정도이고, 날개구조상 고속회전에 적합하지 않다.
6), 다익Fan의 P-Q, L-Q곡선은 특성곡선을 참조
7), 풍량의 변화에 대하여 풍압의 변화가 적다.
8), 규격은 Impeller외경 150㎜(6“)를 1번(#1)으로 한다.
9), 구동동력은 풍량이 증가하면 급격히 증가하며, 사용범위 이상 풍량이 커지면 전동기에 과부하가 걸린다.
4, 설비의 측정 및 점검
4-1) 유량을 측정하는 유량계는 면적유량계, 용적유량계, 터빈유량계가 있다. 이 중 면적유량계 및
터빈유량계에 대하여 각각 기술하시오. (69/03/②/25)
*. 유량의 측정
1) 오리피스 미터(Orifice meter)
유체의 흐름에 수직 방해판을 설치하여 차압효과를 유도하여 유량을 측정하는 비교적 간단한 장치에 의하나
압력손실이 큰 결점을 가지고 있다.
단면 A에서 단면 B로 유체가 통과할 때 B에서 유로가 가장 축소된 부분이 있는데 그 부분을 축류부(Vena
Contracta)라하고 베르누이식(기계적 에너지 수리식)을 Z1=Z2(수평관), ρ1=ρ2=ρ(액체)Ws=0, ΣF=0 상태로
정리하면 U1²-U2²=식에서 마노미터의 읽음에 의한 압력차를 적용하고
개구비==m, 오리피스 보정계수 CO(약 0.61)값을 대입하면
U0=C0(m/sec)
Q0=A0 U0이므로
=D0²
ρB : 관내에 흐르는 유체밀도 ρA : 마노미터 속의 유체밀도
H : 마노미터 읽음 D0 : 오리피스 직경
2) 벤츄리미터 (venturi meter)
벤츄리미터는 오리피스 미터에 비하여 손실수두가 작고 계기로서도 이상학적이고 간단하며 관내유량을 측정할 수
있으나 값이 비싼 것이 흠이다.
Qv = AvUv=Dv²(m³/sec)
여기서 Qv : 체적 유량(m³/sec)
Cv : 오리피스 계수 (0.98~0.99)
Av : 목부분의 단면적(㎡)
H : 마노미터 읽음
ρA : 마노미터 액체밀도
ρB : 관내 유체 밀도
4) 로타미터 (rota meter)
위로 갈수록 지름이 넓어지도록 테이퍼 관속에 플로트(float)를 설치하고 계량하려는 유체가 밑으로부터 위로
올라가면 플로트가 뜨게 되어 눈금 읽기의 유량을 알 수 있는 계기이다.
① 사용이 간편하다.
② 온도와 압력의 영향을 받으며 값도 싼 편이다.
③ 유체의 종류에 따라 검정을 해야 하는 단점이 있다.
④ 면적 가변형이다.
※ 플로트 위쪽에는 몇 개의 구멍이 비스듬히 뚫려 있는데 이는 저절로 회전하여 수직방향을 유지하고
수직관에 달라붙는 것을 방지하는 역할을 한다.
5) 위어(Weir)
개수로 중간 또는 끝에 판을 사용하여 액체의 흐름을 막아서 넘쳐흐르게 하는 유출구를 위어라 하며 넘친 흐름의
높이 H로부터 개수로로 흐르는 유량을 측정한다.
위어의 형상에 따라
① 사각 위어
② 직각 위어로 나눈다.
4-2) 부르든(Bourdon)압력계와 피토(Pitot)게이지의 차이를 설명하시오. (59/99/①/5)
3) 피토관
이중으로 된 관의 끝이 막히고 주위에 구멍이 있다. 이것은 관속의 어느 국부속도를 측정할 때 사용한다.
