문1) 수동식 소화기 중 대형(大型)으로 구분되는 기준을 설명하시오(능력단위, 설치, 약제종류별)
답)
1. 개요
수동식소화기라 함은 물이나 소화약제를 압력에 의하여 방사하는 기구로서 사람이 조작하여 소화하는 것(소화약제에 의한 간이소화용구를 제외)을 말함
2. 능력단위
① A급화재용 또는 B급화재용소화기는 측정한 능력단위의 수치가 1이상이어야 함
② 대형소화기의 능력단위의 수치는 A급화재에 사용하는 소화기는 10단위이상, B급화재에 사용하는 소화기는 20단위이상이어야 함
③ C급화재용 소화기는 능력단위는 지정하지 아니함
3. 설치기준
① 각층마다 설치하되, 소방대상물의 각 부분으로부터 1개의 수동식소화기까지의 보행거리가 소형수동식소화기의 경우에는 20m 이내 대형수동식소화기의 경우에는 30m 이내가 되도록 배치할 것. 다만, 가연성물질이 없는 작업장의 경우에는 작업장의 실정에 맞게 보행거리를 완화하여 배치할 수 있으며, 지하구의 경우에는 화재발생의 우려가 있거나 사람의 접근이 쉬운 장소에 한하여 설치할 수 있다.
② 소방대상물의 각층이 2 이상의 거실로 구획된 경우에는 각 층마다 설치하는 것 외에 바닥면적이 33㎡ 이상으로 구획된 각 거실(아파트의 경우에는 각 세대를 말한다)에도 배치할 것
③ 지하가중 터널의 경우에는 능력단위 3단위 이상의 수동식소화기를 주행방향의 측벽길이 50m 이내마다 2개 이상 설치할 것.
④ 능력단위가 2단위 이상이 되도록 수동식소화기를 설치하여야 할 소방대상물 또는 그 부분에 있어서는 간이소화용구의 능력단위수치의 합계수가 전체 능력단위 합계수의 2분의 1을 초과하지 아니하게 할 것 다만, 노유자시설의 경우에는 이를 제외한다.
4 수동식소화기의 감소
① 소형수동식소화기를 설치하여야 할 소방대상물 또는 그 부분에 옥내소화전설비․스프링클러설비․물분무등소화설비․옥외소화전설비 또는 대형수동식소화기를 설치한 경우에는 당해 설비의 유효범위의 부분에 대하여는 수동식소화기의 3분의 2(대형수동식소화기를 둔 경우에는 2분의 1)를 감소할 수 있다. 다만, 지하층을 제외한 층수가 11층 이상인 부분, 근린생활시설, 위락시설, 문화집회 및 운동시설, 판매시설 및 영업시설, 숙박시설, 노유자시설, 의료시설, 아파트, 업무시설(무인변전소를 제외한다), 통신촬영시설, 교육연구시설, 운수자동차관련시설, 관광휴게시설은 그러하지 아니하다.
② 대형수동식소화기를 설치하여야 할 소방대상물 또는 그 부분에 옥내소화전설비․스프링클러설비․물분무등소화설비 또는 옥외소화전설비를 설치한 경우에는 당해설비의 유효범위안의 부분에 대하여는 대형수동식소화기를 설치하지 아니할 수 있다.
5. 대형소화기의 약제종류별
① 물소화기 : 80 L 이상
② 강화액소화기 : 60 L 이상
③ 할로겐화물소화기 : 30 ㎏ 이상
④ 이산화탄소소화기 : 50 ㎏ 이상
⑤ 분말소화기 : 20 ㎏ 이상
⑥ 포소화기 : 20 L 이상
문2) 국내건축법에 의한 방화구획의 설치기준에 대하여 설명하시오
답)
1. 방화구획 설치기준
1) 건축물에 설치하는 방화구획 기준
① 10층 이하의 층은 바닥면적 1천제곱미터(스프링클러 기타 이와 유사한 자동식 소화설비를 설치한 경우에는 바닥면적 3천제곱미터)이내마다 구획할 것
② 3층 이상의 층과 지하층은 층마다 구획할 것
③ 11층 이상의 층은 바닥면적 200제곱미터(스프링클러 기타 이와 유사한 자동식 소화설비를 설치한 경우에는 600제곱미터)이내마다 구획할 것. 다만, 벽 및 반자의 실내에 접하는 부분의 마감을 불연재료로 한 경우에는 바닥면적 500제곱미터(스프링클러 기타 이와 유사한 자동식 소화설비를 설치한 경우에는 1천500제곱미터)이내마다 구획하여야 한다.
2) 방화구획 설치기준
① 영 제46조의 규정에 의한 방화구획으로 사용하는 제26조제1항의 규정에 의한 갑종방화문은 언제나 닫힌 상태를 유지하거나 화재로 인한 연기의 발생 또는 온도의 상승에 의하여 자동적으로 닫히는 구조로 할 것
② 급수관ㆍ배전관 그 밖의 관이 방화구획으로 되어 있는 부분을 관통하는 경우 그로 인하여 방화구획에 틈이 생긴 때에는 그 틈을 다음 각 목의 어느 하나에 해당하는 것으로 메울 것
가. 「산업표준화법」에 따른 한국산업규격에서 내화충전성능을 인정한 구조로 된 것
나. 한국건설기술연구원장이 건설교통부장관이 정하여 고시하는 기준에 따라 내화충전성능을 인정한 구조로 된 것
③ 환기·난방 또는 냉방시설의 풍도가 방화구획을 관통하는 경우에는 그 관통부분 또는 이에 근접한 부분에 다음 각목의 기준에 적합한 댐퍼를 설치할 것. 다만, 반도체공장건축물로서 방화구획을 관통하는 풍도의 주위에 스프링클러헤드를 설치하는 경우에는 그러하지 아니하다.
가. 철재로서 철판의 두께가 1.5밀리미터 이상일 것
나. 화재가 발생한 경우에는 연기의 발생 또는 온도의 상승에 의하여 자동적으로 닫힐 것
다. 닫힌 경우에는 방화에 지장이 있는 틈이 생기지 아니할 것
라. 「산업표준화법」에 의한 한국산업규격상의 방화댐퍼의 방연시험방법에 적합할 것
문3) 오래된 고층건물을 개보수하면서 소화펌프의 유효흡입양정(NPSH)을 4[m]에서 12[m]로 변경하였다. 기존시설들을 변경한 내용과 펌프운전시 개선된 사항들을 설명하시오
답)
1. 개요
① NPSH는 Net Positive Suction Head의 약자, 물의 높이로 표시된 실제 흡입수두
② NPSH는 펌프가 Cavitation을 일으키지 않고 흡입 가능한 압력을 물의 높이로 표시한 것
2. 유효흡입양정 ()
① 펌프 특성과는 관계없이 펌프가 설치되는 주변조건 및 환경에 따라 결정되는 값
② 유효흡입양정 계산식
여기서, : 흡입수면의 절대압력(Kg/㎡)
r : 비중량(Kg/㎥)
: 흡입 실양정으로 흡상일 때(-), 압입일 때(+)
: 흡입측 마찰손실수두
: 액체 온도에 해당하는 증기압 수두
③ 유효흡입양정은 펌프 주변배관의 설계에 따라 그 값이 달라짐
3. 유효흡입양정의 변경(4m → 12m)을 위한 기존시설 변경
1) 의 증가
① 기존의 대기압 수조를 압력수조로 변경함.
2) 의 감소
① 펌프의 교체
가. 펌프를 수직터빈식 펌프로 교체해서 임펠러가 수중에 있게 하여 =0이 되게 함
② 펌프의 설치위치 변경
가. 펌프를 수조보다 낮은 위치로 이설함 (가 (+)가 됨)
나. 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 흡입속도를 낮게 변경함
4) 의 감소
① 임펠러의 회전속도를 줄임
② 수온을 낮춤
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)
문4) 다음물질들에 대하여 위험물 안전관리법에 근거, 위험물로 분류될 수 있는 한계에 대하여 기술하시오
문5) 마그네슘 화재 시 소화약제로서 물과 이산화탄소를 사용할 수 없는 이유를 쓰고 화학반응식으로 표현하시오
답)
1. 물과 이산화탄소를 사용할 수 없는 이유
1) 물
① 마그네슘 연소는 강한 열과 하얗게 빛나는 불꽃을 동반
② 마그네슘 화재시 물을 사용하면 반응이 빠르게 진행해 수소를 생성
③ 폭발을 피할 수 없는 대량의 수소를 발생시킴(수소와 산소의 혼합가스가 격렬히 폭발)
④ 연소온도가 높아 수증기 폭발 발생할 수도 있음
2) 이산화탄소
① 고온의 마그네슘에 이산화탄소를 사용한 경우 손쉽게 산화물을 생성
② 산화물은 열에 의해 분해하며 산소를 방출
2. 화학반응식
1) 물
Mg +2H2O → Mg(OH)2 +H2
2) 이산화탄소
2MG + CO2 → 2MgO +C
문6) 요오드화 값, 건성유, 반건성유, 불건성유를 정의하고 동식물성 유지의 자연발화과정에 대하여 설명하시오
답)
1. 정의 : 동식물성 유지 : 1기압 20℃의 대기중에서 액체상태가 되는 동물성과 식물성의 기름
① 요오드화 값 : 유지 100g에 부가되는 요오드의 g수
옥소가(沃素價)라고도 한다. 100g의 유지에 의해서 흡수되는 요오드의 그램수이며, 유지에 흡수된 염화요오드의 양에 의해서 산출된다. 요오드값의 대소는 유지에 함유된 지방산의 불포화(不飽和) 정도를 나타낸다.
