할론 소화설비 실기 기출문제풀이 - 2

1. 다음 도면은 어느 소방대상물의 전기실(A실), 발전기실 (B실), 방재실(C실), 밧데리실 (D실)을 방호하기 위한 할론 1301

     의 평면도이다. 그림 및 조건을 참조하여 할론 1301 소화약제의 최소 용기 개수를 구하시오. [12점] ★★★★★

 

[조건]

  ① 약제저장용기방식은 고압식이다.

  ② 소화약제 충전량은 50 ㎏ 이고 용기 내용적은 68 ℓ 이다.

  ③ 도면상 각 실에 대한 배관 내용적 (용기실 내의 입상관 포함)은 다음과 같다.

A실 배관 내용적 : 198 ℓ	B실 배관 내용적 : 78 ℓ
C실 배관 내용적 : 28 ℓ	D실 배관 내용적 : 10 ℓ

  ④ A실에 대한 할론 집합관의 배관 내용적은 88 ℓ 이다.

  ⑤ 할론 소화약제 저장용기와 집합관 사이의 연결관에 대한 내용적은 무시한다.

  ⑥ 설비는 설계기준 온도는 20 ℃ 이다.

  ⑦ 액화 할론 1301의 비중은 20 ℃ 에서 1.6 이다.

  ⑧ 각 실의 개구부는 없다고 가정한다.

  ⑨ 약제 소요량 산출시 각 실의 내부 기둥 및 내용물은 무시한다.

  ⑩ 각 실의 층고 (바닥으로 부터 천장까지의 높이)는 각각 다음과 같다.

A실 및 B실 : 5m

C실 및 D실 : 3 m

  ⑪ 배관 내용적에 대한 계산과정을 상세히 명시하시오.

가. A실      나. B실           다. C실          라. D실

마. 저장용기실에 설치하여야 할 최소 소요병수는 ?

[문제풀이]

  ▣ 할론 1301 소화약제의 최소 용기개수를 구하시오.

가. A실

  ⊙ 소화약제 저장량 [㎏] = [(30m × 30m - 15m × 15m) × 5m] × 0.32 ㎏/㎥ = 1,080 ㎏

  ⊙ 배관 내용적 = 198 ℓ + 88 ℓ = 286 ℓ​

  ⊙ 소화약제량 체적 합계 = 50 ㎏ × 22병 × 0.625 ℓ/㎏ = 687.5 ℓ

  ⊙ 별도 독립방식 여부 = 배관의 내용적 ℓ / 소화약제량 체적 합계 = 286 ℓ / 687.5 ℓ  = 0.416 배 (별도 독립방식 불필요)

     ∴ A실이 저장용기수 : 22병

나. B실

  ⊙ 소화약제 저장량 [㎏] = (15m × 15m × 5m) × 0.32 ㎏/㎥ = 360 ㎏​

  ⊙ 배관 내용적 = 78 ℓ + 88 ℓ = 166 ℓ​

  ⊙ 소화약제량 체적 합계 = 50 ㎏ × 8병 × 0.625 ℓ/㎏ = 250 ℓ

  ⊙ 별도 독립방식 여부 = 배관의 내용적 ℓ / 소화약제량 체적 합계 = 166 ℓ / 250 ℓ  = 0.664 배 (별도 독립방식 불필요)

      ∴ B실이 저장용기수 : 8병

다. C실

  ⊙ 소화약제 저장량 [㎏] = (10m × 15m × 3m) × 0.32 ㎏/㎥ = 144 ㎏​

  ⊙ 배관 내용적 = 28 ℓ + 88 ℓ = 116 ℓ

  ⊙ 소화약제량 체적 합계 = 50 ㎏ × 3병 × 0.625 ℓ/㎏ = 93.75 ℓ

  ⊙ 별도 독립방식 여부 = 배관의 내용적 ℓ / 소화약제량 체적 합계 = 116 ℓ / 93.75 ℓ = 1.237 배 (별도 독립방식 불필요)

