물분무소화설비 실기 기출문제 풀이

[참고] 물분무소화설비 수원의 양

  ▣ 수원의 양 Q =  A · D · T [㎥]

     여기서 ,   Q : 수원의 양 [㎥]

                     A : 방호면적 [㎡]

                     D : 설계유량 [㎥/min, ℓ/min]

                     T : 방수시간 20 [min] : 소방대 출동시간

        ※ D값 : 큰절 (컨베이어밸트, 절연유봉입변압기) : 10원

                      특수강도 (특수가연물) : 10원

                      케찹(케이블트레이, 덕트) : 12원

                     주차비 (주차장, 차고) : 20원

           ◈ 특차 (특수가연물, 차고) : 제한규정 50 ㎡

​

1. 바닥면적이 150 ㎡ 인 어느 차고에 물분무소화설비를 설치하였다. 송수펌프의 토출량 [㎥/min]과 수원의 저수량 [㎥]은

    얼마인지 구하시오. [4점] ★★★★★

      가. 송수펌프의 토출량                나. 수원의 저수량

   [문제풀이]

     가. 송수펌프의 토출량

           Q = A · D = 150 ㎡ × 20 [ℓ/min · ㎡] = 3,000 [ℓ/min] = 3 [㎥/min]

     나. 수원의 저수량

           Q = A · D · T = 150 ㎡ × 20 [ℓ/min · ㎡] × 20[min] = 60,000 [ℓ] = 60 [㎥]

 

[해설] 물분무 소화설비의 수원의 양

구 분	토출량	비고
⊙ 켄베이어 벨트 ⊙ 절연유 봉입 변압기	10 [ℓ/min · ㎡]	​
⊙ 특수가연물	10 [ℓ/min · ㎡]	최소 50 ㎡
⊙ 케이블 트레이 ⊙ 케이블 덕트	12 [ℓ/min · ㎡]	​
⊙ 차고 ⊙ 주차장	20 [ℓ/min · ㎡]	최소 50 ㎡

​

2. 바닥면적이 100 ㎡인 어느 주차장에 물분무 소화설비를 설치하려고 한다. 수원의 저수량 [㎥]을 구하시오. [3점]

       ★★★★★

[문제풀이]

     수원의 양 : A · D · T = 100 ㎡ × 20 ℓ/min · ㎡ × 20 min = 40,000 ℓ = 40 ㎥

[해설] 물분무소화설비 수원의 양

구 분	토출량	비고
⊙ 켄베이어 벨트 ⊙ 절연유 봉입 변압기	10 [ℓ/min · ㎡]	​
⊙ 특수가연물	10 [ℓ/min · ㎡]	최소 50 ㎡
⊙ 케이블 트레이 ⊙ 케이블 덕트	12 [ℓ/min · ㎡]	​
⊙ 차고 ⊙ 주차장	20 [ℓ/min · ㎡]	최소 50 ㎡

​

3. 절연유 봉입변압기에 물분무소화설비를 다음 그림과 같이 적용하려고 한다. 바닥부분을 제외한 변압기의 표면적이

     100 ㎡ 라고 할 때 각 물음에 답하시오. (단, 표준방사량은 1 ㎡당 10 ℓ/min 으로 하며 물분무헤드의 방사압력은

      0.4 [MPa]로 한다. [6점]  ★★★★★ (자주 출제)

 

  가. 물분무헤드 1개당 분당 방사량 [ℓ/min]을 구하시오.

  나. 방출계수 K값을 구하시오.

  다. 총 저수량 [㎥]을 구하시오.