② 건성유 (요오드값 130 이상인 것) : 동식물유지 중에서 건조성이 강한 것.
건조성이란 유지가 공기 중에서 산소를 흡수하여 산화·중합(重合)·축합(縮合)을 일으킴으로써 차차 점성이 증가하여 마침내 고화(固化)하는 성질을 말하는데, 그 강약은 유지류의 구조식(構造式)에 포함되는 이중결합의 수에 비례하며, 요오드값에 따라 분류할 수 있다.
** 건성유의 위험성 → 자연발화
③ 반건성유 (요오드값 100~130 인 것)
공기 속에 방치하면 서서히 산화하여 점성도(粘性度)가 증가하나, 건조 상태로까지는 되지 않는 종류의 지방유(
④ 불건성유 (요오드값 100 이하인 것)
산소와 화합하기 어려워 공기 속에 방치하여도 수지상(樹脂狀)으로 고화·건조하지 않는 기름.
2. 동식물성 유지의 자연발화과정
① 동식물 유지는 불포화성(不飽和性)이 발화의 주 요인
② 섬유상 물질이나 다공성 물질(낡은 넝마조각, 종이뭉치, 가마니, 우레탄폼, 골판지, 대패밥, 톱밥, 삼베자루, 쓰레기더미 등)이나 또는 그외 미세한 물질에 침투 부착되거나 하여 공기와의 첩촉면적을 증대
③ 산화 발열속도를 증대시키는 동시에 산화 발생열 축적을 동시에 만족
④ 온도 상승
⑤ 반응가속
⑥ 온도상승 반복
⑦ 발화온도 이상시 발화
문7) 차동식 스포트형 열 감지기의 종류 3가지를 나열하고, 각 감지기의 구조 중 차동식의 기능을 실행하는 부분(구조) 및 그 부분에 대한 동작원리를 각각 설명하시오
답)
1. 차동식 스포트형 열감지기 종류
① 공기식
② 열전대식
③ 열반도체식
가. 서미스터 방식
나. 사이리스터 방식
2. 차동식 기능을 실행하는 부분 및 동작원리
1) 공기식
① 차동식 기능을 실행하는 부분
② 동작원리
가. 화재가 발생하여 온도가 상승하면 감열실내의 공기가 팽창하여 다이어프램이 위로 밀려 올라가 접점이 닫히고 화재신호가 수신기에 발신된다.
나. 일상적으로 발생하는 완만한 온도 상승으로 팽창한 공기는 리크구멍을 통하여 외기로 배출되어 접점이 닫히지 않는다.
2) 열전대식
① 차동식 기능을 실행하는 부분
② 동작원리
가. 열전효과와 제3금속삽입법칙의 원리를 응용하여 만든 감지기
나. 화재가 발생하여 온접점의 온도가 올라가면 회로에 전기가 발생하여 릴레이의 접점을 닫아 수신기에 신호를 전달하게 된다.
3) 열반도체식
① 차동식 기능을 실행하는 부분
② 동작원리
가. 코발트․구리․망간․철․니켈․티탄 등의 산화물 중 2-3종을 혼합하여 소결시켜 만든 반도체는 온도가 올라가면 저항값이 작아지는 데 이러한 반도체를 서미스터라고 한다. 이러한 특성을 이용하여 만든 감지기
나. 화재가 발생하여 온도가 올라가면 저항이 작아지며 전류가 흘러 릴레이를 작동시키게 된다.
문8) 교류전력을 표현하는 방법으로 전력의 종류를 3가지로 구분하여 설명하고, 상호관계식을 쓰시오
답)
1. 교류 전력
① 피상 전력 : 교류의 부하 또는 전원의 용량을 표시하는 전력, 전원에서 공급되는 전력.
가. 단위 : [VA]
나. 피상 전력의 표현 : Pa = VI = I2Z [VA]
② 유효 전력 : 전원에서 공급되어 부하에서 유효하게 이용되는 전력, 전원에서 부하로 실제 소비되는 전력.
가. 단위 : [W]
나. 유효 전력의 표현 : P = VIcosθ = I2R [W]
③ 무효 전력 : 실제로는 아무런 일을 하지 않아 부하에서는 전력으로 이용될 수 없는 전력, 실제로 아무런 일도 할 수 없는 전력.
가. 단위 : [Var]
나. 무효 전력의 표현 : Pr = VIsinθ = I2X [Var]
④ 역률 : 피상 전력 중에서 유효전력으로 사용되는 비율.
가. 역률의 표현 : cosθ = (VIcosθ) / VI = P/Po
나. 역률 개선 : 부하의 역률을 1에 가깝게 높이는 것.
다. 역률 개선 방법 : 소자에 흐르는 전류의 위상이 소자에 걸리는 전압보다 앞서는 용량성 부하인 콘덴서를 부하에 첨가.
2. 상호 관계식
- 유효·무효·피상 전력 사이의 관계 : Po = √(P² + Pr²) [W]
Po : 피상전력
P : 유효전력
Pr : 무효전력
문9) 성능적 피난설계의 개념에 대하여 설명하시오
답)
1. 성능적 피난설계
① 피난 안전성 평가란 최소 피난시간(RSET)이 허용 피난시간(ASET)을 초과하지 않는가를 분석하는 것
② ASET은 플래쉬오버 시간이나 연기층 하강시간 등을 기준으로 함
③ RSET은 피난시간을 말함
④ ASET은 화재 성상에 따라 달라지므로 일반적으로 화재 시뮬레이션을 통해 예측하고 RSET은 피난시간을 의미하므로 피난 시뮬레이션을 통해 예측함
2. ASET
1) 개념
① 화재 개시 후부터 거주자에게 위험을 줄 수 있는 거주가능 시간으로 위험이 파급되기 전까지의 시간을 말함
② 설정된 화재 시나리오에 의해 결정되며 체류가능 조건 인자까지의 시간을 의미
2) 체류가능 조건 인자
① 최대 실내온도 : 100~110℃
② 최저 산소농도 : 18%
③ 연층 높이 : 바닥에서 1.5m
3. RSET
1) 개념
① 최소 피난시간으로 결정론적 분석기법 중 하나인 타임라인은 총 피난시간=감지시간＋지연시간＋이동시간 으로 3가지 주요요소로 구성
② 총 피난시간이 화재시뮬레이션의 결과를 통해 나온 거주 불가능시간보다 적은 경우에는 화재로부터 안전하게 대피할 것으로 가정
③ 거주 불가능시간 보다 많은 시간이 걸리는 경우에는 피난안전성은 확보하지 못한 것이 된다
④ 화재시 발생할 수 있는 여러 가지 불확실성에 대한 고려가 있어야 하므로 안전시간의 개념이 필요하며 안전시간은 여유시간을 의미
안전시간 = ASET - RSET
문10) 아트리움공간의 방재 특성에 대하여 설명하시오
답)
1. 방재특성
1) 공간적특성
① 건축물 내부에 층마다 구획된 공간과는 다르게 어느 층에도 미치는 높은 천장을 갖는 개방된 공간
② 방마다 고립되어 있던 내부공간을 개방성이 높은 아트리움으로 연결하여 아트리움 내부에서의 사람들의 활동과 거실 내부에서의 사람들의 활동 사이의 일체성을 도모
③ 대공간
가. 자탐설비나 스프링클러 적용의 어려움
나. 경보구역의 한계 불분명
다. 바화구획 및 연기제어 문제
2) 연소특성
① 발화 위험성
발화위험성은 적으나 거실화재시 아트리움으로 전파 가능성
② 연소위험성
가. 연료지배형 화재 형태
나. at2 의 연소로 연소속도가 매우 빠름
③ 연소확대 위험성
가. 제연설비가 적절치 못하면 화재시 굴뚝효과로 건물 전체가 오염됨
나. 연료지배형 화재로 급속히 성장하고 확대될 위험성
문11) 콘크리트 화재시 물리 화학적 특성변화에 대하여 설명하시오
답)
1. 물리 화학적 특성변화
① 화재 피해를 입은 콘크리트 표면은 크고 작은 균열 이 발생하고 해당 부분은 이미 강도가 저하되며, 탈수상태 및 다공질화되어 콘크리트의 내부 강재에 대한 방청성능은 보장할 수 없게 된다.
② 고온 영향에 의해 콘크리트에 발생하는 균열은 열응력의 결과로 크고 깊게 생성되어 강도 저하의 원인이 된다.
