옥내 소화전설비 실기 문제 풀이 - 4

1. 옥내 소화전설비에서 수원의 유효수량 중 1/3 이상을 옥상에 설치하지 않아도 되는 경우 5가지만 쓰시오. [5점]

      ★★★★★

   ① 지하층만 있는 경우

   ② 고가수조를 가압송수장치로 설치한 옥내소화전 설비

   ③ 가압수조를 가압송수장치로 설치한 옥내소화전 설비

   ④ 수원이 건축물의 최상층에 설치된 방수구 보다 높은 위치에 설치된 경우

   ⑤ 건축물의 높이가 지표면으로 부터 10 [m] 이하인 경우

[해설] 수원의 유효수량 중 1/3 이상을 옥상에 설치하지 않아도 되는 경우 (NFSC 102 제4조)

   ① 지하층만 있는 건축물

   ② 고가수조를 가압송수장치로 설치한 옥내소화전설비 : 옥상수조가 설치된 것과 같으므로 이중으로 구비할 필요가

         없다.

   ③ 수원이 건축물의 최상층에 설치된 방수구(스프링클러설비의 경우에는 헤드) 보다 높은 위치에 설치된 경우 : 옥상수조

        가 설치된 것과 같으므로 이중으로 구비할 필요가 없다.

   ④ 건축물의 높이가 지표면으로 부터 10 [m] 이하인 경우 : 낙차가 낮고 소화에 유리하고 피난이 용이하다.

   ⑤ 주펌프와 동등 이상의 성능이 있는 별도의 펌프로서 내연기관의 기동과 연결하여 작동되거나 비상전원을 연결하여

        설치한 경우 : 고장 정전 등으로 주펌프의 사용이 불가하더라도 예비펌프는 소화수 공급이 가능하므로 옥상 수조를

                               추가할 필요가 없다.

   ⑥ 수동기동방식으로 설치된 경우 : 수동기동방식은 평상시에 배관에 물이 없는 건식설비이다. 따라서 옥상수조 설치가

                                                             불필요하다.

   ⑦ 가압수조를 가압송수장치로 설치한 경우 : 가압수조는 기계적 고장, 정전의 우려가 없어 신뢰성을 담보할 수 있어

                                                             옥상수조를 설치하지 않아도 된다.

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2. 옥내 소화전설비 가압송수장치 종류 4가지를 쓰시오.

   ① 고가수조      ② 가압수조     ③ 압력수조           ④ 펌프

[해설] 옥내소화전 설비의 가압송수장치

 

  가. 고가수조방식 : 옥상이나 높은 곳에 물탱크를 설치하여 자연낙차에 의해 법정방수압력 (0.17 [MPa])을 얻는 방식

  나. 압력수조방식 : 압력수조를 물탱크로서 1/3은 에어콤프레셔에 의해 압축공기를, 2/3는 물을 급수펌프로 공급하여

                                 방수구의 법정방수압력을 공급하는 가압방식

  다. 펌프방식 : 방수구에서 법정방수압력을 얻기 위해서 전동기를 사용하여 펌프의 가압에 의해 방수압력을 얻는 방식

                          으로 펌프는 원심펌프를 주로 사용하는데 원심펌프는 볼류트 펌프와 터빈펌프가 있다.

  라. 가압수조방식 : 가압원인 압축공기 또는 불연성 고압기체에 따라 소방용수를 가압시키는 수조를 말한다. 수조와 가압

                          원은 별도로 저장되며 배관내 압력 감소에 따라 중압 제어밸브가 개방되고 가압용기(압축공기 또는 불연

                          성 고압기체)가 개방됨으로서 해당 압력으로 수조의 소화수를 방수구 또는 헤드로 송수하는 방식

 

[참고] 옥내소화전 설비의 펌프를 이용하는 가압송수장치의 설치기준 (NFSC 102 제5조)

  ▣ 가압송수장치는 부식등으로 인한 펌프의 고착을 방지할 수 있도록 다음의 기준에 적합한 것으로 할 것. 다만, 충압펌프

       는 제외한다.