① 동압 (dynamic pressure : 운동에너지가 압력에너지로 변화할 때 생기는 압력)
: 유체 흐르는 방향
② 정압 (static pressure : 유체 자신의 압력)
: 유체 흐름 방향에 직각으로 뚫은 바깥쪽에 작용되는 압력
마노미터 높이차 = 전압-정압
※ 연성계 (Compound gage) : 대기압을 초과하거나 대기압 미만인 압력을 기록할 수 있는 압력 측정기
※ Vacuum gage (진공계) : 대기압보다 낮은 압력을 측정하는 기구. in. H2O 또는 mmHg로 표시
4-3)① 물을 사용하는 소화설비의 방수압력 측정방법에 대하여 논하라. (29/87/①/7)
② 소화전 노즐에서 방수 시 " Vena Contracta"에 대해 설명하시오. (59/99/①/5)
1, 각종의 노즐이 요구하거나 희망하는 유량 또는 유압을 얻을 수 있느냐 없느냐 하는 것은 각종 설비에서 성능의
적합성을 판단하는데 가장 중요한 사항이다. 따라서 노즐 선단에서의 방수량 및 방수압을 정확히 측정하는 것은
매우 중요한 일이다.
2, 일반적으로 노즐의 선단에서 피토 게이지(Pitot Gauge)를 사용하여 압력을 측정하게 된다.
왜냐하면 수리학에서 Q = A * V 이고, V = 이고, P=γ*H ⇒ H=라는 공식에 의하여
도출된 (ℓ/min)을 사용하여 측정된 압력으로 유속 및 유량의 환산이 가능하기 때문이다.
4-4 )① 소방 수력학에서 유량측정방법의 종류를 들고 설명하시오. (31/88④/20)
② Fire Pump의 Test 방법 및 절차 (48/96/①/10)
③ 소화펌프의 유량시험(Flow Test)방법을 기술하라. (50/97/④/25)
1, 개요
성능시험배관은 소화설비 가압펌프의 정격부하 운전시 Pump의 성능을 시험하기 위한 배관으로서 펌프 토출측
개폐밸브 이전에서 분기 설치하여 배관에 Orifice 또는 유량계(Flow Meter)를 설치한다.
유량측정장치 배관의 구경은 펌프정격토출량의 175%까지 측정할 수 있는 것을 설치하여야 한다.
2,
3, Fire Pump의 Test 방법 및 절차
1), 개요
구체적으로 펌프 운전시 소화펌프의 성능곡선을 작성하여, 펌프제조업체에서 제공한 성능곡선과 대비가 가능
하도록 다음과 같이 진행되어야 한다.(상기의 유량계설치 그림을 참조)
2), Test 방법
체절운전점(유량 0%), 정격운전점(유량 100%), 최대운전점(유량 150%)에서의 압력을 측정하여 소화펌프 제조
업체에서 제공한 성능시험곡선과 일치여부를 검토한다.
3), Test 절차
① 준비
㉠ 소방펌프의 Test는 비상전원설치시 비상전원에 의한 Test가 원칙이다.
㉡ 동력제어반에서 모든 Pump Switch를 off한다.
㉢ 토출측 주밸브 ①을 잠근다.
㉣ 성능시험배관상의 개폐밸브②를 개방한다. 유량조절밸브 ③의 폐쇄 확인
(집수정의 유무 및 배수방법, 상태 등을 점검하여 시험시의 사고를 대비한다.)
㉤ Pump 명판에서 Pump의 정격양정, 정격토출량을 확인한다.
㉥ 압력탱크의 개폐밸브를 잠그고 탱크내의 공기 교환을 하여 준다.
② 시험 방법
㉠ 무부하시험(체절운전 ; No Flow Condition)
유량조절밸브 ③을 완전히 잠근 상태에서 펌프 운전 압력이 140% 미만인가를 확인한다.
㉡ 정격부하시험(정격운전 ; Reted Load)
유량조절밸브 ③을 점차적으로 조절하여 유량이 100% 상태가 되게 맞추고 이때의 압력이 정격압력의
100% 인가를 확인한다.
㉢ 피크부하시험(최대운전 ; Peak Load)
유량조절밸브 ③을 조절하여 유량이 150% 상태로 맞추고 이때의 압력이 정격압력의 65% 이상인가를 확인
한다.
m or ① : 체절운전점(유량 0, 압력 140% 미만)
㎏/㎠ ① ② : 정격운전점(유량, 압력 100%)
100 %
65 % (펌프성능곡선 : H-Q 곡선)
|
Q |
H |
축동력 |
효율 |
토출측 밸브 완전 잠금 |
0 |
최대 |
최소 |
0 |
토출측밸브 서서히 개방 |
점차 증가 |
점차 감소 |
점차 증가 |
상승 후 감소 |
특성곡선
0
③ 검사 마무리
㉠ 성능시험이 끝나면 Pump를 off 시킨 후 유량조절밸브 ③을 열어 배수시키고 성능시험 개폐밸브 ②를 잠근다.