[문제풀이]

  가. 헤드 1개당 분당 방사량 [ℓ/min]

        전체 헤드 방사량 Q = A · D = 100 [㎡] × 10 [ℓ/min · ㎡] = 1,000 [ℓ/min]

        헤드 1개당 방사량 Q1 = Q / 8개 = 1,000 [ℓ/min] / 8개 = 125 [ℓ/min]

  나. 방출계수 K값​

   다. 총 저수량 [㎥]

        Q = A · D · T = 100 ㎡ × 10 ℓ/min · ㎡ × 20 min = 20,000 [ℓ] = 20 [㎥]

​

4. 그림과 같이 바닥면이 자갈로 되어 있는 절연유 봉입변압기에 물분무소화설비를 설치하려고 한다. 물분무 소화설비의

     화재안전기준을 참조하여 각 물음에 답하시오. [6점]   ★★★★★

 

   가. 소화펌프의 최소 토출량 [ℓ/min]을 구하시오.

   나. 필요한 최소 수원의 양 [㎥]을 구하시오.

   다. 다음은 고압의 전기기기가 있는 장소의 물분무 헤드와 전기기기의 이격거리 기준이다.  표를 완성하시오.

전압 [kV]	거리 [㎝]	전압 [kV]	거리 [㎝]
66 이하	( ① ) 이상	154 초과 184 이하	180 이상
66 초과 77 이하	80 이상	181 초과 220 이하	( ② ) 이상
77 초과 110 이하	110 이상	220 초과 275 이하	260 이상
110 초과 154 이하	150 이상	​	​

[문제풀이]

 ※ 표면적 [㎡]

   ▣ 물분무소화설비 : 표면적 (바닥면적 제외 : 5면)

   ▣ 이산화탄소 소화설비 국소 방출 방식

     ⊙ 면적식 : 방호대상물의 표면적 × 13 × (1.4 or 1.1)

  ※ 이산화탄소 소화설비는 위 면(1면)만 대상이 된다.

​

 가. 소화펌프의 최소 토출량 [ℓ/min]

      토출량 Q = A · D =[ (3×5)+(5×1.8)×2+(3×1.8)×2] ㎡ × 10 ℓ/min·㎡  = 438 [ℓ/min]

 나. 필요한 최소 수원의 양 [㎥]

      수원의 양 Q = A · D · T = 438 [ℓ/min] × 20 [min] = 8,760 [ℓ] = 8.76 [㎥]

 다. 표 작성 : ① 70 ② 210

      ※ 표 보는 법

        ⊙ 끝자리 반올림 66 → 70

                                    77 → 80

                                    110 → 110

                                    154 → 150

                                    220 → 210

                                    275 → 260

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5. 바닥면이 자갈로 되어 있는 절연유 보입 변압기에 물분무 소화설비를 설치하려고 한다. 물분무 소화설비의 화재안전기

     준을 참조하여 각 물음에 답하시오. (단, 절연유 봉입 변압기는 가로 5 m, 폭 3m, 바닥면에서 높이 1.9 m, 바닥면에서

     갈 높이는 0.4 m 이다.)   [8점] ★★★★★

  가. 소화펌프의 최소 토출량 [ℓ/min]

       Q = A · D =[ (3×5)+(5×1.5)×2+(3×1.5)×2] ㎡ × 10 ℓ/min·㎡ = 390 [ℓ/min]

  나. 필요한 최소 수원의 양 [㎥]

       Q = A · D · T = 390 [ℓ/min] × 20 [min] = 7,800 [ℓ] = 7.8 [㎥]

[해설] 물분무 소화설비

  ▣ 소화펌프의 최소 토출량

구 분	토출량	비고
⊙ 켄베이어 벨트 ⊙ 절연유 봉입 변압기	10 [ℓ/min · ㎡]	​
⊙ 특수가연물	10 [ℓ/min · ㎡]	최소 50 ㎡
⊙ 케이블 트레이 ⊙ 케이블 덕트	12 [ℓ/min · ㎡]	​
⊙ 차고 ⊙ 주차장	20 [ℓ/min · ㎡]	최소 50 ㎡