   ㉠ 임펠러는 청동 또는 스테인리스 등 부식에 강한 재질을 사용할 것

   ㉡ 펌프축은 스테인리스 등 부식에 강한 재질을 사용할 것

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3. 소화설비에서 충압펌프를 설치하는 이유를 쓰시오. [4점] ★★★

  ▣ 배관내 압력손실에 따른 물의 누설량을 보충하여 주펌프의 빈번한 가동을 방지하기 위하여

[해설] 충압펌프

  가. 충압 펌프 : 배관내의 압력손실에 따라 주펌프의 빈번한 기동을 방지하기 위하여 충압 역할을 하는 펌프

  나. 충압펌프의 설치 : 기동용 수압개폐장치를 기동장치로 사용하는 경우에 설치

  다. 옥내 소화전설비 충압펌프의 설치기준 (기동용 수압개폐장치를 기동장치로 사용할 경우에 설치)

    ① 펌프의 토출압력은 그 설비의 최고위 호스접결구의 자연압 보다 적어도 0.2 [MPa]이 더 크도록 하거나 가압송수장치

          의 정격토출압력과 같게 할 것

    ② 펌프의 정격토출량은 정상적인 누설량 보다 적어서는 아니되며 옥내 소화전설비가 자동적으로 작동할 수 있도록

          충분한 토출량을 유지할 것

​

4. 충압펌프가 자주 기동을 하면 설비에 악영향을 미치는데 설비에 미치는 악영향 4가지를 쓰시오. [8점] ★★★

  ① 배관에 전체적으로 압력에 의한 충격이 가해지므로 노후 또는 피로에 의한 배관 및 배관 부속 등 파손 우려가 있다.

  ② 기동용 수압개폐장치 및 압력 스위치 등에 피로가 가해지므로 소손 우려가 있다.

  ③ 기동용 수압개폐장치가 압력스위치의 잦은 작동으로 제어반내 계전기 등의 소손우려가 있다.

  ④ 충압펌프의 잦은 기동으로 모터 등의 소손우려가 있다.

[해설] 충압펌프의 잦은 기동시 설비에 미치는 악영향

  ① 배관에 전체적으로 압력에 의한 충격이 가해지므로 노후 또는 배관 및 배관부속 등의 파손 우려가 있다.

  ② 기동용 수압개폐장치 및 압력스위치 등에 피로가 가해지므로 소손우려가 있다.

  ③ 기동용 수압개폐장치 압력스위치의 잦은 작동으로 제어반내 계전기 등의 소손우려가 있다.

  ④ 충압펌프의 잦은 기동으로 모터 등의 소손우려가 있다.

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5. 옥내 소화전 설비 배관의 총 마찰손실압력이 0.078 [MPa], 호스의 마찰손실압력이 0.025 [MPa]일 때 설치하여야 할

     고가수조의 최소 설치 높이 [m]를 구하시오. [3점]  ★★★

  ▣ 고가수조 전양정 H = h1 + h2 +17

                                  h1 : 소방호스의 마찰손실수두 : 2.5 [m]

                                  h2 : 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 : 7.8 [m]

                                  17 : 옥내소화전의 규정방수압력 환산 수두 : 0.17 [MPa] 은 약 17 [m]

            ∴ 고가수조 전양정 H = 2.5 [m] + 7.8 [m] + 17 [m] = 27.3 [m]

[해설] 옥내소화전설비의 가압송수장치 (고가수조방식)

        전양정 H = h1 + h2 +17

        여기서, H : 전양정 [m]

                     h1 : 소방호스의 마찰손실수두 : 2.5 [m]

                     h2 : 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 : 7.8 [m]

                     17 : 옥내소화전의 규정방수압력 환산 수두 [m] : 0.17 [MPa] 은 약 17 [m]

          ※ 0.1 [MPa] = 10 [m]로 계산하면

               h1 : 0.025 [MPa] = 2.5 [m]

               h2 : 0.078 [MPa] = 7.8 [m]

           ∴ 전양정 H = h1 + h2 + 17 = 2.5[m] + 7.8 [m] + 17 [m] = 27.3 [m]

