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1. 할론 1301 소화설비의 전역방출방식과 국소방출방식에 대하여 설명하시오. [4점] ★★

[답안작성]

 ① 전역방출방식 : 고정식 할론 공급장치에 배관 및 분사헤드를 고정 설치하여 밀폐 방호구역내에 할론을 방출하는 설비

 ② 국소방출방식 : 고정식 할론 공급장치에 배관 및 분사헤드를 설치하여 직접 화점에 할론을 방출하는 설비로 화재 발생

                               부분에만 집중적으로 소화약제를 방출하도록 설치하는 방식

[해설] 할론 소화설비의 방출방식

 ① 전역방출방식 : 고정식 할론 공급장치에 배관 및 분사헤드를 고정 설치하여 밀폐 방호구역내에 할론을 방출하는 설비

 ② 국소방출방식 : 고정식 할론 공급장치에 배관 및 분사헤드를 설치하여 직접 화점에 할론을 방출하는 설비로 화재 발생

                               부분에만 집중적으로 소화약제를 방출하도록 설치하는 방식

 ③ 호스릴 방식 : 분사헤드가 배관에 고정되어 있지 않고 소화약제 저장용기에 호스를 연결하여 사람이 직접 화점에 소화

                            약제를 방출하는 이동식 소화설비

2. 다음 그림은 할론 소화설비를 나타낸 것이다. 그림의 방출방식의 종류를 쓰고 해당 방출방식에 대하여 설명하시오. [4점]

     ★★★★

 

   ① 방출방식             ② 설명

[답안작성]

  ① 방출방식 : 전역방출방식

  ② 설명 : 고정식 할론 공급장치에 배관 및 분사헤드를 고정 설치하여 밀폐 방호구역내에 할론을 방출하는 설비

3. 다음 그림은 할론 소화설비의 배치도이다. 그림의 조건에 적합하도록 체크밸브를 도시하시오. (단, 저장용기와 집합관

     사이의 연결배관에는 체크밸브가 설치되어 있다.) [5점]  ★★★★★

[조건]

 

[답안작성]

 

[해설] 가스체크밸브 (Gas check valve)

  ▣ 소화약제의 역류 방지 기능

 

    ⊙ 화살표 방향으로 가스가 흐르며, 화살표 반대방향으로 역류가 방지된다.

4. 다음의 미완성 도면은 할론 1301을 이용한 할론 소화설비의 계통도이다. 이 계통도를 완성하시오. [8점] ★★★★★

 

[답안작성]

 

[해설] 할론 소화설비 계통도

  ① 기동용기 솔레노이드(전자개방밸브(솔레노이드 밸브)) : 감지기 또는 수동조작반의 신호를 받아 기동용 가스용기 또는

       저장용기를 개방시키는 밸브

  ② 압력스위치 : 소화약제 방출시 가스압력에 의해 작동되어 제어반에 신호를 보내 방출표시등이 점등된다.

  ③ 안전장치 (집합관 설치용 안전밸브) : 집합관 (소화약제 저장용기와 선택밸브 또는 개폐밸브 사이에 설치되는 배관)에

       설치되어 배관 및 밸브류 등이 이상고압에 의해 파손되는 것을 방지한다.

  ④ 릴리프 밸브 (기동용 가스용기 설치용 안전밸브) : 기동용 가스용기에 설치되어 배관 및 밸브류 등이 이상고압에 의해

        파손되는 것을 방지한다. 문제의 범례에서 릴리프 밸브는 수계소화설비용이지만 릴리프 밸브 = 안전밸브이므로

        본 문제에서는 가스계 안전밸브로 볼 것

  ⑤ 가스체크밸브 : 소화약제의 역류방지 기능

5. 할론 소화설비에 관한 다음 각 물음에 답하시오. [8점] ★★★

  가. 할론 2402 소화약제를 구성하는 원소기호를 쓰시오.

  나. 할론 소화약제 중 대표적인 소화약제로서 이산화탄소에 비해 저농도로 사용할 수 있는 소화약제를 쓰시오.

  다. 다음 ( )안에 알맞은 말을 쓰시오.

    ⊙ 가압용 가스용기는 질소가스가 충전된 것으로 하고, 그 압력은 21 ℃ 에서 ( ① ) MPa 또는 ( ② ) MPa 이 되도록 하여

         야 한다.

    ⊙ 가압식 저장용기에는 ( ③ ) MPa 이하의 압력으로 조정할 수 있는 압력 조정장치를 설치하여야 한다.

    ⊙ 하나의 구역을 담당하는 소화약제 저장용기의 소화약제량의 체적 합계보다 그 소화약제 방출시 방출경로가 되는

         배관 (집합관 포함)이 내용적의 ( ④ ) 이상일 경우에는 해당 방호구역에 대한 설비는 별도 독립방식으로 하여야 한다.

[답안작성]

  가. 할론 2402 소화약제의 구성 원소 기호 : C, F, Br

  나. 할론 소화약제 중 저농도로 사용하는 대표적인 소화약제 : 할론 1301  

  다. ( ) 안에 들어갈 알맞은 말

     ① 2.5           ② 4.2            ③ 2                ④ 1.5

[해설] 할론 소화설비

  가. 할론 소화약제

약제 명칭
분자식
상온 · 상압
할론 1301
CF3Br
기체
할론 1211
CF2ClBr
기체
할론 2402
C2F4Br
액체

※ 할론 소화약제 명명법

나. 할론 소화약제의 특징

  ① 할론 1301

    ㉠ 상온에서 기체 상태이므로 액화시켜 액상으로 저장하여 사용한다.

    ㉡ 할론소화약제중 대표적인 소화약제로 이산화탄소에 비해 저농도로 사용할 수 있다.

    ㉢ 열분해시 HF 등 미량의 독성물질이 발생되나 인체에 대한 안전성은 높은 편이다.

    ㉣ 전역방출방식 등 고정식 설비에 주로 사용된다.

  ② 할론 1211

    ㉠ 증기압이 낮아 낮은 압력에서도 액화시켜 저장할 수 있다.

    ㉡ A,B,C급 소화기에 주로 사용된다.

  ③ 할론 2402

    ㉠ 상온에서 액상으로 증기의 비중이 크며 독성이 강하다.

    ㉡ 소화약제가 액상이므로 가압식으로 사용한다.

    ㉢ 플루팅루프 탱크 (Floating roof tank) 등 옥외 위험물 탱크시설과 같은 옥외시설물에 국한되어 사용한다.

다. 저장용기의 설치기준

  ① 할론 소화설비의 수치

구 분
할론 1301
할론 1211
할론 2402
축압식 저장용기의
저장압력
2.5 MPa 또는
4.2 MPa
1.1 MPa 또는
2.5 MPa
-
가압용 가스용기
2.5 MPa 또는 4.2 MPa
가압식 저장용기
2 MPa 이하 압력조정장치 설치
방사압력
0.9 MPa
0.2 MPa
0.1 MPa
충전비
가압식
0.9 ~ 1.6 이하
0.7 ~ 1.4 이하
0.51 ~ 0.67 이하
축압식
0.67 ~ 2.75 이하

  ② 저장용기의 개방밸브 방식

     ㉠ 전기식        ㉡ 기계식          ㉢ 가스압력식

  ③ 저장용기의 개방밸브는 안전장치가 부착된 것으로 하며 수동으로도 개방되도록 할 것

  ④ 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.

6. 내용적이 100 ㎥ 인 어느 실에 할론 1301 설비를 하려고 한다. 소화에 필요한 할론의 설계농도가 8%라고 한다면 필요한

     약제는 몇 [kg]인가 ? (단, 설계기준 온도는 21℃ 이고 이 온도에서 할론의 비체적은 0.16 ㎥/kg이며 개구부에 대한 소요

     량은 무시한다.) [4점] ★★★★★

[문제풀이]

[해설] 소화약제량

가. 소화약제량

나. 방출가스량

               여기서, V : 방출가스량 [㎥], O2 : 산소(O2)의 농도 [%]

다. 할론 농도 [%]

          여기서, O2 : 산소(O2)의 농도 [%]

7. 주차장에 1 ㎥ 당 0.52 ㎏의 할론 1301 소화약제를 방사하였을 경우 소화약제의 농도는 몇 [%] 인가 ? (단, 비체적은

     0.162 ㎥/㎏ 이며 무유출일 경우이다.) [4점] ★★★

[문제풀이]

 ◈ 비체적이 0.162 ㎥/㎏ 이므로 1 ㎥ 당 방사되는 소화약제 가스량은 다음과 같다.

    ⊙ 1㎥당 방사되는 소화가스량 = 소화약제 방사량 ㎏ × 비체적 ㎥/㎏  = 0.52 ㎏/㎥ × 0.162 ㎥/㎏ = 0.084 ㎥

8. 전역방출방식의 할론 소화설비 헤드 1개당 분구면적이 1 ㎠, 헤드 방출량이 2 ㎏/s·㎠, 헤드 개수가 5개 일 때, 약제 소요

     량 [㎏]을 구하시오. [3점] ★★★★★

[문제풀이]

  ▣ 소요약제량 = 분구면적 [㎠] × 방사량 [㎏/s·㎠] × 방사시간 [s] × 헤드개수  = 1 ㎠ × 2 ㎏/s·㎠·개 × 10 s × 5개 = 100 ㎏

[해설] 설비별 약제 방사시간

구 분
할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비
할론
소화설비
분말소화설비
이산화탄소 소화설비
할로겐 화합물
불활성 기체
표면화재
심부화재
전역
방출
방식
기타
특정소방
대상물
10초 이내
(최소 설계농도의
95% 이상 방사)
A·C급 화재: 2분
B급화재 :1분
(최소 설계농도의
95% 이상 방사)
10초이내
10초이내
1분이내
7분이내
(설계농도가
2분이내에
30% 
도달)
위험물
제조소등
30초이내
30초이내
60초이내
60초이내
국소
방출
방식
기타
특정소방
대상물
10초이내
30초이내
30초이내
30초이내
위험물
제조소등
30초이내
30초이내
30초이내
30초이내
 

9. 할론 소화설비를 설계하려고 한다. 방출률이 2 ㎏/㎠·2min 이고, 방출노즐의 분구면적이 1 ㎠, 약제방출 노즐은 5개,

    방사시간은 30초 일 때 소요약제량 [㎏]을 구하시오.  [3점] ★★★★★

[문제풀이]

  ▣ 소요약제량 [㎏] = 분구면적 [㎡] × 방출률 [㎏/㎠·2min] × 노즐개수 × 방사시간 [s]

                                 = 1㎠ × 2㎏/㎠·2min × 5개 × 1/4 (2분의 1/4) = 2.5 ㎏

[해설] 소화약제량 (소요약제량)

  ▣ 소요약제량 [㎏] = 분구면적 [㎡] × 방출률 [㎏/㎠·s] × 노즐개수 × 방사시간[s]

       ∴ 소요약제량 = 2 ㎏/㎠·2min × 1 ㎠ × 5개 × 30 s  = 2㎏/㎠·120 s × 1 ㎠ × 5개 × 30 s

                              = (2 ㎏/㎠ × 1 ㎠ × 5개 × 30 s) / 120 s = 2.5 ㎏

10. 다음 도면과 같은 방호대상물에 할론 1301 소화설비를 설계하려고 한다. 다음 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오. [

      [13점] ★

A 실
6 m × 5 m
B 실
10 m × 5 m
C 실
6 m × 6 m
D 실
12 m × 7 m

[조건]

  ① 건물의 층고는 5m이다.

  ② 약제방출방식은 전역방출방식이다.

  ③ 개구부는 자동폐쇄장치가 설치되어 있다.

  ④ A, C실의 기본약제량은 0.33 kg/㎥ 이다.

  ⑤ B, D실의 기본약제량은 0.52 kg/㎥ 이다.

  ⑥ 약제저장용기는 50kg/병 이다.

가. 각 실의 소화약제 저장량과 저장용기수를 구하시오.

나. 할론 1301 소화설비의 Isometric Diagram을 설계하시오.

    (단, 도시기호는

 

[문제풀이]

 가. 각 실의 소화약제량과 저장용기수

  ① A실

    ⊙ 소화약제량 = (6m × 5m × 5m) × 0.33 ㎏/㎥ = 49.5 ㎏

    ⊙ 저장용기수 = 49.5 ㎏ / 50 ㎏ = 0.99 ≒ 1병

  ② B실

    ⊙ 소화약제량 = (10m × 5m × 5m) × 0.52 ㎏/㎥ = 130 ㎏

    ⊙ 저장용기수 = 130 ㎏ / 50 ㎏ = 2.6 ≒ 3병

  ③ C실

    ⊙ 소화약제량 = (6m × 6m × 5m) × 0.33 ㎏/㎥ = 59.4 ㎏

    ⊙ 저장용기수 = 59.4 ㎏ / 50 ㎏ = 1.188 ≒ 2병

  ④ D실

    ⊙ 소화약제량 = (12m × 7m × 5m) × 0.52 ㎏/㎥ = 218.4 ㎏

    ⊙ 저장용기수 = 218.4 ㎏ / 50 ㎏ = 4.386 ≒ 5병

 나. 할론 1301 소화설비의 Isometric Doagram을 설계하시오.

 

[해설] 할론 소화설비의 소화약제 저장량 및 저장용기수 · Isometric Diagram

 가. 할론 소화설비 전역방출방식의 소화약제 저장량

   ▣ 소화약제저장량 [㎏] = 방호구역 체적 [㎥] × 소화약제량 [㎏/㎥] + 개구부 면적 [㎡]  × 개구부 가산량 [㎏/㎡]

나. 저장용기수

다. 저장용기실에 설치하여야 할 저장용기수는 각 방호구역의 저장용기수 중 가장 많은 것을 적용하므로 D실의 5병을 선정

      하여 저장용기실의 Isometric Diagram을 설계한다.

 

  ① 할론 저장용기 : 할론 소화약제를 저장하는 용기 (고압식)

  ② 기동용기 : 솔레노이드 밸브에 의해 개방되어 선택밸브 및 소화약제 저장용기를 개방시킨다.

  ③ 선택밸브 : 화재가 발생한 방호구역에만 소화약제가 방출될 수 있도록 하는 밸브

  ④ 안전밸브 : 집합관에 설치되어 배관 및 밸브류 등이 이상 고압에 의해 파손되는 것을 방지한다.

  ⑤ 집합관 : 소화약제 저장용기와 선택밸브 또는 개폐밸브 사이에 설치되는 배관

11. 다음 도면과 같은 통신기기실에 할론 1301 소화설비를 설계하려고 한다. 다음 조건을 참조하여 물음에 답하시오.

      [10점] ★★★★★

 

[조건]

  ① 건물의 층고 (높이)는 4m이다.

  ② 약제방출방식은 전역방출방식이다.

  ③ 약제는 할론 1301 을 사용한다.

  ④ 약제용기의 내용적은 68 ℓ 로 하고 충전비는 1.36 이다.

  ⑤ 방호대상물에는 자동폐쇄장치가 전부 설치되어 있다.

가. 방호구역상 필요한 저장용기의 수량을 각 실별로 산출하시오.

   ① A실         ② B실       ③ C실           ④ D실         ⑤ E실

나. 저장용기실에 설치하여야 할 최소 용기수는 몇 개인가 ?

[문제풀이]

 가. 각 실별 소화약제 저장용기수

  ① A실

    ⊙ 1병당 저장량 [㎏] = 내용적 [ℓ] / 충전비 [ℓ/㎏] = 68 ℓ / 1.36 [ℓ/㎏] = 50 ㎏

    ⊙ 소화약제저장량 [㎏] = (13m × 10 m × 4 m) × 0.32 [㎏/㎥] = 166.4 ㎏

        ∴ 저장용기수 = 166.4 ㎏ / 50 ㎏ = 3.328 ≒ 4병

  ② B실

    ⊙ 소화약제저장량 [㎏] = (13m × 5 m × 4 m) × 0.32 [㎏/㎥] = 83.2 ㎏

        ∴ 저장용기수 = 83.2 ㎏ / 50 ㎏ = 1.664 ≒ 2병

  ③ C실

    ⊙ 소화약제저장량 [㎏] = (13m × 5 m × 4 m) × 0.32 [㎏/㎥] = 83.2 ㎏

        ∴ 저장용기수 = 83.2 ㎏ / 50 ㎏ = 1.664 ≒ 2병

  ④ D실

    ⊙ 소화약제저장량 [㎏] = (10m × 10m × 4 m) × 0.32 [㎏/㎥] = 128 ㎏

        ∴ 저장용기수 = 128 ㎏ / 50 ㎏ = 2.56 ≒ 3병

  ⑤ E실

       ⊙ 소화약제저장량 [㎏] = [(30m × 15m - 10m ×10m) × 4 m] × 0.32 [㎏/㎥]  = 832 ㎏

         ∴ 저장용기수 = 832 ㎏ / 50 ㎏ = 16.64 ≒ 17병

나. 저장용기실에 설치하여야 할 저장용기수 : 17병

 

[해설] 할론 소화설비의 저장용기수

 가. 할론 소화설비 전역방출방식의 소화약제 저장량

   ▣ 소화약제저장량 [㎏] = 방호구역 체적 [㎥] × 소화약제량 [㎏/㎥] + 개구부 면적 [㎡]  × 개구부 가산량 [㎏/㎡]

     ◈ 할론 소화설비 체적 1㎥ 당 소화약제량 및 개구부 가산량

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

나. 충전비

다. 저장 용기수

12. 어느 건물에 다음 도면과 같이 할론 소화설비를 설치하려고 한다. 도면 및 주어진 조건을 참조하여 다음 각 물음에 답하

       시오. [12점] ★★★★

 

[조건]

  ① 건물의 층고는 5m 이다.