㉡ 펌프 토출측 주밸브 ①을 개방하고 압력탱크 밸브가 잠겨 있으면 개방한다.
㉢ 동력제어반(M.C.C)에서 소화펌프와 충압펌프의 Switch를 정상(자동)상태로 놓는다.
※ 주의 사항
① 펌프운전시험은 가능하면 수동의 상태에서 한다.
② 무부하시험은 가능하면 짧게 하고, 이때 릴리프밸브가 개방되는가를 확인한다.
③ 수동기동으로 시험완료 후 압력탱크에 의한 자동기동 여부를 확인한다.
4-5)① 조건을 참고하여 주펌프와 충압펌프 세팅(Setting)에 대해 NFPA의 방법으로 설명하시오.
< 조 건 > (60/00/②/25)
① 주펌프 유량 : 2400lpm, ② 충압펌프 유량 ; 60lpm, ③ 정격양정 : 120psi,
④ 체절양정 : 135psi ⑤ 수조의 최대 정수압력 10psi, 최소 정수압력 5psi
② 기동용수압개폐장치의 압력설정방법을 설명하시오. (66/02/①/10)
* NFPA 규정 : 20-A-11.2.6
1, 규정의 내용
소화펌프가 압력강하에 의해 시동될 때 다음과 같이 배열되어야 한다.
1), 충압펌프의 정지점은 펌프 교반압력에 최소 정격급수압력을 더한 것과 같다.[④+ 5psi(조건의 최소정수압력)]
2), 충압펌프의 시동점은 충압펌프의 정지점보다 적어도 10psi 낮아야 한다. [J시동 = 1(J정지) - 10psi ]
3), 소화펌프의 시동점은 충압펌프의 시동점보다 5psi 낮아야 하며, 추가되는 펌프마다 10psi를 증가시킨다.
[ M시동 = 2(J시동) - 5psi ]
4), 최소 기동시간이 정해진 경우 펌프가 이들 압력에 도달한 후에도 작동을 계속할 것이다.
이때 최종압력이 설계의 정격압력을 초과해서는 안 된다.
( 화재로 인하여 펌프 기동 후에는 사람이 OFF시켜야 함 )
2, 풀이 충압펌프 소화펌프
3), 소화펌프 기동 : 130psi - 5psi = 125psi 5Psi
(소화펌프 정지는 별다른 규정이 없으므로 충압펌프 정지와 같게 한다.)
3, 국내규정(소방편람 준용)
예) 주펌프 전양정 : 100 m X+0.5
|
기동점 |
정지점 |
편차 |
주펌프 1 |
6 +0.5=6.5㎏/㎠ |
10 ㎏/㎠ |
10-6.5=3.5 |
주펌프 2 |
6.5+0.5=7 ㎏/㎠ |
10 ㎏/㎠ |
10-7 =3 |
충압펌프 |
7 +0.5=7.5㎏/㎠ |
10 ㎏/㎠ |
10-7.5=2.5 |
충 주1 주2
4-6)① 압력스위치(Pressure Switch)의 종류를 아는 데로 열거하고 작동원리를 설명하라. (30/87/②/10)
② 타이머 부착 압력스위치와 미 부착 압력스위치 구조상 차이를 설명하시오. (58/99/④/20)
1, 압력스위치(Pressure Switch)
1), Pressure Switch는 Indicator대신에 전기적 접점이 있는 Gauge로 볼 수 있으며, 미리 정해진 Pressure Setting
에서 Alarm이나 Control Function을 수행하도록 전기회로를 열고 닫는데 이용된다.
Diaphragm Type은 가장 자주 이용되는 Element이며
전기적인 Switching Mechanism은 Snap-Acting Micro switch나 Mercury Switch이다.
2), Mercury Switch는 수평면에 설치되어야 하고 진동이 없어야 한다.
3), Switch는 외부에서 Set Point의 조정이 가능한 것과 Factory Set이므로 외부에서 조정이 불가능한 것이 있으며
Differential Switch는 양쪽 다 가능하다.
4), 압력스위치의 선택에 있어서 Area Classification에 따라서 ㉠General Purpose, ㉡Weather Proof(NEMA 3),
㉢Expolosion Proof(NEMA 7 or 9)로 분리된다.
