-제82회 소방기술사 문제풀이를 얼립니다. 수업에 도움이 되었으면합니다 -운영자 올림 [제1교시] ================================================================== 1. 수동식 소화기중 대형(大型)으로 구분되는 기준을 설명하시오. (능력단위, 설치, 약제종류별) ================================================================== 답) 1. 개요 수동식 소화기는 크게 소형, 대형 소화기로 구분되며, 이것의 구분은 능력단위 및 약제종류별 양에 따라 나눈다. 2. 대형 소화기로 구분되는 기준 1) 능력단위 (1) 화재시 사람이 운반할 수 있도록 운반대와 바퀴가 설치되어 있을 것. (2) 능력단위 ① A급 : 10단위 이상 ② B급 : 20단위 이상 ③ C급 : 능력단위를 지정하지 아니함. 2) 설치기준 (1) 각층마다 설치하되, 소방대상물의 각 부분으로부터 보행거리 30m 이내가 되도록 배치함. (소형 : 20m) (2) 소형 수동식소화기를 설치해야할 장소에 대형 수동식소화기를 설치한 경우에는 그 유효범위에 대해 필요한 능력단위를 1/2 감소시킬 수 있음. 3) 약제별 충전 소화약제량 (1) 분말소화기 : 20kg 이상 (2) 포 소화기 : 20L 이상 (3) 할로겐화물 소화기 : 30kg 이상 (4) 이산화탄소 소화기 : 50kg 이상 (5) 강화액 소화기 : 60L 이상 (6) 물 소화기 : 80L 이상 끝 ================================================================== 2. 국내건축법에 의한 방화구획의 설치기준에 대하여 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 1) 연소확대방지는 발화, 성장기 및 플래시오버를 거쳐 최성기에 도달한 화재를 한정된 공간 내로 국한시키는 것이다. 2) 이는 건축물을 방화구획으로 분할하여 화재를 차단하는 구조재로 막음으로써 가능하다. (방화구획은 건축법 시행령 제46조 및 피난방화 규칙 제14조에 규정됨) 3) 정의 (건축법 시행령 제 46조 1항) : 방화구획은 내화구조로 된 바닥, 벽 및 갑종방화문(자동방화셔터를 포함) 으로 구획된 것이다. 2. 방화구획의 대상 (건축법 시행령 제46조) 1) 면적별ㆍ층별ㆍ수직 관통부 방화구획 : 주요 구조부가 내화구조 또는 불연재료로 된 건축물로서 연면적 1000을 넘는 건축물은 방화구획할 것. (원자로 및 관련시설은 원자력법에 의함.) 2) 용도별 방화구획 : 문화-집회시설, 의료시설, 공동주택 등 주요구조부를 내화구조로 해야 하는 부분은 그 부분과 다른 부분을 방화구획할 것. 3) 공동주택의 대피공간 : 4층 이상의 층의 각 세대가 2개 이상의 직통계단을 사용할 수 없는 아파트에는 다른 부분과 방화구획된 대피공간을 설치할 것. 3. 방화구획의 종류 (피난-방화규칙 제14조 1항) 1) 면적별 구획 (1) 10층 이하의 층 ① 바닥 면적 1,000이내마다 구획할 것. ② 스프링클러 등 자동식 소화설비를 설치한 경우에는 3000이내마다 구획할 것. (2) 11층 이상의 층 ① 바닥 면적 200 (내장재가 불연재인 경우 500)이내마다 구획 ② S/P등 자동식 소화설비의 설치 시에는 위 면적의 3배 이내 마다 구획 2) 층별 구획 (1) 3층 이상의 층과 지하층은 층마다 구획할 것. (2) 상층 또는 하층으로의 연소확대를 방지하기 위함이다. 3) 수직관통부 구획 (1) 건축물 내를 수직으로 관통하는 부분은 다른 부분과 별도로 구획 (2) 수직관통부 : 계단실, 승강기, 샤프트, 에스컬레이터, 린넨슈트, 파이프덕트 등 4) 용도별 구획 : 방화상 하나의 건축물에 함께 설치할 수 없는 용도시설을 하나의 건축물에 설치하기 위해서는 방화구획해야 한다. (통로 포함) → 방화상 장애가 되는 용도의 제한기준에 규정됨. 4. 방화구획의 방법 (피난-방화규칙 제14조 2항 등) 1) 벽ㆍ바닥 : 내화구조의 벽이나 바닥으로 구획할 것. 2) 출입문 : 항상 닫힌 상태를 유지하거나, 화재로 인한 열, 연기의 발생에 의해 자동 으로 닫히는 구조의 갑종 방화문(자동방화셔터 포함)을 설치할 것. 4) 배관 등의 구획관통부 (1) 풍도 등의 내부: 방화댐퍼 (2) 관통부의 틈새 : KS규격이나 건교부 고시에 의해 내화충전성능을 인정받은 Fire stop 등으로 그 틈을 메울 것. 끝 ================================================================== 3. 오래된 고층건물을 개보수하면서 소화펌프의 유효흡입양정(NPSH)을 4[m]에서 12[m]로 변경하였다. 기존 시설들을 변경한 내용과 펌프운전시 개선된 사항들을 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 1) NPSH는 Net Positive Suction Head의 약자로, 물의 높이로 표시된 실제 흡입수두이다. 2) 이러한 NPSH는 펌프가 Cavitation을 일으키지 않고, 흡입 가능한 압력을 물의 높이로 표시한 것이다. 2. 유효흡입양정 () 1) 펌프의 설치조건에 따라 결정되는 펌프에 가해지는 흡입양정을 말한다. 2) 유효흡입양정 계산식 여기에서, : 대기압 : 수면~펌프 흡입구 높이 (수면이 높으면, (-) ) : 흡입측 마찰손실수두 : 물의 포화증기압에 의한 손실수두 3) 유효흡입양정은 펌프 주변배관의 설계에 따라 그 값이 달라진다. 3. 유효흡입양정의 변경(4m → 12m)을 위한 기존시설 변경 1) 의 증가 : 기존의 대기압 수조를 압력수조로 변경함. 2) 의 감소 (1) 펌프의 교체 : 펌프를 수직터빈식 펌프로 교체하여 임펠러가 수중에 있게 하여 =0이 되게 함. (2) 펌프의 설치위치 변경 ① 펌프를 수조보다 낮은 위치로 이설함. (가 (-)가 됨.) ② 흡입배관 낙차가 작게 위치를 변경함. 3) 의 감소 (1) 흡입측 배관길이를 짧고 굴곡부가 적게 경로를 변경함. (2) 배관의 재질을 변경함. (조도계수가 큰 배관재로 변경) (3) 배관경을 크게 변경함. 4) 의 감소 : 임펠러의 회전속도를 줄임. 4. 펌프운전시 개선된 사항 1) Cavitation 발생이 없어짐. : > 으로 되어 공동현상 발생 위험이 낮아진다. 2) 소화시스템에서의 양정이 증대됨. : 소화시스템의 흡입 조건이 개선되어 토출측의 양정이 커진다. (전양정 = 토출 전양정 흡입 전양정) 끝 ================================================================= 4. 다음 물질들에 대하여 위험물 안전관리법에 근거, 위험물로 분류될 수 있는 한계에 대하여 기술하시오. 1) 철분 2) 금속분 3) 인화성고체 4) 특수인화물 5) 알코올류 ================================================================= 답) 1. 개요 위험물 안전관리법 영 별표1의 비고에 위험물로 분류될 수 있는 기준이 정의되어 있다. 2. 위험물로 분류될 수 있는 한계 1) 철분 : 철의 분말로서 53의 표준체를 통과하는 것이 50 이상 2) 금속분 : 알칼리금속, 알칼리토류금속, 철 및 마그네슘 외의 금속의 분말로서 구리분, 니켈분 및 150의 체를 통과하는 것이 50 이상 3) 인화성고체 : 고형알코올 그밖에 1기압에서 인화점 40°C미만인 고체 4) 특수인화물 : 이황화탄소, 디에틸에테르 그 밖에 (1) 1기압에서 발화점이 100°C이하인 것 또는 (2) 인화점이 -20°C 이하이고, 비점이 40°C이하인 것. 5) 알코올류 (1) 1분자를 구성하는 탄소원자의 수가 1~3개인 포화1가 알코올을 말함. (2) 알코올류에서 제외되는 것 ① 1분자를 구성하는 탄소원자의 수가 1~3개인 포화1가 알코올의 함유량 이 60미만인 수용액 ② 가연성 액체량이 60미만이고, 인화점 및 연소점이 에틸알코올 60 수용액의 인화점 및 연소점을 초과하는 것. 끝 ================================================================== 5. 마그네슘 화재시 소화약제로서 물과 이산화탄소를 사용할 수 없는 이유를 쓰고, 화학반응식으로 표현하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 마그네슘은 제2류 위험물(가연성 고체)로서, 물, 이산화탄소, 할론 소화약제 등을 소화에 적용할 수 없다. 2. 물과 이산화탄소를 사용할 수 없는 이유 1) 물 (1) 마그네슘과 반응함. ① 마그네슘 화재에 물을 방수하면 마그네슘과 물이 반응하여 수소가 유리됨 ② 반응식 (2) 물의 해리 ① 금속화재의 고열에 의해 물이 수소와 산소로 해리됨. ② 반응식 2) 이산화탄소 (1) 이산화탄소가 마그네슘과 반응하여 소화효과를 얻을 수 없고, 탄소가 발생되어 화재가 촉진될 수 있음. (2) 반응식 3. 결론 마그네슘화재에는 수계 및 이산화탄소 소화약제의 적응성이 없으므로, 금속 화재용 소화약제를 사용해야 한다. 끝 ================================================================== 6. 