  ② 저장용기 1병에 대한 소화약제의 저장량은 50 kg이다.

  ③ A, C실의 기본약제량은 0.32 ㎏/㎥ 이다.

  ④ B, D실의 기본약제량은 0.52 ㎏/㎥ 이다.

  ⑤ Isometric Diagram 작성시 다음의 기호를 사용할 것

 

가. 각 실의 약제 소요량과 용기수를 산출하시오.

   ① A실      ② B실         ③ C실          ④ D실

나. Isometric Diagram을 작도하시오. (단, 반드시 각을 잡아서 작도를 할 것)

 

[문제 풀이]

 가. 각 실의 약제 소요량과 저장용기수

  ① A실

    ⊙ 약제 저장량 = (5m × 15 m × 5 m) × 0.32 ㎏/㎥ = 120 ㎏

    ⊙ 저장용기수 = 120 ㎏ / 50 ㎏ = 2.4 ≒ 3병

  ② B실

    ⊙ 약제 저장량 = (5m × 10 m × 5 m) × 0.52 ㎏/㎥ = 130 ㎏

    ⊙ 저장용기수 = 130 ㎏ / 50 ㎏ = 2.6 ≒ 3병

  ③ C실

    ⊙ 약제 저장량 = (5m × 10 m × 5 m) × 0.32 ㎏/㎥ = 80 ㎏

    ⊙ 저장용기수 = 80 ㎏ / 50 ㎏ = 1.6 ≒ 2병

 ④ D실

    ⊙ 약제 저장량 = (5m × 5 m × 5 m) × 0.52 ㎏/㎥ = 65 ㎏

    ⊙ 저장용기수 = 65 ㎏ / 50 ㎏ = 1.3 ≒ 2병

 나. Isometric Diagram 작도

 

[해설] 할론 소화설비의 약제 소요량 · 용기수 · Isometric Diagram 작도

  가. 할론 소화설비 전역방출방식의 소화약제 저장량

    ▣ 소화약제저장량 [㎏] = 방호구역체적 [㎥] × 소화약제량 [㎏/㎥] + 개구부 면적 [㎡]  × 개구부 가산량 [㎏/㎡]

  나. 저장용기수

 다. Isometric Diagram 작도

 

  ① 할론 실린더 (할론 저장용기) : 할론 소화약제를 저장하는 용기 (고압식)

  ② 기동용기 : 솔레노이드 밸브에 의해 개방되어 선택밸브 및 소화약제 저장용기를 개방시킨다.

  ③ 선택밸브 : 화재가 발생한 방호구역에만 소화약제가 방출될 수 있도록 하는 밸브

  ④ 가스체크밸브 : 소화약제의 역류 방지 기능

  ⑤ 안전밸브 : 집합관에 설치되어 배관 및 밸브류 등이 이상고압에 의해 파손되는 것을 방지한다.

  ⑥ 집합관 : 소화약제 저장용기와 선택밸브 또는 개폐밸브 사이에 설치되는 배관

  ⑦ 방사헤드 : 화재시 해당 방호구역에 소화약제를 방사한다.

13. 다음의 도면과 조건을 참조하여 방호구역 별로 소요되는 전역방출방식의 할론 소화설비에서 각 실의 분사헤드 1개 당

       방출량 [㎏/s]을 구하시오. [8점] ★★★★

 

[조건]

  ① 각 실의 층고는 5m이다.

  ② 저장용기 1병에 대한 소화약제의 저장량은 45 ㎏ 이다.

  ③ A, C실의 기본약제량은 0.32 ㎏/㎥ 이다.

  ④ B, D실의 기본약제량은 0.52 ㎏/㎥ 이다.

  ⑤ 방호구역은 4개 구역으로서 개구부는 무시한다.

  ⑥ 분사헤드의 수는 도면 수량기준으로 한다.

  ⑦ 방출량 [㎏/s] 계산시 약제용량은 적용되는 용기의 용량을 기준으로 한다.

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

 

[문제풀이]

 ▣ 각 실의 분사헤드당 방출량 [㎏/s]

  가. A실

    ① 소화약제 저장량 = (16m × 5m × 5m) × 0.32 ㎏/㎥ = 48 ㎏

    ② 저장용기수 = 48 ㎏ / 45 ㎏ = 1.066 ≒ 2병

  나. B실

    ① 소화약제 저장량 = (12m × 7m × 5m) × 0.52 ㎏/㎥ = 218.4 ㎏

    ② 저장용기수 = 218.4 ㎏ / 45 ㎏ = 4.853 ≒ 5병

  다. C실

   ① 소화약제 저장량 = (6m × 6m × 5m) × 0.32 ㎏/㎥ = 57.6 ㎏

   ② 저장용기수 = 57.6 ㎏ / 45 ㎏ = 1.28 ≒ 2병

  라. D실

    ① 소화약제 저장량 = (10m × 5m × 5m) × 0.52 ㎏/㎥ = 130 ㎏

    ② 저장용기수 = 130 ㎏ / 45 ㎏ = 2.888 ≒ 3병

#할론 #소화설비 #소화약제 #할론1301 #할론1211 #할론2402 #질소가스 #가압가스

#가스압력식 #방사압력 #비체적 #전역방출방식 #분구면적 #선택밸브 #Isometric

#Diagram #안전밸브 #가스체크밸브 #내용적 #방사헤드 #할론실린더

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1. 다음 그림과 같은 위험물 탱크에 국소방출방식으로 이산화탄소 소화설비를 고압식으로 설치하려고 한다.

     각 물음에 답하시오. [6점] ★★★★★

 

 가. 방호공간의 체적 [㎥]을 구하시오.

 나. 소화약제 저장량 [㎏]을 구하시오.

 다. 하나의 분사헤드에 대한 방사량 [㎏/s]을 구하시오.

[문제풀이]

 ▣ 소화약제의 저장량

  ◈ 면적식 [㎡]

    ⊙ 조건 : 위면이 개방되어 있거나, 연소면이 한정되고, 비산의 우려가 없는 경우

   ① 고압식 : 표면적(위면) × 13 ㎏/㎡ × 1.4

   ② 저압식 : 표면적(위면) × 13 ㎏/㎡ × 1.1

  ◈ 체적식 [㎥]

   a : 방호대상물 주위에 설치된 벽 면적 합계 (실제 벽면적 합계)

        ※ 방호대상물로 부터 0.6 m 이내의 벽만 인정

   A : 방호공간의 벽면적

[답안작성]

가. 방호공간의 체적 [㎥]

   ▣ 방호공간의 체적 [㎥] = 가로[m] × 세로 [m] × 높이 [m]

                                          = (2m + 0.6m + 0.6m) × (1m + 0.6m + 0.6m) × (1.5m + 0.6m)

                                          = 3.2m × 2.2 m × 2.1 m = 14.784 ≒ 14.78 ㎥

나. 소화약제 저장량

   a = 0 : 벽이 설치되어 있지 않음

   A = (3.2 × 2.1) × 2 + (2.2 × 2.1) × 2 = 22.68 ㎡

     ∴ 소화약제 저장량 = 14.78 × (8 - 6 (0/22.68)) × 1.4 = 165.536 ≒ 165.54 ㎏

다. 하나의 분사헤드에 대한 방사량 [㎏/s]

  ▣ 하나의 분사헤드에 대한 방사량

[해설] 이산화탄소 소화설비 (국소방출방식)

 가. 방호공간 : 방호대상물의 각 부분으로 부터 0.6m의 거리에 둘러 쌓인 공간

 

 나. 이산화탄소 소화설비 국소방출방식의 소화약제 저장량

 

      여기서, a : 방호공간 주위에 설치된 벽 면적의 합계 [㎡] (0.6m 이내에 설치된 실제 벽)

                   A : 방호공간의 벽 면적 (벽이 없는 경우에는 0.6m의 가상의 벽 부분의 면적)의  합계 [㎡]

                   (0.6 m 이내에 실제 벽이 있을 경우를 포함하며 0.6 m 이내에 벽이 없을 경우에는 가상의 벽 부분의 면적의

                  합계)

다. 하나의 분사헤드에 대한 방사량

설비별 약제 방사시간

구 분
할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비
할론
소화설비
분말소화설비
이산화탄소 소화설비
할로겐 화합물
불활성 기체
표면화재
심부화재
전역
방출
방식
기타
특정소방
대상물
10초 이내
(최소 설계농도의
95% 이상 방사)
A·C급 화재: 2분
B급화재 :1분
(최소 설계농도의
95% 이상 방사)
10초이내
10초이내
1분이내
7분이내
(설계농도가
2분이내에
30% 
도달)
위험물
제조소등
30초이내
30초이내
60초이내
60초이내
국소
방출
방식
기타
특정소방
대상물
10초이내
30초이내
30초이내
30초이내
위험물
제조소등
30초이내
30초이내
30초이내
30초이내
 

※ 약제 방출시간 [S, min]

  CO2 : - 표면화재 : 1분

             - 심부화재 : 7분 (2분이내 설계농도 30% 도달)

  할론 : 10초 (무조건)

  분말 : 30초 (무조건)

  할로겐화합물 · 불활성기체 : 할로겐화합물 : 10초

  불활성기체 : A·C급 화재 : 2분

                       B급 화재 : 1분

 

2. 다음 그림과 같은 위험물 탱크에 국소방출방식으로 이산화탄소 소화설비를 고압식으로 설치하려고 한다. 각 물음에

    답하시오. (단, 고압식이며, 방호대상물 주위에는 방호대상물과 동일한 크기의 벽이 설치되어 있다.) [6점] ★★★★★

 

 가. 방호공간의 체적 [㎥]을 구하시오.

 나. 소화약제 저장량 [㎏]을 구하시오.

 다. 하나의 분사헤드에 대한 방사량 [㎏/s]을 구하시오.

[문제풀이]

 가. 방호공간의 체적 [㎥]

   ▣ 방호공간의 체적 [㎥] = 가로[m] × 세로 [m] × 높이 [m] = 2m × 1m × (1.5m + 0.6m) = 4.2 ㎥

   ※ 높이 즉, 위 쪽으로는 벽이 없으므로 가상으로 0.6m의 높이를 설정하여 방호구역의 체적을 설정한다.

  나. 소화약제 저장량

           a : (2×1.5×2) + (1×1.5 × 2) = 9 ㎡

           A : (2×2.1×2) + (1×2.1 × 2) = 12.6 ㎡

 다. 하나의 분사헤드에 대한 방사량 [㎏/s]

3. 방호대상물 규격이 가로 3m, 세로 7m, 높이 2m인 특수가연물 제1종이 있다. 화재시 비산할 우려가 있어 밀폐된 용기에

    저장하였다. 이산화탄소 소화설비를 국소방출방식으로 설계하려고 할 때 고압식과 저압식의 경우 각각의 약제 저장량은

    몇 [㎏]인지 계산하시오. (단, 방호대상물 주위에 가로 3.2m, 세로 7.2 m, 높이 2.2 m의 벽이 설치되어 있다.) [6점]

     ★★★★★

   ① 고압식             ② 저압식

[문제풀이]

  ① 고압식

      ⊙ 방호공간의 체적 = 가로 m × 세로 m × 높이 m  = 3.2 m × 7.2 m × (2m + 0.6 m) = 59.904 ㎥

      ⊙ a : (3.2×2.2)×2+(7.2×2.2)×2 = 45.76 [㎡]

      ⊙ A : (3.2×2.6)×2+(7.2×2.6)×2 = 54.08 [㎡]

  ② 저압식

[해설] 이산화탄소 소화설비 (국소방출방식)

 가. 이산화탄소 소화설비 국소방출방식의 소화약제 저장량

 

 

 

4. 가로 4m, 세로 3m, 높이 2m인 윗면이 개방된 용기에 이산화탄소 소화설비를 국소방출방식으로 설계하려고 한다.

    소화약제 저장량 [㎏]을 구하시오. (단, 고압식이며 고정벽은 없다.) [5점] ★★★★★

[문제풀이]

▣ 이산화탄소 소화설비 국소방출방식의 면적식

⊙ 소화약제 저장량 = 표면적 (윗면) × 13 ㎏/㎡ × 1.4 = (4m × 3m) × 13㎏/㎡ × 1.4

= 218.4 ㎏

[참고] 이산화탄소 소화약제 국소방출방식의 소화약제 저장량

      여기서, a : 방호공간 주위에 설치된 벽 면적의 합계 [㎡] (0.6m 이내에 설치된 실제 벽)

                   A : 방호공간의 벽 면적 (벽이 없는 경우에는 0.6m의 가상의 벽 부분의 면적)의  합계 [㎡]

                   (0.6 m 이내에 실제 벽이 있을 경우를 포함하며 0.6 m 이내에 벽이 없을 경우에는 가상의 벽 부분의 면적의

                   합계)

5. 어느 소방대상물에 화재안전기준과 다음 조건에 따라 이산화탄소 소화설비를 설치하려고 한다. 다음 조건을 참조하여

    각 물음에 답하시오. [24점] ★★★★★

[조건]

 ① 소방대상물 천장까지의 높이는 3 m 이고 방호구역의 크기와 용도는 다음과 같다.

통신기기실
가로 12 m × 세로 10 m
자동폐쇄장치 설치
전자제품 창고
가로 20m × 세로 10 m
개구부 2m × 2 m
위험물 저장 창고
가로 32 m × 세로 10 m
자동폐쇄장치 설치

  ② 소화약제는 고압식으로 하고 충전량은 45 ㎏이다.

  ③ 통신기기실과 전자제품창고는 전역방출방식으로 설치하고 위험물 저장 창고에는 국소방출방식을 적용한다.

  ④ 개구부 가산량은 10 ㎏/㎡, 사용하는 CO2 순도 99.5 %, 헤드의 방사율 1.3 ㎏/min·개 이다.

  ⑤ 위험물 저장창고에는 가로, 세로가 각각 5m, 높이가 2m인 개방된 용기에 제4류 위험물을 저장한다.

  ⑥ 기타 조건은 소방관련 법규 및 화재안전기준에 따른다.

가. 각 방호구역에 대한 약제 저장량은 몇 [㎏]이상인가 ?

   ① 통신기기실        ② 전자제품창고           ③ 위험물 저장소

나. 각 방호구역별 약제 저장용기는 몇 병인가 ?

   ① 통신기기실        ② 전자제품창고           ③ 위험물 저장소

 다. 통신기기실 헤드의 방사압력은 몇 [MPa]이어야 하는가 ?

 라. 통신기기실에서 약제가 방출되는 시간은 몇 분이내로 하여야 하는가 ?

 마. 전자제품창고의 헤드수를 14개로 할 때 헤드의 분구면적[㎟]을 구하시오.

 바. 소화약제 저장용기의 저장온도가 20 [℃]일 때 압력 [MPa]은 얼마인가 ?

 사. 소화약제 저장용기는 몇 [MPa] 이상의 내압시험압력에 합격하여야 하는가 ?

 아. 전자제품창고에 방출하여야 하는 이산화탄소의 체적 [㎥]을 구하시오. (단, 전자제품창고는 25 ℃ 의 표준대기압 상태

       라고 한다.)

 자. 배관의 설치기준에 관한 ( )안을 완성하시오.

  ▣ 강관을 사용하는 경우의 배관은 압력배관용 탄소강관 (KS D 3562) 중 스케줄 ( ① )  (저압식은 스케줄 ( ② ))이상의 것

       또는 이와 동등 이상의 강도를 가진 것으로 ( ③ ) 등 으로 방식처리된 것을 사용할 것. 다만, 배관의 호칭구경이 20 ㎜

       이하인 경우에는 스케줄 ( ④ ) 이상인 것을 사용할 수 있다.

[문제풀이]

 가. 소화약제의 저장량 [㎏]

    ① 통신기기실

   ② 전자제품창고

  ③ 위험물 저장소

나. 약제저장용기의 병수

  ① 통신기기실

  ② 전자제품 창고

     ▣ 저장용기수 = 1,246.23 / 45 = 27.694 ≒ 28병

  ③ 위험물 저장소

     ▣ 저장용기수 = 457.29 / 45 = 10.162 ≒ 11병

 다. 통신기기실 헤드의 방사압력 : 2.1 [MPa]

 라. 통신기기실에서 약제 방출시간 : 7분 (설계농도가 2분 이내에 30% 도달)

 마. 전자제품창고의 헤드를 14개로 할 때 헤드의 분구면적 [㎟]은 ? 

 바. 소화약제 저장용기의 저장압력 : 6 [MPa]

 사. 소화약제 저장용기의 내압시험압력 : 25 [MPa]

 아. 전자제품창고에 방출하여야 하는 이산화탄소(CO2)의 체적은 ?

자. ( )안을 완성하시오.

  ▣ 강관을 사용하는 경우의 배관은 압력배관용 탄소강관 (KS D 3562) 중 스케줄 (① 80) (저압식은 스케줄 ( ② 40 ))이상

       의 것 또는 이와 동등 이상의 강도를 가진 것으로 ( ③ 아연도금 ) 등으로 방식처리된 것을 사용할 것. 다만, 배관의 호칭

       구경이 20 ㎜ 이하인 경우에는 스케줄 ( ④ 40 ) 이상인 것을 사용할 수 있다.