5), 접점은 Switch에 load가 걸리지 않고 정확성을 줄이지 않는 한 크게 하여야 하며
표준 Switch Arrangement에는 SPST, SPDT, DPST, DPDT가 있다.
6), 대부분의 압력스위치(Pressure Switch)는 Span의 ±0.5%의 정확성을 갖는다.
2, Switch 이용시 필요한 용어
1), Adjustable Range : 동작점을 조절할 수 있는 Pressure Range
2), Set Point : 전기회로를 여닫는 Switch를 동작시키는 압력
3), Deadband : 설정치(Set Point)와 복귀점(Reactuation Point)과의 차이
4), Tolerance : 복귀점(Reactuation Point)이 반복될 수 있는 정확성
3, 용도별 종류
1), 고압차단용(30㎏/㎠)
2), 저압차단용( 6㎏/㎠)
3), 중압차단용(10㎏/㎠)
4), 차압스위치
4, 구조별 종류 (그림 5.593)
1), Bellows형
2), Spring형
3), Limit Switch형
5, 압력스위치(Pressure Switch)의 작동원리
리타딩챔버를 통한 압력이 압력스위치 내의 벨로우즈(Bellows)를 가압하여 회로를 연결시켜 수신부에 발신
화재표시와 경보를 발하게 하는 장치
4-7)① 전역방출방식에 있어 하론 1301의 농도측정방법에 대해 설명하라. (30/87/②/10)
② 자동하론소화설비(고정식의 전역방출방식)가 설치완료 되었을 시 검사항목에 대해 상세히
기술하라. (30/87/④/10)
③ 할로겐화물 소화설비의 전역방출방식에 있어 농도측정방법과 시험기구에 관하여
논하시오. (35/91/③/20)
1, 농도측정시험기구 : 할론, CO2가스농도 측정기
2, 농도측정방법
1), 할론 및 CO2가스 소화설비가 설치 되어있는 장소 또는 할론 및 CO2가스가 방출된 화재현장 진입전에 소화 가스의 실내농도를 측정하기 위하여 설계 제작되었다.
2), 기기의 내부에는 특수한 형상을 가진 두 개의 센서가 내장되어 있으며, 기계적으로 외부와 격리된 알루미늄
블록에 들어있고, 두 개의 센서를 이용하여 각각의 측정치를 비교하여 대기중의 특정가스에 대한 상대적인
농도를 계측하여 그 결과를 아날로그 지시계기에 표시한다.
4-8) 방화설비는 화재가 발생한 경우에 확실하게 작동하여 그 기능을 충분히 발휘하여야 한다. 따라서
동 설비의 기능, 작동의 점검이 필요하다. 물분무소화설비, 포소화설비, 분말소화설비 및 이산화
탄소소화설비의 소화약제점검과 기능점검에 대하여 논하시오. (37/92/④/25)
1, 개요
오늘날과 같이 여러 특성을 가진 가연물이 소방대상물의 내장재로 사용되고, 고가의 물품이 다량 집적되어 있는
상태에서는 수계소화설비만으로는 효율적인 소화작업을 기대할 수 없는 실정임으로 소화력이 우수한 가스 및
분말계통 소화설비가 개발되어 현재 많이 사용되고 있다. 이 계통의 소화설비는 수계소화설비와는 달리 별도의
가압장치가 필요하지 않고 소화약제가 가압된 상태로 있기 때문에 소화약제의 방출이 신속하게 이루어진다.
따라서 평소에 이들 소화설비가 화재시 정상 작동하여 원하는 효과를 거둘 수 있도록 점검을 철저히 하여야 한다.
2, 약제의 점검
1), 포소화약제
포약제는 저장조건에 의하여 노화가 잘 진행되기 때문에 저장용기의 상부, 중부, 하부의 위치에서 포약제를 체취
하여 변질, 오염, 색 등을 눈으로 보아서 조사하는 외에 저장용기에 충전 후 2~3년 경과한 것은 물성치, 발포성,
거품의 안전성, 소화성능 등에 대하여 정밀검사를 정기적으로 납품 메이커에 의뢰하여 정상적인 포약제 상태로
있는가의 확인이 필요하고 포약제의 노화진행 상태를 파악하여 교환시기를 검토해 주어야 한다.