​

6. 최상층에 설치된 옥내소화전설비의 노즐 방수압력을 피토게이지로 측정한 결과 0.25 [MPa] 이었다면 고가수조의 설치

    높이는 몇 [m] 이상이 되어야 하는가 ? (단, 배관 및 호스 등에서 발생한 전체 마찰손실수두는 5 [m]이고, 가압송수장치는

     고가수조방식으로 한다. 기타 조건은 고려하지 않는다.) [3점] ★★★

   전양정 H = h1 + h2 + 방수압력 환산수두 [m] 

                   = 5 [m] + 25 [m] = 30 [m]

[해설] 옥내소화전설비의 가압송수장치 (고가수조방식)

    전양정 H = h1 + h2 +17

    여기서, H : 전양정 [m]

                 h1 : 소방호스의 마찰손실수두 [m]

                 h2 : 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 [m]

                17 : 옥내소화전의 규정방수압력 환산 수두 [m] : (0.17 [MPa] → 약 17 [m])

    ⊙ 문제의 단서에서 h1 + h2 = 5 [m]이다.

    ⊙ 문제의 노즐방수압력이 0.25[MPa]이므로 0.1 [MPa] = 10 [m]로 환산하여 계산하면 노즐방수압력의 환산수두는

         25 [m] 이다.

      ∴ 고가수조의 설치 높이 H = 5 [m] + 25 [m] = 30 [m] 이다.

        ※ 옥내 소화전설비 규정방수압력의 환산수두는 17 [m]이지만 이 문제에서 노즐방수압력의 환산수두가 25 [m]로 주어

             졌으므로 25 [m]를 적용한다. 즉, 노즐에서 0.25 [MPa]의 압력이 측정된 값이다.

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7. 다음 그림은 옥내 소화전설비의 압력수조방식을 나타낸 것이다. 각 물음에 답하시오.

     (단, 배관, 관부속품 및 호스의 마찰손실수두는 6.5 [m] 이다.) [6점] ★★★★

 

  가. 압력수조내 바닥부분의 압력[MPa]을 구하시오.

  나. 화재안전기준에 의한 규정방수압의 설계를 가능하게 하는 건축물의 높이 [m]를 구하시오.

  다. 자동식 공기압축기의 설치목적을 간단하게 쓰시오.

[문제 풀이]

  가. 압력수조내 바닥부분의 압력[MPa]을 구하시오.

       ▣ 압력수조내 바닥 부분의 압력 = 0.5 [MPa] + 0.035[MPa] = 0.535 ≒ 0.54 [MPa]

  나.화재안전기준에 의한 규정방수압의 설계를 가능하게 하는 건축물의 높이 [m]를 구하시오.

       ▣ 건축물의 높이 = 54 [m] - 6.5 [m] - 17 [m] = 30.5 [m]

  다. 자동식 공기압축기의 설치목적을 간단하게 쓰시오.

       ▣ 압력수조내에서 누설되는 공기를 자동적으로 보충하여 상시 규정압력 이상을 유지하기 위하여

[해설] 압력수조방식

 

  가. 압력수조내 바닥 부분의 압력

     ▣ 압력수조내 바닥부분의 압력 = 공기압 + 낙차

         ⊙ 공기압 : 문제의 그림에서 0.5 [MPa]이다.

         ⊙ 낙차 : 문제의 그림에서 3.5 [MPa]이다.

     ▣ 0.1 [MPa] = 10 [m]로 환산하여 계산을 하면 3.5 [m] = 0.035 [MPa]이므로

       ∴ 압력수조내 바닥부분의 압력 = 0.5 [MPa] + 0.035[MPa] = 0.535 ≒ 0.54[MPa]

  나. 규정방수압의 설계를 가능하게 하는 건축물의 높이

     ▣ 건축물의 높이 = 압력수조내 바닥부분의 압력환산수두 - 배관, 관부속품 및 호스의 마찰손실수두 - 노즐선단의 방수

                                     압력 환산수두

     ▣ 0.1 [MPa] = 10 [m]로 환산하여 계산하면

       ⊙ 압력수조내 바닥부분의 압력환산수두 : 0.54 [MPa] = 54[m]이다.