[해설] 이산화탄소 소화설비 (전역방출방식 ·국소방출방식)

 가. 이산화탄소 소화설비 전역방출방식의 소화약제 저장량 (심부화재)

     ▣ 소화약제저장량 [㎏] = 방호구역체적 [㎥] × 소화약제량 [㎏/㎥] + 개구구 면적 [㎡] × 개구부 가산량 [ ㎏/㎡]

※ 이산화탄소 (CO2) 소화설비의 체적 1 ㎥ 당 소화약제량

소방대상물
소요약제량
개구부 가산량
(자동폐쇄장치
미설치시 적용)
⊙ 전기설비 (유압기기 제외)
⊙ 케이블실
1.3 ㎏/㎥
10 ㎏/㎡
⊙ 전기설비 (55㎥ 미만)
1.6 ㎏/㎥
⊙ 서고, 전자부품창고, 목재가공창고, 박물관
2.0 ㎏/㎥
⊙ 고무류, 면화류창고, 모피창고, 석탄창고, 집진설비
2.7 ㎏/㎥

※ 이산화탄소 소화설비 국소방출방식의 소화약제 저장량

 

      여기서, a : 방호공간 주위에 설치된 벽 면적의 합계 [㎡] (0.6m 이내에 설치된 실제 벽)

                   A : 방호공간의 벽 면적 (벽이 없는 경우에는 0.6m의 가상의 벽 부분의 면적)의  합계 [㎡]

                   (0.6 m 이내에 실제 벽이 있을 경우를 포함하며 0.6 m 이내에 벽이 없을 경우에는 가상의 벽 부분의 면적의

                  합계)

 

※ 이산화탄소 소화설비 관련 압력 기준

구 분
기준
저장용기의 저장압력
고압식
⊙ 20℃ (상온) : 6 [MPa]
저압식
(자동냉동장치)
⊙ 18℃ 이하 : 2.1 [MPa]
저장용기의 내압시험압력
고압식
⊙ 25 [MPa] 이상
저압식
⊙ 3.5 [MPa] 이상
개폐밸브 또는 선택밸브
배관 부속품의 팽창압력
고압식
⊙ 1차측 : 4[MPa] 이상
⊙ 2차측 : 2[MPa] 이상
저압식
⊙ 2[MPa] 이상
기동용 가스용기의 충전압력 [21℃] 기준
⊙ 6 [MPa] 이상
기동용 가스용기의 내압시험 압력
⊙ 25 [MPa] 이상
기동용 가스용기의 안전장치의 작동압력
⊙ 내압시험압력의 0.8~1 (내압시험압력) 이하 : 20 ~25 [MPa]
     이하
저장용기의 선택밸브 또는 개폐밸브 사이의
안전장치 작동압력
⊙ 내압시험압력의 0.8배
   - 고압식 : 20 [MPa]
   - 저압식 : 2.8 [MPa]
안전밸브의 작동압력 (저압식)
⊙ 내압시험압력의 0.6 ~ 0.8배  (2.24 ~ 2.8 [MPa])
충전의 작동압력 (저압식)
내압시험압력의 0.8 ~ 1 (내압시험 압력) 2.8 ~ 3.5 [MPa]
압력경보장치의 작동압력 (저압식)
⊙ 2.3[MPa]이상 1.9 [MPa] 이하
충전비 (저장용기)
고압식
1.5 ~ 1.9 이하
저압식
1.1 ~ 1.4 이하
분사헤드의 방사압력
고압식
⊙ 2.1 [MPa] 이상
저압식
⊙ 1.05 [MPa] 이상

※ 설비별 약제 방사시간

구 분
할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비
할론
소화설비
분말소화설비
이산화탄소 소화설비
할로겐화합물
불활성기체
표면화재
심부화재
전역
방출
방식
기타
특정소방
대상물
10초 이내
(최소 설계농도의
95% 이상 방사)
A·C급 화재: 2분
B급화재 :1분
(최소 설계농도의
95% 이상 방사)
10초이내
10초이내
1분이내
7분이내
(설계농도가
2분이내에
30% 
도달)
위험물
제조소등
30초이내
30초이내
60초이내
60초이내
국소
방출
방식
기타
특정소방
대상물
10초이내
30초이내
30초이내
30초이내
위험물
제조소등
30초이내
30초이내
30초이내
30초이내

[참고] 이산화탄소 소화설비 배관의 설치기준 [NFSC 106 제8조 ①]

  ① 배관은 전용으로 할 것

  ② 강관 · 동관의 배관과 배관부속은 다음 표에 따른다.

구 분
설치조건
강관 (압력배관용 탄소강관)
고압식
스케줄 80 이상
(호칭구경 20㎜ 이하 : 스케줄 40 이상)
저압식
스케줄 40 이상
동관 (이음이 없는 동 및 동합금관)
고압식
16.5 MPa 이상
저압식
3.75 MPa 이상
배관 부속
고압식
1차측 : 4 MPa 이상
2차측 : 2 MPa 이상
저압식
2 MPa 이상

 

6. 다음은 이산화탄소 소화설비 수동식 가압장치의 설치기준이다. 다음 글을 잘 읽어 보고  (   )안에 알맞은 답을 쓰시오.

    [8점] ★★★

가. 전역방출방식은 ( ① ) 마다. 국소방출방식은 ( ② )마다 설치할 것.

나. 해당 방호구역의 충입구 부분 등 조작자가 ( ③ )에 설치할 것

다. 기동장치 조작부는 바닥으로 부터 높이 ( ④ ) 이상 ( ⑤ )이하의 위치에 설치하고 보호장치를 할 것

라. 기동장치에는 가까운 곳의 보기 쉬운 곳에 ( ⑥ )라고 표시한 표지를 할 것

마. 전기를 사용하는 기동장치에는 ( ⑦ )을 설치할 것

바. 기동장치의 방출용 스위치는 ( ⑧ )와 연동하여 조작될 수 있는 것으로 할 것

[문제풀이]

  ① 방호구역           ② 방호대상물            ③ 쉽게 피난할 수 있는 장소        ④ 0.8 m            ⑤ 1.5 m

  ⑥ 이산화탄소 소화설비 기동장치           ⑦ 전원표시등            ⑧ 음향경보장치

[해설] 이산화탄소 소화설비 수동식 기동장치의 설치기준 [NFSC 106 제 6조]

  ① 전역방출방식은 방호구역마다, 국소방출방식은 방호대상물 마다 설치할 것

  ② 해당 방호구역의 출입구 부분 등 조작을 하는 자가 쉽게 피난할 수 있는 장소에 설치할

  ③ 기동장치의 조작부는 바닥으로 부터 높이 0.8m 이상 1.5 m 이하의 위치에 설치하고 보호판 등에 따른 보호장치를 설치

       할 것

  ④ 기동장치에는 그 가까운 곳의 보기 쉬운 곳에 '이산화탄소 소화설비 기동장치'라고 표시한 표지를 할 것

  ⑤ 전기를 사용하는 기동장치에는 전원표시등을 설치할 것

  ⑥ 기동장치의 방출용 스위치는 음향경보장치와 연동하여 조작될 수 있는 것으로 할 것

[참고] 방출지연 스위치

  ▣ 수동식 기동장치의 부근에는 소화약제방출을 지연시킬 수 있는 비상스위치를 설치할 것

7. 소방시설 종합정밀점검표에서 이산화탄소 소화설비 수동식 기동장치의 점검항목 5가지를 쓰시오 [5점]

  [답안작성]

  ① 방호구역별 또는 방호대상물별 설치위치 (높이 포함) 및 기능

  ② 조작부의 보호판 및 기동장치의 표지상태

  ③ 전원등 상태

  ④ 음향경보장치와 연동 기능

  ⑤ 방출지연 비상 스위치 작동 상태

[해설] 이산화탄소 소화설비 종합정밀점검표 (기동장치) (소방시설 자체 점검사항 등에 관한 고시 [서식 3의 11])

번호
점검항목
3
<기동장치>
 가. 수동식 기동장치
   ⊙ 방호구역별 또는 방호대상별 설치위치 (높이 포함) 및 기능
   ⊙ 조작부의 보호판 및 기동장치의 표시상태
   ⊙ 전원 등 상태
   ⊙ 음향경보장치와 연동 기능
   ⊙ 방출지연 비상 스위치 작동 상태
 나. 자동식 기동장치 (자동식 기동장치가 설치된 것에 한한다.)
   ⊙ 수동기동 기능 유무 및 상태
   ⊙ 전기식 기동장치의 경우 저장용기에 대한 전자개방밸브의 배치 적정여부 및 전자개방 밸브의 위치
   ⊙ 가스압력식 기동장치의 경우 기동용 가스용기의 용적 · 충전량 · 충전비 및 압력게이지의 적정 여부
   ⊙ 기계식 기동장치의 경우 개방장치의 시험 작동 상태

8. 다음은 고압식 이산화탄소 소화설비 배관의 설치기준이다. (    )안에 알맞은 말을 쓰시오.  [4점] ★★★★

    강관을 사용하는 경우 배관은 ( ① ) 중 ( ② ) 이상의 것 또는 이와 동등 이상의 강도를 가진 것으로 ( ③ ) 등으로 ( ④ ) 된

    것을 사용할 것

[답안작성]

  ① 압력 배관용 탄소 강관     ② 스케줄 80          ③ 아연도금              ④ 방식처리

 

[해설] 이산화탄소 소화설비 배관의 설치기준 [NFSC 106 제 8조 ① ]

  ① 배관은 전용으로 할 것

  ② 강관을 사용하는 경우의 배관은 압력배관용 탄소강관 (KS D 3562)중 스케줄 80 (저압식은 스케줄 40) 이상의 것 또는

       이와 동등 이상의 강도를 가진 것으로 아연도금 등으로 방식처리된 것을 사용할 것. 다만, 배관의 호칭구경이 20 ㎜

       이하인 경우에는 스케줄 40 이상인 것을 사용할 수 있다.

  ③ 동관을 사용하는 경우의 배관은 이음이 없는 동 및 동합금관 (KS D 5301)으로서 고압식은 6.5 MPa 이상, 저압식은

       3.75 MPa 이상의 압력에 견딜 수 있는 것을 사용할 것

9. 다음은 이산화탄소 소화설비 배관의 설치기준이다. ( )안에 알맞은 말을 쓰시오.  [4점] ★★★★

 가. 강관을 사용하는 배관은 ( ① )중 ( ② ) (저압식에 있어서는 스케줄 40) 이상의 것 또는 이와 동등 이상의 강도를 가진

       것으로 아연도금 등으로 방식처리된 것을 사용할 것. 다만, 배관의 호칭구경이 20㎜ 이하인 경우에는 스케줄 40 이상

       인 것을 사용할 수 있다.

 나. ( ③ )을 사용하는 경우의 배관은 이음이 없는 동 및 동합금관 (KS D 5301)으로서 고압식은 ( ④ )MPa 이상, 저압식은

       3.75 MPa 이상의 압력에 견딜 수 있는 것을 사용할 것

[답안작성]

  ① 압력배관용 탄소강관      ② 스케줄 80       ③ 동관            ④ 16.5

10. 가지배관의 배관을 토너먼트(Tournament)방식으로 해야 유리한 소화설비 4가지를 쓰시오. [4점] ★★★★★

[답안작성]

  ① 이산화탄소 소화설비      ② 할론 소화설비   ③ 할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비  ④ 분말소화설비

[해설] 토너먼트 배관 방식

가. 소화약제 방출시 배관내의 마찰손실을 일정하게 유지하기 위한 방식

 

나. 토너먼트배관방식 (균배배관) 방식의 적용 설비

 ① 유리한 설비

    ㉠ 이산화탄소 소화설비

    ㉡ 할론소화설비

    ㉢ 할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비

    ㉣ 분말소화설비

 ② 적용해야 하는 설비

    ㉠ 압축공기포 소화설비

11. 어느 건물에 전역방출방식의 이산화탄소 소화설비를 설치할 경우 과압배출구의 면적 [㎡]을 구하시오. (단, 이산화탄소

      의 유량은 250 ㎏/min, 방호구역의 허용압력은 2.4 kPa이다) [5점] ★

[문제풀이]

[해설] 이산화탄소 소화설비 과압배출구의 면적

          여기서, A : 과압 배출구의 면적 [㎟]

                       Q : 이산화탄소의 유량 [ ㎏/min]

                       P : 방호구역내 구조물의 허용압력 [㎏/㎠, kPa]

[참고] 이산화탄소 소화설비 과압배출구

 가. NFSC 106 제17조

    이산화탄소 소화설비의 방호구역에 소화약제가 방출시 과압으로 인하여 구조물 등에 손상이 생길 우려가 있는 장소에는

    과압배출구를 설치하여야 한다.

나. 과압배출구의 적용

 ① 전역방출방식과 같은 완전 밀폐공간의 경우 가연성 가스 및 압력의 방출을 위해 NFPA에서는 과압배출구를 적용하고

      있으며, 출입구, 창문, 댐퍼 등의 누설 틈새도 과압배출구로 인정하고 있다.

 ② 과압배출구를 설치할 경우 과압 배출구의 위치는 이산화탄소의 증기 배중이 공기보다 무거우므로 바닥으로 부터 높은

      곳에 설치하여 소화약제 방사시 방호구역 내 농도가 저하되지 않도록 한다.

12. 가로 16m, 세로 10m, 높이 5m인 경량 구조물의 전자제품 창고에 전역방출방식의 이산화탄소 소화설비를 설치할 경우

       필요한 과압배출구의 면적 [㎟]을 구하시오. (단, 1병당 저장용기의 충전량은 45 ㎏ / 병이고, 설계농도가 2분 이내에

       30%가 되기 위한 약제량으로 계산하며, 개구부는 없다.) [6점] ★

[답안작성]

[참고] 이너젠 (Inergen) (IG-541) 설비의 과압배출구 면적

     여기서, A : 과압배출구의 면적 [㎠]

                 Q : 이너젠의 유량 [㎥/min]

                 P : 방호구역내 구조물의 허용압력 [㎏/㎠]

구조
압력 [P]
경량구조물
10 ㎏/㎡
블록마감
50 ㎏/㎡
철근콘크리트 벽
100 ㎏/㎡
부재의 종류를 알 수 없는
일반적인 건축 자재
49 ㎏/㎡

13. 피스톤 릴리져란 무엇인지 간단히 쓰시오. [4점] ★★★★★

      피스톤릴리져 : 소화가스 방출시 소화가스가 누설될 수 있는 급배기 댐퍼, 환기팬 등에 설치하며 소화가스의 압력을

                               이용하여 개구부를 자동적으로 폐쇄시키기 위한 장치

  ※ 자동폐쇄장치

    ⊙ 전기식 : 모터식 댐퍼

    ⊙ 기계식 : 피스톤 릴리져

#위험물 #이산화탄소 #CO2 #소화설비 #국소방출방식 #전역방출방식 #면적식 #체적식

#방호공간 #방호대상물 #소화약제 #표면화재 #심부화재 #헤드 #방사량 #개구부

#이상기체방정식 #수동기동장치 #압력 #전자개방밸브 #종합정밀점검 #기동장치

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1. 에탄을 저장하는 창고에 이산화탄소 소화설비를 설치하려고 한다. 다음 각 물음에 답하시오. [11점] ★★★★★

[조건]

  ① 소화설비방식 : 전역방출방식 (고압식)

  ② 저장창고의 규모 : 5m × 5m × 5m

  ③ 에탄 소화에 필요한 이산화탄소의 설계 농도 : 40%

  ④ 저장창고의 개구부 크기와 개수

     ⊙ 1m × 0.5m × 1개소

     ⊙ 2m × 1m × 1개소

  ⑤ 표면화재의 전역방출방식에서 방호구역의 체적당 이산화탄소의 약제량

방호구역 체적
방호구역체적 1㎥ 에 대한
소화약제의 양
최저 한도량
45 ㎥ 미만
1 ㎏ / ㎥
45 ㎏
45 ㎥ 이상 150 ㎥ 미만
0.9 ㎏ / ㎥
150 ㎥ 이상 1,450 ㎥ 미만
0.8 ㎏ / ㎥
135 ㎏
1,450 ㎥ 이상
0.75 ㎏ / ㎥
1,125 ㎏
 

  ⑥ 설계농도에 대한 보정계수표

 

  가. 필요한 이산화탄소 약제의 양 [㎏]은 얼마인가 ?

  나. 방호구역내에 이산화탄소가 설계농도로 유지될 때의 산소의 농도 [%]는 얼마인가 ?

  다. 이산화탄소 저장용기의 충전비를 최대 (1.9)로 할 경우의 저장용기 (68ℓ) 1병당 저장약제의 중량 [㎏]은 얼마인가 ?

  라. (다)와 같이 충전비를 최대 (1.9)로 할 경우 필요한 저장용기의 개수는 ?

  마. 상기조건에서 빈칸을 채우시오.

분사헤드의 방사압력
( ①) 이상
이산화탄소의 방사시간
( ② ) 이내
저장용기의 저장압력 (20 ℃)
( ③ )
저장용기실의 온도
( ④ )
강관의 종류 (배관)
( ⑤ )

  바. 이산화탄소 소화설비의 자동식 기동장치에 사용되는 화재감지기 회로 (일반감지기를 사용할 경우)는 어떤 방식이어

        야 하는가 ? 그 방식의 이름과 내용을 설명하시오.

     ⊙ 이름                            ⊙ 내용

[문제풀이]

 가. 필요한 이산화탄소 소화약제의 양 [㎏]

   ① 방호구역의 체적 : 5m × 5m × 5m = 125 ㎥

   ② 개구부의 면적 : 1m × 2m × 1개소 + 1m × 0.5m × 1개소 = 2.5㎡

   ③ 소화약제의 저장량

       Q = 방호구역의 체적 × 체적당 소화약제량 + 개구부 면적 × 개구부 가산량 = 125 ㎥ × 0.9 ㎏/㎥ + 2.5 ㎡ × 5 ㎏/㎡

           = 147.5 ㎏

  나. 방호구역내에 이산화탄소가 설계농도로 유지될 때의 산소의 농도 [%]는 얼마인가 ?