2), 분말소화약제
① 저장용기의 충전구에서 소량의 샘플을 빼내어 색조 및 손으로 쥐어서 Caking하여.
② 바닥 위 50㎝ 높이에서 떨어뜨려서 분말상으로 허물어지는가를 검사한다.
③ 이 검사는 습도 60%를 초과할 경우 용기내의 소화약제가 흡습하여 Caking의 원인이 되므로 유의해야 한다.
3), 이산화탄소 및 할로겐화물 소화약제
① 가스계 소화약제는 변질은 없으나 고압으로 충전해 있기 때문에 누출에 의한 양의 감소 정도를 점검한다.
② 용기마다 중량 또는 액면계에 의한 소화약제의 양을 측정하여 감소량이 10%를 넘는 용기는 규정에 맞는
것과 교환한다.
3, 약제 저장용기 점검
1), 설치장소 또는 주위에 연소, 충격에 의한 손상을 입을 우려가 없는 곳.
2),용기 설치장소의 온도는 40℃ 이하로 온도변화가 작은 곳.
3), 부식이나 손상을 입지는 않았는지 여부
4), 구획된 실내에 설치(갑종, 을종방화문)
4, 약제 개방장치 점검
1), 전기식 개방 : 기동용가스가 필요 없이 저장용기 밸브에 직접 용기밸브 개방을 위한 전자 솔레노이드가 부착
2), 가스압력 방식 : 용기밸브에 조작동관이 기동용가스용기로부터 선택밸브를 거쳐서 연결.
5, 기동용기 점검
1), 용기의 설치상태와 용기밸브에 부착된 기동용 솔레노이드를 확인하고 당해 솔레노이드에 안전핀이 이탈
되어 있는지 확인하여야 한다. 안전핀이 결합되어 있으면 감지기가 화재를 감지하여도 설비가 작동 할 수
없으므로 정상상태는 기동용 솔레노이드로부터 안전핀을 이탈시켜 놓아야 한다.
2), 조작동관이 기동용 용기밸브, 선택밸브, 저장용기 밸브와의 연결부위가 견고하게 결합되어 있지 못하거나 동관
이 꺾여 있으면 기동용가스가 방출되더라도 가스가 누설되어 선택밸브나 약제 저장용기밸브를 개방시키지
못하여 소화에 실패하는 원인이 된다.
3), 체크밸브는 약제 저장용기밸브와 연결되는 조작동관 상에 기동용가스가 흘러가는 방향에 맞추어 정확한 방향
으로 부설되었는지를 확인한다.
4), 경험적으로 저장용기의 수량이 40병 정도를 넘어서면 1개의 기동용기로는 저장용기를 전부 개방하기가 불가능
하므로 기동용가스용기의 수량을 추가하는 등의 대책을 세워야 한다.
5), 기동용기(또는 저장용기)에 부착된 솔레노이드 밸브는 수개월 동안 사용하지 않을 경우 습기 등에 의하여
고장이 난 경우가 있으며, 방사구역이 틀려져 있는 경우가 있으니 점검 시 해당 구역의 감지기, 수동조작함
등으로 기동을 필히 확인하여야 한다.
6, 선택밸브 점검
1), 가스압력 개방식의 선택밸브는 선택밸브의 걸쇠가 정상적으로 닫혀 있을 때에는 잠금 형태로 되어
있으나, 열려있을 때에는 걸쇠가 위로 퉁겨 올라가 있으므로 선택밸브의 복구는 손으로 누르면서 수동
레버를 걸어주면 된다. 그러나 걸쇠 바로 밑에 걸려서 눌려지고 있는 밸브의 중심봉이 위로 올라와
있으면 가스가 선택밸브를 통과한 상태이므로 약제가 방출된 상태이다.
2), 전기개방 방식의 선택밸브는 작동시키기 전에 약제 저장용기별 기동용 솔레노이드를 분리시켜 놓고
작동기능을 확인 점검하여야 한다. 전기개방식의 선택밸브도 걸쇠를 원위치로 걸어놓고 기동용 솔레노이드의
복구 스위치를 누르면 된다.