​

6. 다음 표는 고압의 전기기기가 있는 장소의 물분무헤드의 이격거리이다. 빈칸에 알맞은 답을 쓰시오. [5점] ★★★★★

전압 [kV]	거리 [㎝]	전압 [kV]	거리 [㎝]
66 이하	70 이상	154 초과 184 이하	( ③ ) 이상
66 초과 77 이하	( ① ) 이상	181 초과 220 이하	( ④ ) 이상
77 초과 110 이하	110 이상	220 초과 275 이하	( ⑤ ) 이상
110 초과 154 이하	( ② ) 이상	​	​

[답안작성]

    ① 80          ② 150          ③ 180          ④ 210             ⑤ 260

  ※ 표 보는 법

     ⊙ 끝자리 반올림 66 → 70

                                 77 → 80

                                110 → 110

                                154 → 150

                                 220 → 210

                                 275 → 260

​

7. 물분무 소화설비 배수설비의 설치기준을 4가지 쓰시오. [4점] ★★★

[답안작성]

  ① 차량이 주차하는 장소의 적당한 곳에 높이 10 ㎝ 이상의 경계턱으로 배수구를 설치할 것

  ② 배수구에는 새어나온 기름을 모아 소화할 수 있도록 길이 40 m 이하 마다 집수관, 소화피트 등 기름분리장치를 설치할

        것

  ③ 차량이 주차하는 바닥은 배수구를 향하여 2/100 이상의 기울기를 유지할 것

  ④ 배수설비는 가압송수장치의 최대 통수능력의 수량을 유효하게 배수할 수 있는 크기 및 기울기로 할 것

 

[해설] 물분무 소화설비 배수설비의 설치기준 (NFSC 104 제11조)

  ① 차량이 주차하는 장소의 적당한 곳에 높이 10 ㎝ 이상의 경계턱으로 배수구를 설치할 것

  ② 배수구에는 새어나온 기름을 모아 소화할 수 있도록 길이 40 m 이하 마다 집수관, 소화피트 등 기름분리장치를 설치할

        것

  ③ 차량이 주차하는 바닥은 배수구를 향하여 2/100 이상의 기울기를 유지할 것

  ④ 배수설비는 가압송수장치의 최대 통수능력의 수량을 유효하게 배수할 수 있는 크기 및 기울기로 할 것

 

[참고] 물분무소화설비

  ▣ 스프링클러소화설비에서의 물방울 보다 작은 물입자에 운동량 (Momentum)을 주어 화원에 침투하여 소화하거나 방호

       대상물의 상부 · 하부 또는 측면에도 물을 분사하여 표면을 보호하는 설비

​

8. 다음은 물분무소화설비의 배수설비의 설치기준이다. ( )안에 알맞은 말을 쓰시오. [3점] ★★★★★

  가. 차량이 주차하는 장소의 적당한 곳에 높이 ( ① ) ㎝ 이상의 경계턱으로 배수구를 설치 할 것

  나. 배수구역에는 새어 나온 기름을 모아 소화할 수 있도록 깊이 ( ② ) m 이하마다 집수관, 소화피트 등 기름분리장치를

        할 것

  다. 차량이 주차하는 바닥은 배수구를 향하여 ( ③ ) 이상의 기울기를 유지할 것

  [답안작성]      ① 10            ② 40              ③ 2/100

 

[해설] 물분무설비 배수설비의 설치기준 (NFSC 104 제 11 조)

  ① 차량이 주차하는 장소의 적당한 곳에 높이 10 ㎝ 이상의 경계턱으로 배수구를 설치할 것

  ② 배수구에는 새어나온 기름을 모아 소화할 수 있도록 길이 40 m 이하 마다 집수관, 소화피트 등 기름분리장치를 설치할

       것

  ③ 차량이 주차하는 바닥은 배수구를 향하여 2/100 이상의 기울기를 유지할 것

  ④ 배수설비는 가압송수장치의 최대 통수능력의 수량을 유효하게 배수할 수 있는 크기 및 기울기로 할 것

​

9. 수리계산으로 배관의 유량과 압력을 해석할 때 동일한 지점에서 서로 다른 2개의 유량과 압력이 산출될 수 있으며 이런

    경우 유량과 압력을 보정해 주어야 한다. 그림과 같이 6개의 물분무헤드에서 소화수가 방출되고 있을 때 다음 조건을

     참고하여 각 물음에 답하시오. [10점] ★★★★

 

[조건]

   ① 각 헤드의 방출계수는 동일하다.