다. 이산화탄소 저장용기의 충전비를 최대 (1.9)로 할 경우의 저장용기 (68ℓ) 1병당 저장약제의 중량 [㎏]은 얼마인가 ?

 라. (다)와 같이 충전비를 최대 (1.9)로 할 경우 필요한 저장용기의 개수는 ?

 마. 상기조건에서 빈칸을 채우시오.

분사헤드의 방사압력
( ① 2.1 MPa) 이상
이산화탄소의 방사시간
( ② 1분 ) 이내 (표면화재)
저장용기의 저장압력 (20 ℃)
( ③ 6 MPa )
저장용기실의 온도
( ④ 40 ℃ 이하 )
강관의 종류 (배관)
( ⑤ 압력배관용 탄소강관중 스케줄 80 이상 )

 바. 이산화탄소 소화설비의 자동식 기동장치에 사용되는 화재감지기 회로 (일반감지기를 사용할 경우)는 어떤 방식이어야

       하는가 ? 그 방식의 이름과 내용을 설명하시오.

  ▣ 이름 : 교차회로방식

  ▣ 내용 : 하나의 방호구역 내에 2 이상의 화재감지기 회로를 설치하고 인접한 2 이상의 화재감지기가 동시에 감지되는 때

                  에는 이산화탄소 소화설비가 작동하여 소화약제가 방출되는 방식

[참고 1] 저장용기실 온도

  ◈ 이산화탄소, 할론, 분말 소화설비 : 40 ℃ 이하

  ◈ 할로겐 화합물 및 불활성기체 소화설비 : 55 ℃ 이하

[참고 2] 압력배관용 탄소강관

  ◈ CO2 소화설비

    ⊙ 고압식 : SCH 80 이상 (호칭구경이 20 [㎜] 이하인 경우에는 40으로 할 수 있다)

    ⊙ 저압식 : SCH 40

  ◈ 할론, 분말 소화설비 : SCH 40 이상

[참고 3] 가스계 소화설비 압력 수치

구분
기 준
저장용기의 저장압력
고압식
⊙ 20 ℃ (상온) : 6 MPa
저압식
(자동냉동장치)
⊙ -18℃ 이하 : 2.1 MPa
저장용기의 내압시험압력
고압식
⊙ 25 MPa 이상
저압식
⊙ 3.5 MPa 이상
개폐밸브 또는 선택밸브 배관 부속의 호칭압력
고압식
⊙ 1차측 : 4MPa 이상
⊙ 2차측 : 2MPa 이상
저압식
⊙ 2 MPa 이상
기동용 가스용기의 충전압력 (21 ℃ 기준)
⊙ 6 MPa 이상
기동용 가스용기의 내압시험 압력
⊙ 25 MPa 이상
기동용 가스용기 안전장치 작동압력
⊙ 내압시험압력의 0.8 ~ 1 (내압시험 압력) 이하
     : 20 ~ 25 [MPa] 이하
저장용기와 선택밸브 또는 개폐밸브 사이의
안전장치 작동 압력
⊙ 내압시험 압력의 0.8배
   - 고압식 : 20 MPa
   - 저압식 : 2.8 MPa
안전밸브의 작동 압력 (저압식)
⊙ 내압시험압력의 0.64 ~ 0.8 배  : 2.24 ~ 2.8 MPa
봉판의 작동압력 (저압식)
⊙ 내압시험압력의 0.8 ~ 1 (내압시험 압력) : 2.8 ~ 3.5 MPa
압력경보장치의 작동압력 (저압식)
⊙ 2.3MPa 이상 1.9 MPa 이하
충전비 (저장용기)
고압식
⊙ 1.5 ~ 1.9 이하
저압식
⊙ 1.1 ~ 1.4 이하
분사헤드의 방사압력
고압식
⊙ 2.1 MPa 이상
저압식
⊙ 1.05 MPa 이상

 

[참고 4] 설비별 방사시간

구 분
할로겐화합물 및 불활성
기체 소화설비
할론
소화
설비
분말
소화
설비
이산화탄소 소화설비
할로겐 화합물
불활성기체
표면화재
심부화재
전역
방출
방식
기타 특정
소방대상물
10 초 이내
(최소 설계농도의
  95% 
이상 방사
A·C급 화재 : 2분
B급 화재 : 1분 이내
(최소 설계 농도의 95 % 이상 방사)
10초
이내
30초
이내
1분 이내
7분 이내
(설계농도가
2분 이내에
30% 도달 )
위험물
제조소 등
-
30초
이내
30초
이내
60초
이내
60초 이내
국소
방출
방식
기타 특정
소방대상물
-
10초
이내
30초
이내
30초
이내
30초 이내
위험물
제조소 등
-
30초
이내
30초
이내
30초
이내
30초 이내

[참고 5] 저장용기의 주위 온도

40 ℃ 이하
55 ℃ 이하
⊙ CO2 소화설비
⊙ 할론 소화설비
⊙ 분말 소화설비
할론겐 화합물 및 불활성기체 소화설비

[참고] 배관의 설치기준

  ㉠ 배관은 전용으로 할 것

  ㉡ 강관 · 동관의 배관과 배관부속은 다음 표에 따른다.

구 분
설치조건
강관 (압력배관용 탄소강관)
고압식
스케줄 80 이상
(호칭구경 20 ㎜ 이하 : 스케줄 40 이하)
저압식
스케불 40 이상
동관 (이음이 없는 동 및 동합금관)
고압식
16.5 MPa 이상
저압식
3.75 MPa 이상
배관 부속
고압식
⊙ 1차측 : 4 MPa 이상
⊙ 2차측 : 2 MPa 이상
저압식
2 MPa 이상

※ 동관 사용시 : 이산화탄소와 할론 소화설비는 동일하게 16.5 MPa 이상이다.

                           분말 소화설비는 고정압력 또는 최고 사용압역의 1.5배를 적용한다.

2. 다음은 이산화탄소 소화설비 및 옥내 소화전설비에 관한 사항이다. 조건 및 도면을 보고 각 물음에 답하시오. [20점]

      ★★★★★

 

[조건]

  ① 옥내 탱크 저장소의 크기 : 9m × 14m × 4m = 504 ㎥

  ② 전기실의 크기 : 18 m × 21 m × 4 m = 1,512 ㎥

  ③ 옥내탱크저장소에 저장하는 위험물의 종류는 에탄 (Ethane)이며, 에탄의 설계농도는 40%이며, 이 때 34% 설계농도에

       비해 곱하여 할 보정계수는 1.2 이다.

 

  ④ 전기실의 화재는 심부화재이며 방호구역내 CO2 농도가 2분 내에 30%에 도달하여야 한다. (단, 방호구역내 CO2 농도

       가 30%가 되기 위해서는 방호구역 체적 단위 ㎥ 당 0.7 ㎏ 의 CO2 소화약제가 필요하다.)

  ⑤ 표면화재의 전역방출방식에 있어서 방호구역의 체적 1 ㎥에 대한 CO2 소화약제량

방호구역체적
방호구역 체적 1㎥에 대한
소화약제의 양
최저 한도량
45 ㎥ 미만
1 ㎏/㎥
45 ㎏
45 ㎥ 이상 150 ㎥ 미만
0.9 ㎏/㎥
150 ㎥ 이상 1,450 ㎥ 미만
0.8 ㎏/㎥
135 ㎏
1,450 ㎥ 이상
0.75 ㎏/㎥
1,125 ㎏

  ⑥ 심부화재의 전역방출방식에 있어서 방호구역 CO2 소화약제량

방호대상물
방호구역의 체적 1㎥에 대한
소화약제의 양
설계농도
유압기기를 제외한 전기설비, 케이블실
1.3 ㎏/㎥
50 %
체적 55 ㎥ 미만 전기설비
1.6 ㎏/㎥
50 %
서고, 전자제품창고, 목재가공창고, 박물관
2.0 ㎏/㎥
65 %
고무류, 면화류창고, 모피창고, 석탄창고,
집진설비
2.7 ㎏/㎥
75 %

[SYMBOL]

 

 가. 옥내탱크저장소와 전기실에 이산화탄소 소화설비를 전역방출방식으로 적용할 때 필요한 CO2 소화약제량과 CO2

       저장용기의 숫자를 구하시오. (단, 저장용기의 크기는 68 ℓ 이며, 충전비는 1.6 이고, 고압식이며, 이 때 개구부에 대한

        가산량은 적용하지 않는다.)

실명
소화약제량 (설계치)
CO2 저장용기
옥내탱크저장소
( ① ) ㎏
( ③ ) 병
전기실
( ② ) ㎏
( ④ ) 병

 나. CO2 저장용기내의 CO2 저장충전비를 조정하여 CO2 저장용기의 수를 최저개수를 구하시오.

   ① 충전비는 얼마로 하여야 하는가 ?

   ② 최저 CO2 저장용기수를 구하시오.

 다. ㈐ ~ ㈑ 구간 사이의 배관에서 CO2 약제가 방출될 때의 유량을 구하시오.

 라. 옥내소화전 H-1과 H-2를 동시에 개방하여 노즐압력을 측정하였더니 H-1은 0.4 MPa, H-2는 0.17 MPa이었고,

       이 때 H-2에서 측정된 유량은 140 ℓ/min이었다.

  ① B지점에서의 유량을 구하시오. (단, 소수점 첫째자리에서 반올림하여 정수로 구하시오.

  ② 옥내소화전 H-1과 H-2를 동시에 20분간 사용하여 소화작업을 한다면 얼마만큼의 수원이 소모되는가 구하시오.

[문제풀이]

 가. 옥내탱크저장소와 전기실에 이산화탄소 소화설비를 전역방출방식으로 적용할 때 필요한 CO2 소화약제량과 CO2

        저장용기의 숫자를 구하시오. (단, 저장용기의 크기는 68 ℓ 이며, 충전비는 1.6 이고, 고압식이며, 이 때 개구부에 대한

        가산량은 적용하지 않는다.)

실명
소화약제량 (설계치)
CO2 저장용기
옥내탱크저장소
( ① 483.84 ) ㎏
( ③ 12 ) 병
전기실
( ② 1,965.6 ) ㎏
( ④ 47 ) 병

 ① 옥내탱크저장소 소화약제량

   ▣ 소화약제 저장량 [㎏] = 방호구역 체적 [㎥] × 소화약제량 [㎏/㎥] × 보정계수 + 개구부 면적 [㎡] × 개구부 가산량 [㎏/㎥]

      ∴ 504 ㎥ × 0.8 ㎏/㎥ × 1.2 = 483.84 [㎏]

 ② 전기실 소화약제량

   ▣ 소화약제 저장량 [㎏] = 방호구역 체적 [㎥] × 소화약제량 [㎏/㎥] + 개구부 면적 [㎡]  × 개구부 가산량 [㎏/㎡]

      ∴ 1,512 ㎥ × 1.3 ㎏/㎥ = 1,965.6 [㎏]

  ③ 옥내탱크저장소 소화약제 병수

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

 

   ∴ 1병당 충전량 : 68 ℓ /1.6 = 42.5 ㎏

       483.84 ÷ 42.5 = 11.38 ≒ 12병

  ④ 전기실 소화약제 병수

       1,512 ÷ 42.5 = 46.25 ≒ 47병

 나. CO2 저장용기내의 CO2 저장충전비를 조정하여 CO2 저장용기의 수를 최저개수를 구하시오.

  ① 충전비는 얼마로 하여야 하는가 ? 1.5

      ※ 고압식 충전비 : 1.5 ~ 1.9 이므로 1병당 저장량을 많게 하려면 충전비가 낮아야 한다.

  ② 최저 CO2 저장용기수를 구하시오.

       1병당 저장량 [㎏] = 68 ℓ / 1.5 [ℓ/㎏] = 45.333 [㎏]

       저장용기수 = 1,965.6 [㎏] ÷ 45.333 [㎏] = 43.359 ≒ 44병

 다. ㈐ ~ ㈑ 구간 사이의 배관에서 CO2 약제가 방출될 때의 유량을 구하시오.

   ▣ 토너먼트 방식에서는 8개 방출구에서 동시에 균등하게 방출된다.

   ▣ 2분간 방출되는 소화약제량 : 1,512 ㎏ × 0.7 = 1,058.4 ㎏

      ∴ 초당 방출유량

 라. 옥내소화전 H-1과 H-2를 동시에 개방하여 노즐압력을 측정하였더니 H-1은 0.4 MPa, H-2는 0.17 MPa이었고,

       이 때 H-2에서 측정된 유량은 140 ℓ/min이었다.

  ① B지점에서의 유량을 구하시오. (단, 소수점 첫째자리에서 반올림하여 정수로 구하시오)

     ▣ 먼저 유량계수 K값을 구하고 이를 통해 B지점 유량을 구하고 유량을 합산한다.

       ∴ Q = 232.783 [ℓ/min] + 140 [ℓ/min] = 372.783 [ℓ/min] ≒ 373 [ℓ/min]

  ② 옥내소화전 H-1과 H-2를 동시에 20분간 사용하여 소화작업을 한다면 얼마만큼의 수원이 소모되는가 구하시오.

       20분간 방사량 : 373 [ℓ/min] × 20 min = 7,460 ℓ = 7.46 ㎥

#이산화탄소 #소화설비 #CO2 #소화약제량 #저장량 #개구부가산량 #개구부 #방호구역

#체적 #전역방출방식 #국부방출방식 #방출유량 #심부화재 #표면화재 #소화약제

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1. 방호구역이 가로 6m, 세로 6m, 높이 4m인 집진설비에 전역방출방식의 이산화탄소 소화설비를 설치하려고 한다.

     저장 용기실에 저장하여야 할 저장용기수를 구하시오. (단, 충전비는 1.5이고 충전량은 45kg이다.) [4점] ★

 

[문제풀이]

▣ 소화약제 저장량 = 방호구역 체적 [㎥] × 소화약제량 [㎏/㎥] + 개구부 면적[㎡] × 개구부 가산량 [㎏/㎡]

    저장용기수 = 소화약제 저장량[㎏] ÷ 충전량 [㎏] 

    소화약제 저장량 = (6m × 6m × 4m) × 2.7 [㎏/㎥] = 388.8 ㎏

    저장용기수 = 388.8 ÷ 45 = 6병

[해설] 이산화탄소 저장용기수

가. 저장용기수  

나. 이산화탄소 소화설비 전역방출방식의 소화약제 저장량 (심부화재)

   ▣ 소화약제 저장량 [㎏] = 방호구역 체적 [㎥] × 소화약제량 [㎏/㎥] + 개구부 면적[㎡] × 개구부 가산량 [㎏/㎡]

[참고] 전역방출방식

가. 이론 약제량 : 방호구역 체적 [㎥] × 소화약제량 [㎏/㎥] + 개구부 면적[㎡] × 개구부 가산량 [㎏/㎡]

   ※ 개구부 자동폐쇄장치 미설치시에 개구부 가산량을 적용한다.

   ※ 표면화재의 경우

      이론 약제량 : 방호구역 체적 [㎥] × 소화약제량 [㎏/㎥] × 보정계수 + 개구부 면적[㎡] × 개구부 가산량 [㎏/㎡]

      * 방호구역 체적에서 불연성 기둥, 벽, 보는 제외한다.

나. 실제 약제량

                여기서, C : 충전비, G: 1병당 충전량, V : 방호체적

               충전비 C

                CO2 : 저압식 : 1.1 ~ 1.4

                           고압식 : 1.5 ~ 1.9

               할론 1301 0.9 ~ 1.6

                분말 0.8 이상

▣ 소화약제량 [㎏]

    ⊙ 이산화탄소 (CO2)

◈ 표면화재

방호구역 체적
소요약제량
최소저장량
개구부 가산량
(자동폐쇄장치 미설치시
적용)
45 ㎥ 미만
1 ㎏/㎥
45 ㎏
5 ㎏/㎡
45 ㎥ 이상 150 ㎥ 미만
0.9 ㎏/㎥
150 ㎥ 이상 1,450 ㎥ 미만
0.8 ㎏/㎥
135 ㎏
1,450 ㎥ 이상
0.75 ㎏/㎥
1,125 ㎏

◈ 심부화재

소방대상물
소요약제량
개구부 가산량
(자동폐쇄장치
미설치시 적용)
⊙ 전기설비 (유압기기 제외)
⊙ 케이블실
1.3 ㎏/㎥
10 ㎏/㎡
⊙ 전기설비 (55㎥ 미만)
1.6 ㎏/㎥
⊙ 서고, 전자부품창고, 목재가공창고, 박물관
2.0 ㎏/㎥
⊙ 고무류, 면화류창고, 모피창고, 석탄창고, 집진설비
2.7 ㎏/㎥

◈ 할론 소화설비 전역방출방식

소방대상물
소요약제량
개구부 가산량
(자동폐쇄장치
미설치시 적용)
⊙ 차고, 주차장, 전기실, 전산실, 통신기기실, 함성수 지류
0.32 ㎏/㎥
2.4 ㎏/㎡
⊙ 사류, 면화류, 볏짚류, 목재가공품, 대팻밥, 나무부 스러기 등
0.52 ㎏/㎥
3.9 ㎏/㎡

▣ 개구부 가산량

      CO2 : 표면화재 : 5㎏/㎡

                심부화재 : 10 ㎏/㎡

      할론 : 차고, 주차장, 전기시설 : 2.4 ㎏/㎡

      특수가연물 : 2.6 ㎏/㎡

      분말 : 제1종 : 4.5 ㎏/㎡

                제2종 · 제3종 : 1.7 ㎏/㎡

                제4종 : 1.8 ㎏/㎡ ※ 4.5 - 1.7 = 1.8

2. 이산화탄소 소화설비가 설치된 방호구역의 체적이 150 ㎥ 이고 소화약제 방출계수가 1.33 ㎏/㎥ 일 때 저장용기실에

     저장하여야 할 액체 저장용기수를 구하시오. (단, 저장용기의 내용적은 68 ℓ이고 충전비는 1.8 이다.) [3점] ★★★★★

[문제풀이]

  약제소요량 : 150 ㎥ × 1.33 ㎏/㎥ = 199.5 ㎏

[해설] 저장용기수

가. 저장용기수 = 약제 소요량 / 1병당 충전량

나. 충전비

   ▣ 충전비 = 내용적 [ℓ] / 1병당 충전량 [㎏]

   ▣ C = V[ℓ] / G [㎏]

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

3. 고압식 이산화탄소 소화설비에 있어서 분사헤드 1개의 유량이 2 [㎏/s]이다. 오리피스의 분구면적은 1 [㎠]이고, 분사

    헤드 오리피스의 구멍은 5개, 방사시간은 30초이다.