7, 기동장치 점검
1), 가스계 기능점검
작동 기능시험은 기동용 누름버튼을 누르면 설비가 작동되어 소화약제가 방출되므로 약제의 방출을 막기
위하여 가스압력 개방식의 경우에는 기동용기함에 있는 기동용기와 결합된 기동용 솔레노이드에 안전핀을
결합시킨 후 기동용기밸브와 기동용 솔레노이드를 연결시킨 유니온 너트를 풀어서 분리시킨 후 솔레노이드의
안전핀을 다시 이탈시켜 놓은 다음 당해 방호구역의 누름버튼을 누르면 수동조작함의 문을 열었기 때문에
눌려져 있던 경보용 스위치가 작동하여 경보가 울리고 기동용 솔레노이드의 파괴침이 작동하는 것을 확인할
수 있다.
2), 포소화설비 기능점검
① 포헤드 방식의 경우는 거품을 방출하여 산포상황을 점검한다.
② 기름저장탱크의 포소화설비에는 탱크내에 거품을 방출할 수 없기 때문에 슈트(Chute), 노즐장착기,
포 호스노즐로 거품을 방출시킨다.
③ 방출한 거품에 대하여 방수압력 및 방수량, 포의 팽창률 및 거품의 안정성 등을 점검한다.
㉠ 25% 환원시간 : 거품을 만들고 있는 포수용액량의 25%가 환액, 즉 ¼이 물로 되는데 걸리는 시간
㉡ 단백포 소화약제와 수성막포 소화약제는 60초 이상, 합성 계면활성제포 소화약제는 30초 이상이면 정상이다.
④ 포방출 시 포수용액을 채취하여 당도계, 비색계 또는 전도도계 등을 이용하여 포약제의 혼합농도를 측정하여
규정의 혼합 농도범위로 되어 있는지를 혼합장치의 기능을 점검한다.
3), 분말소화설비의 기능점검
① 소화약제 저장기기 내에는 가압가스를 보내지 않고 청소회로를 이용하여 소화약제의 방출을 행하지 않는
채로 구성기기의 작동상태를 점검한다.
② 점검용 가압가스는 방사구획의 필요 소화약제량을 방사하는 것에 필요한 양의 10% 이상으로 실시한다.
8, 솔레노이드 관리방법
평상시에는 항상 안전핀을 이탈시켜 놓아야 화재가 감지되면 즉시 동작할 수 있다. 그 이유는 만약 안전핀이
구멍에 조금만 결합되어 있어도 솔레노이드의 파괴침이 절대로 작동될 수 없기 때문이다.
9, 지연장치
경보발령과 동시에 약제방출이 이루어지면 재실자 등의 위험이 초래되므로 일정시간 동안 경보가 울리면서
재실자로 하여금 피난을 하도록 유도한 후 약제방출을 하도록 기동출력을 수신기 내부의 지연 타이머에 의하여
지연시키고, 조정된 지연시간이 지나면 약제방출이 이루어진다.
4-9)① Door Fan Test (NFPA 12A 부록B)
② 가스소화설비의 성능확인을 위한 Door Fan Test와 Soaking Time과의 관계를 설명하시오. (65/01/②/25)
1, 개요
1), 전역방출방식의 가스계 소화설비는 수계소화설비와 달리 화재초기에 일시적으로 작동하여 화재를 진화하는
것을 목적으로 한다. 설계시 가연물의 종류, 방호대상물의 구조, 밀폐도, 작동시간 및 방법, 설계소화농도에
의하여 진화 여부가 결정되어 진다.
2), Door Fan Test란 CO2, HALON 1301, Inergen, NAF-SⅢ 등 가스계 소화설비에 대한 가상성능시험
(Simulation Test)를 컴퓨터 프로그램을 이용하여 공학적으로 분석․평가하는 방법이다.
2, 시험 원리
1), 가스계 소화설비가 작동하여 방호대상물에 설치된 실내로 소화약제가 방출될 때 순간적으로 압력이 상승
하면서 실내공기와 혼합하게 되며 이 혼합가스는 점차 누설부위로 빠져나가게 되고 외부 공기가 유입되면서
점차 농도가 낮아지게 된다.
2), Door Fan Test를 이용하여 이와 같은 조건을 조성한 후 누설되는 양을 측정하여 컴퓨터 프로그램으로
누출면적을 산출하고 최종적으로 약제의 소화농도 유지시간을 측정하는 것이다.
