2023년 4회 소방설비기사 기계실기 기억해보기

[아라리]

▣ 할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비의 저장용기의 기준에 관한 설명이다. 다음 ( ) 안에 적합한 수치를 쓰시 오. [4점]

저장용기의 약제량 손실이 ( ① )%를 초과하거나 압력손실이 ( ② )%를 초과할 경우에는 재충전하거나 저 장용기를 교체할 것. 다만, ( ③             ) 소화약제 저장용기의 경우에는 압력손실이 ( ④ )%를 초과할 경우 재 충전하거나 저장용기를 교체하여야 한다.

           ① 5            ② 10             ③ 불활성기체        ④ 5

▣ 습식스프링쿨러 시험배관에 대한 다음 물음에 답하시오. [7점]

(1) 시험용배관의 설치 위치    유수검지장치 2차측배관

(2) 시험용배관의 최소구경    25mm

(3) 그림을 완성하시오

▣ 옥내소화전설비의 감시제어반과 동력제어반을 구분하여 설치하지 않아도 되는 경우 (  )를 채우시오. [4점]

ㅇ (                       )에 따른 가압송수장치를 사용하는 옥내소화전설비

ㅇ (                       )에 따른 가압송수장치를 사용하는 옥내소화전설비

ㅇ (                       )에 따른 가압송수장치를 사용하는 옥내소화전설비

ㅇ (내연기관)         ㅇ (고가수조)        ㅇ (가압수조)

▣ 옥외소화전에 대한 내용을 아래에서 골라 쓰시오. [4점]

1      0.5       0.25      40      250      350    

(1) 옥외 소화전 최소 토출량은 (   350  ) L/min이상

(2) 노즐선단에서의 방수압력은 ( 0.25 )MPa이상이되는 성능으로 할것.

(3) 호스접결구는 지면으로부터의 높이가 (0.5 )m 이상 (1)m 이하의 위치에 설치

(4) 특정소방대상물의 각 부분으로부터 하나의 호스접결구까지의 수평거리가 (40) m 이하가 되도록 설치해야 한다.

▣ 침대가 없고 바닥면적이 복도포함600㎡이며 복도면적이 30 ㎡인  시설의 수용인원을 산출하시오. [3점]

    N= (600-30)/3 =190명

▣ 전기실에 제1종 분말소화약제를 사용한 분말소화설비를 전역방출방식의 가압식으로 설치하려고 한다. 다음 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오. [9점]

[조건]

• 특정소방대상물의 크기는 가로 11m, 세로 9m, 높이 4.5m인 내화구조로 되어 있다.

• 특정소방대상물의 중앙에 가로 1m, 세로 1m의 기둥이 있고, 기둥을 중심으로 가로, 세로 보가 교차되어 있으며, 보는 천장으로부터 0.6m, 너비 0.4m의 크기이고, 보와 기둥은 내열성 재료이다.

• 전기실에는 0.7m ×1.0m, 1.2m × 0.8m인 개구부가 각각 1개씩 설치되어 있으며, 1.2m ×0.8m인 개구부에는 자동폐쇄장치가 설치되어 있다.

• 방호공간에 내화구조 또는 내열성 밀폐재료가 설치된 경우에는 방호공간에서 제외할 수 있다.

• 방사헤드의 방출률은 7.82kg/(㎜2ㆍminㆍ개)이다.

• 약제 저장용기 1개의 내용적은 50L이다.

• 방사헤드 1개의 오리피스(방출구) 면적은 0.45㎝2이다.

• 소화약제 산정기준 및 기타 필요한 사항은 화재안전기준에 준한다.

(1) 저장에 필요한 제1종 분말소화약제의 최소 양[kg]은?

[ 계산과정]

① 특정소방대상물의 체적 11 × 9 × 4.5 = 445.5m3

② 기둥의 체적 1 × 1 × 4.5 = 4.5 m3

③ 보의 체적

㉠ 가로 보의 체적 5 × 0.6 × 0.4 × 2개(양쪽) = 2.4 m3

㉡ 세로 보의 체적 4 × 0.6 × 0.4 × 2개(양쪽) = 1.92 m3

  방호구역의 체적 = 445.5 – 4.5 – 2.4 - 1.92 = 436.68 m3 

∴ 약제저장량 436.68 m3 x 0.6 kg/m3 + (0.7x1)m2 x 4.5 kg/m2 = 265.16kg

 [해설] 제1종 분말의 단위체적당 약제량은 0.6kg이고, 개구부 가산량은 4.5kg임.

(2) 저장에 필요한 약제 저장용기의 수[병]는?