요오드화 값, 건성유, 반건성유, 불건성유를 정의하고, 동식물 유지의 자연발화 과정에 대하여 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 정의 1) 요오드화 값 (요오드가, Iodine Value) (1) 100g의 유지가 불포화기를 포화시키는데 소요되는 요오드의 g수 (2) 유지의 건조성을 측정한 값으로서, 요오드화 값이 클수록 산화되기 쉽고 자연발화의 위험성이 크다. 2) 건성유 (1) 요오드가가 130을 초과하는 오일 (2) 공기중에 방치하면 쉽게 산화되어 피막을 형성함. (3) 들기름, 아마인유 등은 요오드가가 200에 가까워 자연발화 위험성이 높다. (4) 페인트 등은 건성유를 원료로 여러 가지 건조제를 함유하여 위험성이 매우 높다. 3) 반건성유 (1) 요오드가가 100~130인 오일 (2) 건성유에 비해 자연발화 위험이 낮지만, 조건에 따라 발화할 가능성이 있으므로 취급에 주의해야 한다. (3) 면실유, 참기름, 옥수수기름 등 3) 불건성유 (1) 요오드가가 100미만인 오일 (2) 산화에 비교적 안정되어 자연발화 위험성이 낮은 편이다. (3) 올리브유, 피마자유 등 2. 동식물성 유지의 자연발화과정 1) 자연발화의 조건 (1) 유지가 용기 중에 그대로 들어있는 경우에는 자연발화되지 않는다. (2) 이는 공기와의 접촉면적이 적어 산화발열량이 늘어나지 않기 때문이다. 2) 일반적인 자연발화과정 (1) 동식물유지의 기름걸레 등으로의 침투 ① 동식물유지를 닦거나 접촉한 넝마조각, 걸레, 종이뭉치, 우레탄폼, 장갑, 톱밥 등을 방치함. ② 불포화유가 많은 식물유를 이용한 튀김찌꺼기, 부스러기 등이 가열된 상태로 회수되어 방치됨. (2) 이에 따라 공기와의 접촉면적이 증대되어 산화반응이 이루어져 발열량이 증대된다. (3) 주위 환경조건(고온다습 등)에 의해 방열조건이 불량하여 열이 축적된다. (4) 열축적에 의해 자연발화점 이상으로 온도가 상승하여 자연발화된다. 끝 ================================================================== 7. 차동식스포트형 열감지기의 종류 3가지를 나열하고, 각 감지기의 구조중 차동식 의 기능을 실행하는 부분(구조) 및 그 부분에 대한 동작원리를 각각 설명하시오. ================================================================== 1. 개요 1) 차동식 스포트형 감지기는 일국소의 주위온도가 일정한 온도상승률 이상으로 되었을 때 이를 화재로 감지하는 것으로서, 그 종류에는 공기팽창식, 열기전 력식, 반도체식 등이 있다. 2. 종류별 작동원리 (1) 구조 ① 열을 유효하게 받을 수 있는 감열실 ② 신축성이 있는 금속판인 다이아프램판 ③ 완만한 온도상승시 압력을 조절하는 Leak구멍 ④ 접점과 배선 1) 공기 팽창식 (2) 동작원리 ① 일정한 온도상승률 이상으로 온도가 올라가면, 얇은 다이아프램판이 온도 상승에 따른 공기팽창에 의해 접점을 형성하여 화재를 검출한다. ② 완만한 온도상승은 Leak구멍으로 공기가 배출되어 오보를 방지한다. 2) (1) 구조 ① 반도체 열전대 : 반도체의 P와 N이 결합된어 열기전력 을 발생 ② 미터 릴레이 ③ 알루미늄판으로 열을 유효하게 받을 수 있는 챔버열기전력식 (2) 동작원리 ① 화재 발생시 - 급격한 온도상승으로 감열실 내의 반도체 열전대(냉접점과 온접점 으로 구성)으로 열이 전달되어 열기전력이 발생된다. - 이 열기전력이 일정값 이상이 되면 고감도 릴레이인 미터릴레이가 접점을 닫아 화재신호를 발신한다. ② 완만한 온도상승시 - 반도체 열전대의 냉점점에서의 역 열기전력에 의해 온접점 측의 열기전력이 상쇄되어 릴레이가 작동되지 못하게 한다. 3) 반도체식 (1) 감지기 내․외부에 설치된 Thermistor에 도달하는 온도 상승의 시간차를 검출한다. (2) NTC 서미스터 ① 부온도 특성(Negative Temperature Coefficient)의 서미스터. 즉, 온도가 상승하면 전기저항이 감소하는 특성을 가진 서미스터 ② 광범위한 온도범위에서 저항이 변화함. (3) 동작원리 : 화재로 인한 급격한 온도상승시 서미스터의 저항이 감소하며 이를 검출 한다. 끝 ================================================================== 8. 교류전력을 표현하는 방법으로 전력의 종류를 3가지로 구분하여 설명하고, 상호 관계식을 쓰시오. ================================================================== 답) 1. 개요 교류전력은 유효전력, 무효전력, 피상전력으로 표현할 수 있다. 2. 교류전력을 표현하는 방법 [전압-전류 벡터도] [무효전력] 1) 피상전력 (1) 교류의 부하 또는 전력의 용량을 표시하는 전력으로서, 전원에서 공급되는 전력을 말한다. (유효전력과 무효전력의 벡터합) (2) 저항부하인 경우 전압과 전류는 동상이므로 전력은 가 된다. 전동기, 형광등 등의 각종 부하는 보통 저항과 리액턴스 성분을 함께 가지고 있으므로 전압과 전류사이에는 위상차()가 생긴다. θV(t)I(t)ω(t)그림1. 전압과 전류의 위상차 2) 유효전력 (1) 전원에서 공급되어 부하에서 유효하게 사용되는 전력으로서, 전원에서 부하로 실제 소비되는 전력이다. (2) 계산식 : 3) 무효전력 (1) L 또는 C에 교류전류를 흘릴 떄와 같이 전원에서의 에너지 전달이 반주기 마다 교번하여 실제로는 어떤 일도 하지 않으며, 열소비를 일으키지 않는 전력이다. (2) 계산식 : 3. 상호관계식 : 피타고라스 정리에 의하여 다음 관계식이 성립한다. 끝 ================================================================== 9. 성능적 피난설계의 개념에 대하여 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 1) 성능기준 피난설계는 모델링 기법등을 이용하여 산출된 ASET가 RSET보다 크게 설계하여 피난안전을 확보하도록 만드는 것이 기본 개념이 된다. 2) 피난안전의 개념 2. ASET (Available Safe Escape Time) 1) 사람이 치명적인 위험에 빠지지 않고, 안전하게 피난하는데 필요한 시간 2) 일반적으로는 연기층이 사람의 머리 높이까지 하강하는데 걸리는 시간으로 표시한다. 3) ASET의 산정은 인명안전을 위한 최소 조건을 파악하여 이를 만족하는 한계 시간으로 계산할 수 있다. 3. RSET (Required Safe Escape Time) 1) 사람이 피난하는데 실제로 걸리는 시간이다. 2) RSET의 구성요소 (1) 통보시간 () ① 감지시간() : 발화 후, 화재감지까지 걸리는 시간 ② 통보시간() : 화재감지로부터 재실자에게 화재경보가 통보되는 시간 (2) 반응시간() : 화재 경보이후, 거주자가 화재임을 인식하여 행동을 결정 하는데 걸리는 시간 (3) 피난전 행동시간 () : 거주자가 피난을 하기 전에 준비를 하는데 걸리는 시간 (4) 피난행동시간 () ① 피난행동시간은 피난거리에 대한 이동시간, 출구 등 병목구간의 통과 시간 등의 합으로 산출할 수 있다. ② 일반적으로는 이동모델의 가정을 통해 산술적으로 계산하지만, 실제로는 여러 영향인자로 인해 달라질 수 있다. 4. 피난안전을 위한 설계대책 1) ASET가 RSET보다 충분히 크게 하기 위해서는 ASET를 연장시키고, RSET를 단축시켜야 한다. 2) ASET의 연장 방안 (1) 제연설비 (2) 가연성 물질의 제한 (3) 자동식 소화설비 설치 (4) 실의 구조를 불연화, 구획화 3) RSET의 단축방안 (1) 통보시간의 단축 ① 감도가 우수한 감지기 선정 ② 비화재보 방지를 통한 자탐설비의 실제 작동상태 유지 ③ 자동화재탐지설비의 평상시 철저한 유지관리 (2) 반응시간의 단축 ① 사전 홍보 및 교육 실시 ② 비화재보 방지를 통한 실제 화재경보에 대한 반응 능력 향상 (3) 피난전 행동시간의 단축 : 비상대피훈련 및 주기적 교육으로 단축 가능 (4) 피난행동시간의 단축 ① 거주밀도의 하향조정 ② 비상구의 수 증대 ③ 비상구, 계단 및 통로의 폭 확대 ④ 피난거리의 단축 ⑤ 비상대피훈련을 통한 연습 끝 ================================================================== 10. 아트리움공간의 방재특성에 대하여 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 1) 아트리움이란, 건축물 내부의 층마다 구획된 부분과 달리 여러 층에 미치는 높은 천장을 가진 개방된 공간을 말한다. 2) 최근 건축물의 대형화 ․ 고층화에 따른 건물내 극적 공간감 연출을 위한 아트 리움 설치가 점차 증가하고 있다. 3) 이러한 아트리움은 Large volume space를 일반적으로 지칭하는 것으로서, 큰 공간으로 인해 화재의 국한화(confinement of fire)에 어려움이 있다. 2. 