포소화설비 실기 기출문제풀이 - 5

1. 그림과 같이 포소화설비를 설치하였을 경우 다음 각 물음에 답하시오. (단, 포헤드의 방사압력은 0.25 [MPa], 배관상의

    총 마찰손실은 12 [m], 포소화약제는 3% 단백포, 펌프효율은 65 %, 전달계수는 1.1, 방출시간은 10분이다. [15점]

      ★★★★★

 

  가. 포 소화원액의 저장량 [ℓ]은 얼마인가 ?

  나. 펌프의 최소 전양정 [m]은 얼마인가 ?

  다. 펌프의 최소 토출량 [ℓ/min]은 얼마인가 ?

  라. 펌프의 동력 [kW]은 얼마인가 ?

  마. 포소화설비에 필요한 기구 5가지를 쓰시오.

  바. 편심리듀서를 사용하는 이유는 ?

​

[참고]

  ▣ 포헤드 : 설치장소 : 차고 · 주차장 · 항공기 격납고

      ⊙ 포수용액 Q = A · Q① · T · S [ℓ]

    ※ Q① : 수성막포 : 3.7 [ℓ/㎡ · min]

                  단백포 : 6.5 [ℓ/㎡ · min]

                  합성계면활성제포 : 8 [ℓ/㎡ · min]

  ▣ 포워터 스프링클러 : 설치장소 : 특수가연물 저장 · 취급하는 곳

      ⊙ 포수용액 Q = N · Q① · T · S [ℓ]

           특수가연물 : 6.5 [ℓ/㎡ · min]

    ※ 포워터스프링클러 : 75 [ℓ/㎡·min]

    ※ 방사시간 T : 포헤드, 포워터스프링클러, 압축공기포 : 10분

    ※ 포소화설비는 규정 방수압력이 없다. (제조사 마다 포헤드의 방사압력이 다르다) 제품의 사양에 따른다.

[문제풀이]

 가. 포소화원액의 저장량 [ℓ]

   Q = A · Q · T · S

       = (9m × 11 m) × 6.5 [ℓ/㎡·min] × 10 min × 0.03 (3%) = 193.05 ℓ

 나. 펌프의 최소 전양정 [m]

     전양정 = 헤드방출압환산수두 + 낙차수두 + 배관의 낙차손실환산수두

        H = h1 + h2 + h3  = 25m + 12m + (0.8m + 1.7m) = 39.5 m

 다. 펌프의 토출량 [ℓ/min]

      Q = A · Q = (9m × 11m) × 6.5 [ℓ/㎡·min] = 643.5 [ℓ/min]

 라. 펌프의 동력 [kW]​

 마. 포소화설비에 필요한 기구 5가지

    ① 포헤드     ② 유수검지장치      ③ 개폐표시형밸브    ④ 혼합기         ⑤ 포원액탱크

 바. 편심리듀서를 사용하는 이유

   ▣ 펌프 흡입측 배관의 공기고임을 방지하기 위하여

​

[해설] 포헤드 설비

 가. 포소화설비의 포소화약제 저장량

     Q = A · Q① · T · S

    여기서, Q : 포소화약제의 양 [ℓ]

                 A : 바닥면적 [㎡]

                 Q① : 방사량 [ℓ/min]

                  T : 방사시간 [min]

                  S : 포소화약제 사용농도 [%]

  ▣ 포헤드의 특정소방대상물별 및 포소화약제에 따른 방사량

소방대상물	포소화약제의 종류	방사량
⊙ 차고 · 주차장 ⊙ 항공기 격납고	수성막포	3.7 [ℓ/㎡·min]
	단백포	6.5 [ℓ/㎡·min]
	합성계면활성제포	8 [ℓ/㎡·min]
특수가연물을 저장 · 취급하는 소방대상물	수성막포	6.5 [ℓ/㎡·min]
	단백포
	합성계면활성제포

나. 전양정

  H = h1 + h2 + h3 + h4

  여기서, H : 전양정 [m]

               h1 : 방출구의 설계압력 환산수두 또는 노즐선단의 방사압력 환산수두 [m]

               h2 : 배관 및 관부속품의 마찰손실수두 [m]

               h3 : 낙차 [m]

               h4 : 소방호스의 마찰손실수두 [m]

  ※ h4 (소방호스의 마찰손실수두) : 포헤드방식 (노즐을 설치하지 않는다)이므로 적용하지 않는다.

