포소화설비 실기 기출문제 풀이 - 1

[포소화설비의 소화수용액, 수원, 원액의 양 산출식]

▣ 포헤드설비 : 9 [㎡] 마다 헤드 하나

       Q = A · Q1 · T · S

              A : 액 표면적 [㎡]

              Q1 : 단위 포소화수용액의 양 (방출량) [ℓ/㎡·min]

              T : 방출시간 [min]

              S : 포소화약제의 사용농도 [%]

▣ 포워터스프링클러 설비 : 8 ㎡ 마다 헤드 하나

     Q = N · Q2 · T · S

            N : 포헤드 개수

           Q2 : 단위 포소화수용액의 양 (방출량) [ℓ/㎡·min] : 75 [ℓ/㎡·min]

            T : 방출시간 [min] : 10 [min]

            S : 포소화약제의 사용농도 [%]

   ※ 포 소화설비 계통도

 

1. 포워터 스프링클러설비 헤드가 5개 설치된 경우 수원의 양 [㎥]을 구하시오.

   [문제풀이]

      Q = N · Q · T · S = 5개 × 75 [ℓ/min] × 10 [min] = 3,750 ℓ = 3.75 ㎥

 [해설] 포워터 스프링클러헤드의 수원의 양

    Q = 헤드개수 × 75 [ℓ/㎡·min] × 10 [min]

       ∴ Q = 헤드개수 × 75 [ℓ/㎡·min] × 10 [min] = 5 × 75 × 10 = 3,750ℓ = 3.75 ㎥

[참고] 가압송수장치의 표준방사량

구 분	표준 방사량
⊙ 포 워터 스프링클러헤드	75 [ℓ/㎡·min] 이상
⊙ 포 헤드 ⊙ 고정포 방출구 ⊙ 이동식 포노즐 ⊙ 압축공기포 헤드	각 포헤드, 고정포 방출구 또는 이동식 포노즐의 설계 압력에 따라 방출되는 소화약제의 양

​

2. 가로 20m 세로 35m인 어떤 주차장에 포워터스프링클러 설비를 설치하려고 한다. 포워터 스프링클러헤드는 최소 몇 개

      설치해야 하는지 구하시오. [3점] ★★★

  [문제풀이]

    포워터 스프링클러설비 헤드 개수 : 면적 / 8㎡ = (20×35) / 8 = 87.5 ≒ 88개

​

[참고] 포 소화설비 헤드 개수 산정

   ◈ 포워터스프링클러설비 : 8글자 : 8 ㎡ 당 헤드 1개

   ◈ 포헤드 : 3글자 : 32 = 9 : 9 ㎡ 당 헤드 1개

   ◈ 감지용 스프링클러 (자동식 기동장치) : 20 ㎡ 당 헤드 1개

[해설] 포소화설비의 헤드 설치개수

구 분		설치 개수
포 워터 스프링클러 (8글자)		1개 / 8 ㎡
포 헤드 (3의 제곱)		1개 / 9㎡
화재 감지용 폐쇄형 스프링클러 헤드		1개 / 20 ㎡
압축공기포 소화설비의 분사 헤드	유류 탱크 주위	1개 / 13.9 ㎡
	특수가연물 저장소	1개 / 9.3 ㎡

※ 포 워터 스프링클러헤드 개수는 바닥면적 8 ㎡ 마다 1개 이상으로 설치해야 하므로 포 워터 스프링클러 헤드 개수 :

     (20m × 35 m) ÷ 8 ㎡ = 87.5 ≒ 88개

​

3. 위험물 옥외탱크에 Ⅰ형 고정 포방출구로 포소화설비를 다음의 조건과 같이 설치하려고 한다. 다음 각 물음에 답하시오.

     [4점]  ★★★

[조건] ① 탱크의 직경은 12 m 이다.

           ② 설비에 사용되는 약제는 6%의 수성막포로서 단위 포소화수용액의 양은 2.27 ℓ/㎡ ·min, 방사시간은 30분이다.

           ③ 보조소화전은 1개 설치되어 있다.   

           ④ 포원액 탱크에서 포방출구까지의 배관의 길이는 20m, 관의 내경은 150 [㎜]이며, 기타의 조건은 무시한다.