③ 콘크리트는 100℃ 이상의 온도에서 결정수가 탈수되어 수축하며, 약 700℃에서는 완전히 탈수되어 수축하였다가 열팽창을 다시 일으킨다.
④ 온도가 내려가면 단순히 수축되어 탈수로 인한 수축효과는 재 팽창하지 않는다.
⑤ 열팽창 시 골재의 대부분은 팽창과 수축을 반복하는데 500℃ 전후에서는 탈수되어 몰타르는 수축되고 골재는 팽창되므로 문제는 없지만, 500℃에서 700℃에 이르게 되면서 몰타르가 열 팽창되는 동시에 골재도 팽창되므로 재료분리 현상이 생긴다.
⑥ 이것이 콘크리트의 허용온도를 500℃ 전후 로 규정하는 이유중의 하나이다.
⑦ 그러나 콘크리트 속에 섞여 있는 골재가 석영질인 경우에는 변태점이 575℃이므로 불에 약하지만 보통은 1000℃까지 안전하며 콘크리트는 1200℃정도까지는 장시간 가열되지 않는 한 문제점이 없다.
문12) 300A 강관(외경 D=320[mm], 두께 t=8[mm]에서 내압 10[Kgf/㎠]을 받을 때 강관에 생기는 원주방향의 응력과 축방향의 응력을 구하시오
답)
1. 공식
축방향 : 허용응력 = PD/400t
원주방향 : 허용응력 = PD/200t
여기서 P ; 강관 내부 압력 [kg/cm2]
D ; 강관의 안지름 [mm]
t ; 강관의 두께 [mm]
2. 계산
1) 원주방향의 응력
허용응력 = PD/2t
= 10*(320-2*8)/2*8
= 190 [kg/cm2]
2) 축방향의 응력
허용응력 = PD/4t
= 10*(320-2*8)/4*8
= 95 [kg/cm2]
문13) 피난기구의 위치를 표시하는 축광식 표지의 설치기준을 설명하시오
답)
1. 피난기구 설치기준
① 층마다 설치하되, 숙박시설․노유자시설 및 의료시설로 사용되는 층에 있어서는 그 층의 바닥면적 500㎡마다, 위락시설․문화집회 및 운동시설․판매시설로 사용되는 층 또는 복합용도의 층에 있어서는 그 층의 바닥면적 800㎡마다, 계단실형 아파트에 있어서는 각 세대마다, 그 밖의 용도의 층에 있어서는 그 층의 바닥면적 1,000㎡마다 1개 이상 설치할 것
② 숙박시설(휴양콘도미니엄을 제외한다)의 경우에는 추가로 객실마다 간이완강기 또는 피난밧줄을 설치할 것
③ 아파트의 경우에는 하나의 관리주체가 관리하는 아파트 구역마다 공기안전매트 1개 이상을 추가로 설치할 것. 다만, 옥상으로 피난이 가능하거나 인접세대로 피난할 수 있는 구조인 경우에는 추가로 설치하지 아니할 수 있다.
2. 축광식 표지 설치기준 : 피난기구를 설치한 장소에는 가까운 곳의 보기쉬운 곳에 피난기구의 위치를 표시하는 발광식 또는 축광식표지와 그 사용방법을 표시한 표지를 부착
① 방사성물질을 사용하는 위치표지는 쉽게 파괴되지 아니하는 재질로 처리할 것
② 위치표지는 주위 조도 0㏓에서 20분간 발광후 직선거리 20m 떨어진 위치에서 보통시력으로 표시면의 문자 또는 화살표등을 쉽게 식별할 수 있는 것으로 할 것
① 표준강도 콘크리트는 20~50MPa의 압축강도를 갖는 반면 고강도 콘크리트는 50~100MPa의 압축강도를 갖으며 현재는 200MPa 이상의 초고성능 콘크리트도 개발되어 상용화 되고 있음
② 폭렬이란 화재시 급격한 가열에 따라 부재 표면의 콘크리트가 탈락하거나 박리하는 현상으로 내화성능 저하를 가져옴
③ 폭렬현상이란 화재시 콘크리트 내부의 수증기 압력이 증가하여 발생하는것
④ 고강도 콘크리트는 구조내력을 증가시키지만 화재시 일반 콘크리트보다 더욱 심한 폭렬을 발생시키므로 이에 대한 대책이 필요
2. 기구(mechanism)
① 콘크리트의 강도는 고체 부분에 대한 공극의 함수
② 고강도 콘크리트의 경우 낮은 공극비로 강도를 증가시키기 때문에 폭렬에 취약하여 폭발적인 폭렬을 일으킬 수 있음
③ 폭렬은 가열중에 일어나는 기공 압력으로 발생
④ 고강도 콘크리트의 경우 상온에서 인장강도는 5MPa 정도이나 온도 300℃에서 내부 수증기 압력은 8MPa 정도로 견디기 힘든 상태
⑤ 증기압이 콘크리트 인장강도를 초과하면 구조용 부재로부터 분리현상이 나타나는데 화재 및 콘크리트 특성에 따라 폭발적인 성질을 갖음
3. 폭렬의 형태
1) 점진적 폭렬
① 화재로 인해 고온이 콘크리트에 가해질 때 수분이 이동하게 되고 열 특성에 의해 표면에 박리가 발생 하는 것
② 일반적으로 증기압, 골재변형, 응력에 의해 발생
③ 화재시 자유수와 결합수 증발로 국부적 수증기압 상승을 가져오고 투수성이 낮은 재료의 경우 증기압에 의해 발생하며, 서로 다른 열팽률을 갖는 골재가 고온 노출시 국부적 변형에 의해 발생
④ 비선형적 온도분포가 콘크리트 단면에 영향을 주어 변형이 발생할 경우 표면 압축응력이 발생하는데 표면 압축응력이 철근의 구속력을 초과할 경우 폭렬이 발생
2) 폭발성 폭렬
① 콘크리트 부재 한쪽 면이 고온을 받으면 내부의 자유수는 증발하거나 이동하게 될때 공극압력에 의해 폭발성 폭렬이 발생
② 콘크리트를 구성하는 콘크리트 내부에 급격한 응력이 발생하는데 철근에 심각한 영향을 주고 부재의 내화성능에 큰 영향을 줌
③ 얇은 부재 단면에 압축응력이 큰 부분에 현저히 발생
4. 폭렬에 대한 대책
1) 섬유강화 콘크리트 사용
① 낮은 온도(170℃)에 녹는 폴리프로필렌이 유효하게 증기압이 빠져나갈수 있는 통로를 만들어 폭렬을 예방, 표준중량 골재의 경우 가장 효과적
② 일반콘크리트에 비해 탁월한 기계적 특성을 가져 압축강도와 인장강도의 온도영향을 상대적으로 덜 받음
③ 섬유 함유량은 0.1~0.25%(체적 비율) 정도로 첨가
2) 골재의 종류
① 규산염 골재 사용
② 경량골재 보다 보통골재 사용
3) 피복두께
① 피복두께가 얇을수록 수분의 이동 경로가 짧고 인장강도가 작아짐
4) 기타 인장강도를 높이는 대책
① 충분한 양생
② 콘크리트의 부착력을 높이기 위해 와이어메쉬, 메탈리스 등을 설치
문2) 사무용 고층 건물에 많이 적용하고 있는 코아형 평면의 종류와 피난계획 특성을 기술하시오
답)
1. 개요
① 코아 배치는 방재계획의 기본이므로 코어 배치의 특징에 따른 방재대책을 확립할 필요가 있음
② 코아 배치는 피난의 방향성, 다방향 피난의 가능성, 피난경로의 명쾌함 등 피난계획의 수준을 기본적으로 좌우