 

2. 가로 20 m, 세로 10 m의 특수가연물을 저장 및 취급하는 창고에 포소화설비를 설치하고자 한다. 다음 주어진 조건을

     참조하여 다음 물음에 답하시오. [12점] ★★★★★

[조건]

   ① 포원액은 수성막포 3%를 사용하며 포헤드를 설치한다.

   ② 펌프의 전양정은 35 m 이다.

   ③ 펌프의 효율은 65%이며, 전동기의 전달계수는 1.1 이다.

  가. 헤드를 정방형으로 배치하려고 한다. 포헤드의 설치개수를 구하시오.

  나. 수원의 저수량 [㎥]을 구하시오.

  다. 포원액의 양 [ℓ]을 구하시오.

  라. 펌프의 토출량 [ℓ/㎡·min]을 구하시오.

  마. 펌프의 최소소요동력 [kW]을 구하시오.

​

[문제풀이]

 가. 정방형 헤드 개수

   헤드 간격 S = 2R cos 45° (포소화설비 R : 2.1 m)

                    S = 2 × 2.1 m × cos 45° = 2.969 m

   ① 가로 헤드 설치 개수 = 20 m ÷ 2.969 m = 6.736 ≒ 7개

   ② 세로 헤드 설치 개수 = 10 m ÷ 2.969 m = 3.368 ≒ 4개

       ∴ 헤드 설치개수 = 7 × 4 = 28 개

 나. 수원의 저수량 [㎥]

     수원의 양 Q = A · Q1 · T · S

      Q = (20m×10m) × 6.5 [ℓ/㎡·min] × 10 [min] × 0.97 (97%) =12,610 ≒ 12.61 ㎥

 다. 포 원액의 양 [ℓ]

       수원의 양 Q = A · Q1 · T · S

        Q = (20m×10m) × 6.5 [ℓ/㎡·min] × 10 [min] × 0.03 (3%) =390 ℓ

 라. 펌프의 토출량 [ℓ/min]

        펌프의 토출량 Q = A · Q = (20m×10m) × 6.5 [ℓ/㎡·min] = 1,300 [ℓ/min]

 마. 펌프의 최소 소요동력

[해설] 포헤드 설비

 가. 포헤드의 설치개수 (정방형)

   ① 헤드설치 개수

       ▣ 헤드의 설치개수 = 가로 헤드 설치개수 × 세로 헤드 설치 개수

          ⊙ 가로 헤드 설치 개수 = 가로 길이 ÷ 헤드 간격

          ⊙ 세로 헤드 설치 개수 = 세로 길이 ÷ 헤드 간격

   ② 포 헤드의 배치형태 (정방형)

         S = 2 R cos 45 °

        여기서, S : 포헤드 상호간의 거리 [m]

                     R : 유효 반경 (2.1 m)

   ※ 정방형 헤드 간격

     ▣ 포 소화설비에서의 유효반경 (R)은 특정소방대상물과 구조에 관계없이 헤드간격

        S = 2.1 [m]를 적용한다. 따라서 헤드간격 S = 2 × 2.1 × cos45° = 2.969 m

 

나. 수원의 저수량

    Q = A · Q① · T · S

    여기서, Q : 포소화약제의 양 [ℓ]

                 A : 바닥면적 [㎡]

                Q① : 방사량 [ℓ/min]

                 T : 방사시간 [min]

                 S : 포소화약제 사용농도 [%]

 