    이산화탄소의 양 [㎏]을 구하시오. [3점]

[계산과정]

       이산화탄소의 양 = 2[㎏/s] × 30 [s] × 1개 = 60 ㎏

[해설] 이산화탄소 (CO2)의 양

   이산화탄소 (CO2)의 양 = 유량 [㎏/s] × 방사시간 × 분사헤드 수

   ∴ 이산화탄소(CO2)의 양 = 2 ㎏/s × 30s × 1개 = 60㎏

  ※ 문제의 조건에서 분사헤드 개수가 주어지지 않았으므로 분사헤드 개수는 1개를 적용한다.

4. 가로, 세로, 높이가 각각 12 m, 15m, 4m인 어느 전기실에 이산화탄소 소화설비가 작동하여 화재가 진압되었다. 주어진

     조건을 참조하여 다음 각 물음에 답하시오. [8점]  ★★★★★

[조건]

  ① 공기중 산소의 부피농도는 21 %이다.

  ② 대기압은 760 ㎜Hg이다.

  ③ 실내온도는 20 ℃ 이다.

  ④ 이산화탄소 방출 후 실내기압은 770 ㎜Hg이다.

  ⑤ 이산화탄소 분자량은 44이다.

  ⑥ R은 0.082로 계산한다.

  ⑦ 개구부에는 자동폐쇄장치가 설치되어 있다.

가. 이산화탄소 방출 후 산소농도를 측정하니 14 volume %였다. CO2 농도 [부피 %]를 구하시오.

나. 약제방출 후 전기실 내의 CO2 양은 몇 [㎏]인가 ?

다. 용기내에서 부피가 68 [ℓ]이고 약제충전비가 1.7인 CO2 저장용기를 몇 병을 설치하여야 하는가 ?

라. 다음은 이산화탄소 소화설비의 화재안전기준에서 정하는 이산화탄소 소화설비 분사헤드의 설치제외 장소 ( )안에 알맞

     은 말음 쓰시오.

  ㉠ 방제실, 제어실 등 사람이 상시 근무하는 장소

  ㉡ 니트로셀룰로오스, 셀룰로이드 제품 등 ( ① ) 을 저장 · 취급하는 장소

  ㉢ 나트륨, 칼륨, 칼슘 등 ( ② )을 저장 · 취급하는 장소

  ㉣ 전시장 등의 관람을 위하여 다수인이 출입 · 통행하는 통로 및 전시장 등

[문제풀이]

가. CO2 농도 [부피 %]

나. 약제 방출 후 전시실의 CO2의 양 [kg]

방출후 대기압 : 770 ㎜Hg / 760 ㎜Hg = 1.013 atm

다. 설치해야 할 CO2 저장용기수

라. ( ) 채우기 : 이산화탄소 소화설비 분사헤드의 설치제외 장소

  ㉠ 방제실, 제어실 등 사람이 상시 근무하는 장소

  ㉡ 니트로셀룰로오스, 셀룰로이드 제품 등 ( ① 자기연소성 물질 ) 을 저장 · 취급하는 장소

  ㉢ 나트륨, 칼륨, 칼슘 등 ( ② 활성금속물질 )을 저장 · 취급하는 장소

  ㉣ 전시장 등의 관람을 위하여 다수인이 출입 · 통행하는 통로 및 전시장 등

[참고]

1 atm
760 ㎜Hg
76 ㎝Hg
101,325 Pa
101.325 kPa
0.101325 MPa
10,332 ㎜Aq / ㎜H2O
10.332 ㎜Aq / ㎜H2O
-
1.0332 [㎏f/㎠]
10,332 [㎏f/㎡]
-
1,013 mbar
1.013 bar
14.7 psi

※ 이산화탄소설비의 분사헤드 설치제외장소 [NFSC 106 제11조)

  ① 방제실, 제어실 등 사람이 상시 근무하는 장소

  ② 니트로셀룰로오스, 셀룰로이드 제품 등 자기연소성 물질을 저장 · 취급하는 장소

  ③ 나트륨, 칼륨, 칼슘 등 활성금속물질을 저장 · 취급하는 장소

  ④ 전시장 등의 관람을 위하여 다수인이 출입 · 통행하는 통로 및 전시장 등

5. 다음은 이산화탄소 소화설비의 전역방출방식에 있어서 표면화재 방호구역의 소화약제 저장량에 대한 표이다. ( ) 안에

    적당한 수치를 쓰시오. [7점] ★★★

방호구역 체적
방호구역의 1㎥에 대한
소요약제량
최소저장량
45 ㎥ 미만
( ① ) ㎏
( ⑤ ) ㎏
45 ㎥ 이상 150 ㎥ 미만
( ② ) ㎏
150 ㎥ 이상 1,450 ㎥ 미만
( ③ ) ㎏/㎥
( ⑥ ) ㎏
1,450 ㎥ 이상
( ④ ) ㎏/㎥
( ⑦ ) ㎏

[답안작성]   ① 1   ② 0.9   ③ 0.8   ④ 0.75   ⑤ 45   ⑥ 135   ⑦ 1,125

[해설] 이산화탄소 소화설비 전역방출방식의 소화약제 저장량

가. 표면화재

   ▣ 소화약제저장량 [㎏] = 방호구역체적 [㎥] × 소요약제량 [㎏/㎥] × 보정계수 + 개구부  면적 [㎡] × 개구부 가산량 [㎏/㎡]

※ 소요약제량 및 개구부 가산량

방호구역 체적
소요약제량
최소저장량
개구부 가산량
(자동폐쇄장치 미설치시
적용)
45 ㎥ 미만
1 ㎏/㎥
45 ㎏
5 ㎏/㎡
45 ㎥ 이상 150 ㎥ 미만
0.9 ㎏/㎥
150 ㎥ 이상 1,450 ㎥ 미만
0.8 ㎏/㎥
135 ㎏
1,450 ㎥ 이상
0.75 ㎏/㎥
1,125 ㎏

나. 심부화재

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

소방대상물
소요약제량
개구부 가산량
(자동폐쇄장치
미설치시 적용)
⊙ 전기설비 (유압기기 제외)
⊙ 케이블실
1.3 ㎏/㎥
10 ㎏/㎡
⊙ 전기설비 (55㎥ 미만)
1.6 ㎏/㎥
⊙ 서고, 전자부품창고, 목재가공창고, 박물관
2.0 ㎏/㎥
⊙ 고무류, 면화류창고, 모피창고, 석탄창고, 집진설비
2.7 ㎏/㎥

5. 다음 도면과 같이 4개의 방호구역에 전역방출방식의 이산화탄소 소화설비를 하려고 한다. 다음 도면과 조건을 참조하여

    각 물음에 답하시오. [11점] ★★★★★

전기실
( 8 m × 6 m)
모피 창고
(10 m × 3 m)
서고
( 10 m × 7 m)
케이블실
( 2 m × 6 m)

[조건]

 ① 실의 층고는 3m 이다.

 ② 전기실과 모피창고에는 가로 1m × 세로 2m의 개구부가 각각 1개씩 설치되어 있다. (자동 폐쇄장치 미설치)

 ③ 저장용기의 내용적은 68 ℓ이며 충전비는 1.5 이다.

 ④ 전기실과 케이블실은 동일한 방호구역으로 설계되어 있다.

 ⑤ 소화약제의 방출시간은 7분이다.

 ⑥ 각 실에 설치하여야 할 헤드의 방사량은 각 헤드 1개당 10 kg/min 으로 한다.

가. 모피창고의 소화약제량 [㎏]을 구하시오.

나. 1병의 저장용기에 충전되는 약제량 [㎏]을 구하시오.

다. 저장용기실에 설치하여야 할 저장 용기의 수를 구하시오.

라. 설치하여야 할 선택밸브의 수는 몇 개인가 ?

마. 모피창고에 설치하여야 할 헤드 수를 구하시오. (단, 실제 방출되는 병수로 계산하시오)

바. 서고의 선택밸브 직후 주배관의 유량 [㎏/min]을 구하시오.

[문제풀이]

가. 모피창고의 소요약제량 [㎏]

   ※ 화재유형에 대한 언급이 없으므로 심부화재를 적용한다.

 ⊙ 모피창고의 소화약제량 : 2.7 ㎏/㎥

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

      소화약제 저장량 [㎏] =(10 m × 3m × 3m) × 2.7 [kg/㎥] + (1m×2m) × 10 [㎏/㎡]  = 263 ㎏

[참고] 방출시간 (s·min)

[전역방출방식]

  CO2 소화설비 : 표면화재 : 1분 (60초)

                            심부화재 : 7분 (420초)

  할론소화설비 : 무조건 10초

  분말소화설비 : 무조건 30초

  할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비

             ⊙ 할로겐화합물 : 10초

             ⊙ 불활성기체 소화설비 - A,C급 화재 : 2분 (120초)

                                                      B급화재 : 1분 (60초)

[국소방출방식]

   ⊙ 할론 소화설비 : 10초

   ⊙ 기타 소화설비 : 30초 ​

나. 1병당 충전약제량 [㎏]

다. 저장용기수

  ① 모피창고 : 263 ㎏/45.33 ㎏ = 5.801 ≒ 6병

  ② 서고

      ▣ 소화약제 저장량 = 방호구역체적 [㎥] × 소화약제량 [㎏/㎥]  = (10m×7m×3m) × 2 [㎏/㎥] = 420 ㎏

      ▣ 저장용기수 = 소화약제 저장량 [㎏] ÷ 1병당 충전약제량 [㎏] = 420 ㎏ ÷ 45.33 ㎏  = 9.265 ≒ 10병

  ③ 전기실

      ▣ 소화약제량 = (8×6×3)×1.3 = 207.2 [㎏]

  ④ 케이블실

      ▣ 소화약제량 = (2×6×3)×1.3 = 45.8 [㎏]

※ 전기실과 케이블실은 동일한 방호구역이므로

    ∴ 각 실중 최고 저장용기수인 서고의 10병을 선택한다.

라. 선택밸브의 수

  ▣ 3개 (각 방호구역별 선택밸브 1개이며, 전기실과 케이블실은 같은 방호구역으로 설정)

마. 모피창고에 설치해야 할 헤드 수

바. 서고 선택밸브 직 후의 주배관 유량 [㎏/min]

※ 유량 · 유속 : 조건이 ㎏ / s (min) 인 경우

  ㉠ 유량 · 유속

  ㉡ 선택밸브 직후의 유량

  ㉢ 개방 직후의 유량

    ◈ 유량 · 유속 = (충전약제량 (실제약제량) × 병수) ÷ 방출시간 (s (min))

    ◈ 개방밸브 직후의 유량 = 1병당 충전약제량 (G) ÷ 방출시간 (s (min))

      ※ 개방밸브는 개개의 약제 탱크에 설치되어 있는 밸브이다.

[해설] 이산화탄소 소화설비 (전역방출방식)

 가. 이산화탄소 소화설비 전역방출방식의 소화약제 저장량 (심부화재)

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

소방대상물
소요약제량
개구부 가산량
(자동폐쇄장치
미설치시 적용)
⊙ 전기설비 (유압기기 제외)
⊙ 케이블실
1.3 ㎏/㎥
10 ㎏/㎡
⊙ 전기설비 (55㎥ 미만)
1.6 ㎏/㎥
⊙ 서고, 전자부품창고, 목재가공창고, 박물관
2.0 ㎏/㎥
⊙ 고무류, 면화류창고, 모피창고, 석탄창고, 집진설비
2.7 ㎏/㎥

나. 충전비

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

다. 헤드의 개수

라. 선택밸브 직후의 유량

6. 어떤 사무소 건물의 지하층에 있는 발전기실 및 축전지실에 전역방출방식의 이산화탄소 소화설비를 설치하려고 한다.

     화재안전기준과 다음 조건에 의하여 각 물음에 답하시오.  [15점] ★★★★★

 ① 소화설비는 고압식으로 한다.

 ② 발전기실의 크기 : 가로 5m × 세로 8m × 높이 4 m

 ③ 발전기실 개구부의 크기 : 1.8 m × 3m × 2개소 (자동폐쇄장치 설치)

 ④ 축전지실 크기 : 가로 4m × 세로 5m × 높이 4m

 ⑤ 축전지실 개구부의 크기 : 0.9 m × 2 m × 1개소 (자동폐쇄장치 미설치)

 ⑥ 가스용기 1병당 충전량 : 45 ㎏

 ⑦ 가스저장용기는 공용으로 한다.

 ⑧ 가스량은 다음 표를 이용하여 산출한다.

방호구역의 체적
소화약제의양 [㎏/㎥]
소화약제 저장량의
최소 한도 [㎏]
50 ㎥ 이상 150㎥ 미만
0.9
45
150 ㎥ 이상 1,500 ㎥ 미만
0.8
135

    ※ 개구부의 가산량은 5 ㎏/㎡ 으로 한다.

  ⑨ 본 화재는 표면화재를 기준으로 한다.

가. 각 방호구역별로 필요한 가스용기의 병수는 몇 병인가 ?

   ① 발전기실              ② 축전지실

나. 집합장치에 필요한 가스용기의 병수는 몇 병인가 ?

다. 각 보호구역별 선택밸브 개폐 직후의 유량은 몇 [㎏/s]인가 ?

   ① 발전기실             ② 축전지실

라. 저장용기의 내압시험압력은 몇 [MPa]인가 ?

마. 다음 각 물음에 답하시오.

   ① 이산화탄소 소화약제 저장용기의 선택밸브 또는 개폐밸브 사이에 내압시험압력 (    )에서 적응하는 안전장치를

        설치하여야 한다. ( )안에 알맞은 말을 쓰시오.

   ② 저장용기의 선택밸브 또는 개폐밸브 사이의 안전장치의 작동압력 [MPa]을 구하시오.

 바. 분사헤드의 방출압력은 21℃ 에서 몇 [MPa] 이상이어야 하는가 ?

 사. 음향경보장치는 약제 방사 개시 후 몇 분 동안 경보를 계속할 수 있어야 하는가 ?

 아. 각 방출구역에 필요한 음향경보장치는 각각 몇 개씩 인가 ?

 자. 가스용기의 개방밸브는 작동방식에 따라 3가지로 분류되는데 그 각각의 명칭을 쓰시오.

[문제풀이]

 가. 방호구역별 가스용기의 개수

   ① 발전기실

      ▣ 소화약제 저장량 = 방호구역 체적 [㎥] × 소화약제량 [㎏/㎥] = (5m × 8 m × 4m) ×  0.9 [㎏/㎥] = 128 ㎏

       ※ 최소 약제 저장량 135 ㎏ 을 선정한다.    

       ∴ 가스 저장용기수 = 소화약제 저장량 [㎏] ÷ 1병당 충전약제량 [㎏]  = 135 ㎏ ÷ 45 ㎏ = 3병

  ② 축전지실

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

           소화약제 저장량 [㎏] = (4m × 5m × 4 m) × 0.9 [㎏/㎥] + (0.9m × 2m) × 5 [㎏/㎡]  = 81 ㎏

             ∴ 가스 저장용기수 = 81 ㎏ / 45 ㎏ = 1.8 ≒ 2병

 나. 집합장치에 필요한 가스용기의 수 : 3병 (최대 방호구역의 병수)

 다. 각 방호구역별 선택밸브 직후의 유량 [㎏/S]

     ① 발전기실

           ▣ 선택밸브 개방 직후의 유량 = (45㎏ × 3병) ÷ 60초 = 4.25 [㎏/s]

     ② 축전지실

           ▣ 선택밸브 개방 직후의 유량 = (45㎏ × 2병) ÷ 60초 = 1.5 [㎏/s]

라. 저장용기의 내압시험압력 : 25 [MPa] 이상

마. 각 물음에 답하시오.