[ 계산과정]

약제무게

 저장용기의 수 

[해설] 문제의 조건에 주어지지 않아도 제 1종분말의 저장용기 내용적은 kg당 0.8L로 푼다.

(3) 설치에 필요한 방사 헤드의 최소 개수[개]는?(단, 소화약제의 양은 문항 (2)에서 구한 저장용기 수의 소화약제 양으로 한다.)

[ 계산과정]

(4) 방사 헤드 1개의 방사량[kg/min]은?

[ 계산과정]

[해설] 전역방출, 국소방출 모두 헤드의 약제량 방출시긴은 30초(=0.5min)이다.

▣ 다음 그림은 어느 실 등의 평면도이다. 이 실들 중 A실을 급기 가압하고자 한다. 주어진 조건을 이용하여 다음 물음에 답하시오.  [8점]

[조건]

• 실외부 대기의 기압은 절대압력으로 101300Pa로서 일정하다.

• A실에 유지하고자 하는 기압은 절대압력으로 101500Pa이다.

• 각 실의 문(Door)들의 틈새면적은 0.01m 2이다.

• 어느 실을 급기 가압할 때 그 실의 문 틈새를 통하여 누출되는 공기의 양은 다음의 식을 따른다.

 여기서, Q : 누출되는 공기의 양[m3/s]

              A : 문의 틈새면적[m2 ]

             P : 문을 경계로 한 실내외 기압차[파스칼] 급기하고자 하는 실 문의 틈새면적

(1) 총 누설틈새면적[m2 ]을 구하시오. (단, 소수점 5째 자리까지 구할 것)

[답] 0.00684㎡

(2) A실에 유입시켜야 할 풍량[L/s]을 구하시오.

Q = 0.827x0.00684㎡ x (200)^1/2 = 0.079999 ㎥/s = 79.999L/s

[답] 80 L/s

▣ 지하 2층, 지상 12층의 아파트건물에 화재안전기준에 따라 아래 조건과 같이 스프링쿨러소화설비와 옥내소화전설비를 설계하려고 한다. 다음 각 물음에 답하시오. [10점]

[조건] 

• 옥내소화전 배관의 실양정은 50m이고, 마찰손실수두는 실양정의 25%로 하고, 호스의 마찰손실은 실양정의 20%를 적용한다.

• 옥내소화전설비는 지하1층, 2층에는 소화전이 5개 지상층에는 1개씩 설치되어있다

•  스프링쿨러 헤드는 층별로 20개씩 설치되어있다.

• 저수조 풋밸브로부터 최고위의 스프링클러설비헤드 까지의 높이는 55m이고, 배관의 마찰손실 수두는 실양정의 30%이다.

• 펌프의 효율은 60%이고, 전달계수 1.1이다.

(1) 펌프의 전양정[m]을 산출하시오.

   [계산과정]

    1)  옥내소화전설비 

       실양정 = 50m

       배관의 마찰손실수두 = 50 x 0.25 =12.5m 

       호스의 마찰손실은 실양정의 = 50 x 0.2 =10m      

       전양정 = 50+ 12.5 + 10 + 17 = 89.5m

  2)  스프링쿨러설비

       실양정 = 55m

       배관의 마찰손실수두 = 55 x 0.3 =16.5m

       전양정 = 55 + 16.5 +  10 = 81.5 m

    스프링클러설비 보다 옥내소 화전설비 의 전양정이 더 크므로 89.5m를 적용한다.

 [답] 89.5m

(2) 이 설비의 수원의 양[ ㎥ ]을 구하시오.

 [계산과정]

    1)  스프링쿨러설비

       Q = 10 x 80 L/min x 20min = 16000L = 16 ㎥   

       옥상수원= 16/3 = 6.33

       수원의양합=16+6.33 = 21.33 ㎥   

   2)  옥내소 화전설비

       Q = 2 x 130 L/min x 20min =5200L = 5.2 ㎥ 

       옥상수원=5.2/3=1.73

       수원의양합 = 5.2+1.73 = 6.93 ㎥   

    따라서 수원의 양 = 21.33 + 6.93 = 28.26 ㎥     

 [답] 28.26 ㎥  

(3) 펌프의 토출량을 산출하시오.

 [계산과정]

   Q1 = 2 x 130 L/min = 260 L/min

   Q2 = 10 x 80 L/min = 800 L/min

 [답] 1060 L/min

(4)  모터 동력을 구하시오.

 [계산과정]

    P=9.8X1.06X89.5X1.1 / (60X0.6) = 28.408 kW

 [답] 28.41 kW

▣ 다음은 스프링클러설비의 폐쇄형과 개방형헤드의 설명에 대하여 답하시오. [6점]

(1) 차이점을 설명하시오.