   ② A지점 헤드의 방출량은 60 ℓ/min이고 방수압은 350 kPa이다.

   ③ 각 구간별 배관의 길이와 안지름은 다음과 같다.

구간	A ~ B	B ~ C	C ~ D
배관길이	8 m	4 m	4 m
배관구경	25 ㎜	25 ㎜	25 ㎜

  ④ 직관 이외의 배관부속품의 마찰손실은 무시한다.

  ⑤ 배관의 마찰손실은 다음 식에 따른다.​

  가. A지점에서 시작하여 유량과 마찰손실을 구하시오.

  나. D지점ㅇ의 유량과 압력이 A지점의 유량 및 압력과 동일하다고 가정하였다. D지점 헤드에서 시작하여 유량과

        마찰손실을 구하시오.

  다. A~C 경로에서의 C점과 D~C경로에서의 C지점의 유량과 압력이 다르다. 유량과 압력을 보정해야 하는데 이 경우에

       D지점 헤드의 유량은 얼마로 보정해야 하는지 구하시오.

  라. D지점의 유량을 보정한 후 C지점의 유량과 압력을 구하시오.

​

[ 문제풀이]

  ▣ 먼저 K값을 구한다.​

  가. A지점에서 시작하여 유량과 마찰손실을 구하시오.

    ① A ~ B 구간의 마찰손실​

    ② B지점의 압력 : P = 350 + 29.29 = 379.29 [kPa]

    ③ B헤드의 유량​

    ④ B~C 구간의 유량 : 60 + 62.46 = 122. 46 [ℓ/min]

    ⑤ B ~ C 구간의 마찰손실압력

    ⑥ C지점의 압력 : 350 + 29.29 + 16.47 = 395.76 [kPa]

  나. D지점ㅇ의 유량과 압력이 A지점의 유량 및 압력과 동일하다고 가정하였다. D지점 헤드에서 시작하여 유량과 마찰

        손실을 구하시오.

    ① D ~ C 구간의 유량 : 60 ℓ/min

    ② D~C 구간의 마찰손실압력​

    ③ C지점의 압력 : 350 + 14.64 = 364.64 [kPa]

    ④ C지점의 유량 : 60 [ℓ/min]

  다. A~C 경로에서의 C점과 D~C경로에서의 C지점의 유량과 압력이 다르다. 유량과 압력을 보정해야 하는데 이 경우에

       D지점 헤드의 유량은 얼마로 보정해야 하는지 구하시오.

    ① D지점의 보정 유량을 위한 압력 보정

         D지점 보정압력 = A~C 경로에서 산출한 C지점 압력 - C~D구간의 마찰손실 압력 = 395.76 - 14.64 = 381.12 [kPa]​

  라. D지점의 유량을 보정한 후 C지점의 유량과 압력을 구하시오.

    ① 보정 후 C지점 유량 : A~C 지점 유량 + D~C지점 보정 유량

          122.46 ℓ/min + 62.61 ℓ/min = 185.07 ℓ/min

    ② 보정 후 C지점 압력

        ㉠ 보정 후 D지점 압력 : A~C경로의 C지점 압력 - C~D 경로 마찰손실압력 :  395.76 - 14.64 = 381.12 [kPa]

        ㉡ 보정후 C~D구간 마찰손실 ​

        ㉢ 보정 후 C지점의 압력 : 381.12 + 15.843 = 396.963 [kPa]

​

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