※ 포헤드의 특정소방대상물별 포소화약제에 따른 방사량

소방대상물	포소화약제의 종류	방사량
⊙ 차고 · 주차장 ⊙ 항공기 격납고	수성막포	3.7 [ℓ/㎡·min]
	단백포	6.5 [ℓ/㎡·min]
	합성계면활성제포	8 [ℓ/㎡·min]
특수가연물을 저장 · 취급하는 소방대상물	수성막포	6.5 [ℓ/㎡·min]
	단백포
	합성계면활성제포

3. 가로 20 m, 세로 10 m의 특수가연물을 저장 및 취급하는 창고에 포소화설비를 설치하고자 한다. 다음 주어진 조건을

     참조하여 다음 각 물음에 답하시오. [12점] ★★★★★

[조건]

   ① 포원액은 수성막포 3%를 사용하며, 포워터 스프링클러설비를 설치한다.

   ② 펌프의 전양정은 35 m 이다.

   ③ 펌프의 효율은 65%이며, 전동기 전달계수는 1.1 이다.

 가. 헤드를 정방형으로 배치하려고 한다. 포워터 스프링클러헤드 개수를 구하시오.

 나. 수원의 저수량 [㎥]을 구하시오.

 다. 포원액의 양 [ℓ]을 구하시오.

 라. 펌프의 토출량 [ℓ/㎡·min]을 구하시오.

 마. 펌프의 최소소요동력 [kW]을 구하시오.

​

[문제풀이]

 가. 정방형 헤드 개수

       헤드 간격 S = 2R cos 45° (포소화설비 R : 2.1 m)

                       S = 2 × 2.1 m × cos 45° = 2.969 m

    ① 가로 헤드 설치 개수 = 20 m ÷ 2.969 m = 6.736 ≒ 7개

    ② 세로 헤드 설치 개수 = 10 m ÷ 2.969 m = 3.368 ≒ 4개

         ∴ 헤드 설치개수 = 7 × 4 = 28 개

 나. 수원의 저수량 [㎥]

      수원의 양 Q = N · Q1 · T · S

                      Q = 28개 × 75 [ℓ/min] × 10 [min] × 0.97(97%) = 20,370 ℓ = 20.37 ㎥

 다. 포원액의 양 [ℓ]

      포원액의 양 Q = N · Q1 · T · S

                          Q = 28개 × 75 [ℓ/min] × 10 [min] × 0.03(3%) = 630 ℓ

 라. 펌프의 토출량 [ℓ/min]

         펌프의 토출량 Q = N · Q1 = 28개 × 75 [ℓ/min] = 2,100 [ℓ/min]

마. 펌프의 최소 소요동력 [kW]​

[해설] 포헤드 설비

 가. 포헤드의 설치개수 (정방형)

   ① 헤드설치 개수

       ▣ 헤드의 설치개수 = 가로 헤드 설치개수 × 세로 헤드 설치 개수

          ⊙ 가로 헤드 설치 개수 = 가로 길이 ÷ 헤드 간격

          ⊙ 세로 헤드 설치 개수 = 세로 길이 ÷ 헤드 간격

   ② 포 헤드의 배치형태 (정방형)

        S = 2 R cos 45 °

       여기서, S : 포헤드 상호간의 거리 [m]

                    R : 유효 반경 (2.1 m)

 나. 수원의 양

       Q = 헤드 개수 × 75 [ℓ/min] × 10 [min] × 사용농도 [%]

 다. 포원액의 양

        Q = 헤드 개수 × 75 [ℓ/min] × 10 [min] × 사용농도 [%]

 라. 펌프의 토출량

        Q = 헤드 개수 75 [ℓ/min]

 

[참고] 가압송수장치의 표준 방사량

구 분	표준방사량
⊙ 포워터 스프링클러 헤드	75 [ℓ/min]
⊙ 포헤드 ⊙ 고정포 방출구 ⊙ 이동식 포 노즐 ⊙ 압축 공기포 헤드	각 포헤드, 고정포 방출구 또는 이동식 포 노즐의 설계 압력에 따라 방출되는 소화약제의 양

​

4. 다음 그림은 포소화설비의 포 방출구이다. 각 물음에 답하시오. [10점] ★★★★

 

 가. ① ~ ⑦ 번의 명칭을 쓰시오.