아트리움공간의 방재특성 1) 대규모의 아트리움 바닥에서 발생된 화재는 외기에 접촉되는 환경으로 인해 연료지배형 화재의 형태를 보이면서 급속히 성장하고 확대될 위험성이 높다. 2) 적절한 제연설비가 없을 경우에는 건물 전체가 연기에 오염될 위험이 있고, 연기 충만으로 인해 발화점을 파악하기가 어려워진다. 3) 화재경보가 여러 층에 발생되어 재실자 전원이 동시피난하여 2차적 피해를 유발시킬 위험이 있다. 동시 피난은 소방대 진입경로와 중복되어 소화활동이 늦어질 가능성도 유발한다. 4) 높은 천장으로 인해 감지기나 스프링클러설비가 작동되지 않을 가능성이 크다. 5) 지붕이나 벽면의 유리 파괴시 2차적 피해가 발생될 수 있다. 3. 아트리움공간의 방재대책 1) 단층현상에 대한 대책 수립 (1) 연기의 단층현상에 대비하여 천장부착형 감지기 이외에 광전식 분리형 감지기를 설치 (2) 이 광전식분리형 감지기가 작동되면 천장의 따뜻한 공기층이 배출될 수 있는 제연설비를 설치한다. 2) BOCA(Building Official Conference of American)의 방화규정 (1) 아트리움으로 통하는 모든 층에는 자탐설비와 연동되는 소화설비를 할 것 (2) 3층 이상에서는 아트리움을 경유하는 피난로를 둘 수 없다. (3) 전 건물에 배연 설비를 하고, 비상동력을 설치할 것 → 여름철에는 자연 배연이 곤란 (4) 600만이상의 아트리움에서는 바닥에 배연량의 20%에 해당하는 공기를 급기할 것 (5) 천장에 연기감지기를 설치할 것 (6) 아트리움을 향한 개구부에는 수막형 s/p를 설치하고, 차연 경계수벽을 설치할 것. 3) 일반 방재대책 (1) 예방대책 : 가연물 및 점화원의 제한 및 관리 철저 (2) 방화 ․ 피난 대책 ① 각 층에서 아트리움으로의 개구부는 화재시 방화구획 ② 개구부 부분을 자동방화셔터에 의해 폐쇄시키고, 셔터의 온도상승에 의한 손상을 방지하도록 이를 적시는 드렌처 설비를 설치한다. ③ 아트리움에는 몰 배연방식의 제연을 하며, 강제 송풍기식으로 한다. ④ 아트리움의 벽면에는 비상구를 다수 설치하여 대피를 용이하게 할 수 있도록 할 것 (3) 소방시설 ① 소화설비 - 초기소화용 : 소화기, 소화전 배치 - 자동식 소화설비 : 스프링클러 또는 방수총 시스템 (높은 천장으로 인해 스프링클러의 유효성은 별도 검토해야 함.) ② 경보설비 - 천장부착형 감지기외에 광전식 분리형 감지기를 추가 설치함. - 매우 높은 천장을 가진 아트리움에는 주사형, 불꽃 감지기 등을 검토 끝 ================================================================== 11. 콘크리트 화재시 물리․화학적 특성변화에 대하여 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 1) 철근콘크리트 구조는 현재 내화구조로서 건축물에 가장 많이 사용된다. 2) 이러한 고온에 노출되는 내화구조는 예상되는 화재에 대해 일정시간 이상 화열에 견뎌야 한다. 따라서, 이러한 콘크리트의 화재시 물성변화를 파악하여 그 타당성을 검토 하는 것은 매우 중요하다. 2. 화재시 콘크리트의 물리, 화학적 특성 변화 1) 색상변화 (1) 300~600°C : 분홍색 (2) 600~900°C : 밝은 회색 (3) 900°C~ : 담황색 2) 압축강도 저하 (1) 상온~200°C : 변화가 매우 적음 (2) 200~400°C : 압축강도의 저하가 눈에 보임 (3) 400°C이상 : 급격한 압축강도 저하 (4) 500°C : 상온의 1/2정도 (5) 700°C : 상온의 20~40%정도 ⇒ 500°C이내에서는 압축강도가 자연회복되어 재사용이 가능한 상태로 회복될 수 있다. 3) 그 밖에 인장강도, 부착강도 등도 온도 상승에 의해 저하된다. 4) 수화생성물의 분해 (1) 250~350°C : 와 를 함유한 수화생성물이 탈수되어 수축하여 미세한 균열이 발생 (2) 400~700°C : 도 탈수되어 로 변화되므로 이후에 주수시 팽창하여 붕괴될 수 있음 5) 열팽창 (1) 콘크리트의 열팽창율 : (2) 따라서, 화열에 의해 콘크리트는 팽창하지만, 내부 골재인 Steel의 열 팽창율이 더 높기 때문에 열팽창량의 차이로 파손될 수 있다. 6) 밀도 : 콘크리트의 밀도는 600~900 °C의 범위에서 탄산화로 인해 감소되어 결국 다공 상태로 된다. 7) 열전도율 (1) 300~400°C : 열전도율은 수분함량이 많을수록 높은데, 화열에 의해 가열되면 수분이 증발되어 열전도율이 크게 저하된다. (2) 400~600°C : 열전도율이 다소 상승함. 3. 결론 1) 콘크리트는 화열에 의해 강도 등이 저하되고 열팽창으로 인해 폭렬 등을 발생 시켜 내화구조로서의 기능을 발휘하지 못할 가능성이 있다. 2) 따라서, 이러한 콘크리트의 특성을 이해하여 내화구조로서의 기능을 발휘할 수 있도록 적절한 보완조치가 필요하다. 끝 ================================================================== 12. 300A 강관(외경 D=320[mm], 두께 t=8[mm])에서 내압 10[]을 받을 때 강관에 생기는 원주방향의 응력과 축방향의 응력을 구하시오. ================================================================== 답) 1) 그림에서와 같이 배관 내에서는 원주 방향 응력과 축방향 응력이 내부 유체압력에 의해 발생된다. 1. 소화배관 내에서의 응력분포 2) 원주응력 (1) 벽에 의해 저항이 되는 내력의 합 : (2) 단면상에 유체로부터 작용하는 외력 : (3) 원주응력 : 3) 축응력 (1) 벽 단면상에서의 내력의 합 : (2) 단면상에 유체로부터 작용하는 외력 : (3) 축응력 : 2. 계산 1) 배관의 반지름 (1) 내경 : (2) 반지름 : 2) 원주방향의 응력 3) 축방향의 응력 끝 ================================================================== 13. 피난기구의 위치를 표시하는 축광식 표지의 설치기준을 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 피난기구 표지의 설치기준 1) 피난기구를 설치한 장소의 가까운 곳의 보기 쉬운 곳에 설치할 것. 2) 위치를 표시하는 발광식 또는 축광식 표지와 그 사용방법을 표시한 표지를 부착할 것. 2. 축광식 표지의 기준 1) 방사성물질을 사용하는 위치표지는 쉽게 파괴되지 않는 재질로 처리할 것. 2) 위치표지는 주위조도 0[lx]에서 20분간 발광 후, 직선거리 20m 떨어진 위치 에서 보통 시력으로 표시면의 문자 또는 화살표 등을 쉽게 식별할 수 있는 것으로 할 것. 3) 위치표지의 표시면은 쉽게 변형, 변질 또는 변색되지 않을 것. 4) 위치표지 면의 휘도는 주위조도 0[lx]에서 20분간 발광 후, 24[]으로 할 것. 끝 [제2교시] ================================================================== 1. 화재에 노출된 고강도 콘크리트의 폭렬현상 기구(機構 ; Mechanism)와 대책에 대하여 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 1) 최근 건물의 초고층화에 따라 철근콘크리트구조에 있어서 큰 압축강도를 가진 고강도 콘크리트의 사용이 증대되고 있다. 2) 이러한 고강도콘크리트는 내부조직의 치밀화에 따른 폭렬(Spalling)발생의 가능성이 증대되어 화재시 내화성능저하로 인한 붕괴위험을 가지고 있다. 2. 폭렬의 정의 1) 폭렬이란, 화재로 인한 급격한 가열에 따라 부재 표면의 콘크리트가 탈락 하거나 박리되는 현상으로서 고강도콘크리트의 내화성능 저하는 주로 폭렬 현상으로 인해 발생된다. 2) 폭렬현상은 화열에 의해 콘크리트 내부의 수증기 압력이 증가하여 발생되는 것으로서, 콘크리트 표면의 박리, 탈락으로 인해 단면감소 및 철근 노출 등을 발생시켜 콘크리트 구조물의 내력저하를 일으킨다. 3) 고강도 콘크리트 폭렬현상의 주요 원인은 압축강도, 내부수분량 등이 있다. 3. 폭렬의 발생 메커니즘 : 폭렬은 크게 골재의 폭렬, 폭발성 폭렬, 콘크리트 표층의 박락으로 구분된다. 1) 골재의 폭렬 (1) 고온시 콘크리트의 물리, 화학적 변화에 의해 골재가 파열, 분쇄되는 현상 이다. (2) 골재 폭렬은 일반적으로 부재 표면에 국한되어 부재의 내화성능에는 영향을 미치지 않는다. 2) 폭발성 폭렬 (1) 화재발생 이후, 30분 이내에 갑자기 발생하는 것으로 부재의 내화성능에 큰 영향을 미친다. (2) 주요 원인 ① 고온시 콘크리트 내부의 수증기가 생성됨에 따라 발생하는 인장응력 ② 화재시 열응력으로 생기는 압축응력 (3) 위와 같은 응력으로 인해 부재의 얇은 부분에서 갑자기 표면이 균열되어 폭발적으로 폭렬이 생긴다. → 이러한 폭렬은 얇은 부재나 단면 내의 압축력이 큰 부분에서 더욱 현저히 발생된다. 3) 콘크리트 표층의 박락 (1) 화재가 오래 지속된 이후에 콘크리트 층이 벗겨지는 것으로서, 화재시의 응력에 의한 피로, 균열로 인해 증대된 변형에 의해 발생된다. (2) 피로, 균열을 일으키는 화재시의 응력 ① 단면 내의 불균일한 온도분포와 이에 따른 불균일한 팽창에 의한 열응력 ② 콘크리트와 철근의 팽창율이 다름으로 인해 생기는 구속응력 → 이러한 응력으로 인해 콘크리트에 균열이 발생하고 콘크리트 층이 벗겨진다. 4. 