      ∴ C실이 저장용기수 : 3병

라. D실

  ⊙ 소화약제 저장량 [㎏] = (10m × 5m × 3m) × 0.32 ㎏/㎥ = 48 ㎏​

  ⊙ 배관 내용적 = 10 ℓ + 88 ℓ = 98 ℓ

  ⊙ 소화약제량 체적 합계 = 50 ㎏ × 1병 × 0.625 ℓ/㎏ = 31.25 ℓ

  ⊙ 별도 독립방식 여부 = 배관의 내용적 ℓ / 소화약제량 체적 합계 = 98 ℓ / 31.25 ℓ  = 3.136 배 (별도 독립방식으로 설치하

         여야 한다.)

      ∴ D실이 저장용기수 : 1병

 마. 저장용기실에 설치해야 할 최소 용기 개수

   ▣ 최소 소용병수 = 22병 + 1병 = 23병

[해설] 할론 소화설비의 저장용기수

가. 저장용기수

나. 할론 소화설비 전역방출방식의 소화약제 저장량

  ▣ 소화약제 저장량 = 방호구역체적 [㎥] × 소요약제량 [㎏/㎥] + 개구부 면적 [㎡]  × 개구부 가산량 [㎏/㎡]

   ◈ 할론 1301 소화설비의 체적 1 ㎥ 당 소요약제량 및 개구부 가산량

소방대상물	소요약제량	개구부 가산량 (자동폐쇄장치 미설치 적용)
차고, 주차장, 전기실, 통신기기실, 합성수지류	0.32 ㎏/㎥	2.4 ㎏/㎡
사류, 면화류, 볏짚류, 목재가공품, 대팻밥, 나무 부스러기 등	0.52 ㎏/㎥	3.9 ㎏/㎡

다. 충전비​

           여기서, C : 충전비 [ℓ/㎏], V : 내용적 [ℓ], G : 1병당 충전량 [㎏]

라. 소화약제량 체적 합계

   ▣ 소화약제량 체적 합계 = 충전량 [㎏] × 병수 × 비체적 [㎥/㎏]

마. 비체적

         여기서, Vs : 비체적 [㎥/㎏], ρ : 밀도 [㎏/㎥]

바. 비중​

         여기서, S : 비중, ρ : t [℃] 의 물질의 밀도 [㎏/㎥]

                      ρw : 물의 밀도 (1,000 ㎏/㎥, 1,000 N·s2/m4)

[참고] NFSC 107 제4조 ⑥

  ▣ 하나의 구역을 담당하는 소화약제 저장용기의 소화약제량의 체적 합계 보다 그 소화약제 방출시 방출경로가 되는 배관

       (집합관 포함)의 내용적이 1.5배 이상일 경우에는 해당 방호구역에 대한 설비는 별도 독립방식으로 하여야 한다.

※ 저장용기실에 설치하여야 하는 저장용기수는 각 방호구역의 저장용기수 중 가장 많은 것을 적용한다. 하지만, 위의 규정

     에 의하여 별도 독립방식으로 할 경우 각 방호구역 중 가장 많은 저장용기수 + 별도 독립방식의 저장용기수를 하여야

     하므로 배관의 내용적, 소화약제량 체적 합계를 구하여 별도 독립방식 여부를 판단하여야 한다.

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2. 어느 방호공간에 할론 1301 소화설비를 설치하였다. 조건을 참조하여 다음 각 물음에 답하시오. [6점] ★★★★

[조건]

  ① 약제 소요량은 500 ㎏ 이다.

  ② 전역방출방식이다.

  ③ 헤드의 방사율은 1.3 ㎏/sec·㎠ 이다.

  ④ 설치된 헤드의 수는 14개 이다.

가. 헤드 1개의 방출유량 [㎏/sec]은 얼마인가 ?