       ⊙ 배관, 관부속품 및 호스의 마찰손실수두 : 문제의 단서에서 6.5 [m] 이다.

       ⊙ 노즐선단의 방사압력 환산수두 (옥내소화전설비 규정방수압력의 환산수두) : 0.17 [MPa] = 17 [m] 이다.

          ∴ 건축물의 높이 = 54[m] - 6.5 [m] - 17 [m] = 30.5 [m]

  다. 자동식 공기압축기 : 압력수조내에서 누설되는 공기를 자동적으로 보충하여 상시 규정 방수압력 이상을 유지하기

                                         위하여 설치한다.

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8. 옥내소화전설비의 기동용 수압개폐장치 중 압력챔버의 기능 3가지를 쓰시오. [6점]  ★★★★★

   ① 배관내의 압력저하시 주펌프의 자동기동, 충압펌프의 자동기동 및 자동정지

   ② 배관내의 수격방지 작용

   ③ 배관내의 순간적인 압력 변동으로 부터 안정적인 압력 감지

​

[해설] 기동용수압개폐장치 (압력챔버)

 가. 기동용 수압개폐장치

    ▣ 소화설비의 배관내 압력변동을 감지하여 자동적으로 펌프를 기동 및 정지시키는 것으로서 압력챔버 또는 기동용

         압력스위치 등을 말한다.

 

 나. 기동용 수압개폐장치 (압력챔버)의 기능

   ① 배관내의 압력 저하시 주펌프의 자동기동, 충압펌프의 자동기동 및 자동정지 (주펌프는 자동으로 정지되어서는

        아니된다.)

   ② 배관내의 수격 방지 기능

   ③ 배관내의 순간적인 압력변동으로 부터 안정적으로 압력 감지

 다. 기동용 수압개폐장치 (압력챔버) : 100 [ℓ] 이상

                                        물올림장치 : 100 [ℓ] 이상

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9. 옥내 소화전설비에 사용된느 압력챔버의 역할과 압력챔버에 설치되는 안전밸브의 작동범위를 쓰시오. [5점] ★★★★

  가. 압력챔버의 역할 : 배관 내의 압력저하시 주펌프의 자동기동, 충압펌프의 자동기동 및 자동정지

  나. 압력챔버에 설치되는 안전밸브의 작동범위  : 호칭압력과 호칭압력의 1.3배 압력 범위내

[해설] 기동용 수압개폐장치

  가. 기동용 수압개폐장치

      ▣ 소화설비의 배관에 압력변동을 감지하여 자동적으로 펌프를 기동 및 정지시키는 것으로서, 압력챔버 또는 기동용

           압력스위치 등을 말한다.

  나. 기동용 수압개폐장치 (압력챔버)의 기능

    ① 배관내의 압력 저하시 주펌프의 자동기동, 충압펌프의 자동기동 및 자동정지 (주펌프는 자동으로 정지되어서는

         아니된다.)

    ② 배관내의 수격방지 기능

    ③ 배관내의 순간적인 압력변동으로 부터 안정적으로 압력 감지

다. 압력챔버의 사용압력에 따른 호칭 압력 (기동용수압개폐장치의 형식승인 및 제품검사의 기술기준 제9조)

호칭압력 [MPa]	1	2
사용압력 [MPa]	1 미만	1 이상 2 미만

  라. 압력챔버 안전밸브의 작동압력범위 : 호칭압력과 호칭압력의 1.3배의 압력 범위 내

[참고] 유수검지장치의 최고사용압력 범위 (유수제어밸브의 형식승인 및 제품검사의 기술기준 제8조)

호칭압력 [MPa]	1	2
水 (물) 압력 [MPa]	1 ~ 1.4 이내	1.6 ~ 2.2 이내

 

10. 다음 그림은 옥내소화전설비의 일부분을 나타내는 그림이다. 압력챔버 내의 공기를 교체하고자 할 때 조작순서를 차례

       대로 쓰시오. (단, V1, V2, V3 만 이용하고 펌프는 작동 정지상태이다.) [6점] ★★★★★

 

[문제풀이]

  ① V1 밸브를 폐쇄시킨다.