    개방형은 감열부가 없고 폐쇄형은 감열부가 있다. 

(2) 아래 빈칸을 채우시오

구분	개방형	폐쇄형
적용설비	(일제살수식)	(준비작동식)
		(습식)
		(건식)

▣ 경유를 저장하는 탱크의 내부 직경이 50m인 플루팅루프(Floating Roof) 탱크에 포소화설비의 특형 방출구를 설치 하여 방출하려고 할 때 다음 각 물음에 답하시오. [7점]

[조건]

• 소화약제는 3%용의 단백포를 사용하며 수용액의 분당 방출량은 8L/( ㎡ ⋅min)이고 방사시간은 30분으로 한 다.

• 탱크내면과 굽도리판의 간격은 1m로 한다.

• 펌프의 효율은 0.9%, 0.8%, 0.65%, 전동기의 전달계수는 1.1로 한다.

(1)  약제 방출을 위한  방호면적은 얼마인가?

 A = 3.14/4 x(50^2 - 48^2) = 153.938

[답] 153.94 ㎡

(2) 상기 탱크의 특형 방출구에 의하여 소화하는데 필요한 수용액의 양(L)을 구하시오.

Q =   153.94 ㎡ X  8L/( ㎡ ⋅min) X 30 min = 36945.6 L

(3) 소화하는데 필요한 수원의 양 을 구하시오.

 Q = 36945.6 L x 0.97 = 35837.23 L

(4) 소화하는데 필요한 포소화약제 원액의 양을 구하시오.

Q = 36945.6 L x 0.03 = 1108.37 L

(5) 펌프의 정격 전양정이 80m라고 할 때 전동기의 출력[kW]은 얼마 이상이어야 하는가?

  Q = 153.94 ㎡ X  8L/( ㎡ ⋅min) =1231.52 L/min = 1.23 ㎥/min

  P = 1.23x80x1.1/(6.12x0.9x0.8x0.65)=37.79 kw 

▣ 아래 그림은 일제 개방형 스프링클러설비 계통도의 일부를 나타낸 것이다. 주어진 조건을 참조하여 답란의 빈칸 을 채우시오. [7점]

[조건]

• 배관마찰손실 압력은 하젠-윌리엄즈공식을 따르되 계산의 편의상 다음 식과 같다고 가정한다.

• 헤드는 개방형 헤드이며 각 헤드의 방출계수(K)는 동일하며 방수압력 변화와 관계없이 일정하고 그 값은 K=100이다.

• 가지관과 헤드 간의 마찰손실은 무시한다.

• 각 헤드의 방수량은 서로 다르다.

• 배관 내경은 호칭경과 같다고 가정한다.

• 배관부속은 무시한다. 

• 헤드번호①의 방수량은  100L/min이고, 방수압은 0.1MPa이다

(1) ②의 방수량을 구하시오.

△P=60000 x 100^2 x 3.4 / (100^2 x 25^5) = 0.02088 = 0.02MPa

P ② = 0.1+0.02=0.12

Q = 100(10x0.12)^1/2 = 109.54 L/min

(2) ③ 의 방수량을 구하시오.

△P=60000 x (100+ 109.54 )^2 x 3.4 / (100^2 x 32^5) = 0.0266 = 0.03 MPa

P ③ = 0.12+0.03=0.15MPa

Q = 100(10x0.15)^1/2 = 122.47 L/min

(3) ④ 의 방수량을 구하시오.

△P=60000 x (100+104.88+122.47)^2 x 3.4 / (100^2 x 40^5) = 0.0213= 0.02 MPa

P ④  = 0.15+0.02=0.17 MPa

Q = 100(10x0.17)^1/2 = 130.38 L/min

(4) 펌프의 토출량은 얼마인가?

Q = 100+104.88+122.47+ 130.38 = 457.71 L/min

▣ 지름이 30cm 길이가 3000m인 관속을 점성계수 0.103 비중0.84 인 유체가 900L/min 흐르고있을때 아래 물음에 답하시오. [5점]

(1) 배관의 유속을 구하시오.

v=4Q/3.14×D^2=4×0.9/(3.14×60×0.3^2)=0.21 (m/s)

(2) 레이놀즈수를 구하시오.