   ① 0.8배

   ② 안전장치의 작동압력 = 25 [MPa] × 0.8 = 20 [ㅡㅖㅁ]

바. 분사헤드 방출압력 : 2.4 [MPa]

사. 음향장치 경보시간 : 1분 이상

아. 각 방호구역별 음향경보장치의 수 : 각각 1개씩

자. 가스용기 개방밸브의 작동방식

   ① 전기식     ② 기계식       ③ 가스압력식

[해설]

가. 선택밸브 개방직후의 유량

나. 설비별 약제방사시간

구 분
할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비
할론
소화설비
분말소화설비
이산화탄소 소화설비
할로겐화합물
불활성기체
표면화재
심부화재
전역
방출
방식
기타
특정소방
대상물
10초 이내
(최소 설계농도의
 95% 이상 방사)
A·C급 화재: 2분
B급화재
:1분
(최소 설계농도의
95% 이상 방사)
10초이내
10초이내
1분이내
7분이내
(설계농도가
2분이내에
30% 
도달)
위험물
제조소등
30초이내
30초이내
60초이내
60초이내
국소
방출
방식
기타
특정소방
대상물
10초이내
30초이내
30초이내
30초이내
위험물
제조소등
30초이내
30초이내
30초이내
30초이내

[참고] CO2 소화설비의 압력 기준

구 분
기준
저장용기의 저장압력
고압식
⊙ 20℃ (상온) : 6 [MPa]
저압식
(자동냉동장치)
⊙ 18℃ 이하 : 2.1 [MPa]
저장용기의 내압시험압력
고압식
⊙ 25 [MPa] 이상
저압식
⊙ 3.5 [MPa] 이상
개폐밸브 또는 선택밸브
배관 부속품의 팽창압력
고압식
⊙ 1차측 : 4[MPa] 이상
⊙ 2차측 : 2[MPa] 이상
저압식
⊙ 2[MPa] 이상
기동용 가스용기의 충전압력 [21℃] 기준
⊙ 6 [MPa] 이상
기동용 가스용기의 내압시험 압력
⊙ 25 [MPa] 이상
기동용 가스용기의 안전장치의 작동압력
⊙ 내압시험압력의 0.8~1 (내압시험압력) 이하 : 20 ~25 [MPa] 이하
저장용기의 선택밸브 또는 개폐밸브 사이의
안전장치 작동압력
⊙ 내압시험압력의 0.8배
   - 고압식 : 20 [MPa]
   - 저압식 : 2.8 [MPa]
안전밸브의 작동압력 (저압식)
⊙ 내압시험압력의 0.6 ~ 0.8배  (2.24 ~ 2.8 [MPa])
충전의 작동압력 (저압식)
내압시험압력의 0.8 ~ 1 (내압시험압력) 2.8 ~ 3.5 [MPa]
압력경보장치의 작동압력 (저압식)
⊙ 2.3[MPa]이상 1.9 [MPa] 이하
충전비 (저장용기)
고압식
1.5 ~ 1.9 이하
저압식
1.1 ~ 1.4 이하
분사헤드의 방사압력
고압식
⊙ 2.1 [MPa] 이상
저압식
⊙ 1.05 [MPa] 이상

7. 다음의 조건을 참조하여 이산화탄소 소화설비에 대한 각 물음에 답하시오. [14점]

 [조건]

  ① 소방대상물의 천장까지의 높이는 4m이다.

통신기기실
가로 3m × 세로 2m
(자동폐쇄장치 설치)
면화류 창고
가로 4m × 세로 8 m
(자동폐쇄장치 설치)
전기실
가로 11.5 m × 세로 10 m
(자동폐쇄장치 설치)

  ② 소화약제의 저장방식은 고압식이다.

  ③ 약제방출방식은 전역방출방식이다.

  ④ 개구부가산량은 10 ㎏/㎡, 헤드의 방사율은 1.3 ㎏/㎟·분·개 이다.

  ⑤ 주어진 조건외는 소방관련법규 및 화재안전기준에 따른다.

  ⑥ 통신기기실과 전기실은 약제가 동시에 방출한다고 가정한다.

가. 면화류 창고에 대한 약제저장량 [㎏]을 구하시오. (단, 소수점 이하는 절상하여 정수로 나타낸다.)

나. 약제 저장용기의 내용적은 68 ℓ, 충전비 1.51 일 때 소화약제 저장량 [㎏]을 구하시오.

다. 각 방호구역별 약제 저장용기의 병수를 구하시오.

   ① 통신기기실    ② 전기실    ③ 면화류 창고

라. 선택밸브의 개수는 몇 개인가 ?

마. 집합관의 용기수는 몇 병이 필요한가 ?

바. 소화약제의 유량속도 [㎏/min]를 구하시오.

[문제풀이]

 가. 면화류 창고 약제 저장량

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

      소화약제 저장량 [㎏] = (4m × 8m × 4 m) × 2.7 [㎏/㎥] = 345.6 = 346 ㎏

 나. 1병당 소화약제 저장량

다. 각 방호구역별 약제 저장용기수

 ① 통신기기실

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

         소화약제 저장량 [㎏] = (3m × 2m × 4 m) × 1.6 [㎏/㎥] = 38.4 ㎏

         저장용기수 = 소화약제 저장량 [㎏] ÷ 1병당 약제 충전량 [㎏] = 37.4㎏ ÷ 45.03 ㎏  = 0.852 ≒ 1병

  ② 전기실

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

          소화약제 저장량 [㎏] = (11.5m × 10m × 4 m) × 1.3 [㎏/㎥] = 598 ㎏

          저장용기수 = 소화약제 저장량 [㎏] ÷ 1병당 약제 충전량 [㎏] = 598㎏ ÷ 45.03 ㎏ = 13.28 ≒ 14병

  ③ 면화류 창고

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

          소화약제 저장량 [㎏] = (4m × 8m × 4 m) × 2.7 [㎏/㎥] = 345 ㎏

          저장용기수 = 소화약제 저장량 [㎏] ÷ 1병당 약제 충전량 [㎏] = 345㎏ ÷ 45.03 ㎏  = 7.674 ≒ 8병

 라. 선택밸브의 개수 : 2개 (각 방호구역별 1개)

 마. 집합관의 용기수 : 15병 (최대 방호구역의 병수)

 바. 소화약제의 유량 속도

[해설] 이산화탄소 소화설비 (전역방출방식)

 가. 이산화탄소 소화설비 전역방출방식 소화약제 저장량 (심부화재)

    ※ 이산화탄소 (CO2) 소화설비의 체적 1㎥ 당 소요약제량 및 개구부 가산량 (심부화재)

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

소방대상물
소요약제량
개구부 가산량
(자동폐쇄장치
미설치시 적용)
⊙ 전기설비 (유압기기 제외)
⊙ 케이블실
1.3 ㎏/㎥
10 ㎏/㎡
⊙ 전기설비 (55㎥ 미만)
1.6 ㎏/㎥
⊙ 서고, 전자부품창고, 목재가공창고, 박물관
2.0 ㎏/㎥
⊙ 고무류, 면화류창고, 모피창고, 석탄창고, 집진설비
2.7 ㎏/㎥

※ 설비별 약제방사시간

구 분
할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비
할론
소화설비
분말소화설비
이산화탄소 소화설비
할로겐 화합물
불활성 기체
표면화재
심부화재
전역
방출
방식
기타
특정소방
대상물
10초 이내
(최소 설계농도의
 95% 이상 방사)
A·C급 화재: 2분
B급화재 :1분
(최소 설계농도의
 95% 이상 방사)
10초이내
10초이내
1분이내
7분이내
(설계농도가
2분이내에
30% 
도달)
위험물
제조소등
30초이내
30초이내
60초이내
60초이내
국소
방출
방식
기타
특정소방
대상물
10초이내
30초이내
30초이내
30초이내
위험물
제조소등
30초이내
30초이내
30초이내
30초이내

8. 다음 조건을 참조하여 이산화탄소 설비에 대한 다음 각 물음에 답하시오. [12점]  ★★★★★

[조건]

  ① 소방대상물의 천장까지의 높이는 3[m]이고 방호구역의 크기와 용도는 다음과 같다.

통신기기실
가로 12m × 세로 10 m
(자동폐쇄장치 설치)
서고
가로 20 m × 세로 10 m
(개구부 면적 2 m × 2 m)
면화류 창고
가로 32 m × 세로 10 m
(자동폐쇄장치 설치)

  ② 소화약제는 고압저장방식으로 하고 충전량은 45 ㎏ 이다.

  ③ 약제방출방식은 전역방출방식이다.

  ④ 개구부의 가산량 10 [㎏/㎡], 헤드의 방사율은 1.3 [㎏/㎟·분·개] 이다.

  ⑤ 주어진 조건외에는 소방법규 및 화재안전기준에 따른다.

가. 각 방호구역에 대한 약제저장량 [㎏]을 구하시오.

  ① 통신기기실          ② 서고                 ③ 면화류 창고

나. 각 방호구역별 약제 저장용기 병의 개수를 구하시오

  ① 통신기기실          ② 서고                ③ 면화류 창고

다. 집합관의 용기수는 몇 병인가 ?

라. 기동용기는 몇 병이 필요한가 ?

마. 통신기기실 헤드의 방사압력은 몇 [MPa]이어야 하는가 ?

바. 약제 방출 후 경보장치의 작동시간은 ?

사. 약제의 유량 속도 [㎏/s]를 구하시오.

아. 서고의 헤드수를 14개로 할 때 헤드의 분구 면적 [㎟]을 구하시오.

[문제풀이]

 가. 각 방호구역별 약제 저장량 [㎏]

   ① 통신기기실

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

          소화약제 저장량 [㎏] = (12m × 10m × 3 m) × 1.3 [㎏/㎥] = 408 ㎏

   ② 서고

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

          소화약제 저장량 [㎏] = (20m × 10m × 3 m) × 2 [㎏/㎥] + (2m × 2m) × 10 [㎏/㎡]  = 1,240 ㎏

   ③ 면화류 창고

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

          소화약제 저장량 [㎏] = (32m × 10m × 3 m) × 2.7 [㎏/㎥] = 2,592 ㎏

  나. 각 방호구역별 약제 저장용기 병의 개수

   ① 통신기기실

       가스저장용기수 = 소화약제 저장량 [㎏] ÷ 1병당 저장량 [㎏] = 408 [㎏] ÷ 45[㎏]  = 9.066 ≒ 10병

   ② 서고

      가스저장용기수 = 소화약제 저장량 [㎏] ÷ 1병당 저장량 [㎏] = 1,250 [㎏] ÷ 45[㎏]  = 27.777 ≒ 28병

   ③ 면화류 창고

      가스저장용기수 = 소화약제 저장량 [㎏] ÷ 1병당 저장량 [㎏] = 2,592 [㎏] ÷ 45[㎏]  = 57.6 ≒ 58병

  다. 집합관의 용기수는 몇 병인가 ? 58병 (최대 방호구역의 가스용기수)

  라. 기동용기는 몇 병이 필요한가 ? 2병 (저장용기수가 7병 이상일 경우 2병 이상)

  마. 통신기기실 헤드의 방사압력은 몇 [MPa]이어야 하는가 ? 2.1 [MPa]

  바. 약제 방출 후 경보장치의 작동시간은? 1분 이상

  사. 약제의 유량속도 [kg/s]를 구하시오.

  아. 서고의 헤드 수를 14개로 할 때 헤드의 분구 면적 [㎟]을 구하시오.

 

9. 다음 조건과 같은 크기의 어느 4개실에 이산화탄소 소화설비를 설치하려고 한다. 조건을 참조하여 다음 각 물음에

    답하시오. [8점] ★★★★★

[조건]

① 방호구역의 기준

실명
체적
개구부 면적
자동개폐장치
분사헤드수
A실
18 × 18 × 5 ㎥
6 ㎡
개폐 불가
40
B실
11 × 7 × 6 ㎥
4 ㎡
개폐 가능
30
C실
5 × 8 × 4 ㎥
4 ㎡
개폐 불가
8
D실
5 × 3 × 3 ㎥
2 ㎡
개폐 가능
3

  ② 표면화재를 기준으로 보정계수는 1이다.

  ③ 각실에 설치된 분사헤드 1개의 방사량은 1.16 ㎏/㎟·min 이며 방출시간은 1분이내이다.

  ④ 저장용기는 45 kg이다.

가. 각 실에 필요한 소화약제의 양 [kg]을 구하시오.

  ① A실

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

         소화약제 저장량 [㎏] = (18m × 18m × 5 m) × 0.75 [㎏/㎥] = 1,620[㎥] × 0.75  = 1,215 ㎏

  ② B실

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

          소화약제 저장량 [㎏] = (11m × 7m × 6 m) × 0.8 [㎏/㎥] = 462[㎥] × 0.8[㎏/㎥]  = 369.6 ㎏

  ③ C실

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

         소화약제 저장량 [㎏] = (5m × 8m × 4 m) × 0.8 [㎏/㎥] = 160[㎥] × 0.8[㎏/㎥]  = 128 ㎏

  ④ D실

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

         소화약제 저장량 [㎏] = (5m × 3m × 3 m) × 0.9 [㎏/㎥] = 45 [㎥] × 0.9[㎏/㎥]  = 40.5 ㎏

 나. 집합관의 저장용기수를 구하시오.

   ① A실

     가스저장용기수 = 소화약제 저장량 [㎏] ÷ 1병당 저장량 [㎏] = 1,215 [㎏] ÷ 45[㎏]  = 47병

   ② B실

     가스저장용기수 = 소화약제 저장량 [㎏] ÷ 1병당 저장량 [㎏] = 408 [㎏] ÷ 45[㎏]  = 8.213 ≒ 9병

   ③ C실

     가스저장용기수 = 소화약제 저장량 [㎏] ÷ 1병당 저장량 [㎏] = 128 [㎏] ÷ 45[㎏]  = 2.844 ≒ 3병

   ④ D실

     가스저장용기수 = 소화약제 저장량 [㎏] ÷ 1병당 저장량 [㎏] = 40.5 [㎏] ÷ 45[㎏] = 0.9 ≒ 1 병

  다. 기동용기는 몇 병이 필요한가 ? 2병 (7병 이상시 2병 이상)

#이산화탄소 #CO2 #소화설비 #가스용기 #방출량 #충전량 #충전비 #유량 #유속

#소화약제 #전역방출방식 #국소방출방식 #선택밸브 #특수가연물

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<가스계 소화약제 저장량>

1. 이산화탄소 소화설비

 가. 전역방출방식

   ① 표면화재 (가연성 액체나 기체)

    ▣ 소화약제저장량 [㎏] = 방호구역체적 [㎥] × 소요약제량 [㎏/㎥] × 보정계수 + 개구부 면적 [㎡] × 개구부 가산량 [㎏/㎡]

※ 소요약제량 및 개구부 가산량

방호구역 체적
소요약제량
최소저장량
개구부 가산량
(자동폐쇄장치 미설치시 적용)
45 ㎥ 미만
1 ㎏/㎥
45 ㎏
5 ㎏/㎡
45 ㎥ 이상 150 ㎥ 미만
0.9 ㎏/㎥
150 ㎥ 이상 1,450 ㎥ 미만
0.8 ㎏/㎥
135 ㎏
1,450 ㎥ 이상
0.75 ㎏/㎥
1,125 ㎏

② 심부화재

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

소방대상물
소요약제량
개구부 가산량
(자동폐쇄장치
미설치시 적용)
⊙ 전기설비 (유압기기 제외)
⊙ 케이블실
1.3 ㎏/㎥
10 ㎏/㎡
⊙ 전기설비 (55㎥ 미만)
1.6 ㎏/㎥
⊙ 서고, 전자부품창고, 목재가공창고, 박물관
2.0 ㎏/㎥
⊙ 고무류, 면화류창고, 모피창고, 석탄창고, 집진설비
2.7 ㎏/㎥

나. 국소 방출방식

구분
소방대상물
고압식
저압식
면적식
⊙ 윗면이 개방된 용기에  저장하는 경우
⊙ 연소면이 한정되고 가연물이 비산할
     우려가
없는 경우
방호대상물의 표면적 [㎡]
× 13 ㎏/㎡ × 1.4
방호대상물의 표면적 [㎡]
× 13 ㎏/㎡ × 1.1
체적식
⊙ 기타
방호대상물의 체적 [㎥]
× (8 - 6 (a/A)) ㎏/㎥ × 1.4
방호대상물의  체적 [㎥]
× (8 - 6 (a/A)) ㎏/㎥ × 1.1

※ 여기서,

  a : 방호대상물 주위에 설치된 벽면적의 합계 [㎡] (0.6 m 이내에 설치된 설계벽, 누설되지 않는 벽면적)

  A : 방호공간 벽면적 (벽이 없는 경우에는 벽이 있는 것으로 가정한 부분의 면적)의 합계 [㎡] (전체 벽면적으로서 0.6 m

        이내에 벽이 있을 경우를 포함하며, 0.6m 이내에 벽이 없을 경우에는 가상의 벽이 있다고 가정한 벽면적의 합계)

2. 할론 소화설비

가. 전역방출방식

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

※ 소요약제량 및 개구부 가산량

소방대상물
소요약제량
개구부 가산량
(자동폐쇄장치
미설치시 적용)
⊙ 차고, 주차장, 전기실, 전산실, 통신기기실, 함성수지류
0.32 ㎏/㎥
2.4 ㎏/㎡
⊙ 사류, 면화류, 볏짚류, 목재가공품, 대팻밥, 나무부 스러기 등
0.52 ㎏/㎥
3.9 ㎏/㎡

나. 국소방출방식

  ① 윗면이 개방된 용기, 연소면이 1면에 한정되고 가연물이 비산할 우려가 없는 경우

소화약제 종별
소화약제 저장량
할론 1301
방호대상물 표면적 × 6.8 ㎏/㎡ × 1.25
할론 1211
방호대상물 표면적 × 7.6 ㎏/㎡ × 1.1
할론 2402
방호대상물 표면적 × 8.8 ㎏/㎡ × 1.1

② 기타

 1301 : 1.25
 1211,2402 : 1.1

여기서, Q : 방호공간 1 ㎥에 대한 할론 소화약제의 양 [㎏/㎥]

             a : 방호대상물 주위에 설치된 벽면적의 합계 [㎡]

             A : 방호공간의 벽면적의 합계 [㎡]

             X,Y : 수치

3. 할로겐 화합물 및 불활성기체 소화설비

  ① 할론겐 화합물 소화약제

      여기서, W : 소화약제의 무게 [kg]

                   V : 방호구역의 체적 [㎥]

                   S : 소화약제별 선형상수 [㎥/㎏] 표로 주어짐

                   C : 체적에 따른 소화약제의 설계농도 : 설계농도 = 소화농도 × 안전계수

                         (A,C급 : 1.2, B급 : 1.3) (문제에서 주어짐)

                   t : 방호구역의 최소 예상온도 [℃]

  ② 불활성기체 소화약제

   여기서, X : 공간체적당 더해진 소화약제의 부피 [㎥/㎥]

                S : 소화약제별 선행상수 [㎥/㎏]

                Vs : 20 ℓ에서 소화약제의 비체적 [㎥/㎏]  (20℃ 에서는 Vs / S = 1 이 된다.)