2. 코아형 평면의 종류
① 중심 코어(외주 복도형)
가. 초기의 고층빌딩에서 많은 타입으로 코어의 외주부에 복도가 설치되는 것
나. 대규모 평면에 많이 적용
② 중심코어(중 복도형)
가. 복도를 코아 중앙에 직선상으로 배치 엘리베이터 샤프트도 이와 맞추어 직선상으로 재치한것
나. 선형 코어라고 부르기도 함
다. 복도부분을 적게 할 수 있으므로 중심코어(외주 복도형)와 동일 규모의 것에 비하여 높은 임대비가 얻어지는 이점이 있음
③ 중심코어(정방형형)
가. 적용예가 적은 타입
나. 4면에 전망이 여린 균드안 공간이 얻어짐
④ 더블 코어
가. 거실의 양측에 코어를 분리하여 배치하므로 분리 코어라 부르기도 함
나. 간막이에도 융통성 있게 대응
⑤ 편 코어
가. 중심코어 타입에서 편측의 사무실만을 제거한 형상
⑥ 분산 코어
가. 코어가 분산되어 있으므로 코어가 없다고 할 수 있는 타입
⑦ 중간 코어
2. 피난계획 특성
① 중심 코어(외주 복도형)
가. 계단이 적절한 간격을 갖고 치우치지 않게 배치 됨
나. 계단이 안전구획으로 연결되고 복도로 나가서 2방향 피난이 됨
다. 복도가 연기로 오염되면 전체가 연결되어 피난로가 완전히 사용될 수 없는 사태가 될 위험도 있음
② 중심코어(중 복도형)
가. 건축물 내에서 위치 인식이 용이
나. 거실에서 계단에 이르는 피난경로의 일부는 엘리베이터 로비를 경우하기 쉬우므로 엘리베이터 로비에 연기가 들어가지 않도록 적절한 조치를 강구해야 함
③ 중심코어(정방형형)
가. 코어 내부의 복도가 안전구획이 되고 2개의 계단이 연결 됨
나. 피난경로가 꽤 복잡하고 2개의 계단이 지나치게 근접하는 경향이 있음
④ 더블 코어
가. 명쾌한 평면으로 2방향 피난의 전형
나. 복수의 피난계단이 안전구획에 의해 연결되지 않으므로 이에 대한 대책 필요
⑤ 편 코어
가. 2개의 피난계단을 가능한 한 분리할 필요 있음
⑥ 분산 코어
가. 다방면의 피난경로가 확보 됨
나. 일상동선인 엘리베이터나 에스컬레이터가 피난동선과 분리되는 경향이 있음
⑦ 중간 코어
가. 복도의 말단에 피난계단이 있으므로 2방향 피난의 원칙에 부합
나. 중복도가 일단 연기에 오염되면 피난이 곤란하므로 충분한 방연대책이 필요
문3) 소화약제로서 물의 특성을 설명하고 비열 및 증발잠열이 큰 이유를 화학결합이론으로 설명하시오
답)
1. 물리적 성질
① 상온에서 물은 무겁고 비교적 안정된 액체
② 물의 융해잠열은 80㎉/㎏
③ 물의 비열은 1㎉/㎏℃
④ 물의 증발잠열은 539㎉/㎏(1기압, 100℃)
⑤ 물이 증발하면 그 체적은 약 1700배로 증가
⑥ 표면장력이 큼
2. 소화약제로서 물의 특성
① 냉각효과 큼 : 비열, 증발잠열 큼
② 방사형태 다양 : 봉상, 적상, 무상
③ 안정성 큼 : 첨가제 사용 가능(증점제, 침투제, 부동액, 강화액, 유화제)
④ 경제적 : 쉽게 구할 수 있고 가격이 쌈
⑤ 비압축성 : 관리, 펌핑, 이송이 용이
⑥ 질식효과 : 약1700배 팽창
3. 물의 비열
① 물 1㎏을 14.5℃에서 15.5℃로 1℃ 높이는데 필요한 열량
② 물의 비열은 1㎉/㎏℃
③ 얼음의 비열은 0.5㎉/㎏℃
4. 물의 증발잠열
① 융해열과 응고열은 같으며 80㎉/㎏
② 100℃ 때의 기화열은 539㎉/㎏
5. 비열과 증발잠열이 큰 이유(화합결합 이론)
① 물은 분자량은 작지만, 증발잠열(기화열)이 크다.
② 물은 수소 2원자와 산소 1원자로 이루어져 있으며 이들 사이의 화학결합은 극성 공유 결합이다.
③ 물은 극성 분자이기 때문에 분자간의 결합은 쌍극자 - 쌍극자 상호 작용(극성 분자의 양의 말단과 다른 극성 분자의 음의 말단 사이에 작용하는 정전기적 인력)의 일종인 수소 결합(hydrogen bond)에 의해 이루어진다.
④ 물의 비정상적인 성질은 대부분 이 수소 결합의 결과이다. 물이 비교적 큰 표면 장력을 갖는 것도 분자간의 인력의 세기와 직접적인 관계가 있으며, 비교적 큰 비열도 수소 결합을 끊는데 큰 에너지가 필요하기 때문이다.
⑤ 따라서 비열이 크기 때문에 증발잠열도 크다
문4) 임의의 건축물에서 LP가스가 누설되어 폭발이 발생되었다
1) 화재가 발생하지 않는 경우의 원인을 설명하시오
2) 화재가 발생한 경우 화재발생의 기구(機構: Mechanism) 및 화재성상의 특징에 대하 여 설명하시오
답)
1. 화재가 발생하지 않는 경우의 원인
1) 가연성 혼합기체의 당량비가 1보다 큰 경우 (공기부족)
① 건물 내에 연료의 농도가 높아 혼합가스의 폭발시 건물 내부의 산소가 완전히 소모됨
② 그 이후에 건물 내부로 공기가 유입되지 않을 경우(구획벽체가 견고하여 폭발에 의해 파손되지 않음) 가연성 혼합기체를 형성하지 못함
2) 당량비가 1보다 작은 경우
① 폭발시에 LP가스는 완전히 소모
② 이 때, 건물 내에 구획이 모두 불연성이거나, 가연물이 모두 비산되면 가연물이 없어서 화재가 발생되지 않음(주위의 가연물 제거)
2. 화재발생의 기구
1) 가연성 혼합기의 형성
폐쇄공간에 가스누출로 인한 공기와 가연성 혼합기 형성
2) 착화
전기 스파크, 라이타, 담뱃불 등에 의해 가연성 혼합기에 착화
3) 화염전파와 압력상승
가연성 혼합기를 화염이 전파하여 압력이 상승, 폐쇄공간의 약한 부분이 파괴되어 개구부에서 가연성 혼합기 및 연소가스 누출
4) 압력파의 전파
① 발생된 압력은 개구부가 발생하면 압력파를 발생하여 물체표면에 흡수, 반사, 굴절
② 만일 폐쇄공간 내 압력이 대기압보다 0.1㎏/㎠ 높을 경우 1,000㎏/㎡의 힘이 전해지기 때문에 견딜 수 견딜 수 없는 부분은 파괴
5) 화재로의 이행과 유독가스 발생
① 폐쇄공간 내 가연성고체나 액체에 착화하여 연소는 계속되고 화재로 이행
② 폭발시 및 화재시 유독가스 발생
3. 화재성상의 특징
① LP가스는 폭발 하한계가 낮고 위험성이 크다
② 가스 비중이 공기보다 무거우며, 누설되면 지면에 누적되며 LNG보다 위험
③ 단열을 위함 밀폐구조는 가스폭발을 야기하며, 폭발 후 건물의 가연물 때문에 화재로 전이가 필수적이다.