가. 포 원액의 양 [ℓ] 을 구하시오.

나. 수원의 양 [㎥]을 구하시오.

[문제풀이]

가. 포 원액의 양 [ℓ]을 구하시오.​

※ 보조포 포원액의 양 : N · S × 8,000 ℓ (8,000 ℓ = 400 ℓ/min × 20min)

※ 배관의 직경이 75 [㎜]를 초과하는 경우 송액관 보정량을 더해준다.

※ 콘루프 방식 · 고정지붕방식 : A·Q·T·S : A = (π/4) · d2

 

※ 보조포의 방출시간은 법적으로 20 [min]으로 정해져 있다.

나. 수원의 양 [㎥]​

[해설] 포소화설비 고정포방출구 방식의 포소화약제저장량, 수원의 양

가. 포소화약제량

  ① 포소화설비 고정포 방출구 방식의 포소화약제의 저장량

    ⊙ 고정포 방출구

         Q① = A · Q1 · T · S

         여기서, Q① : 포소화약제의 양 [ℓ]

                      A : 탱크의 액 표면적 [㎡]

                     Q1 : 단위 포수용액의 양 (방출량) [ℓ/㎡·min]

                      T : 방출시간 [min]

                      S : 포소화약제의 사용농도 [%]

   ② 보조포 소화전

         Q② = N · S · 8,000

         여기서, Q② : 포소화약제의 양 [ℓ]

                      N : 호스접결구의 수 [최대 3개]

                      S : 포 소화약제의 사용농도 [%]

  ③ 배관보정량

        Q③ = A × ℓ × S × 1,000 [ℓ/㎥]

        여기서, Q③ : 배관 보정량 [ ℓ]

                      A : 배관의 단면적 [㎡]

                      ℓ : 배관의 길이 [m]

                      S : 포소화약제의 사용농도 [%]

   ④ 고정포 방출방식의 포소화약제의 저장량

        Q = Q① + Q② + Q③

        여기서, Q : 고정포 방출구 방식의 포소화약제 저장량 [ℓ]

                     Q① : 고정포 방출구 방식에 필요한 포소화약제의 저장량 [ℓ]

                     Q② : 보조포소화전에 필요한 포소화약제 저장량 [ℓ]

                     Q③ : 배관 보정량 [ℓ]

​

4. 경유를 저장하는 직경 20 m, 높이 15 m인 옥외 저장탱크에 고정포 방출구를 설치하였다. 2개의 보조포소화전을 설치,

     경유의 인화점 35 [℃]일 때 다음 각 물음에 답하시오.  (단, 포는 3 % 형을 사용한다) [6점] ★★★★★

 

가. 고정포방출구에 필요한 소화약제의 양 [㎥]을 구하시오.

나. 보조포 소화전에 필요한 소화약제의 양 [㎥]을 구하시오.

다. 포 소화약제의 저장량 [㎥]을 구하시오.

[문제풀이]

가. 고정포 방출구에 필요한 소화약제의 양​

나. 보조포소화전의 소화약제의 양 [㎡]

    Q② = N · S · 8000 = N (호스접결구 개수) × S (농도 %) × 8,000 [ℓ] = 2 × 0.03 × 8,000 = 480 ℓ = 0.48 ㎥

다. 포소화약제의 저장량 [㎥]

    Q = Q① + Q② = 1.13 + 0.48 = 1.61 ㎥

 

[해설] 포소화설비 고정포 방출구 방식의 포소화약제의 저장량

가. 방출구에 필요한 소화약제의 양

     Q① = A · Q1 · T · S

     여기서, Q① : 포소화약제의 양 [ℓ]

                   A : 탱크의 액표면적 [㎡]

                   Q1 : 단위포소화수용액의 양 (방출량) [ℓ/㎡·min]

                   T : 방출시간 [min]

                   S : 포소화약제의 사용농도 [%]

<고정포 방출구의 방출량 및 방사시간>

 

나. 보조포소화전에 필요한 소화약제의 양

       Q② = N · S × 8,000

       여기서, Q② : 보조 포소화전의 소화약제양 [ℓ]

                    N : 호스접결구의 수 (최대 3개)

                    S : 포소화약제의 사용농도 [%]