나. 헤드의 등가분구 면적 [㎠]은 얼마인가 ?

다. 헤드의 직경 [㎝]은 얼마인가 ?

[문제풀이]

가. 헤드 1개의 방출유량 [㎏/sec]은 ?​

나. 헤드의 등가 분구 면적 [㎠]​

다. 헤드의 직경 [㎝]는 ?​

3. 어떤 방호대상물에 다음 조건에 따라 할론 소화설비를 설계하려고 할 때 다음의 각 물음에 답하시오. [8점] ★★★★

[조건]

  ① 약제소요량 120 ㎏ (출입구에 자동폐쇄장치 설치)

  ② 초기 압력 강하 1.6 MPa

  ③ 고저에 의한 압력 손실 0.04 MPa

  ④ A, B간의 마찰저항에 의한 압력 손실 0.04MPa

  ⑤ B-C, B-D 간의 각 압력손실 0.02 MPa

  ⑥ 약제 저장압력 4.2 MPa

  ⑦ 작동 30초 이내에 약제 전량이 방출

 

가. 소화설비가 작동하였을 때 A-B간의 배관 내를 흐르는 유량 [㎏/s]은 얼마인가 ?

나. B-C간 약제의 유량 [㎏/s]은 얼마인가 ? (단, B-D간의 유량과 같다.)

다. C점 노즐에0서 방출되는 약제의 압력 [MPa]은 얼마인가 ? (단, D점의 방사압력과 같다.)

라. C점 노즐에서의 방출량이 2.5 ㎏/s·㎠ 일 때 헤드의 등가 분구 면적 [㎠]은 얼마인가 ?

[문제풀이]

가. A-B간의 유량 [㎏/s]​

나. B-C간의 약제 유량 [㎏/s]

      B-C간의 약제 유량 = (4kg/s) ÷ 2 = 2[㎏/s]

다. C점 노즐에서 방출되는 약제의 압력 [MPa]

    ▣ C점 노즐의 압력 = 4.2 MPa - 1.6 Mpa - 0.04 MPa - 0.04MPa - 0.02MPa = 2.5 MPa

라. C점 노즐에서의 방출량이 2.5 ㎏/s·㎠ 일 때 헤드의 등가 분구 면적은 ?​

4. 할론 1301 소화설비에 있어서 분사헤드 1개의 유량이 초당 29.4 N이다. 노즐 방사압력에서의 방출률을 14.7 N/s·㎠라고

    할 때, 분사헤드의 오리피스 구경 [㎝]을 구하시오. (단, 분사헤드에 접속되는 배관의 구경은 32 ㎜ 이며, 분사헤드의 오리

    피스 구멍은 2개 이다.) [4점] ★★★★

[문제풀이]​

5. 가스계 소화설비의 쇼킹 타임 (Soaking time)에 대하여 간단히 설명하시오. [5점] ★★

  [답안] 가스계 소화설비에서 소화약제 방출시 설계농도에 도달한 후 재발화가 일어나지 않는 완전소화 달성에 필요한

            시간

[해설] Soaking Time (설계농도 유지시간)

 

가. 설계농도 유지시간 (Soaking Time)

  ▣ 가스계 소화설비에서 소화약제 방출시 설계농도에 도달한 후 재발화가 일어나지 않는 완전소화 달성에 필요한 시간

나. Soaking Time이 필요한 이유

 ① A급 심부화재

   ㉠ 표면화재 : 연쇄반응 억제에 의한 빠른 소화가 필요

   ㉡ 심부화재 : 질식 및 냉각에 의한 소화가 필요

 ② 가연성, 인화성 액체 위험물

   ㉠ 인화점 이하의 냉각이 필요

   ㉡ 표면의 온도가 높기 때문에 재점화, 재착화가 발생함으로 이를 방지하기 위해 Soaking Time 필요

      ※ 할론 (전역방출방식) : 보통 10분 정도의 시간

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