  ② V2, V3 밸브를 개방하여 압력챔버내의 물을 완전히 배수한다.

  ③ 압력챔버 내의 물을 완전히 배수시킨 후 V2, V3 밸브를 폐쇄시킨다.

  ④ 제어반에서 전원스위치를 자동으로 하여 펌프를 기동시킨다.

  ⑤ V1 밸브를 개방하여 압력챔버를 가압한다.

  ⑥ 펌프를 압력챔버의 압력스위치에 의해 정지되도록 한다.

 

[해설] 압력챔버 내의 공기 교체시 조작순서

  ▣ 문제의 그림은 실제 배관도와는 다르며 V3 밸브 없이도 무방하지만 공기를 유통시키기위한 밸브로 보고 답안을 작성

        하여야 한다. 실제 배관도를 그리면 다음과 같다.

 

  ① 개폐밸브를 폐쇄시킨다.

  ② 배수밸브를 개방하여 압력챔버 내의 물을 원활히 배수시킨다.

  ③ 압력챔버 내의 물을 완전히 배수시킨 후 배수밸브를 폐쇄시킨다.

  ④ 제어반에서 전원스위치를 자동으로 하며 펌프를 기동시킨다.

  ⑤ 개폐밸브를 개방하여 압력챔버를 가압한다.

  ⑥ 펌프를 압력챔버의 압력스위치에 의해 정지되도록 한다.

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11. 기동용 수압개폐장치는 압력스위치가 설치되어 있다. 이 압력스위치의 Diff와 Range의 의미에 대하여 쓰시오. [3점]

      ★★

  ① Diff : '펌프의 정지점과 기동점의 차'로 펌프가 Diff 만큼 압력이 떨어지면 펌프가 기동한다.

  ② Range : 펌프의 정지점을 말한다.

[해설] 기동용 수압개폐장치 압력스위치의 Range · Diff

  ① Range : 펌프의 정지점을 말한다.

  ② Diff : '펌프의 정지점과 기동점의 차이'로 펌프가 Diff 만큼 압력이 떨어지면 기동한다.

 

    기동압력 = 정지압력(Range) - 기동압력 (Diff)

    만약 Range를 9에 놓고 Diff를 1로 셋팅을 하면 기동압력은 9 -1 = 8이 되면 기동압력 8이 되면 펌프가 기동한다.

​

[참고] 압력스위치의 세팅 (Setting)의 예

<펌프의 압력 세팅방법>

 

12. 다음 조건을 보고 옥내소화전 설비의 주펌프와 충압펌프의 기동과 정지를 하기 위한 압력스위치의 설정압력을 구하시

      오. [3점] ★★★

[조건]

  ① 주펌프 : 1,500 [ℓ/min](토출량), 10 [㎏/㎠] (전양정)

  ② 충압펌프 : 60 [ℓ/min](토출량), 10 [㎏/㎠] (전양정)

  ③ 각 압력스위치의 설정압력 차이는 0.5 [㎏/㎠] 이다.

     가. 충압펌프의 기동압력 [㎏/㎠] : 10[㎏/㎠] - 0.5 [㎏/㎠] = 9.5 [㎏/㎠]

     나. 충압펌프의 정지압력 [㎏/㎠] : 10 [㎏/㎠]

     다. 주펌프의 기동압력 [㎏/㎠] : 9.5[㎏/㎠] - 0.5 [㎏/㎠] = 9 [㎏/㎠]

     라. 주펌프의 정지압력 [㎏/㎠] : 10. 5 [㎏/㎠]

[해설] 펌프 압력스위치의 설정압력

  가. 문제의 조건에서 각 압력스위치의 설정압력 차이는 0.5 [㎏/㎠]이므로

    ① 충압펌프의 기동압력 : 10 - 0.5 = 9.5 [㎏/㎠]

    ② 충압펌프의 정지압력 : 10.5 - 0.5 = 10 [㎏/㎠]

    ③ 주펌프의 기동압력 : 9.5 - 0.5 = 9 [㎏/㎠]

    ④ 주펌프의 정지압력 : 10.5 [㎏/㎠]

​

13. 최상층의 옥내소화전 방수구까지의 수직 높이가 85 [m]인 24층 건축물의 1층에 설치된 소화펌프의 정격토출압력은

      1.2 [MPa]이고, 옥내소화전설비의 말단 방수구 요구압력이 0.27 [MPa]이며, 펌프의 기동설정압력은 0.8 [MPa]이다.