폭렬의 방지대책 1) 경량골재 대신 보통골재를 사용함. 2) 섬유의 혼입 (폴리프로필렌 섬유 등) 3) 강섬유를 사용하여 인장강도를 높임. 4) 철근의 간격을 가깝게 하고 수평, 수직 배근을 실시 5) 콘크리트의 표면부착력 증가를 위한 와이어메쉬, 메탈라스 등을 설치 6) 콘크리트 부재 표면부에 충분한 피복을 함 7) 콘크리트 강도가 일정강도를 넘어갈 때, 폭렬방지를 위한 적절한 경보를 실시함. 8) 부재 내의 상대습도를 낮출 수 있도록 충분한 양생을 함. 9) 부재 크기를 크게 하고, 가열면적을 줄이기 위한 단면설계를 하며, 모서리부 등의 처리에 주의함. 5. 결론 1) 최근까지 화재로부터 안전한 구조로 인식되었던 철근콘크리트 구조는 고강도 콘크리트 사용에 의한 폭렬 가능성으로 인해 더 이상 화재로부터 안전한 구조 가 되지 못한다. 2) 하지만, 국내에서는 이러한 콘크리트 재료에 의한 내화성능 구분이나 폭렬에 대한 인식이 낮아 화재시 고층건물의 붕괴위험성을 안고 있다. 3) 따라서, 고강도콘크리트의 화재안정성을 확보하기 위하여 폭렬에 대한 문제점 을 인식하고 정확한 콘크리트의 성능확인을 위한 내화성능시험, 폭렬시험법 등의 개발이 이루어져야 한다. 또한, 이를 바탕으로 콘크리트구조의 내화구조기준의 개정이 조속히 이루어질 수 있도록 해야 한다. 끝 ================================================================== 2. 사무용 고층건물에 많이 적용하고 있는 코어형 평면의 종류와 피난계획 특성을 기술하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 1) Core(코어)란, 계단, 엘리베이터, 수직계통의 설비공간, 화장실, 탕비실 등이 포함되어 있는 공간을 말한다. 2) 이러한 Core는 피난로인 계단을 포함하고 있으므로, 화염과 연기 등으로부터 안전을 확보하기 위해 가급적 여러 방향의 피난로가 확보될 수 있도록 분산 배치하는 것이 바람직하다. 2. 코어형 평면의 종류 [코어의 배치] 1) 중심 Core (외주복도형) (1) 초기 고층빌딩에 많은 형태로서, 코어의 외주부에 복도가 설치된 형태 (2) 일반적으로 오피스빌딩의 경우 기준층 면적 3,000내외의 경우에 적용 되며, 대규모 평면에 많이 이용되고 넓은 공간을 얻을 수 있다. (3) 피난상으로는 계단실이 적절한 간격을 가지고 배치될 수 있고 안전구획 되며 복도에서 양방향 피난이 가능한 장점이 있다. (4) 복도가 연기로 오염되면 전체 피난로를 사용할 수 없게 되는 단점이 있다. 2) 중심 Core (중복도형) (1) 복도를 코어 외주부가 아닌 코어 중앙에 직선상으로 배치하고 엘리베이트 샤프트도 이와 맞춰 직선상으로 배치하는 형태 (2) 오피스 빌딩에 많으며, 기준층 면적은 1,500~4,000 정도이다. (3) 복도부분을 적게 하여 외주복도형보다 거실면적을 증대시킬 수 있으나, 거실 출입구의 수가 3~4개로 한정된다. (4) 매 층마다 동일한 직선형의 복도로 피난하므로, 건물 내의 피난로 파악이 용이하다. (5) 거실에서 계단에 이르는 피난경로의 일부는 엘리베이터 홀을 경유할 수 있으므로, 엘리베이터 홀이 연기에 오염되지 않도록 조치해야 한다. 3) 중심Core (정방형) (1) 기준층의 면적이 1,600~2,400정도인 경우에 적용한다. (2) 코어부가 상대적으로 커지는 단점이 있지만, 4면에 전망이 개방된 균등 공간이 생긴다. (3) 코어 내부의 복도가 안전구획되고, 2개의 계단이 연결되지만 피난경로가 복잡하고 2개의 계단이 지나치게 가깝게 설치된다. 4) Double Core (1) 거실 양쪽에 코어를 분리하여 배치하는 형태 (2) 피난상 확실한 양방향 피난로를 확보할 수 있다. (3) 피난계단 간에 안전구획이 되어있지 못한 것이 단점이다. 5) 편 Core (1) 한쪽에 치우친 부분에 코어가 설치되는 형태 (2) 2개의 피난계단을 가능한한 분리할 필요가 있다. 6) 분산 Core (1) 코어가 분산되어 코어가 없다고 볼 수 있는 형태로서, 백화점 등 넓은 바닥면적을 가진 건축물에 많이 적용한다. (2) 2개보다 많은 피난경로를 확보할 수 있다. (3) 에스켈레이터가 피난동선과 일치하지 않는다. 7) 중간 Core (1) 중간 코어와 연결된 복도의 끝에 피난계단을 설치한 형태로서, 병원이나 숙박시설에 많다. (2) 중복도가 오염되면 피난이 곤란하므로 충분한 제연대책 수립이 필요하다. 3. 결론 각 Core의 형태별로 장, 단점을 가지고 있으며, 건축물의 용도, 규모, 입지조건 등에 따라 적절한 방식을 채택해야 한다. 또한, 완벽한 형태는 없으므로 평면계획상 Core를 결정한 다음에는 반드시 그 단점을 파악하여 이를 보완해야 한다. 끝 ================================================================== 3. 소화약제로서 물의 특성을 설명하고 비열 및 증발잠열이 큰 이유를 화학결합 이론으로 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 물은 예전부터 화재에 가장 널리 사용되어온 소화약제로서, 현재까지도 가장 많이 사용되어오고 있다. 2. 소화약제로서 물의 특성 1) 물 소화약제의 장점 (1) 물은 비열, 잠열이 커서 많은 열을 흡수하여 냉각효과가 크다. (2) 다양한 형태의 방사가 가능하여 화재특성에 맞게 적용할 수 있다. (봉상주수, 분무주수, 무상주수) (3) 물은 화학적으로 안정되어 첨가제를 혼합하여 사용할 수 있다. (4) 인체에 무해하다. (5) 비압축성 유체로 저장, 가압송수가 용이하다. (6) 값이 싸고, 쉽게 구할 수 있다. (7) 기화시 체적이 약 1,650배 팽창하여 질식효과가 있다. 2) 물의 소화효과 (1) 냉각소화 ① 물의 높은 증발잠열()을 이용하여 화열의 발생보다 물에 의한 열손실이 더 크게 만들어 냉각시킨다. ② 분무상의 작은 입자가 봉상주수 입자보다 더 쉽게 증발되므로, 열을 더 빨리 흡수한다. (2) 질식소화 ① 물이 수증기로 기화되면, 약 1,650배 체적 팽창되어 주위 공기를 밀어 내어 산소농도를 낮춘다. ② 일반적으로 냉각소화 효과보다는 적지만, 미세물분무 소화설비 등에서 는 그 효과가 크다. (3) 유화작용 : 점성이 있는 가연성 액체에 운동량을 가진 물을 주입시키면, 불연성의 박막인 Emulsion을 형성하여 위험물의 증발을 억제시켜 연소범위 이하 의 농도로 만든다. (4) 희석소화 : 수용성 액체의 화재시 물을 주입시켜서 가연성 물질의 농도를 낮춘다. 3) 물입자크기와 소화효과의 관계 (1) 물입자 크기가 작을수록 열흡수 속도가 빨라지고 적은 양의 물로도 소화가 가능하다. (2) 반면, 입자가 너무 작으면 물방물이 화원에 침투하기 어려워진다. (3) 따라서, 화재특성에 맞는 물입자 크기를 만드는 소화설비를 적용해야 한다. 4) 물 소화약제의 단점 (1) 동파우려 (2) 진화후, 수손에 의한 2차피해 우려 (3) 금수성물질, B·C급화재, 금속화재 등에는 적용하기 어렵다. 3. 물의 비열, 잠열이 큰 이유 1) 화학결합의 종류 (1) 이온결합, 공유결합(극성, 비극성 공유결합), 금속결합 등이 있음. (2) 물은 공유결합이면서 수소결합임. 2) 물의 화학결합 특성 (1) 물은 수소와 산소의 극성공유결합 물질로 화학적으로 매우 안정된 물질 이다. (2) 이것은 수소원자와 전기음성도가 높은 산소원자의 결합인 수소결합 이므로 결합력이 매우 크기 때문이다. (3) 이로 인해 물은 분자간 인력이 크고, 결합력이 매우 강하다. 따라서, 물의 분리 또는 변화에 큰 에너지가 필요하여 비열이나 잠열이 큰 특성을 가진다. (증발잠열 : 융해잠열 : ) 끝 ================================================================== 4. 임의의 건축물에서 LP가스가 누설되어 폭발이 발생되었다. 1) 화재가 발생하지 않는 경우의 원인을 설명하시오. 2) 화재가 발생한 경우 화재발생의 기구(機構 ; Mechanism) 및 화재성상의 특징 에 대하여 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 1) 가연성 상온액화가스인 LPG는 공기보다 무거워서 전체 가스사고의 75% 정도를 차지할 정도로 높은 위험성을 가지고 있다. 2) 가스폭발로부터 화재로의 전이여부는 누출로 인한 가연성 혼합기체의 농도와 화염, 연소가스에 노출되는 시간 등에 영향을 받는다. 2. LP가스의 특성 1) 프로판과 부탄으로 구성 2) 비점이 LNG에 비해 높아 가압에 의해 쉽게 액화된다. 3) 비중은 액상일 때에는 물보다 가볍지만, 기체상에서는 공기보다 무겁다. 4) 기화 시 체적이 약 250배 팽창된다. 5) 발열량이 휘발유의 2배 정도로 크다. 6) LFL이 낮고, 연소범위는 좁다. (약 2~9%) 3. 