                    8,000 : 보조포소화전의 수용액량 (400 ℓ/min × 20 min)

                    ∴ Q② = 2 × 0.03 × 8,000 ℓ = 480 ℓ ≒ 0.48 ㎥

  다. 고정포 방출구 방식의 포소화약제의 저장량

         Q = Q① + Q② + Q③

          여기서, Q : 고정포 방출구 방식의 포소화약제 저장량 [ℓ]

                      Q① : 고정포 방출구 방식에 필요한 포소화약제 저장량 [ℓ]

                      Q② : 보조포소화전에 필요한 포소화약제 저장량 [ℓ]

                      Q③ : 배관보정량

​

5. 위험물 옥외 저장탱크인 콘루프 탱크에 고정포 방출구 Ⅱ형을 설치하였다. 다음 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오.

      [10점] ★★★★★

[조건]

  ① 탱크 직경은 10.5 [m]이고 높이는 12 [m]이다.

  ② 소화약제는 6[%]용의 단백포를 사용하며 포수용액량은 220 [ℓ/㎡]고, 방출시간은 55 [min]이다.

가. 방출구의 개수는 ?

나. 고정포 방출구의 방출량 [ℓ/㎡·min]을 구하시오.

다. 필요한 포수용액의 양 [ℓ]을 구하시오.

라. 필요한 포약제의 원액량 [ℓ]을 구하시오.

마. 펌프의 전양정이 50 m이고 효율 60%, 전달계수 1.1 일 때, 전동기의 출력 [kW]을 구하시오.

[문제풀이]

가. 방출구의 개수 : 2개

나. 고정포 방출구의 방출량 [ℓ/㎡·min]

        방출량 = 포수용액량 [ℓ/㎡] / 방출시간 [min] = 220 [ℓ/㎡] / 55 [min] = 4 [ℓ/㎡·min]

다. 필요한 포 수용액의 량 [ℓ]​

라. 필요한 포약제의 원액량 [ℓ]

      Q② = Q① × S = 19,049.83 × 0.06 = 1,142.989 ≒ 1,142.99 [ℓ]

마. 전동기의 동력 [kW]​

[해설] 포소화설비의 고정포방출구 방식

가. 포방출구의 개수

 

다. 포수용액의 양

  ▣ 포소화설비 고정포 방출구 방식의 포소화약제 저장량 (고정포방출구)

        Q① = A · Q1 · T · S

        여기서, Q① : 포소화약제의 양 [ℓ]

                     A : 탱크의 액표면적 [㎡]

                    Q1 : 단위포소화수용액의 양 (방출량) [ℓ/㎡·min]

                    T : 방출시간 [min]

                    S : 포소화약제의 사용농도 [%]

   ⊙ A(탱크의 액표면적) : 직경이 10.5 m 이므로 (π×10.52)/4이다.

   ⊙ Q1 (방출량) : "나"에서 구한 값 4 [ℓ/㎡·min]이다.

   ⊙ T(방출시간) : 55 [min]이다.

   ⊙ S(포소화약제의 사용농도) : 포수용액 = 포원액 + 물(수원)

        6 %용 단백포를 사용하므로

        포수용액 (100%) = 포원액 (6%) + 물(수원) 94 % 가 되므로

         포수용액의 농도 (S) = 1이다.​

6. 다음은 포소화설비에 관한 것이다. 조건 및 표를 참조하여 각 물음에 답하시오. [8점] ★★★★★

[조건]

  ① 탱크는 위험물(인화점 10℃)을 저장하는 옥외저장탱크로 직경 15m, 높이 15m 1기, 직경 10 m, 높이 10 m 1기이며,

       모두 플로팅루프탱크이다.

② 탱크측판과 굽도리판의 간격은 모두 0.3 m 이며, 소화약제는 3% 수성막포를 사용한다.

③ 탱크 1기의 배관길이는 50 m, 내경은 100㎜, 다른 1기의 배관길이는 50 m, 내경은 50 ㎜ 이다.

④ 보조소화전이 설치되어 있으며 쌍구형이다.

⑤ 포소화약제 혼합방식은 프레저프로포셔너 방식이다.