 나. 포가 방출될 때 ② 번의 상태를 쓰시오.

 다. ⑧ 번이 경사진 이유를 2가지를 쓰시오.

[답안작성]

 가. ① ~ ⑦ 번의 명칭을 쓰시오.

   ① 포챔버    ② 발포기    ③ 포방출구    ④ 봉판    ⑤ 공기흡입구    ⑥ 챔버 뚜껑 (점검구)  ⑦ 스트레이너

 나. 포가 방출될 때 ②번의 상태를 쓰시오.

   ▣ 포 수용액이 공기 흡입구를 지나면서 공기가 흡입되고 포수용액과 혼합되어 포를 발생시킨다.

 다. ⑧ 번이 경사진 이유를 쓰시오.

   ① 발생된 포를 신속하게 포 방출구로 이동시켜 탱크 내부로 흘러 들어가도록 하기 위하여

   ② 발생된 포 전부를 탱크 내부로 용이하게 흘러 들어 가도록 하기 위하여

 

[해설] Ⅱ 형 포헤드

 

  ▣ 발포기 (포메이커, Foam maker) : 포 수용액이 공기 흡입구를 지나면서 공기가 흡입되고 포수용액과 혼합되어

       포를 발생시키는 방식

  ▣ 포챔버가 경사진 이유

    ⊙ 발생된 포를 신속하게 포방출구로 이동시켜 탱크 내부로 흘러 들어 가도록 하기 위하여

    ⊙ 발생된 포 전부를 탱크 내부로 용이하게 흘러 들어 가도록 하기 위하여

​

5. 포 소화약제의 25 % 환원시간에 대하여 쓰고 소방설비용 헤드의 성능인증 및 제품검사의 기술기준에 따른 환원시간

    측정방법을 쓰시요. [10점] ★

[답안작성]

 가. 25 % 환원시간 : 발포된 포 중량의 25 %가 원래의 포 수용액으로 환원되는데 걸리는 시간

 나. 측정방법

    ① 25% 환원시간시험은 포발포시험과 동시에 실시한다.

    ② 포의 25% 환원시간은 채집한 포로 부터 떨어지는 포수용액의 용기내의 포에 포함되어 있는 포수용액량의 25%가

         환원되는 시간을 측정한다.

    ③ 물을 유지하는 능력의 정도, 포의 유동성을 측정하며 이 측정은 발포배율 측정의 시료로 하고 포시료의 정미중량을

         4등분함으로써 포에 함유되어 있는 포수용액의 25% 용량 (mℓ)을 얻는다.

    ④ 단백포 및 합성계면활성제포 소화약제의 포가 환원되는 시간을 알기 위해서는 콘테이너를 콘테이너대에 놓고 일정

         시간내에 콘테이너의 바닥에 고이는 액을 100 mℓ 용액의 투명용기에 받는다. (포시료의 정미중량 180 g일 때 (1g을

         1mℓ로 환산))

       예) 25% 용량값 = 180 / 4 = 45 mℓ 에 요하는 시간 측정

    ⑤ 수성막포 소화약제의 포시료의 정미중량을 4등분함으로써 포에 함유되어 있는 포수용액의 25%의 용량 [mℓ]을 얻는

         다. 포를 환원하는 시간을 알기 위해서는 메스실린더를 평탄한 시험대에 놓고 일정 시간 대에 메스실린더의 바닥에

         고인 액을 포와 쉽게 판별할 수 있는 때의 계량선을 읽는다. (포시료의 정미중량 200 g 일 때 (1g은 1mℓ로 환산)

       예) 25 % 용량 값 = 240 / 4 = 60 mℓ 에 요하는 시간 측정

    ⑥ 포소화약제 종류에 따른 25 % 환원시간

포소화약제의 종류	25 % 환원시간 (초)
합성계면활성제포 소화약제	180 초 이상
단백포 소화약제	60초 이상
수성막포 소화약제	60초 이상

​

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