                 Vs = (K1+K2 × 20 ℃) : 체적에 따른 소화약제의 설계 농도 [%]

                          설계농도 = 소화농도 × 안전계수 (A,C급 : 1.2, B급 : 1.3)

                 t : 방호구역의 최소 예상온도 [℃]

                 V : 방호구역의 체적

        ※ NFTC 107 A 2.7.3 : 배관의 구경은 해당 방호구역에 할로겐 화합물 소화약제는 10초

                                          (불활성기체 소화약제는 A·C급 화재 2분, B급 화재 1분)이내에 방호구역 각 부분의 최

                                           소 설계농도의 95% 이상에 해당하는 약제량이 방출되도록 할 것

4. 분말소화설비

 가. 전역방출방식

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

※ 소요약제량 및 개구부 가산량

소화약제의 종별
소요약제량
개구부 가산량
(자동폐쇄장치 미설치시 적용)
제1종 분말
0.6 ㎏/㎥
4.5 ㎏/㎡
제2종, 제3종 분말
0.36 ㎏/㎥
2.7 ㎏/㎡
제4종 분말
0.24 ㎏/㎥
1.8 ㎏/㎡

나. 국소방출방식

   ① 윗면이 개방된 용기, 연소면이 1면에 한정되고 가연물이 비산할 우려가 없는 경우

소화약제의 종류
소화약제 저장량
제1종 분말
방호대상물 표면적 [㎡] × 8.8 ㎏/㎡ × 1.1
제2종 · 제3종 분말
방호대상물 표면적 [㎡] × 5.2 ㎏/㎡ × 1.1
제4종 분말
방호대상물 표면적 [㎡] × 5.6 ㎏/㎡ × 1.1

② 기타

   여기서, Q : 단위 체적당 소화약제의 양 [㎏/㎥]

                 a : 방호대상물의 주변에 설치된 벽면적의 합계 [㎡]

                 A : 방호공간의 벽면적의 합계 [㎡]

                 X, Y : 수치

 

[참고] 방호공간

  ▣ 방호대상물의 각 부분으로 부터 0.6 m의 거리에 둘러 쌓인 면적

 

※ 호스릴 이산화탄소 설비

   ▣ 하나의 노즐에 대하여 90 ㎏ 미만으로 할 것

[참고] 최소 소화농도 · 최소 설계 농도

  ① 최소 소화농도 (이론 농도)

   여기서, CO2 : CO2의 농도 [%]

                 O2 : 가스방출 후 O2 농도 → 15% 이하시 이론적인 소화 가능

  ② 최소(표준) 설계 농도 : 여유율 20%를 가산

         ∴ CO2 [%] = 28% × 1.2 = 34 %

▣ 가연성 액체 또는 가연성 가스의 소화에 필요한 설계농도 (NFTC 106 표 2.2.1.1.2)

방호대상물
설계농도 [%]
수소 (HYdrogen)
75
아세틸렌 (Acethylene)
66
일산화탄소 (Cartbonmonoxide)
64
산화에틸렌 (Ethylene Oxide)
53
에틸렌 (Ethylene)
49
에탄 (Ethane)
40
석탄가스, 천연가스 (Coal, Natural gas)
37
사이클로 프로판(Cyclo propane)
37
이소 부탄 (Iso butane)
36
프로판 (Propane)
36
부탄 (Butane)
34
메탄 (Methane)
34
 

5. 기동장치 (NFSC 106. 2. 3)

가. 수동식 기동장치

  ① 전역방출방식은 방호구역 마다, 국소방출방식은 방호대상물 마다 설치할 것

  ② 해당 방호구역의 출입구 부근 등 조작하는 자가 쉽게 피난할 수 있는 장소에 설치할 것

  ③ 기동장치의 조작부는 바닥으로 부터 높이 0.8m 이상 1.5m 이하의 위치에 설치하고 보호판 등에 따른 보호장치를 설치

        할 것

  ④ 기동장치에는 그 가까운 곳의 보기 쉬운 곳에 '이산화탄소 소화설비 기동장치'라고 표시한 표지를 할 것

  ⑤ 전기를 사용하는 기동장치에는 전원 표시등을 설치할 것

  ⑥ 기동장치의 방출용 스위치는 음향경보장치와 연동하여 조작할 수 있는 것으로 할 것

        ※ 가스계 소화설비의 음향 경보는 1분 이상 지속되도록 할 것

나. 자동식 기동장치

  ① 자동식 기동장치는 수동으로도 기동할 수 있는 구조로 할 것

  ② 전기식 기동장치로서 7병 이상의 저장용기를 동시에 개방하는 설비는 2병 이상의 저장용기에 전자개방밸브를

       부착할 것

  ③ 기계식 기동장치는 저장용기를 쉽게 개방할 수 있는 구조로 할 것

    ※ 수동식 기동장치 부근에는 소화약제 방출을 지연시킬 수 있는 비상스위치를 설치할 것

    ※ 분말 소화설비의 가압용 가스용기 : 분말 소화설비 가압용 가스용기를 3병 이상 설치하는 경우에는 2개 이상의 용기에

        전자밸브를 부착하여야 한다.

▣ 가스 압력식 기동용 가스용기의 기준

구 분
기준
충전압력 [21℃ 기준]
6 MPa 이상
내용적
5 ℓ
내압시험 압력
25 MPa 이상
안전장치 작동 압력
내압시험압력의 0.8 ~1 (내압시험압력) 이하
: 20 ~ 25 MPa

▣ 이산화탄소 소화설비의 충전비

저장용기
⊙ 저압식 : 1.1 ~ 1.4 이하
⊙ 고압식 : 1.4 ~ 1.9 이하
 

                                  [전자개방밸브의 설치 (가스압력식)]

6. 배관 등 (NFTC 106. 2. 5)

 가. 배관의 설치기준

  ① 배관은 전용으로 할 것

  ② 강관 · 동관의 배관과 배관부속은 다음 표에 따른다.

구 분
설치조건
강관 (압력배관용 탄소강관)
고압식
스케줄 80 이상
(호칭구경 20㎜ 이하 : 스케줄 40 이상)
저압식
스케줄 40 이상
동관
(이음이 없는 동 및 동합금관)
고압식
16.5 MPa 이상
저압식
3.75 MPa 이상
배관 부속
고압식
1차측 : 4 MPa 이상
2차측 : 2 MPa 이상
저압식
2 MPa 이상

나. 토너먼트 배관 방식

  ① 소화약제 방출시 배관내의 마찰손실을 일정하게 유지하기 위한 방식

 

  ② 토너먼트배관방식 (균배배관) 방식의 적용 설비

      ㉠ 이산화탄소 소화설비

      ㉡ 할론소화설비

      ㉢ 할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비

      ㉣ 분말소화설비

      ㉤ 압축공기포 소화설비

7. 선택밸브

 가. 선택밸브의 설치기준 (NFTC 106.2.6)

   ① 방호구역 또는 방호대상물 마다 설치할 것

   ② 각 선택밸브에는 그 담당 방호구역 또는 방호대상물을 표시할 것

 

나. 선택밸브 설치위치

 

▣ 소화약제의 저장용기와 선택밸브 사이의 집합관에는 수동잠금밸브를 설치하되 선택밸브 직전에 설치할 것. 다만,

     선택밸브가 없는 설비의 경우에는 저장용기실 내에 설치하되 조작 및 점검이 쉬운 위치에 설치해야 한다.

8. 분사헤드 (NFTC 106. 2. 7)

 가. 전역방출방식

   ① 방사된 소화약제가 방호구역의 전역에 균일하게 신속히 확산할 수 있도록 할 것

   ② 분사헤드의 방사압력이 2.1 MPa (저압식 : 1.05 MPa) 이상으로 할 것

 나. 국소방출방식

   ① 소화약제의 방사에 따라 비산하지 아니하는 장소에 설치할 것

   ② 이산화탄소 소화약제의 저장량은 30초 이내에 방사할 수 있는 것으로 할 것

 다. 호스릴 방식

   ① 방호대상물의 각 부분으로 부터 하나의 호스릴접결구 까지의 수평거리가 15 m 이하가 되도록 할 것

   ② 노즐은 20℃ 에서 하나의 노즐마다 60 ㎏/min 이상의 소화약제를 방사할 수 있는 것으로 할 것

   ③ 소화약제 저장용기는 호스릴을 설치하는 장소 마다 설치할 것

   ④ 소화약제 저장용기의 개방밸브는 호스의 설치장소에서 수동으로 개폐할 수 있는 것으로 할 것

   ⑤ 소화약제 저장용기의 가장 가까운 곳의 보기 쉬운 곳에 표시등을 설치하고 호스릴 이산화탄소 소화설비가 있다는 뜻

        을 표시할 표지를 할 것

9. 이산화탄소 소화설비의 분사헤드 설치 제외 장소 (NFTC 106. 2. 8)

  ① 방재실, 제어실 등 사람이 상시 근무하는 장소

  ② 니트로셀룰로오스, 셀룰로이드 제품 등 자기연소성 물질을 저장 · 취급하는 장소

  ③ 나트륨, 칼륨, 칼슘 등 활성 금속물질을 저장 · 취급하는 장소

  ④ 전시장 등의 관람을 위하여 다수인이 출입 · 통행하는 통로 및 전시장 등

10. 음향경보장치의 설치기준 (NFTC 106.2.10)

  ① 수동식 기동장치를 설치한 것은 그 기동장치의 조작과정에서, 자동식 기동장치를 설치한 것에 있어서는 화재감지기와

        연동하여 자동으로 경보를 발하는 것으로 할 것

  ② 소화약제의 방사개시 후 1분 이상 경보를 계속할 수 있는 것으로 할 것

  ③ 방호구역 또는 방호대상물이 있는 구획안에 있는 자에게 유효하게 경보할 수 있는 것으로 할 것

11. 자동폐쇄장치 (NFTC 106. 2. 11)

  ① 환기장치를 설치한 것에 있어서는 이산화탄소가 방사되기 전에 해당 환기장치가 정지할 수 있도록 할 것

  ② 개구부가 있거나 천장으로 부터 1 [m] 이상의 아랫부분 또는 바닥으로 부터 해당 층의 높이의 ⅔ 이내의 부분에 통기구

       가 있어 이산화탄소의 유출에 따라 소화효과를 감소시킬 우려가 있는 것에 있어서는 이산화탄소가 방사되기 전에

       해당 개구부 및 통기구를 폐쇄할 수 있도록 할 것

  ③ 자동폐쇄장치는 방호구역 또는 방호대상물이 있는 구획의 밖에서 복구할 수 있는 구조로 하고 그 위치를 표시하는

       표지를 할 것

  ※ 피스톤 릴리저 : 소화가스 방출시 소화가스가 누설될 수 있는 급배기 댐퍼, 환기 팬 등에 설치하여 소화가스의 압력을

                                이용하여 개구부를 자동적으로 폐쇄시키기 위한 장치

12. 배출설비 (NFTC 106. 2. 13)

  ▣ 이산화탄소 소화설비의 배출설비 설치대상 : ① 지하층 ② 무창층 ③ 밀폐된 거실 : 질식의 우려가 있기 때문에 배출

                                                                                  설비를 설치해야 한다.

13. 안전시설 등 (NFTC 106. 2. 16)

  ① 소화약제 방출시 방호구역 내와 부근에 가스방출시 영향을 미칠 수 있는 장소에 시각 경보장치를 설치하여 소화약제가

       방출되었음을 알도록 할 것

  ② 방호구역의 출입구 부근 잘 보이는 장소에 약제 방출에 다른 위험 경고표지를 부착할 것

[참고] 토너먼트 배관 (균배배관) 방식

  ① 소화약제 방출시 배관내의 마찰손실을 일정하게 유지하기 위한 배관방식

 

[참고] 이산화탄소 소화설비 관련식

가. 이산화탄소 (CO2) 농도

        여기서, CO2 : 이산화탄소 (CO2) 농도 [%]

                     O2 : 가스방출 후 O2 농도 [%]

※ 설비별 약제 방사시간

구 분
할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비
할론
소화설비
분말소화설비
이산화탄소 소화설비
할로겐
화합물
불활성
기체
표면화재
심부화재
전역
방출
방식
기타
특정소방
대상물
10초 이내
(최소 설계농도의
95% 이상 방사)
A·C급 화재: 2분
B급화재  :1분
(최소 설계농도의
95% 이상 방사)
10초이내
10초이내
1분이내
7분이내
(설계농도가
2분이내에 30%
도달)
위험물
제조소등
30초이내
30초이내
60초이내
60초이내
국소
방출
방식
기타
특정소방
대상물
10초이내
30초이내
30초이내
30초이내
위험물
제조소등
30초이내
30초이내
30초이내
30초이내

※ 약제 방출시간 [S, min]

     CO2 : - 표면화재 : 1분

                - 심부화재 : 7분 (2분이내 설계농도 30% 도달)

     할론 : 10초 (무조건)

     분말 : 30초 (무조건)

     할로겐화합물 · 불활성기체 : 할로겐화합물 : 10초

     불활성기체 : A·C급 화재 : 2분

                          B급 화재 : 1분

나. 방출가스량

   여기서, V : 방출가스량 [㎥], O2 : 가스방출후 산소(O2) 농도 [%]

            ※ 방출가스량 [㎥] = 소화약제량 × 비체적 [㎥/㎏]

다. 이상기체 상태방정식

  ▣ 아보가드로 법칙 (1 [kmol]은 0 ℃, 1atm, 22.4 ㎥)에 따라 보일-샤를의 법칙이 PV / T = R (일정) 하다면 이상기체 상태

       방정식을 다음과 같이 적용할 수 있으며 기체의 분자량에 따라 기체상수는 달라질 수 있다.

        여기서, P : 절대압력 (Pa = N/㎡), V : 체적 [㎥],

                     n : 몰수 [kmol], T : 절대온도 [K=273+℃]

                     R=PV/nT : 일반기체상수 (8,313.85 : N·m/kmol · K)

                      R : R/M : 기체상수 (N·m/㎏, kJ/㎏·K)

                      (1J=1N·m)

   ※ 이상기체상태방정식 PV=(W/M)RT =WRT으로 밀도를 구할 수 있다.

라. 헤드의 분구 면적

마. 헤드(오리피스)의 등가 분구면적

바. 분사헤드 개수

사. 소화약제 유량 속도

아. 선택밸브 직후 (개방 직후)의 유량

자. 개방밸브 직후의 유량

차. 하나의 분사헤드에 대한 방사량 (방출유량)

     하나의 분사헤드에 대한 방사량 [㎏/s]

카. 액화 CO2의 증발량

  여기서, Q : 액화 CO2의 증발량 [㎏]

               W : 배관의 중량 [㎏]

               C : 배관의 비열 [kcal/㎏·℃]

               t1 : 방출전 배관의 평균온도 [℃]

              t2 : 방출하는 동안 배관의 평균온도 [℃]

              H : 액화 CO2의 증발잠열 [kcal/㎏]

타. 이산화탄소 설비 과압배출구의 면적

  여기서, A : 과압배출구의 면적 [㎟]

              Q : 이산화탄소의 유량 [㎏/min]

               P : 방호구역내 구조물의 허용압력 [㎏/㎠] [kPa]

※ 방호구역 구조물의 허용압력 [P]

구조
P
경량 구조물
1.2 kPa
일반 구조물
2.4 kPa
둥근 구조물
4.8 kPa

※ 이너젠 [G-54] 설비의 과압 배출구 면적

     여기서, A : 과압 배출구의 면적 [㎡]

                 Q : 이너젤 유량 [㎥/min]

                  P : 방호구역내 구조물의 허용압력 [㎏/㎡]

※ 방호구역 내 구조물의 허용압력 P

구 조
P
경량 구조물
10 ㎏/㎡
블록 마감
5 ㎏/㎡
철근 콘크리트 벽
100 ㎏/㎡
부재의 종류를 알 수 없는 일반적인
건축물
49 ㎏/㎡

#가스계소화설비 #소화설비 #이산화탄소 #CO2 #O2 #농도 #소화약제 #방호구역

#전역방출방식 #국소방출방식 #할론소화설비 #심부화재 #표면화재 #설계농도

#할로겐화합물 #불활성기체 #방사량 #호스릴 #토너먼트 #전자개방밸브 #선택밸브

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1. 방호구역 체적이 500 ㎥인 어느 소방대상물에 이산화탄소 소화설비를 설치하였다. 이곳에 이산화탄소 100 ㎏을 방사

     하였을 경우 이산화탄소 농도 [%]를 구하시오. (단, 실내압력은 121.59 kPa, 실내온도는 35 ℃ 이다.) [4점] ★★★★★

[참고] 이산화탄소의 방출량 및 농도 계산식 유도

[공식유도]

 ▣ 가스 방출 전 · 후의 산소(O2)의 용량은 같다는 것을 이용한다.

      V × 21 % = ( V + Q ) × O2%

       21 V = O2 · V + O2 · Q, O2 · Q = 21 V - O2 · V

▣ 위 식을 이용하여 이산화탄소(CO2)의 농도 [%]에 관한 식을 유도해 보자.