[옥외 탱크 저장소의 고정포 방출구의 수]

 

[고정포 방출구의 방출량 및 방출시간]

 

가. 방출구의 형상은 무엇인가 ?

나. 위험물 탱크에 설치하여야 할 고정포 방출구수는 ?

다. 포소화약제의 저장량 [ℓ]를 구하라.

라. 소화수용액의 저장량 [ℓ]를 구하시오.

[문제풀이]

가. 방출구의 형상 : 특형 방출구

나. 고정포 방출구의 개수 :

다. 포소화약제의 저장량​

라. 포수원의 저장량 [ℓ]​

[참고] 포방출구의 형태 (형상)

탱크의 구조	포방출구
고정지붕방식 (콘루프 탱크)	Ⅰ형 방출구 Ⅱ형 방출구 Ⅲ형 방출구 Ⅳ형 방출구
부상펖개 부착 고정지붕 방식	Ⅱ형 방출구
부상지붕구조 (플로팅루프방식)	특형 방출구

​

7. 경유를 저장하는 탱크의 내부직경이 40m인 플로팅루프(Floating Roof)탱크에 포소화설비의 고정 포방출구를 설치하려

     고 한다. 다음 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오.  [10점] ★★★★★

[조건]

① 포소화약제는 3[%] 용액의 단백포를 사용하며 수용액의 분당 방출량은 8 [ℓ/㎡·min] 이고, 방출시간은 20분으로 한다.

② 탱크내면과 굽도리판의 간격은 2.5 m 로 한다.

③ 펌프의 효율은 60%, 전동기 전달계수는 1.1로 한다.

가. 저장탱크의 특형 방출구에 의해 소화하는데 필요한 포수용액의 양 [㎥], 수원의 양 [㎥], 소화약제의 양 [㎥]을 구하면

      각각 얼마 이상이 되어야 하는가 ?

나. 포수용액은 공급하는 가압송수장치의 분당 토출량 [㎥/min]은 얼마 이상이어야 하는가 ?

다. 펌프의 정격 전양정이 80 [m]라고 할 때 전동기의 출력 [kW]은 얼마 이상이어야 하는가 ?

[문제풀이]

가. 포 수용액의 양 [㎥], 수원의 양 [㎥], 포소화약제 원액의 양 [㎥]

① 포수용액의 양​

② 수원의 양 [㎥]

   Q② = Q① × S =47.12 × 0.97 = 45.706 ≒ 45.71 ㎥

③ 포소화약제 원액의 양 [㎥]

    Q③ = Q① × S = 47.12 × 0.03 = 1.413 ≒ 1.41 ㎥

나. 펌프의 분당 토출량

    Q① ÷ 시간(T) = 47.12 ㎥ ÷ 20 [min] = 2.356 ≒ 2.36 ㎥/min

다. 전동기 출력

8. 유류를 저장하는 탱크의 내부 직경이 50 m인 어느 플로팅 루프 탱크 (부상지붕구조)에 포 소화설비의 방출구를 설치하

     려고 한다. 주어진 조건에 따라 다음 각 물음에 답하시오. [10점] ★★★★★

[조건]

  ① 소화약제는 3% 용액의 단백포를 사용하며 수용액의 분당 방출량은 8 [ℓ/㎡·min]이고, 방출시간은 30분으로 한다.

  ② 탱크 내면과 굽도리판의 간격은 1 [m]로 한다.

  ③ 펌프의 효율은 65 [%]이다.

  ④ 기타 조건은 고려하지 않는다.

가. 플로팅 루프 탱크와 탱크 측판 사이의 환상 면적을 구하시오.

나. 탱크의 특형 방출구에 의하여 소화하는데 필요한 포수용액의 양 [ℓ], 수원의 양 [ℓ], 포수용액 원액의 양 [ℓ]을 각각

       구하시오.

   ① 포수용액의 양 [ℓ]      ② 수원의 양 [ℓ]     ③ 포수용액 원액의 양 [ℓ]

다. 펌프의 전동기 동력 [kW]을 구하시오. (단, 전양정은 80 m이다.)