④ 따라서 폭발 및 화재에 대한 대책이 필요
문5) 펌프용으로 많이 사용되는 농형 유도 전동기의 기동방법을 용량에 따라 4가지로 구분하여 나열하고 각 기동법에 대한 방법 및 특징을 설명하시오
답)
1. 개요
① 기동시 흐르는 과전류를 전격전류의 100~200%로 억제하기 위해서는 전동기 1차 전압을 감압하거나 기동 전류를 제한할 필요가 있음
② 농형 유도전동기는 2차측 회로에 저항을 삽입할 수 없기 때문에 기동전류를 제한할 경우 일반적으로 전동기의 1차측 저압을 감압 시켜 기동
③ 이 경우
가. 기동전류는 단자전압에 비례하고
나. 기동토크는 단자전압의 2승에 비례하기 때문에 기동시에 소요되는 부하토크를 충분히 검토해야 함
④ 농형유도 전동기 기동방식
가. 전전압 기동(직입기동)
나. 기동 보상기 기동
다. 리액터 기동
라. 스타-델타 기동
2. 기동방식
1) 전전압 기동(직입 기동)
① 전동기 단자에 전전압을 직접 인가하여 기동하는 방법
② 10마력 이하 정도의 소용량 전동기에 사용
③ 기동전류는 전부하 전류의 500~600%
④ 기동토크는 정격토크의 100~200% 정도
⑤ 가장 간단한 시동방법
⑥ 전원용량이 작으면 저압강하로 다른 기기에 악영향
⑦ 필요 이상의 큰 토크로 부하에 충격
⑧ 출력 5.5kw 이하의 농형과 11kw 이하의 권선형 유도전동기 사용
2) 기동 보상기 기동
① 기동용 3상 단권변압기로 전압을 감압하여 기동하는 방법
② 가속 후 전전압으로 변환시 큰 돌입전류가 생길 우려가 있으므로 콘돌파 방식을 사용
③ 전동기 회전이 시작될 경우 기동보상기 기동, 회전수가 상승함과 동시에 리액터 기동으로 바꾸는 방식으로 22kw 이상의 농형 유도전동기에 사용
3) 리액터 기동
① 기동보상기가 고가이며 조작이 복잡하여 리액터를 접속 기동전류 억제하여 기동
② 기동이 종료된 후 직접전원에 접속
③ 22kw 이상의 농형 유도전동기에 사용
4) 스타-델타 기동
① 기동시 star 결선 기동 운전상태까지 가속 후 delta 결선 변환
② 전동기의 1차 권선은 6개의 단자 필요
③ 기동전류, 기동토크 전전압 기동의 1/3
④ 간단하고 스타-델타 개폐기 사용 기동전류 제한
⑤ 널리 사용하며 5.5~37kw 정도의 농형 유도전동기에 사용
3. 방법 및 특징
1) 전전압 기동(직입 기동)
① 전동기에 최초부터 전압을 인가하여 기동
② 전동기 본래의 큰 가속토크가 얻어져 가동시간이 짧다
③ 부하를 연결한 채로 기동이 가능하다
④ 값이 싸다
2) 기동 보상기 기동
① V결선의 단권 변압기를 사용하여 전동기의 인가전압을 낮추어 기동
② 탭의 선택에 따라 최대기동전류, 최소기동토크의 조정이 가능
③ 전동기의 회전수가 커짐에 따라 가속토크 증가가 심함
3) 리액터 기동
① 전동기 1차측에 리액터를 넣어 기동시의 전동기 전압을 리액터의 전압강하 분만큼 낮추어서 기동
② 탭의 절환에 따라 최대기동전류, 최소기동토크의 조정 가능
③ 전동기의 회전수가 커짐에 따라 가속토크 증가가 심함
4) 스타-델타 기동
① star 결선으로 운전하는 전동기를 기동시에만 델타결선하여 기동전류를 직입기동시의 1/3로 줄인다
② 최대기동전류에 의한 전압강하를 경감 시킬 수 있음
③ 감압 기동 가운데 가장 싸고 손쉽게 채용 가능
문6) 상수도 시설이 없는 지역에 단층으로 155[m] ×155[m] 규모로 다수의 불 특정인이 이용하는 시설을 건립하고자 할 때 아래사항에 답하시오
1) 옥외소화전 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 개수 및 옥외소화전의 수원량
1) 옥외소화전 개수
① 기준
가. 호스 접결구는 소방대상물의 각부분으로부터 하나의 호스접결구까지 수평거리가 40미터 이하가 되도록 설치
나. 수평거리가 40m 이상인 옥내 부분에는 65mm 이상의 방수구 설치
② 옥외소화전 개수
가. 가로 155m/(2x40xcos45) = 3개
세로 155m/(2x40xcos45) = 3개
즉 3개 x 4면 = 12개의 옥외소화전 설치
나. 옥내부분 65mm 이상의 방수구의 수
가로 (150-80)/(2x40xcos45)=2개
세로 (150-80)/(2x40xcos45)=2개
즉 2개 x 2개 = 4개
다. 설치해야 될 옥외소화전 수량 : 12개 , 65mm 이상 방수구수 : 4개
2) 옥외소화전 수원량
Q = N(2이상이면 2개) × 7㎥
Q = 2 × 7㎥ = 14㎥
∴ Q : 수원량
N : 옥외소화전의 설치개수
2. 소화수조(저수조)의 용량, 흡수관 투입구 수, 채수구 수
1) 소화수조(저수조)의 용량
155×155 =24,025㎡ 이므로 1층 및 2층의 바닥면적의 합계가 15,000㎡ 이상인 소방대상물에 해당되므로 기준면적은 7,500㎡가 됨
24,025㎡ ÷ 7,500㎡ = 3.2
소수점 이하의 수는 1로 보므로 4
4 × 20㎥ = 80㎥
2) 흡수관 투입구 수
80㎥ 미만인 것에 있어서는 1개이상, 80㎥ 이상인 것에 있어서는 2개 이상을 설치하여야 하므로 1)의 소화수조(저수조)의 용량에 의해서 2개
3) 채수구 수
20㎥ 이상 40㎥ 미만 - 1개
40㎥ 이상 100㎥ 미만 - 2개
100㎥ 이상 - 1개
1)의 소화수조(저수조)의 용량에 의해서 2개
3. 소방시설 기준
1) 수동식소화기 : 연면적 33㎡ 이상 설치
2) 옥내소화전설비
3) 스프링클러
4) 옥외소화전설비 : 지상1층 및 2층의 바닥면적의 합계가 9천제곱미터 이상인 것
5) 자동화재탐지설비
6) 시각경보기
7) 피난구 유도등, 유도표지
8) 비상조명등(무창층일 경우)
9) 소화수조 또는 저수조
제3교시
문1) 건물에 설치한 제연설비를 시험하고자 한다. 제연 설비의 시험 기준과 방법을 설명하시오
답)
1. 개요
① 제연설비는 설계목적에 적합한지 사전에 검토하고 건물의 모든부분을 완성하는 시점부터 시험등(확인, 측정, 조정)을 하여야 함
② 제연설비는 크게 거실제연설비와 특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비가 있음
③ 이중 특별피난계단의 계단실 및 부속실 제연설비의 시험기준 및 방법에 대해 설명하겠음
2. 시험방법
① 출입문 크기, 열리는 방향이 설계시와 동일한 지 확인
② 문과 바닥틈새 균일한지
③ 제연설비 가동안한 상태서 폐쇄력 측정
④ 감지기 동작시켜 제연설비 작동여부
⑤ 제연설비 작동시 확인사항
가. 방연풍속 적합여부(출입문 일시개방시)
나. 일시개방외의 제연구역 차압 실측, 확인 조정
다. 출입문 모두 닫은 상태서 차압 적합 여부
라. 출입문 모두 닫은 상태서 출입문 폐쇄력 측정
마. 출입문 개방시 자동으로 완전히 닫히는지 확인
3. 시험기준
① 차압 : 최소 40Pa(옥내에 스프링클러가 설치된 경우 12.5Pa) 이상
② 제연설비 가동되었을 경우 출입문의 개방에 필요한 힘 : 110N 이하
③ 출입문이 일시적으로 개방되었을 경우 : 차압의 70% 이상
④ 계단실과 부속실을 동시에 제연하는 경우 : 부속실과 계단실의 압력차는 5Pa 이하
⑤ 방연풍속
가. 계단실 및 부속실 동시 제연 또는 계단실 단독제연 :0.5㎧
나. 부속실만 단독으로 제연하는 것 또는 비상용승강기의 승강장 단독 제연
a. 부속실 또는 승강장이 면하는 옥내가 거실인 경우 : 0.7㎧
b. 옥내가 복도로서 구조가 방화구조(30분 이상)인 것 : 0.5㎧
문2) 성능적 내화설계의 개념과 플로우(절차, 흐름도)에 대하여 설명하시오
답)
1. 개요
① 최근 건축물이 고층화 및 대형화로 철골조 건축물이 급증하고 있으며 철골조는 철근콘크리트조 보다 내화성이 현저히 떨어지고 고온에 의해 강도저하와 열응력에 의해 구조 기능을 상실하는 등 치명적인 결함을 갖고 있다. 이를 보완하기 위해 각종 내화피복 방법 및 공법을 이용한 설계, 시공이 이루어지고 있다.
② 현재의 내화설계는 시방기준으로 명확하고 알기 쉽지만 실제화재성상에 대응하기 어렵고 화재하중이 적은 건축물에는 안전율이 있다고 판단된다.
③ 성능적 내화설계는 실제화재를 대상으로 하기 때문에 정량적 평가와 안전성을 확보할 수 있다.
2. 성능적 내화설계의 개념
① 성능적 내화설계는 건축물의 화재성상을 예측하여 내화성능을 평가하는 것으로 실제화재에 준한 설계화재성상 설정과 부재의 내화성능의 공학적 평가가 종래 내화설계법과 본질적으로 다른 점이다
② 설계화재시간을 설정하기 위하여 표준화재가 아닌 화재성상을 정확히 예측하여 내화성능시간인 설계화재시간을 설정한다.
③ 화재성상 예측이 끝나면 적정부재의 선택을 위하여 구조체의 열특성, 열전도 계수, 재료의 기계적 성질, 설계화중을 고려하여 내화성능을 결정한다. 따라서 신재료, 신공법의 발전을 가져올 수 있으나 기술수준이 높고 적용에 어려움이 있는 한계가 있다
3. 플로우(절차, 흐름도)
화재하중과 하중계수
연소 발열속도
화재하중의 연소특성
화재실의 형상치수
설계 화재성상
설계화재 시간(R)
화재실의 환기특성
벽체의 열특성
내화설계용
시간-온도 곡선
가정구조
구조체의 열특성
구조부자재의
온도분포
열전도 정수
붕괴시간
=내화성능(P)
p
OK
완
료
>
R
구조체의 기계적 성질
구조부자재의 구속력 구속모멘트, 열응력
NO
사용시의 설계하중
4. 결론
① 성능적 내화설계법은 실제 상황에 따른 설계화재성상의 설정과 부재의 내화성능의 공학적 평가라는 점에서 종래의 차이가 있다.
② 가연물량이 적은 경우 현행규정의 내화성능보다 낮은 내화성능이 요구되며 강구조의 허용강재온도 제한은 극복될 것으로 보인다.
③ 자율적 설계로 피복없는 내화강구조, 내화강, 합성구조, 수냉강관구조, 내화도료 등 새로운 내화구조의 개발 및 적용이 예상된다.