      

[문제풀이]

[해설] 이산화탄소 (CO2)의 농도 (%)

 가. 이산화탄소(CO2)의 농도

 나. 이상기체 상태 방정식

       여기서, P : 압력 [Pa, N/㎡]

                    V : 부피 (방출가스량) [㎥]

                    W : 질량 [㎏]

                    M : 분자량 (CO2 : 44㎏, 할론 1301 : 148.95 ㎏)

                    R : 기체 상수 (8,313.85 [N·m/kmol·K], 8,313.85 [N·m/·K])

                    T : 절대온도 (273 + ℃, K)

2. CO2 의 설계농도가 34%이다. 방호구역에 방사될 경우 산소의 농도는 얼마인가 ?

[문제풀이]

[해설] 산소 (O2)의 농도 [%]

▣ 이산화탄소 (CO2)의 농도

3. 방호구역 체적이 250 ㎥ 인 소방대상물에 CO2 소화설비를 설치하였다. 이곳에 CO2 180 ㎏ 을 20 ℃ 표준대기압 상태에

    서 방사하였을 경우 다음을 구하시오. [4점]

  가. 이산화탄소의 농도는 몇 [%]인가 ?

  나. 산소의 농도는 몇 [%]인가 ?

[문제풀이]

가. 이산화탄소의 농도 [%]

나. 산소 농도 [%]

[해설] 이산화탄소 (CO2)의 농도 [%] · 산소(O2)의 농도 [%]

가. 이산화탄소(CO2)의 농도

나. 이상기체 방정식

        여기서, P : 압력 [Pa, N/㎡]

                     V : 부피 (방출가스량) [㎥]

                    W : 질량 [㎏]

                    M : 분자량 (CO2 : 44㎏, 할론 1301 : 148.95 ㎏)

                    R : 기체상수 (8,313.85 [N·m/kmol·K], 8,313.85 [N·m/K])

                    T : 절대온도 (273+℃ [K])

다. 산소의 농도

4. 방호구역체적이 250 ㎥ 인 소방대상물에 CO2 소화설비를 설치하였다. 이곳에 CO2 180㎏을 표준대기압 상태에서 방사

     하였을 경우 다음을 구하시오. [4점] ★★★★★

가. 이산화탄소의 농도는 몇 [%]인가 ?

나. 산소의 농도는 몇 [%]인가 ?

[문제 풀이]

가. 이산화탄소 (CO2)의 농도

나. 산소의 농도

[참고] 압력단위 환산

1 atm
760 ㎜Hg
76 ㎝Hg
101,325 Pa
101.325 kPa
0.101325 MPa
10,332 ㎜Aq / ㎜H2O
10.332 ㎜Aq / ㎜H2O
-
1.0332 [㎏f/㎠]
10,332 [㎏f/㎡]
-
1,013 mbar
1.013 bar
14.7 psi

5. 이산화탄소 120 ㎏이 완전기화하여 0℃, 101,325 Pa 일 때 기체의 부피 [㎥]를 계산하시오. (단, 소화약제의 순도는

     99.5 % 이다) [4점] ★★★★★

[문제풀이]

※ 순도가 주어졌을 때

     ① 부피 : × 순도

     ② 약제량 : ÷ 순도

[해설] 기체의 부피

  ▣ 이상기체 방정식

여기서, P : 압력 [Pa, N/㎡]

             V : 부피 (방출가스량) [㎥]

            W : 질량 [㎏]

            M : 분자량 (CO2 : 44㎏, 할론 1301 : 148.95 ㎏)

            R : 기체상수 (8,313.85 [N·m/kmol·K], 8,313.85 [N·m/K])

            T : 절대온도 (273+℃ [K])

  ※ ① 소화약제의 순도 : 부피를 구할 때는 곱하고, 소화약제 저장량을 구할 때는 나눈다.

      ② 1Pa = 1 [N/㎡]

6. 40 ㎏ 의 액화 이산화탄소가 20 [℃]의 대기중 (표준대기압)으로 방출되었을 경우 다음 각 물음에 답하시오.

      [4점] ★★★★★

  가. 이산화탄소의 부피는 몇 [㎥] 이 되겠는가 ?

  나. 체적 90 [㎥]인 공간에 이 약제가 방출되었다면 이산화탄소(CO2)의 농도는 몇 [%] 가 되겠는가 ?

[문제풀이]

가. 이산화탄소의 부피 [㎥]

나. 이산화탄소의 농도 [%]

7. 표준대기압 상태에서 압력이 일정할 때 15 ℃의 이산화탄소 100 [mol]이 있다. 이 상태에서 온도가 30[℃]로 되었을 때

     이산화탄소의 부피 [㎥]를 구하시오.

[문제풀이]

▣ 동일한 상태(압력 일정)에서 온도만 변화하였으므로 보일 - 샤를의 법칙을 이용하면

[해설] 이산화탄소의 부피

가. 보일 - 샤를의 법칙

여기서, P1, P2 : 압력 [MPa]

             V1, V2 : 부피 [㎥]

             T1, T2 : 절대온도 (273 + ℃)

8. 어느 방호공간의 체적 100 ㎥에 대하여 표준상태에서 이산화탄소 소화약제를 방출하였다.  방호공간의 이산화탄소 가스

     부피 농도가 36 %가 되었다면 몇 [㎏]의 이산화탄소 소화약제를 방사하였겠는가? (단, 방출된 이산화탄소 가스의 순도

     는 99.5 wt%이며 계산은 이상기체 조건을 기준으로 하며 기타 조건은 무시한다.) [6점] ★★★★★

[문제 풀이]

▣ 방사량 부피[㎥]를 구했으니 이상 기체 방정식으로 질량을 구하면

[해설] 이산화탄소 소화약제 방사량 [㎏]

가. 이상기체 방정식 

   여기서, P : 압력 [Pa, N/㎡]

                V : 부피 (방출가스량) [㎥]

                W : 질량 [㎏]

                M : 분자량 (CO2 : 44㎏, 할론 1301 : 148.95 ㎏)

                R : 기체상수 (8,313.85 [N·m/kmol·K], 8,313.85 [N·m/K])

                T : 절대온도 (273+℃ [K])

나. 방출가스량

   여기서, V : 방출가스량 [㎥]

               O2 : 가스 방출 후 산소(O2) 농도 [%]

다. 이산화탄소 (CO2)의 농도

     여기서, O2 : 가스방출 후 산소(O2) 농도 [%]

9. 체적이 500 ㎥인 방호구역에 전역방출방식으로 CO2를 방사하였다. 다음 조건을 참조하여 각 물음에 답하시오.

    [4점] ★★★★

[조건]

  ① 실내온도는 15℃ 이다.

  ② CO2 방사 후 실내의 O2 농도는 10%이다.

  ③ 실내 대기압력은 1.2 atm이다.

  가. 방사된 CO2의 양은 몇 [㎏]인지 구하시오.

  나. 이산화탄소 소화설비에서 운무상태에 대하여 간단히 설명하시오.

[문제풀이]

가. 방사된 이산화탄소(CO2)의 양 [㎏]

나. 운무상태 : 액화 CO2가 분사헤드에서 방사시 기화되어 기체로 방사되지만 일부가 줄- 톰슨 효과에 의하여 온도가 강하

                       하여 고체탄산가스가 생성되어 흰연기 같이 보이는 현상

※ 운무현상 : 안개모양으로 방사되는 현상을 말하며 액화 CO2 가 분사헤드에서 방사시 기화되어 기체로 방사되지만 일부

                     가 줄 - 톰슨(Joule-Thompson) 효과에 의하여 온도가 강하하여 고체 탄산가스 (드라이아이스 (dry-ice))가 생

                     성되어 흰연기와 같이 보이는 현상

 

10. 이산화탄소 소화설비의 배관에 CO2를 방출하였다. CO2 저장용기 내의 액화 CO2온도가 - 40 ℃, 배관의 중량은 10

       ㎏, CO2 방출전 배관의 평균온도는 20 ℃ 이며 CO2 방출동안의 배관온도는 -20℃이고, 배관의 비열은 0.11 [kcal/㎏

       ·℃] 이며 액화CO2의 증발잠열은 10 [kcal/㎏]이다. 액화 CO2의 증발량 [㎏]을 구하시오. [3점] ★★

[문제풀이]

위 식에 적용을 하면

#이산화탄소 #비열 #증발 #농도 #방호구역 #액화 #줄 #톰슨 #체적 #절대온도 #방출가스량 #소화설비 #기체상수 #질량 #소화약제

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1. 다음 그림은 어느 실에 대한 CO2 소화설비의 평면도이다. 이 도면과 주어진 조건을 이용하여 각 물음에 답하시오.

      [15점] ★★★★★

[조건]

▣ 모터 사이렌은 약제 방출 사전 예고시에는 파상음으로 약제 방출시에는 연속음으로 발한다.

 

가. 화재가 발생하여 화재감지기가 작동 되었을 경우 이 설비의 작동연계상 (Operation sequence)을 순서대로 설명하시오.

      (단, 구성장치의 기능이 모두 정상이다.)

나. 화재 감지기 작동 이전에 실내 거주자가 화재를 먼저 발견하였을 경우 이 설비의 작동과 관련된 조치방법을 쓰시오.

다. 화재가 실내 거주자에게 발견되었으나 상용 및 비상전원이 고장일 경우 이 설비의 작동과 관련된 조치방법을 쓰시오.

[문제풀이]

가. 작동연계 (operation sequence) 순서 기술

   ① 화재 발생

   ② 화재 감지기 작동

   ③ CO2 컨트롤 판넬에 신호

   ④ 모터 사이렌 파상음 경보 발령 및 지연장치 작동 (수신기에 있음, 타이머 20~30초)

   ⑤ 전자개방밸브 (솔레노이드 밸브) 작동

   ⑥ 기동용 가스용기 개방

   ⑦ 선택밸브 개방 및 CO2 약제 용기 개방

   ⑧ 압력 스위치 작동

   ⑨ CO2 컨트롤 판넬에 신호

   ⑩ 모터사이렌 연속음 경보 발령, 방출표시등 점등 및 개구부 폐쇄형 전동 댐퍼 작동

   ⑪ 헤드로 부터 CO2 소화약제 방출

   ⑫ 소화

나. 실내 거주자 화재 발견시 조치 방법

 ▣ 해당 방호구역에 거주인명의 대피 상황을 확인하고 출입문 부근에 설치된 수동조작스위치를 작동시켜 CO2 소화설비

      를 작동시킨다.

다. 실내 거주자 화재 발견, 전원이 고장인 경우 조치방법

   ① 해당 방호구역의 거주인명에게 화재발생을 알리고 대피시킨다.

   ② 수동조작장치로 개구부를 수동으로 폐쇄시킨다.

   ③ 저장용기실의 기동용 가스용기 또는 CO2 약제용기를 수동으로 개방시킨다.

   ④ 헤드로 부터 CO2 소화약제가 방출되어 소화가 된다.

 

[해설] 이산화탄소 소화설비 작동 흐름도 (가스압력식)

 
 

   [하나더]

 

2. 다음 그림은 이산화탄소 소화설비의 소화약제 저장용기 주위 배관을 나타낸 것이다. 방호구역 A, B 두 부분으로 나누어

     지고 각 구역의 소요약제량은 A구역은 2병, B구역은 5병이라 할 때 그림을 참조하여 다음 각 물음에 답하시오.

     [6점] ★★★★★

가. 각 방호구역에 소요약제량을 방출할 수 있도록 조작관에 설치할 때 체크밸브의 위치를 직접 그려 넣으시오.

나. ①, ②, ③, ④ 기구의 명칭을 쓰시오.

 

[문제풀이]

가. 가스체크밸브를 그림에 직접 그려 넣기

 

   ※ 기동용 가스용기로 역류되지 않게 가스체크밸브를 설치한다.

         한쪽은 2병, 다른 쪽은 5병이므로 해당 병수에 맞게 체크밸브를 설치한다.

 나. ①, ②, ③, ④ 기구의 명칭을 쓰시오.

   ① 압력스위치       ② 선택밸브          ③ 안전밸브          ④ 기동용가스용기

[해설] 이산화탄소 소화설비 소화약제 저장용기 주위 배관도

  가. 체크밸브 (Gas check valve) : 소화약제의 역류 방지 기능

  ※ 화살표 방향으로 가스가 흐르며 화살표 반대방향으로 역류가 방지된다.

 나. 기구 명칭

   ① 압력 스위치 : 소화약제 방출시 가스압력에 의해 작동되어 제어반에 신호를 보내 방출표시등이 점등된다.

   ② 선택밸브 : 화재가 발생한 구역에만 소화약제가 방출될 수 있도록 하는 밸브

 

                                            <선택밸브(가스압력식)>

   ③ 안전밸브 : 집합관(소화약제 저장용기와 선택밸브 또는 개폐밸브 사이에 설치되는 배관)에 설치되어 내압시험 압력의

                          0.8배에서 작동하는 밸브로 배관 및 밸브류 등이 이상고압에 의해 파손되는 것을 방지한다.

   ④ 기동용 가스용기 : 전자개방밸브 (솔레노이드 밸브)에 의해 개방되어 선택밸브 및 소화약제 저장용기를 개방한다.

3. 이산화탄소 소화설비의 작동시험시 가스압력식 기동장치의 소화약제 저장용기 전자개방밸브의 작동방법 4가지를 쓰시

     오. [4점] ★ [답안작성]

   ① 교차회로 배선방식의 2 이상의 화재감지기 회로를 동시에 작동시킨다.

   ② 수동조작함의 기동스위치를 작동시킨다.

   ③ 제어반에서 기동스위치를 작동시킨다.

   ④ 제어반에서 동작시험을 하여 화재감지기가 2회로를 작동시킨다.

 

[해설] 이산호탄소 소화설비 작동시험시 전자개방밸브의 작동 방법 (가스 압력식)

   ① 교차회로 배선방식의 2 이상의 화재감지기 회로를 동시에 작동시킨다.

   ② 수동조작함의 기동스위치를 작동시킨다.

   ③ 제어반에서 기동스위치를 작동시킨다.

   ④ 제어반에서 동작시험을 하여 화재감지기 2회로를 작동시킨다.

   ⑤ 기동용 가스용기에 부착된 전자개방밸브의 안전핀을 뽑은 후 수동으로 작동시킨다.

[참고] 전자개방밸브 = 전자밸브 = 솔레노이드 밸브

   ▣ 감지기 또는 수동조작반의 신호를 받아 기동용 가스용기 또는 저장용기를 개방시키는 밸브

4. 다음 그림은 저압식 이산화탄소 소화설비 계통도이다. 평상시 항상 닫혀 있는 밸브와 열려 있는 밸브의 번호를 구분하여

     열거하시오. [5점] ★★★★★

 

[답안작성]

  가. 항상 닫혀 있는 밸브 : ①, ②, ④, ⑤, ⑦

  나. 항상 열려 있는 밸브 : ③, ⑥, ⑧, ⑨

    ※ 밸브가 연속하여 2개가 연이어 있으면 앞에 것은 항상 열려 있고 뒤에 것은 항상 닫혀 있다.

[해설] 저압식 이산화탄소설비 계통도

  ① 원밸브(주밸브) : 평상시 폐쇄, 기동용 가스압력에 의해 개방

  ② 개폐밸브(충전밸브) : 평상시 폐쇄, 이산화탄소 소화약제를 충전할 경우 개방

  ③ 개폐밸브 : 평상시 개방, 원밸브 (주밸브) 점검, 배관보수 및 헤드 교체 등의 경우 폐쇄

  ④ 개폐밸브 : 평상시 폐쇄, 저장 탱크내 이산화탄소 소화약제를 배출시켜 공기의 공기의 유통을 원활하게 할 경우 개방

  ⑤ 브리다 밸브 : 평상시 폐쇄, 저장탱크 내부 압력이 설정압력 이상일 경우 개방

  ⑥ 개폐밸브 : 평상시 개방, 브리다 밸브, 안전밸브(파판식) 점검 및 교체 등의 경우 폐쇄

  ⑦ 안전밸브 : 평상시 폐쇄, 저장 탱크 내부 압력이 설정압력 이상일 경우 개방

  ⑧ 개폐밸브 : 평상시 개방, 안전밸브 점검 및 교체 등의 경우 폐쇄

  ⑨ 게이트 밸브 : 평상시 개방, 개폐밸브, 브리다 밸브, 안전밸브 (파판식), 안전밸브 점검 및 교체 등의 경우 폐쇄

[참고] 저압식 이산화탄소 소화설비 계통도

 

 

#이산화탄소 #CO2 #화재감지기 #소화설비 #평면도 #기동용가스용기 #소화약제 #사이렌 #전자개방밸브 #솔레노이드 #방출표시등 #선택밸브 #방호구역 #안전밸브 #브리다밸브 #게이트밸브 #가스체크밸브 #압력스위치

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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 · Q · T · S [ℓ]

    ※ Q : 수성막포 : 3.7 [ℓ/㎡ · min]

                  단백포 : 6.5 [ℓ/㎡ · min]

                  합성계면활성제포 : 8 [ℓ/㎡ · min]

  ▣ 포워터 스프링클러 : 설치장소 : 특수가연물 저장 · 취급하는 곳

      ⊙ 포수용액 Q = N · Q · 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 · Q · T · S

    여기서, Q : 포소화약제의 양 [ℓ]

                 A : 바닥면적 [㎡]

                 Q : 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 · Q · T · S

    여기서, Q : 포소화약제의 양 [ℓ]

                 A : 바닥면적 [㎡]

                Q : 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] 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

#포소화설비 #합성계면활성제포 #수성막포 #단백포 #포소화약제 #발포기 #발포배율

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