      마찰손실을 무시할 경우 다음 물음에 답하시오. [5점] ★★

  가. 펌프의 사양 (양정)의 적합성 여부

  나. 펌프의 자동기동 여부

[문제 풀이]

  가. 펌프의 사양 (양정)의 적합성 여부

    ① 필요한 펌프의 전양정 : 85 [m] + 27 [m] = 112 [m]

    ② 설치된 펌프의 사양(양정) : 1.2 [MPa] = 120 [m]

  ∴ 필요한 펌프의 전양정 (112 [m]) < 설치된 펌프의 사양(양정) (120 [m])이므로 펌프의 사양은 적합하다.

  나. 펌프의 자동기동 여부

    ① 설정압력 : 0.8 [MPa]

    ② 자연낙차 압력 : 85 [m] = 0.85 [MPa]

    ③ 소화펌프의 기동점 : 0.85 + 0.2 = 1.05 [MPa]

      ∴ 소화펌프의 설정압력이 자연낙차 압력보다 낮으므로 자동기동이 불가능하다.

[해설] 펌프사양의 적정여부 · 펌프의 자동기동 여부

  가. 펌프의 전양정

       전양정 H = h1 + h2 + h3 + 방수압력 환산수두 [m]

       여기서, H : 전양정 [m]

                   h1 : 소방호스의 마찰손실수두 [m]

                   h2 : 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 [m]

                   h3 : 실양정 (흡입양정 + 토출양정) [m]

      ⊙ h1, h2 : 문제에서 무시한다. 하였다.

      ⊙ h3 : 소화펌프에서 부터 최상층 옥내소화전 방수구까지의 수직높이가 85 [m] 이다.

      ⊙ 방수압력의 환산수두 : 문제에서 0.27[MPa] 이므로 0.1[MPa] = 10 [m]로 환산하여 계산하면 0.27 [MPa] = 27 [m]

                                               이다.

    ① 필요한 펌프의 전양정 H = 85 [m] + 27 [m] = 112 [m]

    ② 설치된 펌프의 사양(양정) : 펌프의 정격토출압력 1.2 [MPa] = 120 [m]

       ∴ 필요한 펌프의 전양정 (112 [m]) < 설치된 펌프의 사양(양정) (120[m])이므로 펌프의 사양은 적합하다.

  나. 펌프 압력스위치의 세팅 (setting)

 

▣ 소화펌프는 설정압력이 자연낙차압력 보다 높아야 자동기동이 가능하다.

   ① 설정압력(setting) : 0.8 [MPa]

   ② 자연낙차압력 (소화펌프가 설치된 1층으로 부터 최상층 옥내소화전 방수구까지의 수직높이) : 85 [m] = 0.85 [MPa]

        (10 [m] = 0.1 [MPa]로 환산하여 계산한다.)

   ③ 소화펌프의 기동점 : 자연낙차압력 + 0.2 [MPa] 이상 (옥내소화전설비)이므로 0.85 [MPa] + 0.2 [MPa] = 1.05 [MPa]

                                         이 된다.

  ∴ 소화펌프의 설정압력이 자연낙차압력 보다 낮으므로 자동기동이 불가능하다.

​

14. 옥내소화전설비의 직사형 노즐에서 방수압을 측정하려고 한다. 측정기구의 명칭과 측정방법을 간단히 설명하시오.

      [4점] ★★★★★ (시험에 자주 나옴)

  ① 측정기구 : 피토 게이지 (방수압력 측정계)

  ② 측정방법 : 노즐선단에서 노즐구경 (D)의 1/2 떨어진 지점에서 노즐선단과 수평하게 피토게이지를 설치하여 게이지

                        상의 눈금을 읽는다.

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