[문제 풀이]

가. 환상 면적 [㎡]​

나. 포수용액의 양 [ℓ]

   ① Q = A · Q · T · S = 153.94 × 8 × 30 × 1 = 36, 945. 6 ℓ

   ② 수원의 양 : 36,945.6 × 0.97 = 35,837.232 ≒ 35,837.23 ℓ

   ③ 원액의 양 : 36,945.6 × 0.03 = 1,408.368 ≒ 1,408.37 ℓ

다. 펌프의 동력​

9. 경유를 저장하는 탱크의 내부직경이 50인 플로팅루프탱크에 포소화설비를 설치하려고 한다. 다음 조건을 참조하여

     각 물음에 답하시오. [10점] 자주 출제

 

[조건]

  ① 소화약제는 6%용 단백포를 사용하며, 수용액의 분당 방출량은 8 [ℓ/㎡·min]이고, 방사시간은 30분으로 한다.

  ② 탱크 내면과 굽도리판의 간격은 1.2 [m]로 한다.

  ③ 고정포 방출구의 보조 포소화전은 4개 설치되어 있으며 방사량은 400 [ℓ/min]이다.

  ④ 송액관의 내경은 100㎜이고 길이는 200m이다.

  ⑤ 수원의 밀도는 1,000[㎏/㎥]이고 포소화약제의 밀도는 1,050 [㎏/㎥]이다.

가. 고정포 방출구의 종류는 무엇인지 쓰시오.

나. 가압송수장치의 분당 토출량 [ℓ/min]을 구하시오.

다. 수원의 양 [㎥]을 구하시오.

라. 포소화약제의 양 [ℓ]을 구하시오.

마. 수원의 질량 유속 [㎏/s]을 구하시오.

   ① 수원의 질량 유속      ② 포소화약제의 질량 유량

바. 포소화약제의 혼합방식은 어떤 방식인가 ?

[문제풀이]

가. 고정포 방출구의 종류 ? 특형 방출구

나. 가압송수장치의 분당 토출량 [ℓ/min]​

다. 수원의 양

   Q① = Q × S = 44,153.2 × 0.94 = 41,504.008 ℓ ≒ 41.5 ㎥

   Q② = N · S · 8,000 = 22,560 ℓ ≒ 22.56 ㎥​

라. 포소화약제의 양

   Q① = Q × S = 44,153.2 × 0.06 = 2,649.192 ℓ ≒ 2,649.19 ℓ

   Q② = N · S · 8,000 = 3 × 0.06 × 8,000ℓ ≒ 1,440 ℓ​

마. 수원의 질량 유속 [㎏/s] 및 포소화약제의 질량 유량

  ① 수원의 질량 유속 [㎏/s]​

  ② 포소화약제의 질량 유량

바. 포소화약제의 혼합방식은 어떤 방식인가 ? 프레저프로포셔너 방식

 

[참고] ① 펌프 프로포셔너 (펌프 혼합방식)

  ▣ 펌프의 토출관과 흡입관 사이의 배관 도중에 설치한 흡입기에 펌프에서 토출된 물의 일부를 보내고 농도 조절밸브에서

       조정된 포소화약제의 필요량을 포소화약제 탱크에서 펌프 흡입측으로 보내어 혼합하는 방식

 

② 프레저푸르포셔너 방식 (차압혼합방식)

   ㉠ 펌프와 발포기의 중간에 설치된 벤츄리관의 벤츄리 작용과 펌프 가압수의 포소화약제 저장탱크에 대한 압력에 따라

        포소화약제를 혼입 · 혼합하는 방식

   ㉡ 송수관 계통의 노즐에 공기로 소화원액 비례혼합조(P·P·T)에 치환혼입기를 접속하여 사용하는 방식

 

③ 라인푸르포셔너 방식 (관로혼합방식)

    펌프와 발포기의 중간에 설치된 벤츄리관의 벤츄리 작용에 따라 포소화약제를 혼입 · 혼합하는 방식

 

④ 프레저사이드 푸르포셔너 방식 (압입 혼합 방식)

     펌프의 토출압에 압입기를 설치하여 포소화약제 압입용 펌프로 포소화약제를 압입시켜 혼합하는 방식

 

⑤ 압축공기포 믹싱챔버 방식 (압축공기포 혼합 방식)

    ▣ 포수용액에 가압원으로 압축된 공기 또는 질소를 일정비율로 혼합하는 방식

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