화재가 발생되지 않은 이유 1) 가연성 혼합기체의 당량비가 1보다 큰 경우 (공기부족) (1) 건물 내에 연료의 농도가 높아 혼합가스의 폭발시 건물 내부의 산소가 완전히 소모된다. (2) 그 이후에 건물 내부로 공기가 유입되지 않을 경우 가연성 혼합기체를 형성하지 못하여 화재가 발생되지 않는다. (구획벽체가 견고하여 폭발에 의해 파손되지 않음) 2) 당량비가 1보다 작은 경우 (1) 폭발시에 LP가스는 완전히 소모된다. (2) 이 때, 건물 내에 구획이 모두 불연성이거나, 가연물이 모두 비산되면 가연물이 없어서 화재가 발생되지 않는다. (주위의 가연물 제거) 4. 화재발생 메커니즘 1) 어떠한 원인에 의하여 LP가스가 누출됨. 2) 누출된 LP가스는 급격히 기화되며 공기보다 무거우므로, 누출된 장소 부근에 장시간 체류한다. 3) 시간 경과에 의해 실내 농도가 폭발범위 내에 도달하고, 그 주위에 점화원이 존재하고 있어서 폭발이 발생된다. 4) LP가스는 발열량이 커서 그 복사열로 인해 주위의 가연물을 열분해시켜 연소를 발생시킨다. 5. 화재성상의 특징 : 가연성 혼합기체의 농도에 따라 화재성상이 달라진다. 1) 연소하한계에 가까운 경우 (1) 불이 잘 붙지 않는다. (2) LPG가스의 발열량이 크기 때문에 폭발후 잔존하는 열에 의해 착화된다. (3) 폭발과 거의 동시에 착화되어 연소가 진행된다. 2) 양론농도 부근일 경우 : 폭발속도가 매우 빠르며, 주위 가연물에 거의 동시에 착화되어 화재가 진행된다. 3) 연소상한계에 가까운 겨우 (1) 공기량이 부족하여 폭발 후 열은 충분하지만, 산소가 부족한 상태가 된다. (2) 실내의 구획벽체가 파손되어 부압이 형성되어 공기가 유입된다. (3) 이에 따라 가연성 혼합기체를 형성하여 화재가 발생된다. (즉, 착화는 폭발 이후 일정시간이 지난 후에 발생됨.) 6. 결론 : LPG폭발에 따른 화재로의 전이를 방지하기 위해서는 다음과 같은 대책이 요구된다. 1) LPG저장소 구조를 견고하게 설치 2) LPG저장소 내에 가연물의 반입을 제한하고, 불연화 3) 폭발에 따라 즉시에 작동되는 자동식 소화설비를 설치함. 끝 ================================================================== 5. 펌프용으로 많이 사용되는 농형 유도전동기의 기동방법을 용량에 따라 4가지로 구분하여 나열하고 각 기동법에 대한 방법 및 특징을 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 용량에 따른 유도전동기의 기동방법 1) 기동보상기 기동방식 : 기동전류 및 토크가 직입기동의 1/로 감소됨. 2) 리액터 기동방식 : 직입기동 방식에 비해 기동전류가 , 기동 토크가 으로 감소됨. ( : 2~2.5) 3) Y-△ 기동방식 : 기동 전류와 기동 토크는 모두 직입 기동시의 1/3로 감소됨. 4) 직입 기동방식 : 전동기 단자에 직접 전류를 가하여 정격전류의 4.5~8배의 기동전류가 발생 [대한주택공사 시방기준] (1) 11kW미만 : 직입기동방식 (2) 11~55kW : Y-△ 기동방식 (3) 55kW이상 : 리액터 기동방식 2. 직입기동방식 1) 특징 (1) 농형 유도전동기의 회로단자에 직접 정격전압을 인가하여 기동하는 방식 (2) 대체로 소용량에 이 방식을 채택하며, 대용량에서도 전원의 모선용량이 충분하고 큰 기동회전력이 요구되는 부하에 사용된다. (3) 제어방법이 간단하지만, 기동시 정격전류의 4.5~8배의 기동전류가 흐르 므로, 전원용량이 이를 감당할 수 있어야 한다. 또한 100%이상의 토크가 부하에 가해지므로, 그 기계적 충격에도 견뎌야 한다. 2) 장, 단점 (1) 전동기 자체의 큰 가속 토크가 얻어져서 기동시간이 짧다. (2) 부하를 연결한 상태로 기동이 가능하며 가격이 저렴하다. (3) 기동전류가 크고, 이상 전압강하가 발생될 수 있다. 3. Y-△ 기동 1) 특징 (1) Y-△ 기동이란, 전동기의 기동시에는 전동기 권선을 Y로 접속하여 기동전류와 기동Torque를 직입기동의 이 되도록 한다. (2) 시동 후, 전동기가 가속되면 △로 전환하여 운전하게 된다. → 기동 전류와 기동 Torgue는 모두 직입 기동시의 1/3로 감소된다. (3) 전동기는 각 상의 양단에서 단자를 인출해야 하므로 6개의 단자가 필요하므로, 전동기 제작상 제약이 있고 외부 개폐기도 직입기동보다 2대가 더 필요하다. 2) 장, 단점 (1) 감압기동방식 중에서 가장 값싸고 손쉽게 채용이 가능하다. (2) Y-△의 전환 시점에서 전류 및 회전력의 충격이 발생할 우려가 있다. (3) 최소기동 가속 토크가 작아서 부하를 연결한 상태로 기동할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 4. 리액터 기동 1) 전동기 기동회로에 직렬로 리액터를 삽입하여 기동하고, 속도가 어느 정도 가속되어 전류가 감소하면 리액터를 단락시키는 방식이다. 2) 기동토크가 기동전류의 제곱에 비례하므로, 직입기동방식에 비하여 기동 회전력이 떨어진다. 3) 전동기 1차측에 리액터를 넣어 기동시으 전동기 전압을 리액터의 전압강하분 만큼 낮춰서 기동하고, 탭 절환에 따라 최대기동전류, 최소기동토크를 조정할 수 있다. 5. 기동보상기 기동방식(단권변압기 기동) 1) 단권변압기 기동은 전전압의 50, 65, 85%의 탭을 가진 Y결선된 단권변압기 를 이용한다. 2) 전동기는 기동시에는 단권변압기에 의해 낮은 전압으로 기동하고, 정격속도 부근에 도달하면 단권변압기는 개방된다. 전동기 기동회로에 직렬로 리액터를 삽입하여 기동하고, 속도가 감소되면 리액터를 단락시키는 방식이다. 3) 전전압 기동전류의 50, 65, 80%로 기동전류의 변경이 가능함. 기동토크는 25, 42, 64% 6. 결론 최근의 초고층화, 대형화되는 소방대상물에 적용되는 대용량 소방펌프 등의 기동을 위한 유도전동기는 Y-△기동방식 외에도 리액터, VVVF(인버터) 기동 방식 등의 적합성 여부를 검토하여 합리적인 기동방식을 채택해야 한다. 끝 ================================================================== 6. 상수도 시설이 없는 지역에 단층으로 155[m] X 155[m] 규모로 다수의 불특정 인이 이용하는 시설을 건립하고자 할 때 아래사항에 답하시오. 1) 옥외소화전의 개수 및 옥외소화전의 수원량을 구하시오. 2) 소화수조(저수조)의 용량, 흡수관 투입구 수, 채수구 수를 구하시오. 3) 이 건축물에 대한 화재안전기준에 의한 소방시설기준을 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 옥외소화전 1) 옥외소화전의 수량 (1) 설치기준 : 수평거리 40m이내 (2) 건물 외벽의 둘레 길이 : (3) 옥외소화전의 설치수량 개 (4) 설치수량의 검토 → 설치위치가 건물 외벽에서 5[m]이내에 설치될 경우 16개이며, 옥외소화전은 일반적으로 외벽에서 5[m]이내에 설치됨. 2) 수원의 양 (1) 계산식 : 이상 (N : 옥외소화전 수량으로서, 최대 2개) (2) 수원의 양 이상 2. 소화수조 1) 소화수조의 용량 (1) 계산식 : 특정소방대상물의 연면적을 아래 표에 의한 기준면적으로 나누어 얻은 수(소수점 이하는 1로 함)에 를 곱한 양 이상 특정 소방대상물기준 면적 1. 지상 1층과 2층의 바닥면적 합계가 15,000이상7,500 2. 1호에 해당되지 않는 소방대상물12,500 (2) 용량계산 ① 1, 2층 바닥면적 합계 : ② 기준면적 산정 : 7,500 임 ③ 기준값 계산 : ④ 소화수조의 용량 : 2) 흡수관 투입구의 수 : 2개 (소요 수량이 80미만일 경우는 1개, 80이상일 경우에는 2개 이상을 설치해야 함.) 3) 채수구 : 2개 소요 수량 ()20이상 ~ 40미만40이상 ~100미만100 이상채수구의 수1개2개3개 3. 화재안전기준에 의한 소방시설기준 1) 수동식소화기 또는 간이소화용구 : 연면적 33이상 2) 옥내소화전 : 연면적 3,000이상 3) 스프링클러 : 바닥면적 1,000이상인 층 4) 옥외소화전 : 1, 2층 바닥면적의 합계가 9,000 이상 5) 비상경보설비 : 연면적 400이상 (자탐설치로 면제) 6) 비상방송설비 : 연면적 3,500이상 7) 자동화재탐지설비 : 모든 용도에 대한 연면적 기준을 초과함. 8) 유도등 및 유도표지 9) 비상조명등 : 무창층일 경우 해당됨 10) 소화수조 및 저수조 : 연면적 5,000이상 11) 거실제연설비 : 알 수 없음 끝 [제3교시] ================================================================== 1. 건물에 설치한 제연설비를 시험하고자 한다. 제연설비의 시험기준과 방법을 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 1) 제연설비는 크게 거실제연설비와 부속실제연설비로 구분할 수 있다. 2) 이에 대하여 각각 관련 성능을 만족할 수 있는지를 확인해야 한다. 2. 거실제연설비 1) 송풍기 작동 : 감지기동작 또는 수동기동에 의해 송풍기가 정상작동여부 2) 공조겸용의 경우, 제연용으로의 전환 여부 3) 제연구역에 따른 급, 배기댐퍼의 적절한 동작여부 4) 제연경계벽 : 배출에 따라 제연경계벽의 하단이 쉽게 흔들리지 아니하고, 가동식의 경우에는 급속히 하강하여 인명에 위해를 주지 않을 것. 5) 급, 배기구의 풍속 (1) 급기구의 풍속 : 5m/s 이하 (2) 배출풍도의 풍속 : 15m/s 이하 3. 