밀도=0.84×1000=840 (kg/m3)

Re=840×0.21×0.3/0.103 =519.9

층류 난류 동그라미하기 : 층류

(3) 마찰손실수두를 구하시오.

f=64/Re=64/519.9

Hl=0.123×3000×0.21^2/(2×9.8×0.3)=2.7675=2.77 (m)

=0.84 x 1000kg/㎥ = 840 kg/㎥

▣ 증기압이 55.324mmHg인 배관내 초당 100L의 류량이 흐르고 있을때 캐비테이션이 발생하지않는 P1의 절대대기압? [5점]

 [계산과정]

D1=0.5m     D2=0.3m    Q= 100L/s

v1=4x0.1 / (3.14x0.5^2) = 0.51 m/s

v2=4x0.1 / (3.14x0.3^2) = 1.41 m/s

Hl= 55.324x10.332/760=0.75m

(P1-P2)/9.8 = (v^2-v^2)/(2x9.8) + Hl

P1-P2 = {(v^2-v^2) / (2x9.8) + Hl}x9.8

P1-P2={(1.41^2-0.51^2)/(2x9.8)+0.75}x9.8kN/㎥=8.214kPa

[답] 8.21 (KPa)

▣ 그림과 같이  2면이 벽으로 설치된 이산화탄소설비의 국소방출방식으로 설계한다. 높이는 2m이다. [8점]

(1) 방호체적을 구하시오.

V=3.6×2.6×2.6=24.34 ㎥

(2) 소요약제량을 구하시오.

a=3×2+2×2=10 ㎡

A=3.6×2.6×2면 + 2.6×2.6×2면=32.24 ㎡

W=24.34×(8-6(10/32.24))×1.4=209.19kg

(3) 유량(kg/s)을 구하시오.

Q=209.19kg/30s=6.97 kg/s

▣ 할론소화설비에서 그림의 방출방식을 쓰고 그 방출방식을 설명하시오. [5점]

출처 다산에듀

(1) 명칭 : 전역방출방식

(2) 설명 : 고정식 할론 공급장치에 배관 및 분사헤드를 고정 설치하여 밀폐 방호구역 내에 할론을 방출하는 설비

▣ 그림은 어느 판매장의 무창층에 대한 제연설비 중 연기배출풍도와 배출 을 나타내고 있는 평면도이다. 주어진 조건을 이용하여 풍도에 설치되어야 할 제어댐퍼를 가장 적합한 지점에 표기한 다음 물음에 답하시오. [8점]

[조건 ]

① 건물의 주요구조부는 모두 내화구조이다.

② 각 실은 불연성 구조물로 구획되어 있다.

③ 복도의 내부면은 모두 불연재이고 복도 내에 가연물을 두는 일은 없다

④ 각 실에 대한 연기배출방식에서 공동배출구역방식은 없다. 

(1) 제어댐퍼의 설치를 그림에 표시하시오 . 단, 댐퍼는 최소량으로 할것

(2)  각 실 의  소요배출량(㎥/min)은 얼마인가 ?㎡ 

	계산과정	배출량 (㎥/min)
① A실	(12×14) ㎡ ×1 ㎥/㎡ .min =168	168
② B실	(20×24) ㎡ × 1㎥/㎡ .min =480->666.67	666.67
③ C실	(13×6) ㎡ ×1 ㎥/㎡ .min =78->83,33	83.33
④ D실	(3×6) ㎡ ×1 ㎥/㎡ .min =18->83.33	83.33
⑤ E실	(20×6) ㎡ ×1 ㎥/㎡.min =120	120

(3) 배출 FAN 최소 소요배출용량은 얼마인가?

Q = 666.67 m3/min

(4) 배출팬의 소요동력은 몇 kw인가?

▣  독립배관방식을 화재안전기준에 의거하여 설명하시오. [5점]

(1) 실의 약제저장량보다 집합관의 배관저장량이 1.5배보다 큰 경우 그 실은  독립배관방식으로 하여야 한다.

(2) 하나의 구역을 담당하는 저장용기의 소화약제량의 체적합계보다 그 소화약제의 방출경로가되는 배관의 내용적이 (   1.5배    )이상일경우 당해 방호구역에 대한 설비는 별도 독립방식으로 하여야 한다.

[새롬]

잘 봤습니다.기억력이 대단하십니다.
옥내소화전과 스프링클러설비 전양정은
저 숫치가 아닌 것으로 기억됩니다.
옥내소화전 전양정이 큰 것은 맞고요.
고맙습니다.

[아라리]

네 맞습니다. 기억의 한계, 수치만 고려해서 방법이 맞았다면 정답일것 같습니다

[lany]

저는 옥내89.5인거 같습니다

[아라리]

네, 맞습니다.

[lany]

혹시 문제별 배점
가능할까요

[새롬]

개방형 스프링클러설비와 폐쇄형 스프링클러설비 설치 대상물을 쓰라는 것이 있었던것 같습니다만?