3, 시험 절차
1), 자료 검토 : 건축설계도면, HVAC설계도면, 소화설비도면 등
2), 기초 조사 : 온도, 압력, 유효체적, 소화농도, 작동방식 등
3), Door Fan 설치 : 방호구역의 출입구에 Door Fan을 설치하고 계측기 보정
4), Door Fan 가동 : 실내․외 정압 차 측정, 감압․가압 범위설정, 가압․감압 유량 측정
5), 실험치 분석
① 실험 data 입력.
② 방호구역을 가압하여 1차 누출등가면적(Equivalent Leakage Area)을 측정
③ 상당누설면적의 약⅓이 되는 개구부를 제작하여 1차 상당누설면적 측정시의 송풍량으로 가압하여 2차 상당
누설면적 측정
④ 누설면적의 오차가 ±10~15%이내이면 오차범위로 인정
예) 1차 측정누설면적 : 0.625㎡ + 제작 개구부 : 0.2㎡
2차 측정값 : (0.625 - 0.2) * (0.85~1.15) = 0.36~0.49㎡ 이내이면 정밀성이 있는 것으로 간주
⑤ 총 누설면적측정 : 가압과 감압으로 총 누설면적측정
⑥ 소화농도 누진시간(Retention Time)산출.
6), 보정시험 : 실험 결과의 정밀도 시험
7), 조치 : 누출부위 확인 및 기밀 보완, 소화설비의 적합성, 개선방향 제시
4, 기대 효과
1), 소화설비의 신뢰성 확보 : 첨단 시험 장비를 성능 시험을 통해 기존 소화설비의 신뢰성 확보 가능.
2), 설계의 적정성 평가
① 방호구역내의 소화약제 누출량을 측정하여 소화농도 유지시간을 분석하여 소화설비 적정성 평가
② 시험결과에 의거 밀폐도가 높을 경우 압력 방출구의 필요성 판단하고 방출 단면적 결정
3), 소화설비의 효율성 제고
소화약제가 외부로 누출될 수 있는 부위를 확인 차단하여 방호구역의 밀폐도를 향상시킴으로서
소화능력의 효율성 제고
5, 결론
1), 가스계소화설비에 대한 진화 성능 시험은 실제 소화약제의 직접 방출시험을 실시하였으나 고비용, 일회성 및
대기오염 물질 방출등으로 인해 신뢰성 확인이 어려운 실정이다.
2), NFPA, EPA 등에서는 저비용, 연속사용 가능 및 환경오염방지를 감안하여 Door Fan Test 방법을 적극 권장
하고 있으며, 산업설비에 대한 직접 성능시험은 물론 보험요율 산정 시 필수 시험 항목으로 이용되고 있다. 끝
2), Soaking Time
① 할로겐화물 소화설비의 전역방출방식에서 표면화재는 소화약제에 의해 수초 이내에 진화되지만 심부화재(Deep
Seated Fire)에서는 확실한 소화와 재발화의 완전 차단을 위해 높은 농도와 긴 지속시간을 필요로 한다.
② 이때 긴 지속시간의 방출에 의해 심부상태에 대한 공기의 접촉을 차단하여 재발화가 일어나지 않는 완전 소화
를 달성하는데 필요한 시간을 Soaking Time이라 하며 할론소화약제에서 보통 10분 정도의 시간이 요구된다.
이때 연소가 정지되는 농도를 Peak 농도라 한다.
③ 전역방출방식이 필요한 고가의 전자기기 화재에서는 할론으로 수초 내에 소화가 가능하지만 완전한 소화를
위해 10분 정도의 Soaking Time이 요구되며 이 시간은 관계인이 현장에 와서 필요한 조치를 취하기 위해서도
필요한 시간이다.
3), 방출시간
① 할로겐화물 약제의 인간에 대한 불필요한 노출은 바람직하지 않으며 인간에의 노출에 대한 최고농도 는
다음과 같다.
5% 농도 : 무한시간 노출 가능
5 ~7% 농도 : 최고 5분까지 노출 가능
7~10% 농도 : 최고 1분까지 노출 가능
10% 이상 : 최고 30초까지 노출 가능
22% 이상 : 산소부족으로 치명적이 된다.
② 할론 1301은 심장 감각제로 작용하는데 사람에 따라서는 5% 정도의 낮은 농도에서는 아주 미소한 영향만
나타낸다.