문3) P형 수신기에 반도체식 스포트형 열 감지기를 설치하고자 한다. 이 감지기의 평상시 소비전류가 2[mA] 일 때, 아래의 조건하에서 1개의 회로에 이 반도체식 감지기를 몇 개까지 설치할수 있는지를 구하시오(릴레이 동작전류 200[mA], 회로의 선로저항50[Ω], 릴레이 저항 500[Ω], 종단저항 10[KΩ], 감독관 추가제시 조건 수신기의 전압은 직류 24[V]이다)
답)
1. 개요
R1 R2 R3
DC24V 감지기 o
여기서 R1 : 릴레이 저항
R2 : 선로저항
R3 : 종단저항
2. 감시전류(I1)
I1 =
3. 동작전류(I2)
I2 =
4. 허용전압강화는 4.8v
(조건) : 감시전류 즉 종단저항으로 흐르는 전류를 무시했을 때
가. 허용 전압강화(e)=I×R
4.8v=I×550(Ω), I=8.73(mA)
감지기 상시 소비전류가 2(mA)이므로
따라서 감지기 설치수량은 = =4.37 즉 4개 까지 설치 가능
나. 감시전류 즉 종단저항으로 흐르는 전류를 감안하고 감지기저항을 무시했을 때
감지기설치수량 산출
8.73mA- 2.27mA = 6.46mA
감지기1개의소비전류가 2mA이므로 6.46mA/2mA = 3.23개
즉 3개의 감지기설치가능
문4) 청정소화약제 HFC-227ea(Heptafluoro Propane : FM-200)의 분자식과 구조식 및 화재 진압시 생성물질의 분자식을 쓰고, 이 약제의 특성을 기술하시오
답)
1. 개요
① 할로겐 화합물은 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 유도체로 C원자가 많을수록 액체을 특징을 가지므로 자체증기압이 낮다.
② 증기압이 낮으면 충전압이 커지고 쉽게 기화가 되지 않으므로 전자기기나 전원설비와의 이격 거리를 고려하여야 한다.
③ 또한 분자식을 앎으로 소화력을 알 수 있다
④ 할로겐 화합물 원자수가 많을수록 소화력은 크고 오존층 파괴는 크다
2. 분자식과 구조식
1) 분자식
① 물질을 이루는 분자의 조성과 원자의 수를 나타내는 화학식
② HFC-227ea(FM-200)의 분자식 : CH3CHFCF3
2) 구조식
① 분자안에 들어있는 각 원자 간의 결합 상태를 도식화한 화학식
②
F
F
F
F
C
C
C
H
F
F
F
3. 화재 진압시 생성물질의 분자식
① 불화수소(HF) : 부식성이 매우 큰 물질
② 일산화탄소(CO) : 최대순간 허용농도는 3000ppm
③ 이산화탄소(CO2) : 연소의 생성물로써 농도 20%에서는 사람이 사망할 수 있다.
4. 약제의 특성
① 제1세대 HALON 대체물질
② 거주지역 가능
③ ODP=0 이며 끓는점이 -16.4℃로 전역방출방식에 적합
④ HALON 1301의 양보다 무게비로 1.7배, 부피비로 1.4배 투입
⑤ 불꽃소화농도는 5.8%~6.6%로 비교적 소화성능이 우수한 편
⑥ 국내기준에 의하면 B급 화재에 대해서는 상주지역에 적용할 수 없음(NOAEL 9%보다 B급 설계농도 9.5%가 더 높기 때문)
⑦ 소화능력, ODP, GWP, 독성 등을 종합적으로 판단할 때 현재 개발된 HFC계 소화제 중에서 가장 우수
5. 청정소화약제 구비조건
① 소화성능이 뛰어날 것
② 독성이 없을 것
③ 환경에 악영향을 미치지 말 것
④ 소화후 잔존물이 없고 전기적으로 비전도성일 것
⑤ 저장시 분해되지 않고 용기를 부식시키지 않아야 한다
⑥ 설치비용이 크지 않아야 한다
문5) 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. 서 론
1) 역률은 전압과 전류의 위상차를 말하는 것으로 작을 수록 좋다.부하기 유 도성과 용량성에 따라 전압과 전류의 위상차 발생하여 역율이 저하되므로 역율을 조정 할 필요가 있다.
2) 일반적인 부하를 연결시 대부분의 부하는 유도성 부하이므로 콘덴서등을 통하여 역율을 조정할 필요가 있다.
Ⅱ. 본 론
1. 역률이란
1) 교류회로에서는 각각의 상마다 위상각을 가지고 있다.
그러나 그것이 부하에서 소비가 될때 부하의 종류마다 위상각의 차이 가 발생하게 된다. 그 위상각의 차이를 역률이라고하며 COS⍬라고 합 니다.
2) 수치상으로 L(코일)과 C(콘덴서)성분이 없는 순수한 저항부하에는 피 상전력만큼을 일을 할수 있다.
3) 역률 1일 경우
(1) 220V × 10A × 1 = 2200W
4) 역률 0.75일 경우
(1) 220V × 10A × 0.75 = 1650W
5) 전기의 공급자적인 측면
(1) 전기의 공급자적인 측면에서 보면 부하가 220V의 전압에 10A의 전류를 공급하였을경우 2200W라는 일을 해야 되는데 역률때문에 2200W의 일을 하지 못함.
(2) 부하에서는 2200W의 일을 하기위해 전압은 정해져 있기 때문에 전류를 더 소비하게 됨..
(3) 전류를 더 소비한다는것은 공급자 쪽에 더많은 부하가 걸린다는 것을 말하며 전기선로 또한 더굵은 전선으로 사용해야 된다는 문 제가 발생
6) 전기의 사용자적인 측면
(1) 모든 전기제품은 정확한 위상각을 설정으로 제작됨.
(2) 위상각이 차이가 발생해 사용된하면 장비의 진동 및 발열등의 원 인이 됨.
(3) 또한 5A의 전류로 할 수 있는일을 5A보다 큰 전류로 일을해야 하 기 때문에 장비의 빠른 노화를 가져오고 전기요금이 많이 나옴.
2. 유도성 부하에서 역률저하 원인
1) 전동기같은 제품은 부하의 주성분이 코일성분으로 유도성 부하이고,.유도 성 부하에서는 전류가 전압보다 위상이 90‘늦어 지상전류가 흐른다.
2) 즉 전압과 전류의 위상차가 발생하여 역율이 저하된다.
3. 역률 개선용 콘덴서 산출식
1) Q=P(tan⍬0-tan1)=
여기서 COS⍬0 개선 전 역률, COS⍬1는개선 후 역률
2)1Ø, 3Ø Y결선인 경우 : IC=WCE, Q=3EIC, Q=WCE2 , Q=3WC2
1) 기체는 온도와 압력에 따라 부피등의 특성이 변하므로 기준조건을 정해 두는데 이를 표준상태(Standard Temperature and Pressure)라 하며 0℃, 1atm 의 상태를 말함
2) 아보가도르법칙에 의하면 모든 기체 1 몰은 표준상태(0℃, 1atm)에서 부피는 22.4L가 되고, 분자수는 6.02X10^23 개의 기체 분자가 있다고 한다.
2. 용량퍼센트(Vol.%)
1) 개요
① 용량퍼센트는 (어떤 기체의 부피 / 전체 기체의 부피) * 100 을 말함
② 아보가드로 법칙에 의하면 모든 기체는 표준상태에서 계수비 = 몰수비 = 부피비 = 분자수비가 된다.
③ 따라서 상기 조건에서 mol%비가 부피비가 되며, 부피비가 곧 Vol% 비가 된다.
2) 용량퍼센트(Vol.%) 계산
① 에탄
(10 / 100) * 100 = 10%
② 프로판
(70 / 100) * 100 = 70%
③ 부탄
(20 / 100) * 100 = 20%
3. 중량퍼센트(wt.%)
1) 개요
① 중량퍼센트는 (어떤 기체의 질량 / 전체 기체의 질량) * 100 을 말함
② 상기 조건에서 몰수비가 10:70:20 (즉 1:7:2) 이므로 상기 혼합기체 10몰에는 에탄 1몰, 프로판 7몰, 부탄 2몰이 존재한다.
③ 에탄(C2H6)의 분자량은 30g.
따라서 상기조건에서 에탄 1몰 30g이 존재.
④ 프로판(C3H8)의 분자량은 44g.
따라서 상기조건에서 프로판 7몰 308g이 존재.
⑤ 부탄(C4H10)의 분자량은 58g.
따라서 상기조건에서 부탄 2몰 116g이 존재.
⑥ 혼합기체의 질량은 (30+308+116=454g)이 존재.
2) 중량퍼센트(wt.%) 계산
① 에탄
(30 / 454) * 100 = 6.61%
② 프로판
(308 / 454) * 100 = 67.84%
③ 부탄
(116 / 454) * 100 = 25.55%
문2) 세계무역센타 건물 붕괴사고(2001년 발생)와 스페인 마드리드의 윈저타워(2005년 발생)의 화재에 영향을 받은 부분의 붕괴사고에 대하여 그 원인과 대책에 대하여 기술하시오
답)
1. 개요
① 2001년 9월11일 102층의 세계무역센터는 두 대의 항공기 충돌 테러에 의해 붕괴되었으며, 마드리드 원저빌딩의 경우 리모델링 공사도중 원인미상의 발화원인으로 인해 전소하여 붕괴되었다.
