우리가 즐겨 먹는 아이스커피. 한번 흡입에 정확히 평소 2배 양으로 먹고 싶다면 단지 빨대 출구 끝을 2배로 확장하거나 평소의 2배 힘으로 흡입하면 되는 걸까?
이 상황을 10층 규모 창고시설에 K-factor 160 라지드롭형 스프링클러 헤드(분당 160ℓ, 이하 K160 헤드)로 설치하는 스프링클러(이하 ‘SP’) 설비에 대입해보자.
어떤 설계자가 K160 헤드는 일반 K-factor 80 스프링클러 헤드보다 방사량이 2배이기 때문에 ‘K80 헤드 2개 ≑ K160 헤드’로 생각하고 SP 설비 기준 규약 배관 방식표에 대입해 K160 헤드 직결 배관 크기는 25A, 말단 가지배관은 여유를 둬 32A 등으로 설계했다고 가정해보자.
이를 수리계산 시뮬레이션 프로그램으로 검증한 결과 전 층 수직 배관에 1.2㎫ 이상의 압력이 발생했고 각 가지배관 내에 법정 유속은 6㎧ 가 초과됐다. 방사량에 대응하는 마찰손실 증가분을 간과한 결과로 유체역학의 Hazen-Williams 식에 의하면 마찰손실은 방수량의 1.85 승에 비례해 급격하게 상승하기 때문이다.
이처럼 수리계산 검증 없이 잘못된 설계로 시공한다면 준공 테스트에서 배관 파열ㆍ누수ㆍ수손 피해ㆍ시공 지연으로 연결되며 화재가 발생할 경우 인명과 재산피해는 필연적이라 할 수 있다.
위 문제를 해결하기 위해 다음과 같이 수리계산 프로그램으로 바르게 설계해보자. ①고압 배관 구간을 지하층으로 국한해 경제성ㆍ신뢰성 확보 ②배관 내 법정 유속ㆍ헤드별 방사압과 방사량 만족 ③마찰손실 조정 등을 고려한 여유 Pipe Sizing은 K160 헤드 직결 배관 32A, 전 가지 배관은 65A여야 했다. 다만 이런 결괏값은 ‘규약 배관방식’과 달리 ‘수리 계산방식’의 특성상 현장별 Input 값에 따라 차이가 있으므로 유의해야 한다.
결론적으로 성능위주 설계대상 여부를 차치하고 창고시설 K160 헤드와 같이 K-factor 값이 특별한 경우 실제 설치 조건과 마찰손실을 고려한 유체역학 기반 ‘수리계산 시뮬레이션 프로그램(PipeNet)’을 통해 수행ㆍ검증해야만 소화설비 신뢰성을 확보하고 화재로부터 인명과 재산을 안전하게 지켜낼 수 있다.
[원문] https://www.fpn119.co.kr/188457