③ 할로겐화물 약제의 방출시간은 매우 중요한데 이는 빠른 시간 내 방출하는 것이 소화작용에 따라 발생하는
분해 생성물을 최소화하고 유독가스의 인간에의 노출에 의한 피해를 방지할 수 있으며 NFPA에서는 10초 이내
의 방출시간으로 규정하고 있다. 한편 국내 소방법에서는 기준저장량의 소화약제를 30초 이내에 방출하도록
규정하고 있다. (기술기준 제62조1항,2항 4호)
경보설비의 검사기준(NFPA권장)
기기명 |
검사주기 |
검사방법 |
검사대상 |
비 고 |
발신기 |
6개월 |
작동 후 수신반에 화재경계구역 표시 확인 |
전량 |
|
매주 |
전 부하로 30분간 가동시험 |
전량 |
| |
비재용형 정온식감지기 |
15년경과 후 시험소에서 검사 그 후 5년마다 |
시험용 접속편 검사 |
발췌검사시 결함이 발견되면 전량 |
|
재용형 및 기타 비재용형 열감지기 |
6개월 |
가열시험 |
한 회로당 한 두 개씩 검사하여 5년 이내에 전량검사 |
|
연기, 불꽃, 가스감지기 |
1년 |
연기 투입시험 |
전량 |
|
기기작동 감시장치 |
6개월 |
기기작동시험 |
전량 |
|
경보장치 |
3개월 |
경보시험 |
발췌 검사하여 1년 이내에 전량검사 |
|
연 배터리 |
1년 |
전 부하시험 |
전량 |
|
1주일 |
개방전압 점검 |
전량 |
| |
6개월 |
전해액 비중측정 |
전량 |
| |
니켈카드뮴 배터리 |
1년 |
전 부하시험 |
전량 |
|
3개월 |
개방전압점검 |
전량 |
| |
표시 및 표시장치 |
1년 |
작동시험 |
전량 |
|
※ 컵버너시험(CUP Burner Test )
1, 청정소화약제의 소화농도를 측정하는 방법으로 컵버너에 의한 불꽃소화농도 시험(Flame extinguishment Test)이 사용함 (B급화재용)
2, 일반적으로 청정약제의 소화농도라 함은 컵버너시험에 의한 농도를 말함
3, 국내검정기준 : 내무부고시 1997-104호 ‘97. 12. 22
☞ 원리 : 원통형의 유리관안의 n-헵탄에 불을 붙이고 소화약제와 공기의 혼합가스를 일정한 농도로 맞추어
밑에서 위로 흐르게 하였을 때 n-헵탄의 불꽃이 소화되는 농도를 찾아 소화약제의 소화농도를 측정함
☞ 소화농도측정 : 공기의 유량을 40ℓ/min로 고정하고 약제의 유량을 서서히 증가하여 불꽃이 소화되는 시점의
유량을 측정한 후, 다음의 식에 의하여 소화농도를 계산함
F1 : 소화약제의 유량 (ℓ/min) F2 : 공기의 유량 (ℓ/min)
☞ 시험방법 : 제1차 및 2차 시험 실시
제1차 ; 구석, 천정 또는 바닥위치 모형 8개설치
제2차 ; 중앙에 모형 1개설치
※ REMP
미국 상무성 표준국(NBS : National Bureau of Standard, 현재는 NIST : National Institute of Standards and
Technology)의 화재연구소가 개발한 각종소화약제의 기본적인 소화능력을 비교하기 위한 평가방법(
Nord-Test Method 044)
- REMP값이 작을수록 소화약제의 잠재능력이 높다.
- REMP값으로부터 용적 1㎥에 필요한 소화약제는 하론1301로는 320g(REMP = 4~5),
Water mist의 경우 160g(REMP = 1.9)이므로 물은 하론의 2배이상의 효과적인 소화약제로 잠재능력을 갖추고 있다.
표. 각종소화약제의 REMP값
소 화 약 제 |
REMP값 |
비 고 |
Dry Powder |
1~ 4 |
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Water Mist ~15 μm |
1.5 |
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Water Mist ~15 μm |
1.9 |
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Water large droplets |
10 ~ 100 |
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HALON 1301 |
4 ~ 5 |
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HALON 1211 |
4 ~ 5 |
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