부속실제연설비 1) 출입문 크기 및 개방방향 확인 (1) 제연구역의 모든 출입문의 크기와 개방방향이 설계 시와 동일한지 여부를 확인 (2) 동일하지 아니한 경우 급기량과 보충량 등을 다시 산출하여 조정가능여부 또는 재설계ㆍ개수의 여부를 결정할 것 2) 출입문의 누설틈새 확인 (1) 출입문마다 그 바닥사이의 틈새가 평균적으로 균일한지 여부를 확인 (2) 큰 편차가 있는 출입문 등에 대하여는 그 바닥의 마감을 재시공하거나, 출입문 등에 불연재료를 사용하여 틈새를 조정할 것 3) 출입문의 폐쇄력 측정 : 제연설비가 작동하지 않은 상태에서 각 출입문의 폐쇄력을 측정함. 4) 제연설비 작동 : 옥내의 층별로 화재감지기(수동기동장치를 포함한다)를 동작시켜 제연 설비가 작동하는지 여부를 확인 5) 제연설비의 작동중 시험 : 제연설비가 작동하는 경우 다음 기준에 따른 시험 등을 실시할 것 (1) 차압 측정 ① 전층이 닫힌 상태에서의 차압측정 - 최소차압 : 40Pa이상 - 최대차압 : 출입문 폐쇄력이 110N이하 ② 개방된 부속실이 있는 상태에서의 차압측정 - 출입문을 개방하지 아니하는 제연구역의 실제 차압이 기준차압의 70%이상인지 여부를 확인함. (2) 방연풍속 측정 제연구역방연풍속 계단실 및 부속실 동시제연 / 계단실 단독제연0.5[m/s]이상 부속실/비상용승강기의 승강장 단독제연 면하는 옥내가 거실0.7[m/s]이상 면하는 옥내가 복도로서 방화구조(내화사간 30분 이상을 포함)인 것0.5[m/s]이상 ① 방연풍속 기준 ② 부속실과 면하는 옥내 및 계단실의 일시적으로 동시 개방하여 방연풍속을 측정함. ③ 유입공기의 풍속은 출입문의 개방에 따른 개구부를 대칭적으로 균등 분할하는 10 이상의 지점에서 측정하는 풍속의 평균치로 함. ④ 출입문의 자동폐쇄여부 확인 : 부속실의 개방된 출입문이 자동으로 완전히 닫히는지 여부를 확인함. 끝 ================================================================== 2. 성능적 내화설계의 개념과 플로우(절차, 흐름도)에 대하여 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 1) 내화구조 : 건축물의 주요 구조부가 예상되는 화재에 대하여 일정한 요구시간이상 동안 견디는 내화성능을 가지고, 화재 이후에도 간단한 수리 로 재사용이 가능한 구조를 말한다. 2) 내화 설계의 개념 (1) 내화 성능 : 표준적인 화재에 노출된 부재가 화열로 인해 만족해야 할 요구 기능을 다하지 못하게 될 때까지의 시간. (2) 내화설계 : 건축 부재에 대하여 화재시의 내력기능을 일정 시간이상 확보하기 위한 설계로서, 일반적으로 다음과 같은 방법이 있다. ① 건축법규 및 표준화재에 의한 내화설계 ② 실제화재에 의한 내화설계 (성능위주의 내화설계) 2. 성능적 내화설계의 개념 1) 화재시의 건축물 최고온도에 대한 영향인자 (1) 실내 가연물의 종류 및 양 (2) 실내 가연물의 형상, 상태 (3) 실내 가연물의 분포 (4) 화재실의 규모ㆍ형태 (5) 개구부의 크기 및 형상 (6) 화재실을 구성하는 구조 부재의 열적 특성 ⇒ 이와 같이 화재특성에 대한 영향인자는 건축물에 따라 화재시의 화재 특성이 크게 달라진다. 2) 성능적 내화설계 (1) 성능적 내화설계는 공학적 이론을 바탕으로 하여 위와 같은 건축물에서의 고유한 화재특성을 반영하여 요구되는 내화 성능을 산출하는 것이다. (2) 즉, 실제 화재의 화재성상에 따른 시간-온도 변화를 예측하여 부재의 내화 성능을 계산하는 설계법이다. (3) 성능적 내화설계의 장점 ① 건축물에 실질적인 내화성능을 확보할 수 있다. ② 경제적이며, 설계의 자유도가 증가된다. (4) 성능적 내화설계의 단점 충분한 기술적 바탕이 필요하다. (2) 법규정을 준수하는지의 여부를 확인하기 어렵다. 4) 설계절차 5. 결론 1) 내화설계는 화재시, 건물 내에서의 피난시간의 확보와 도괴에 의한 피해방지 등을 위하여 매우 중요한 사항이라 할 수 있다. 2) 따라서, 획일적인 현재의 설계방법을 벗어나 성능위주의 적절한 내화설계가 이루어질 수 있는 여건을 마련해야 할 것이다. 끝 ================================================================== 3. P형 수신기에 반도체식 스포트형 열감지기를 설치하고자 한다. 이 감지기의 평상시 소비전류가 2[mA]일 때, 아래의 조건하에서 1개의 회로에 이 반도체식 감지기를 몇 개까지 설치할 수 있는지를 구하시오. (릴레이 동작전류 : 200[mA], 회로의 선로저항 : 50[], 종단저항 10[]) 추가 : 수신기의 전압은 직류 24[V]이다. ================================================================== ================================================================== 4. 청정소화약제 HFC-227ea(Heptafluoro Propane : FM-200)의 분자식과 구조식 및 화재진압시 생성물질의 분자식을 쓰고, 이 약제의 특성을 기술하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 HFC-227ea는 할로겐계 청정소화약제중에서 가장 우수한 소화특성을 가지고 있으며, 전 세계적으로 가장 많이 적용된 청정소화약제 소화설비이다. 2. 주요 특성치 1) 분자식 : 2) 구조식 : 3) 분자량 :170 4) ODP : 0 5) NOAEL : 9% 6) 국내기준의 소화농도 : A급 6.5% B급7.3% (NFPA 소화농도 : 6.6%) 7) 허용 배관 내용적비 : 80% 8) 화재진압시 생성물질 : 등 3. HFC-227ea 소화약제의 특성 1) Halocarbon 계열의 청정소화약제 중 가장 소화성능이 우수하다. 2) UL, FM 인증을 받았음. 3) ODP, GWP, ALT를 종합적으로 고려 시 Halocarbon계열 중 가장 친환경적인 소화약제이다. 4) 자체 증기압이 낮아 송출거리가 매우 짧다. → 최근 Piston flow system의 도입으로 송출거리를 150m정도로 개선함. 5) 국내기준에 의하면, B급화재에 대해서는 상주지역에 적용할 수 없다. (NOAEL(9%)보다 B급 설계농도(9.5%)가 더 높기 때문) 6) 약제 가격이 고가인 편이다. 4. 소화효과 1) 냉각효과가 주된 소화 원리이다. : HFC-27ea는 냉매정도의 열전도 효과로 냉각소화능력우수 2) 의 연쇄반응 억제 소화능력도 있다. 5. 피스톤플로우 시스템 1) 그림과 같이 소화약제 저장용기 외에 별도의 질소가스 용기를 설치하여 약제 방출시 질소에 의해 가압, 이송시키는 시스템이다. 2) 이러한 방식에서는 약제 저장용기별로 질소용기를 설치하므로 고압가스 인, 허가 대상이 될 수도 있다. 5. 결론 HFC-227ea는 할로겐계 청정소화약제중에서 가장 우수한 소화특성을 가진 소화약제이며, 불활성가스계 청정약제에 비해서는 방출시간이 짧고 저산소 상태를 만들지 않는 장점을 가지고 있다. 끝 ================================================================== 5. 전동기와 같은 유도성 부하에 교류전원을 공급할 때, 역률이 저하되는 이유 (또는 원리)를 설명하고 역률을 개선하고자 역률 개선용 콘덴서를 삽입할 경우 그 용량을 []와 [kVA]용량으로 구분하여 그 산정방법을 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 역률 (PF ; Power Factor) 1) 교류에서 전류와 전압의 사이에 위상차가 있으면 전력은 전류와 전압의 곱과 같지 않고 전력이 항상 작다. 2) 역률은 전원에서 공급된 전력이 부하에서 유효하에 사용되는 비율로서, 가 된다. (1) R만의 회로 : 1 (2) L만의 회로 : 0 (3) C만의 회로 : 0θV(t)I(t)ω(t)그림1. 전압과 전류의 위상차 2. 역률이 저하되는 이유 1) 유도성 부하는 전류의 위상이 전압보다 뒤지는 부하(인덕턴스)로서, 계통의 무효전력을 소모한다. 따라서, 전류와 전압의 위상차는 더욱 벌어지며, 역률은 저하된다. 2) 모터부하의 임피던스를 Z라 하면 XL이 증가되면 위상각은 더욱 벌어진다. R-θXLZ-θVI-θP=VIcosθQL=-VIsinθW그림3. 유도성부하(모터)에 의한 계통의 역률저하(위상차) 3. 역률개선 콘덴서의 용량 1) 역률개선의 개념 (1) 역률개선이란, 계통의 역률이 저하되었을 경우 콘덴서 등을 투입하여 역률을 1에 가깝게 끌어올려주는 것을 말한다. (2) 역률개선용 콘덴서의 삽입 ① 아래 [그림1]과 같이 부하와 병렬로 역률개선 콘덴서에 의한 용량성 리액턴스 를 접속하면 콘덴서에 흐르는 전류 는 전압E보다 90° 앞선 위상이 된다. ② 이에 따라 은 만큼 상쇄되어 겉보기 전류 가 으로 감소된다. ③ 따라서, 그림에서와 같이 역률 가 으로 되어 역률개선 콘덴서를 설치하기 전보다 역률이 1에 가까워진다. [그림2] [그림1] [그림2] 2) 콘덴서 용량 계산 (1) 의 산정 위의 그림으로부터, (2) 환산식 여기에서, C : 정전용량 E : 정격전압[V] : kVA용량 f : 주파수 (Hz) 끝 ================================================================== 6. 