② 세계무역센터의 경우 항공기 연료에 의한 엄청난 화재강도로 인해 구조뷰재의 강도를 저하시켰으며. 이로인해 좌굴등 구조부재의 붕괴를 가져왔다.
③ 42층인 윈저빌딩의 경우에도 리보델링 공사를 위해 각 사프트를 오픈시켜 결국 층간 방화구획이 없었고, 이로 인한 빠른 화재 전파가 이루어져 결국 구조강재의 열화로 붕괴되었다.
④ 초고층 건물의 경우 건물하중을 줄이기 위해 경량철골을 구조부재로 사용하며, 이로 인한 화재 취약성은 늘 존재한다고 할 수 있다.
⑤ 또한, 층별 전용면적의 증가를 위해 콘크리트 벽체를 최소화하여 내부공간의 활용도는 높아지나, 방화구획상 문제점이 산재하여 화재의 수평전달이 빠르게 이루어 진다.
⑥ 초고층 건물의 화재시 건물 붕괴 위험뿐 아니라, 초기 대피가 어려운 점을 감안하여 일반적인 법규상의 방재대책 이외의 정상적인 설계하중을 벗어나는 또다른 시각에서의 방재대책이 절실하다.
2. 세계무역센타 건물 붕괴사고
1)원인
① 비행기 연료 화재가 주요원인이며 이로 인해 붕괴가 촉진됨
② 광범위한 면적에 걸친 항공 연료의 분산 및 건물 내 가연물의 착화
③ 비행기 및 건물의 가연물을 포함하여 대규모 가연물의 형성
④ 손상된 건물로 공기 공급이 증가하여 일반적으로 환기가 제한된 건물 화재에서 볼 수 있는 것보다 매우 큰 에너지를 방출함으로써 바닥 전체에 화재가 급속히 확산
⑤ 천장의 손상으로 인해 바닥과 천장간의 구획벽 너머로 열기가 확산
⑥ 강재가 녹아내리거나 연약해짐
⑦ 스프링클러 및 소화 시스템의 손상
2) 대책
① 구조 부재의 내화성능 향상
가. 20층 이상 초고층 건축물의 용도 별 내화등급 결정의 기술 기반 개선
나. 구조 부재 방호용 스프레이 피복재의 규격, 시험방법, 성능 기준 개선
다. 기둥에 연결된 구조 부재는 기둥의 가장 높은 내화등급을 적용
라. 사양적 설계 방법의 대안으로서 성능적 설계방법 적용
마. 신 재료 및 공법의 도입에 있어 기술 및 규격으로 인한 장벽 제거
② 능동적 방호 시스템의 향상
가. 건물의 위험 증가에 따른 스프링클러, 급수탑, 화재경보기, 연기제어장치 등의 설계, 성능, 신뢰성, 대채성 개선을 통한 능동적 방호 시스템의 향상
나. 신뢰성 있고 정확한 정보 제공이 가능한 화재경보기 및 통신 시스템 개발
다. 신뢰성 있는 정보 수집 및 해석이 가능한 화재 및 비상통제 시스템 도입
③ 건축물의 피난 개선
가. 안전하고 신속한 대피를 촉진하기 위한 시스템 설계
나. 재실자에게 적시의 명확한 비상 통보 전달 방법
다. 비상시 재실자의 피난을 위한 준비사항 개선
④ 비상 대응 기술 및 절차의 개선
가. 방호 및 구조 보강된 비상용 엘리베이터의 설치에 대한 재실자의 인식 고취
나. 비상통보 시스템의 설치, 검사 및 운영 시험
다. 비상 대응 인력이 주요 정보의 수집, 처리 및 전달이 가능하도록 세부 절차 및 방법 이행
⑤ 교육 및 훈련
가. 방화 기술자 및 건축가의 지속적 교육
나. 기술능력 및 인적자원 기반을 위한 대학 및 단기 과정 등 전문인 교육
3. 스페인 마드리드의 윈저타워
1) 원인
① 급격한 연소확대
가. 층간 방화구획의 미비
나. 외벽의 스팬드럴 및 발코니 미확보
다. 자동식 소화설비 미설치
② 구조체 붕괴
가. 주요구조부의 내화성능 미비
나. 장시간 고열에 노출
2) 대책
① 강 부재의 내화설계
② 외벽과 슬라브 사이의 방화구획
③ 설비 관통부의 방화처리
④ 스프링클러의 설치
가. 과도한 온도상승 억제 - 구조체의 온도상승 방지
나. 화재 제어
다. 열방출율 억제 - 급격한 연소확대 방지
문3) 가연성가스의 연소범위에 대하여 정의하고 연소범위의 측정방법 및 연소범위 측정 값에 영향을 미치는 인자들에 대하여 기술하시오
답)
1. 개요
1) 가연성 가스란 폭발한계의 하한이 10 이하이고 폭발한계의 상한과 하한의 차가 20% 이상인 것를 말함
2)연소범위는 가연성가스의 위험도 판단하는데 근본이 되는 것이다.
2. 연소범위 정의
① 연소를 하는데 필요한 물적조건과 에너지조건을 둘다 만족해야 하는데 이 물적 조건의 농도를 연소범위라 한다.
② 이 연소범위를 자력으로 화염을 전파하는 공간이라 말할 수 있다.
③ 연소범위는 하한과 상한이 있으며, 연소를 일으키는 최저농도를 연소 하한계 연소를 일으킬 수 있는 최고농도를 상한계라 한다.
④ 연소범위를 화염전파 가능범위라 하는 것은 연소하한계 이하에서 반응은 용이하게 산화되어 CO2와 H2O로 변하지만 화염전파는 진행되지 않기 때문이다. 즉 계의온도가 상승하게 되면 열분해에 의해 물적조건인 농도,압력도 상승하게 되는데 연소하한계 이하에서는 증기압 및 농도가 낮아 기상에서 반응이 일어나지 못하고 표면에서 산화반응을 하기 때문에 화염전파를 하지 못하고 표면에서 산화반응을 하기 때문에 화염전파를 하지 못하고 불꽃이 없는 작열연소를 하게된다.
2. 연소범위 측정방법
1) 전파법
원통형 또는 구형의 용기내에 혼합가스를 넣고 한쪽에서 점화하여 화염이 전체에 확산되는 한계조성을 결정하는 방법
2) 버너법
버너위에 안정된 화염이 가능한 혼합가스조성의 한계치를 결정하는 방법
3. 연소범위 측정값에 영향을 미치는 인자
1) 온도의 영향
① 일반적으로 연소범위는 온도 상승에 의하여 넓어지게 되며 연소한계의 온도 의존은 비교적 규칙적이다.
② 공기중에서 연소하한계 L은 온도가 100℃증가함에 따라 약 8% 증가 한다.
Lt = L25℃ - (0.8L25℃ × 10 - 3) (t-25)
③ 공기중에서 연소상한계 U도 온도가 100℃증가함에 따라 약 8% 증가 한다.
Ut = U25℃ + (0.8U25℃ × 10 - 3) (t-25)
2) 압력의 영향
① 압력이 상승되면 연소하한계 L은 약간 낮아 진다.
② 압력이 상승되면 연소상한계 U는 크게 증가한다.
3) 산소의 영향
① 산소중에서의 연소하한계 L은 공기중에서의 L과 같다.
(공기중의 산소는 L에서 연소에 필요한 이상의 양이 존재한다.)
② 연소상한계 U는 산소량이 증가할수록 크게 증가하다.
4) 질소산화물
질소산화물 분위기(N2O, NO)에서도 산화성 물질은 연소되어 화염이 전파되기 때문에 연소범위가 공기중보다 넓어진다.