습식스프링클러 설비의 성능시험을 위한 아래 설비의 작동방법을 설명하시오. 1) 습식스프링클러의 시험밸브 개방시 작동순서 2) 기계실 내에서 알람체크밸브 시험 3) 펌프에서 공동현상이 발생할 경우 예방대책 4) 펌프의 체절운전시험 ================================================================== 답) 1. 습식스프링클러의 시험밸브 개방시 작동순서 1) 말단 시험밸브를 개방시킨다. 2) 경보가 발령되는 시간이 5분 이내가 되는지 확인한다. 3) 화재수신반에서 해당지역의 알람밸브와 표시가 일치하는 확인한다. 4) 배관 내의 압력저하로 인해 소화펌프가 자동기동되는지 확인한다. 5) 펌프가 기동된 이후에 방수압력이 일정하게 유지되는지 확인한다. 6) 시험이 끝난 후, 시험밸브를 닫고 펌프를 정지시킨다. 7) 화재수신반에서 화재복구시킨다. 8) 추가적으로 시험밸브를 약간 개방시켜 부작동 시험도 실시하여 불량시, 압력스위치를 조정한다. 2. 기계실 내에서 알람체크밸브 시험 1) 2차측 개폐밸브를 폐쇄시킨다. 2) 자동배수밸브를 서서히 개방한다. 3) 압력저하에 따른 압력스위치 동작에 의해 사이렌이 작동함을 확인한다. 4) 1차측 개폐밸브를 폐쇄시켜 유수를 정지시킨다. 5) 수신기에서 화재복구를 시킨다. 6) 1, 2차측 개폐밸브 및 시험용 밸브를 원상 복구시킨다. (개폐밸브의 개폐시 탬퍼스위치의 작동 및 복구여부도 확인한다.) 3. 펌프에서 공동현상이 발생할 경우 예방대책 1) 의 증대 (1) 의 증가 : 압력수조를 사용하여 대기압보다 높은 압력을 수면에 가한다. (2) 의 감소 - 수직터빈식 펌프 : 임펠러가 수중에 있어서 =0이 되게 한다. - 수조를 펌프보다 높게 함 : 가 (-)가 됨. - 흡입배관의 낙차를 가급적 작게 배관 설계한다. (3) 의 감소 - 흡입측 배관길이를 가급적 짧게 설계한다. - 굴곡부나 불필요한 배관부속을 설치하지 않는다. - 흡입측에는 버터플라이 밸브를 설치한다. - 배관경을 크게 한다. (4) 의 감소 - 임펠러의 회전속도를 줄인다. 2) 의 감소 (1) 펌프의 선정시, 가 충분히 작은 모델을 선정한다. (2) 양흡입 펌프로 설계한다. (계산식의 Q → Q/2가 됨.) 4. 펌프의 체절운전시험 1) 성능시험을 위한 세팅 (1) 펌프 토출측 개폐밸브 폐쇄 (2) 릴리프 밸브 폐쇄 (3) 성능시험배관의 개폐밸브 개방 2) 체절운전시험 (1) 스모렌스키 체크밸브의 바이패스를 개방한다. : 수격 방지와 Priming water 공급의 효과를 위함 (2) 펌프를 수동 기동시킨다. (3) 유량계의 유량이 0임을 확인하고, 그 때의 연성계, 압력계의 압력을 측정 (4) 연성계, 유량계에서 측정된 값을 통해 체절 전양정을 산출함. 끝 [제4교시] ================================================================== 1. 표준상태에서 에탄 10[], 프로판 70[], 부탄 20[]의 혼합비율 로 이루어진 탄화수소의 각 농도를 용량퍼센트[vol.%], 중량퍼센트[wt.%]로 나타내시오. (단, 탄소의 원자량 12, 수소의 원자량 1이다.) ================================================================== 답) 1. 용량퍼센트[Vol.%] : mol비는 부피비와 동일하므로, 각각의 용량퍼센트는 다음과 같다. 1) 에탄() : 10[vol.%] 2) 프로판() : 70[vol.%] 3) 부탄() : 20[vol.%] 2. 중량퍼센트[wt.%] 1) 각 물질의 분자량 (1) 에탄() : 30[g/mol] (2) 프로판() : 44[g/mol] (3) 부탄() : 58[g/mol] 2) 중량비 계산 (1) 에탄 (2) 프로판 (3) 부탄 끝 ================================================================== 2. 세계무역센터 건물 붕괴사고(2001년 발생)와 스페인 마드리드의 윈저타워(2005 년 발생)의 화재에 영향을 받은 부분의 붕괴사고에 대하여 그 원인과 대책에 대하여 기술하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 1) 최근들어 국내에 많은 초고층 빌딩의 건축이 진행중이거나, 심의중에 있는데, 이러한 초고층 빌딩은 화재공학적으로 많은 취약점을 가지고 있다. 2) 따라서, 이러한 초고층 빌딩의 방재계획 및 설계에는 여러 가지 고려해야 할 사항들이 많이 있다. 3) WTC나 윈저 빌딩의 화재, 붕괴사고는 초고층 빌딩에 대한 많은 교훈을 준다. 2. 규모 및 구조 1) 세계무역센터(WTC) (1) 110층의 쌍둥이 빌딩(1, 2 WTC)과 부속건물로 구성됨. (2) 구조적 특성 ① 외벽 : 각 면에 59개의 Framed-tube 형태의 기둥 ② 중앙 코어 : 박스 기둥 2) 윈저빌딩 (1) 32층 건물 (2) 구조적 특성 ① 철근콘크리트구조로서, 외부는 철골박스기둥 및 외벽의 알루미늄 커튼월을 설치함. ② 3~4층 사이와 16~17층 사이에 철근콘크리트구조의 벽체와 대들보로 구성된 T-1, T-2층을 설치함. ③ 고강도 콘크리트를 사용한 코어형 3. 화재 및 붕괴과정 1) 세계무역센터(WTC) (1) WTC 1 : 비행기충돌 이후 화재가 지속되다가 약 102분 후에 붕괴됨. (2) WTC 2 : 비행기충돌 이후 화재가 지속되다가 약 56분 후에 붕괴됨. (3) 기타 부속동 : WTC-1, 2의 붕괴에 의한 비산물에 의해 화재가 발생되어 붕괴됨. 2) 윈저 (1) 21층에서 화재가 발생되어 화재가 상층 및 하층으로 모두 확대되어 4~32층이 전소됨. (급격한 연소확대 : 상층 3.1층/시간, 하층 1.9층/시간) (2) T-2층 상부인 17층 이상 부분은 붕괴됨. 4. 건물의 붕괴원인 1) 세계무역센터(WTC) (1) 항공기 충돌 충격에 의한 강재 손상 (2) 충돌 초기의 항공기 연료화재에 의한 순간적인 고열 발생으로 강재의 강도 저하 (3) 충돌 이후의 화재 확산 ① 충돌시의 연료화재가 발화원 역할을 하여 건물 내 가연물들을 발화시켜 전면 연소가 발생됨. ② 항공기 충돌에 의한 소화시스템 파손 ③ 충돌시의 손상부를 통한 공기공급과 방화구획 손상으로 인한 화재확산 (4) WTC-2의 경우에는 내화피복 두께가 규정치보다 얇게 시공됨. ⇒ 이로 인해 코어 내력 기둥부 손상에 의해 붕괴됨. 2) 윈저 빌딩 (1) 급격한 연소확대 ① 방화구획의 미비 - 개방설계 개념으로 면적별 방화구획 불량 - 바닥과 벽체가 약 100mm정도 틈새가 있거나, 설비 관통부의 Fire stop 시공이 제대로 이루어지지 않음 ② 스팬드럴 불량 - 약 1.6m 높이의 스팬드럴이 설치되어 있었으나, 상층부로의 화염 확대방지에는 부족함. ③ 자동식 소화설비의 미설치 (2) 주요구조부의 내화성능 미비 ① 철골기둥이 내화피복이 없는 상태로 화재에 노출되어 붕괴가 촉진됨. ② 철근콘크리트 구조의 코어부, 신설된 피난계단, T-2층 하부는 붕괴가 발생되지 않았음. 5. 초고층 건물에 대한 방재대책 1) 주요구조부의 내화성능향상 (1) WTC-2의 조기붕괴나 윈저빌딩의 사례에서 보듯이 내화피복재의 규격, 성능기준, 두께에 대한 확인 등이 중요함. (2) 고강도콘크리트 등은 폭렬 등을 고려한 적절한 대책 수립이 필요함. (3) 건물 붕괴에 가장 큰 영향을 미치는 기둥에 연결된 부재들은 가장 높은 내화성능을 요구해야 함. ⇒ 즉, 내화성에 대한 충분한 검토를 통해 성능기준의 내화설계가 도입되어야 한다. 2) 방화구획의 철저 (1) 관통부에 대한 Fire Stop시공 철저 (2) 스팬드럴을 연장하거나, 캔틸레버로 보완 3) 능동적 방화시스템의 설치 (1) 스프링클러, 경보설비, 제연설비의 신뢰성 확보 (2) 비상전원에 대한 작동성 향상 (WTC 붕괴에서 비상전원 고장으로 승강기로 피난하지 못한 건물에서의 인명피해가 더 큼.) 4) 피난계획의 개선 (1) 양방향 이상의 피난경로 확보 (2) 소방대 전용 피난계단, 엘리베이터 등의 설치로 혼잡 방지 (3) 신속한 대피를 위해 명확한 비상통보방법 구비 (4) 피난용 엘리베이터 설치 5) 비상대응절차 수립 (1) 화재 등에 대비한 비상대응을 위한 절차 수립 (2) 주기적인 교육 및 훈련 계획도 포함함. 6. 결론 1) 대규모 초고층건물 붕괴사고가 발생한 미국이나 스페인 등은 이후 초고층에 대한 지속적인 방재대책을 수립해오고 있다. 2) 우리 나라에서도 최근 다수 계획되고 있는 초고층 건물에 대해 이러한 선진 방재계획을 도입, 개선하여야 할 것이다. 끝 ================================================================== 3. 가연성가스의 연소범위에 대하여 정의하고 연소범위의 측정방법 및 연소범위 측정값에 영향을 미치는 인자들에 대하여 기술하시오. ================================================================== 답) 1. 연소범위의 개념 1) 연소범위의 정의 (1) 가연성 가스와 산소가 혼합된 상태에서 점화원이 가해져도 연소가 발생 되지 않는 경우가 있는데, 이는 가연성 가스나 산소 중에서 어떤 1가지가 부족하여 유효충돌횟수가 적기 때문이다. (2) 따라서, 가연성가스와 공기는 적정한 비율로 혼합되는 특정 범위에서만 연소가 이루어지게 된다. 이러한 농도범위를 가연성 가스의 농도로 표시하며, 이 범위를 연소범위, 연소한계 또는 폭발범위 및 폭발한계라고 한다. 2) 연소범위의 개념 2. 연소범위의 측정방법 1) 시험기구 : 직경 0.5m, 길이 1.5m로 상단부분이 막힌 원통형 시험장치를 이용함. 2) 측정절차 (1) 수직으로 세워진 시험장치 내부에 가연성가스, 산화제, 희석제의 혼합 기체를 채운다. (2) 수직관 하단 개방상태에서 스파크나 작은 화염으로 개방된 하단에서 혼합기체를 발화시켜 위로 상승하는 화염의 이동을 확인한다. (3) 가연성가스의 농도를 변화시키면서 반복 시험하여 수직관의 중간까지 화염이 확산될 수 있는 경우를 연소범위 이내로 간주한다. 3) 측정에서의 의미 (1) 화염확산 : 연소범위는 발화원에서 멀리 떨어진 부분으로 화염전파가 가능한 혼합 기체의 조성범위로 간주한 것이다. 즉, 연소범위 밖에서 화염전파가 일어나려면 외부에너지가 요구된다. (2) 하단 발화 : 화염전파가 가장 용이한 부분에서 측정하여 최악의 조건을 적용함. 상단에서 발화시킬 경우 화염 확대되는 범위가 좁다. (3) 직경 5cm : 관 벽으로의 열손실이 연소한계에 거의 영향을 미치지 않는 최소구경 이기 때문이다. 3. 연소범위에 영향을 주는 인자 1) 불활성 가스 (1) 불활성가스를 가연성 혼합기에 주입시키면, LFL은 약간 증가하고 UFL은 크게 감소된다. 즉, 연소범위가 좁아지고 위험도도 낮아진다. (2) 따라서, 인화성 가스의 연소, 폭발위험을 방지하기 위하여 불활성화를 하는 경우가 있는데, 이것은 등의 불활성가스를 주입시켜 안전성을 유지하는 것이다. 2) 화염의 전파방향 : 물질의 하부에서 점화된 경우에 상향 화염전파되며 이 경우가 하향 또는 측면방향으로의 화염전파의 경우보다 연소범위가 넓다. 3) 압력 (1) 압력이 증가하면, 분자간의 거리가 가까워져 유효충돌횟수가 증가되어 연소범위가 넓어진다. (2) 예외 - : 압력이 증가되면, 연소범위가 좁아진다. - : 압력이 10atm이상으로 증가되면, 압력과 무관하게 연소범위가 일정하다. 4) 온도 (1) 온도가 상승하면, 분자 운동이 활발해져 유효충돌횟수가 증가되어 연소범위가 넓어진다. (2) 온도에 따른 연소범위의 계산식 t[˚C] 에서의 연소하한계 및 연소상한계 25[˚C]에서의 연소하한계 및 연소상한계 : 해당 물질의 유효 연소열 5) 측정용기의 크기 (1) 측정용기가 클수록 연소범위가 넓어진다. (2) 따라서, 연소범위를 알더라도 취급하는 저장용기가 크다면 연소범위가 넓어짐에 유의해서 사용해야 한다. 6. 결론 1) 연소범위는 연소의 지속여부를 결정지을 수 있는 중요한 요소이며, 물질 및 주위 조건에 따라 그 범위가 다르다. 2) 따라서, 이러한 연소범위의 특성과 영향인자를 충분히 이해하여 화재 및 폭발 방지조치를 함에 있어서 연소범위를 이용할 때 잘못되는 일이 없도록 해야 한다. 끝 ================================================================== 4. 불꽃감지기중 적외선감지기의 불꽃 감지원리중 현재 감지기에 적용되고 있는 일반적인 감지원리 4가지에 대하여 설명하시오. ================================================================== 답) 1. 개요 1) 불꽃 감지기는 화재시 발생되는 화염 불꽃에서 발산되는 적외선(IR), 자외선 (UV) 또는 이들이 결합된 것을 감지한다. 2) 이 중에서 적외선(IR) 감지기는 UV감지에 비해 파장이 길어 감도저하가 적은 특징을 가지고 있다. 2. 적외선 감지기의 감지원리 1) 공명방사 방식 (1) 연소시에 발생되는 가 화열에 의해 발생되는 파장은 대략 정도의 적외선 영역에서 공명방사가 존재한다. (2) 이는 물체의 연소열에 의해 열을 받은 탄산가스 특유의 분광특성인데, 이 공명선만을 검출하기 위하여 장파장 영역에도 검출감도를 가지는 세렌화납(PbSe)를 이용하고, 광학필터는 의 적외 band pass filter가 사용된다. 2) 반짝임(Flicker)식 단파장역 검출방식 (1) 연소하는 화염에는 산란이나 반짝임 성분이 포함되어 있다. 즉, 불꽃이 연소상태에서 주위의 산소를 흡수하여 호흡작용을 하므로, 일정주기를 가지고 가물거리게 된다. (2) 또한 실험에 의하면, 가솔린 연소화염에는 정 방사량의 약 6.5%의 반짝임 성분이 포함되며 그 반짝임의 주파수는 2~50Hz 정도이다. (3) 이러한 종류의 감지기는 화염의 반짝임 성분을 검출한다. 3) 2파장 검출방식 (1) 연소화염의 온도는 1,100~1,600[K] 정도로 조명이나 태양광의 온도에 비해 낮다. (2) 따라서, 화염의 스펙트럼 분포는 조명․자연채광과 다르며, 단파장측보다 장파장측이 조명․햇빛에 비해 크다. (3) 2차장 검출형은 이러한 2개의 파장간의 에너지 비를 검출하는 것이다. 4) 정방사 검출방식 (1) 조명광의 영향을 방지하기 위해 0.72이하의 가시광선을 적외선 필터에 의해 차단한다. (2) 검출소자로 실리콘 포토 다이오드나 포토 트랜지스터 등을 사용한다. (3) 검출소자의 특성상 너무 긴 파장을 차단할 수 있는 적외선 필터를 사용 하기 곤란하여 밝은 장소에는 사용되지 않는다. (4) 도로터널 등과 같은 장소에 주로 이용된다. 끝 ================================================================== 5. 무선통신 보조설비에서 전력을 최대로 전달하기 위하여 무선통신설비의 구성중 어떤 부분에 어떤 이론을 적용하였는가를 설명하시오. ================================================================== 1. 개요 1) 무선통신보조설비는 소방대의 진압활동 중의 원활한 무선통신을 위해 지하가 또는 지하층 등에 설치하는 소화활동 설비로서, 송수신을 원활하게 하기 위해 몇 가지 조치를 하고 있다. 2) 전력을 최대로 전달하기 위한 조치 (1) 동축케이블 : 증폭기 설치 (2) 임피던스 정합 : 분배기를 통해 전체 부분에 적용 (3) 누설동축케이블 : Grading, 무반사 종단저항 2. 전력을 최대로 전달하기 위한 조치 1) 동축케이블 (1) 동축 케이블의 신호는 거리에 따라 점점 약해지고, 외부로의 누설전계도 그에 따라 약해진다. (2) 이에 대한 손실보상을 위해 증폭기를 설치한다. 2) Impedance Matching (임피던스 정합) (1) 임피던스 : 교류 회로에서의 저항(R), Inductance(L), Capacitance(C)를 고려한 총 저항 값 (2) Impedance Matching의 원리 ① 그림과 같이 내부 임피던스가 각각 인 전원과 부하가 연결된 회로에서 일 때, 전원의 전력이 최대로 부하에 전달된다. ② 이와 같이 회로에서 전원 측과 부하측의 임피던스를 같게 하는 것을 임피던스 Matiching이라 한다. (3) 분배기에 의한 임피던스 Matching ① 만일 그림과 같이 특성 임피던스가 300인 부하를 특성 임피던스가 75인 신호전원에 접속하였다면, 부하의 합성 임피던스는 이 된다. ⇒ 즉, 전원과 부하의 임피던스 정합이 이루어지지 못하여 전원의 신호전력이 부하 측으로 최대한 전달되지 못한다. ② 만일 다음 그림과 같이 특성 임피던스가 75, 300, 300인 2분배기를 사용하여 접속한다면 임피던스 매칭이 이루어져 신호 전력이 최대로 부하측으로 전달 된다. (4) 소방용 기기의 임피던스는 50으로 정해져 있으며, 이에 따라 무선 통신 보조 설비의 모든 구성요소(접속기, 분배기, 누설동축 케이블, 안테나, 무반사종단 저항 등)들은 임피던스가 50이 되도록 정합시켜야 한다. 3) Grading (1) 누설동축케이블 방식의 경우에는 케이블 길이에 따라 수신율이 저하될 수 있어서 이를 보완하기 위해 결합손실이 케이블부터 순차적으로 접속하는 Grading을 실시한다. (2) 전송손실과 결합손실 간의 관계 ① 결합손실이 큰 것 : 전송손실이 적다. ② 결합손실이 작은 것 : 복사손실이 커져 전송손실이 크다. 4) 무반사 종단저항 설치 (1) 전압정재파비 ① 무선 통신 보조설비에서의 누설동축 케이블에 신호를 보내면 그 말단 에서 전파가 반사되어 되돌아온다. 이러한 경우, 반사된 파에 의해 간섭이 일어나 송신 효율이 저하된다. ② 누설동축 케이블에서의 전압 정재파 비는 1.5이하이어야 한다. (2) 무반사 종단저항 : 누설동축 케이블의 말단에 무반사 종단저항( |
첫댓글 자료
감사드립니다.
시험 준비를
시작하려고
하니..요
감사합니다