5) 기타산화제
Cl2 등의 산화제 분위기 중에서의 연소범위는 공기중에서보다 넓고 O2 분위기와 비슷하다 (가연성 물질이 Cl2에 의해 산화 되기 때문이다)
문4) 불꽃 감지기 중 적외선 감지기의 불꽃 감지원리 중 현재 감지기에 적용되고 있는 일반적인 감지원리 4가지에 대하여 설명하시오
답)
1. 개요
① 화재시 연소반응에 의해 열, 연기, 화염, 연소가스 등연소생성물이 생성되고 열복사로 빛이 방출되는데 파장의 차이로 자외선, 가시광선, 적외선 등 파장의 영역으로 대별
② 가시광선 영역외 파장의 빛을 감지하며 UV 불꽃감지기, IR 불꽃감지기, UV/IR 불꽃감지기, IR/IR 불꽃감지기, Spark/Ember 감지기 등이 있음
③ 적외선 불꽃감지기는 적외선(0.78~5mm)의 복사에너지를 감지하는 감지기로 감지센서는 초전체를 많이 사용
2. 감지원리
1) CO2 공명방사 방식
① 원자가 외부로부터 빛을 흡수했다가 다시 먼저 상태로 되돌아 갈 때 방사하는 스펙트럼 4.4㎛의 CO2 파장
② 검출소자 : Pbse
2) 다파장 검출(2파장) 방식
① 적외선 영역의 2이상의 파장성분을 감지하는 감지기
② 현재 비화재보 대책으로 3파장 감지기가 양산중
3) 정방사 검출 방식
① 0.72㎛ 이하의 가시광선은 적외선 필터에 의해 차단시키고 이 이외의 파장 검출
4) Flicker 단파장 검출 방식
① 화염의 경우 정방사의 6.5% Flicker 성분 포함
② 화재시 플리커 주파수는 1~10 HZ
3. 불꽃감지기 설치기준
① 공칭감시거리 및 공칭시야각 : 형식승인 내용에 따름
② 감시구역이 모두 포용될 수 있도록 설치
③ 설치 : 모서리 또는 벽 등에 설치
천장에 설치하는 경우 : 바닥을 향하여 설치
④ 수분이 많이 발생할 우려가 있는 장소 : 방수형
⑤ 그 밖의 설치기준은 형식승인 내용에 따르며 형식승인 사항이 아닌 것은 제조사의 시방에 따라 설치할 것
4. 설치 및 유지관리상 고려 사항
① 경계구역 한 변의 길이는 100m 이내로 설치
② 장애물 등에 의해 미경계지역이 발생하는 경우는 별도로 감지기 설치
③ 장애물 등이 감시공간에 있는 경우 : 높이 1.2m 이내일 경우 감시장애 없는 것으로 취급하여 처리
④ 오염도가 큰 지역에는 렌즈 전면에 Air Shower설비를 설치함으로 오염을 방지할 수 있음
5. 불꽃감지기 설치장소
① 고 천장건물 : 극장, 영화관, 비행기 격납고, 창고 등
② 불꽃화재 발생이 용이한 장소 : 위험물 창고, 가솔린 판매장, 인쇄공장, 도장작업장 등
③ 중요물품 보관소 : 데이터실, 필름자료실 등
④ 기타 : 백화점, 판매장, 중요문화재, 미술관, 박물관 등
6. 불꽃감지기 설치 제외 장소
① 부식성 가스 발생 우려 장소
② 현저하게 고온이 되는 장소
③ 주방 등 상시 연기가 체류하는 장소
④ 결로 발생, 수증기 다량 체류하는 장소
⑤ 기타 감지기의 기능에 지장을 줄 우려가 있는 장소
문5) 무선통신 보조설비에서 전력을 최대로 전달하기 위하여 무선통신설비의 구성 중 어떤 부분에 어떤 이론을 적용하였는가를 설명하시오
답)
1. 개요
① 무선통신보조설비는 지하층이나 지하상가는 그 구조상 원활한 전파의 송.수신이 곤란하여 화재진압이나 구조현장에서 소방대원간의 무선교신이 어렵게 된다.
② 이러한 특성이 있는 건축물중 일정규모 이상의 소방대상물에 무선통신보조설비를 설치하여 원활한 전파의 송.수신이 되도록 누설동축케이블이나 안테나를 설치한 설비이다.
2. 최대전력 전달위한 분야별 적용이론
1) Impedence Matching (정합)
① 무선통신 ntls회로에서는 수신 안테나에 유기된 신호전력이 매우 미약하여 그 상태로 음성송출이 안되기 때문에 안테나에서 수신된 신호를 증폭하여야 하며 이때 안테나에 수신된 신호를 수신부 쪽으로 송신해야 한다.
② 이때 최대로 전력을 보내기 위해서는 전원 내부 임피던스와 부하측 임피던스가 동일 해야만 최대전력을 송신 할 수있으며 이를 임피던스 매칭이라 한다
2) 전압정재파비Vswr)
① 신호가 전송중 임피던스 차이가 있을시 반사파가 발생하여 수신파와 합쳐져서 신호의 왜곡이 발생하는데 이때 수신파와 반사파가 합쳐진 전압 값의 최대와 최소차를 전압정재파비라 한다.
② 전압정재파비가 크다는것은 신호의 왜곡이 크다는 의미로 송신측 신호가 수신측에 원할한 신호 전송이 안되다는 것을 의미 하므로 이 값은 최소화 즉 “1” 가까이 할 수록 좋다.
③ 관련수식
전압정재파비(Vswr)=
3) 그래이딩
① 송신축에서 먼거리나 가까운 거리도 균일한 신호를 수신 하기 위해서 결합손실과 전송손실의 합을 일정하게 한 것
② 즉 전송손실이 작은 가까은 거리는 결합손실이 큰 것을 연결하고, 전송손실이 큰 곳은 결합손실이 작은 것을 결합하여 수신레벨을 균등화 한 것
4) 특성임피던스
① 특성 임피던스는 하나의 회로에 기준잡는 임피던스로 임피던스 자체가 어떤 특성을 갖는 것은 아니고, 기준 임피던스를 잡음으로써 입,출력단에 호환성을 가지게 하려는 의미가 강하다.
② 임피던스 차이가 나면 반사파가 발생하여 노이즈가 발생하는데 이를 최소화 시키기 위해서 임피던스의 불연속을 최소화 한 것
③ 관련수식
특성 임피던스(Z0)=
5) 무반사 종단저항
① 임피던스 차이는 신호의 반사를 일으킨다. 이를 최소화 시키기 위해 누설 동축케이블 말단에 누설동축케이블과 동일한 값의 저항을 연결한 것
② 누설동축케이블이 50(Ω)일 경우 무반사 종단저항이 없을시 대기중의 저항과의 임피던스 차이에 의해 반사가 일어난다. 이를 최소화 하기위해 누설동축케이블과 같은 값의 임피던스(50(Ω))를 연결하여 반사를 최소화 한 것
③ 일반적인 무반사 종단저항 값
가. 특성임피던스 : 50(Ω)
나. 전압정재파비 : 1.5 이하
문6) 정격토출압력 6[kgf/㎠], 정격토출량 0.05[㎥/sec]인 소화펌프의 성능을 측정하기 위한 성능시험배관의 구경을 산정하시오
일반 배관경 산출공식 : Q[LPm] = k ‧ d2 (단, k = 0.6이고, P의 단위는 kgf/㎠이다)
답)
1. 기준
① 정격토출량의 150% 운전시 정격토출압력의 65% 이상 펌프의 성능이어야 함
② 성능시험배관 설치기준
가. 펌프의 토출측에 설치된 개폐밸브 이전에서 분기
나. 유량측정장치 기준으로 전단 직관부에 개폐밸브를 후단 직관부에 유량조절밸브를 설치
다. 유량측정장치는 성능시험배관의 직관부에 설치하되, 펌프의 정격토출량의 175% 이상 측정할 수 있는 성능이 있을 것
2. 조건
① 정격토출압력 6[kgf/㎠]
② 정격토출량 0.05[㎥/sec]
③ 일반 배관경 산출공식 : Q[LPm] = k ‧ d2 (단, k = 0.6이고, P의 단위는 kgf/㎠)
3. 계산
1) 정격토출량 단위환산
Q = 0.05㎥/sec × 1000ℓ/㎥ × 60sec/min = 3000ℓ/min
2) 성능시험배관의 유량
1.5Q = 1.5 × 3000ℓ/min = 4500ℓ/min
3) 성능시험배관의 토출압
0.65P = 0.65 × 6Kgf/㎠ = 3.9Kgf/㎠
4) 일반 배관경 산출공식
Q(LPm) = k×d²× √P
d² = Q(LPm)/(k× √P)
5) 성능시험배관의 구경
d² = 1.5Q(LPm)/(k× √0.65P)
d²=4500/(0.6×√3.9) = 3797.8
d = 61.6mm
4. 적용
1) 성능시험배관의 산출된 최소구경은 65A 이지만 배관의 스케일, 밸브로 인한 단면적 축소, 175% 이상을 측정할 수 있는 유량계 등을 가만할 때 안전율을 두어 80A 적정
2) 실무에서는 유량계의 메이커별로 선택된 유량범위에서 필요한 배관경이 주어진 데로 설치함
)
: 흡입수면의 절대압력(Kg/㎡) 
: 흡입 실양정으로 흡상일 때(-), 압입일 때(+)
: 흡입측 마찰손실수두
: 액체 온도에 해당하는 증기압 수두
의 증가
의 감소
=0이 되게 함 
가 (+)가 됨)
의 감소
의 감소
> 
으로 되어 공동현상 발생 위험이 낮아진다.
흡입 전양정)
① 차동식 기능을 실행하는 부분
=4.37 즉 4개 까지 설치 가능 
WCV, Q=
VI
V×
WCV, Q=3WCV
(단, k = 0.6이고, P의 단위는 kgf/㎠이다)
(단, k = 0.6이고, P의 단위는 kgf/㎠)
첫댓글 감사합니다.
잘보고 갑니다.