아낌없이 주는 나무

[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

​

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

※ 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)

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

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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【 목 차 】

1. 전해질과 비전해질

2. 산과 염기

3. 산과 염기의 세기

4. PH 척도

5. 중화반응

​

1. 전해질과 비전해질

▣ 전해질은 물에 녹아서 전기를 전도하는 이온의 용액을 말한다. 대부분의 전해질은

    Na+, Cl-, K+, Br- 와 같이 이온 결합 물질이 많은데 HCl은 Cl의 최외각 전자가 7개 H

    의 최외각 전자 1개가 공유결합을 하는데 워낙 Cl이 전자를 당기는 힘이 세서 물분자를

    만났을 때 물분자의 수소(H)쪽은 마이너스(-)인 Cl이 감싸고 물 분자의 산소쪽은 H가

    감싸서 이들 원소들은 떨어져서 H+, Cl- 이온으로 만들어 질 수 있다. 따라서 이온 결합

    물질은 물에 잘 녹고 그외 몇몇 공유결합 물질도 물에 잘녹아 이온으로 쪼개져서 전기를

    통할 수 있다.

▣ 비전해질은 설탕이나 알코올 같은 분자로 되어 있는 화합물들을 설탕은 분자식이 큰데

    쪼개지지 않고 탄소, 수소, 산소가 다 공유결합으로 되어 있어 이온화가 되지 않는 물질

    인데 비전해질이라고 해서 다 물에 녹지 않는 것이 아니라 즉 배전해질은 단순히 믹싱,

    혼합만 되어 있어서 이온을로 쪼개지지 않으면 비전해질이다.

▣ 강전해질은 물에 녹을 때 이온화가 많이 되는 물질이다. 이온으로 쪼개지는 비율이

    70~100(%) 까지는 강전해질이다. 그런데 KCl 같은 경우는 K+Cl- 라서 거의 98[%]

    녹으니까 강전해질인데 아세트산은 입자 100개중에 1.3개만 이온화되고 나머지는

    이온화되지 않는다. 이런 경우 약전해질이라고 부른다.

​

가. 강전해질과 약전해질의 전기전도도 비교

▣ 강전해질 예를들면 소금은 이온이 많아 전기를 잘 통하고 HF, 불산이라고도 하고 프로린

    화 수소산은 산성이 약하다. 산성은 약한데 유리같은 물질을 잘 녹이는 성질이 있어 반도

    체 웨이퍼를 녹이는 식각, 세정 이런 부분에 많이 쓰이는 등 우리나라 전자산업에 많이

    사용되는 물질이다. 산성 자체로 보면 이 화합물은 물에 녹았을 때 대부분 HF라는 분자

    로 존재하고 아주 작은 비율만 이온이 되기 때문에 전기가 조금 밖에 흐르지 않는다.

    순수한 물이 전기를 흐르지 않는 이유는 이온이 없기 때문은 아니고 물은 오억오천오백

    만 분자중 딱 한개만 쪼개진다. 10억개중에 1.8개 정도 비율로 쪼개지기 때문에 워낙

    이온이 너무 작아서 전기가 흐르지 않는다.

​

나. 강전해질과 약전해질의 종류

▣ 염기는 수용액 중에서 OH- 이온을 생성하는 물질이다.

▣ 염기는 쓴 맛이 나고 달고나에 들어 있는 소다(NaHCO3)는 쪼개지면서 Na2, CO3가

     되는데 이 물질이 염기성 물질이라서 달고나를 먹고 나면 끝 맛이 쓰게 된다.

​

다. 브뢴스테드 - 로리 (Bronsted-Lowry)의 산과 염기

▣ 브뢴스테드 산 : 양성자 (H+)를 줄 수 있는 물질

▣ 브렌스테드 염기 : 양성자 (H+)를 받을 수 있는 물질

[풀이]

라. 지시약이란 ?

▣ 지시약 마다 색상의 영역이 다르다.

  ※ PH가 7이면 중성이고 왼쪽은 산, 오른 쪽은 염기이다.

     지시약도 약간의 산성 성분이 있기 때문에 산쪽에서 더 변하는 경우와 염기에서 더

     변하는 경우가 있다.

​

3. 산과 염기의 세기

가. 강산의 정의

▣ 강산은 물에 녹으면 완전히 이온화하는 산을 말한다.

▣ HCl 기체를 물에 녹이면 100[%] 이온화하여 H+와 Cl-가 된다. 따라서 강산 HCl의

    이온화 과정에서는 수용액에 HCl이 남아 있지 않다.

​

나. 강산의 종류

  ※ 강산 기준 : 강산의 분자를 구성하는 물질중 산소 개수 - 수소 개수 ≥ 2

​

예제) 황산가스와 아황산가스 중 더 산성인 가스를 고르시오.

▣ 산은 부식성이 강하고 신맛을 내고 세척, 폭발물 등에 사용된다.

▣ 염기는 비료, 제산제, 알칼리 축전지, 세제 등에 사용된다.

​

4. PH 척도

▣ 물은 분자 오억오천오백만개 중에 하나가 쪼개져서 H2O가 H+와 OH-로 나뉘어진다.

    즉, 물분자 10억개 중에 1.8개의 농도를 계산하면 1×10-7이 된다. 중성인 물은 H+,

   OH-의 개수가 같다. 두개를 곱하면 1×10-14이 된다. 이것도 물이 이온화 되는 반응의

   평형상수이다. 평형상수는 일정하므로 한쪽이 많아지면 다른 쪽이 작아진다. 산성은

   H+가 많으므로 OH-가 작아진다. 그런데 평형상수 [H+] × [OH-]는 같아야 한다.

    염기성도 마찬가지이다.

▣ 중성이면 산, 염기가 1×10-7이므로 이것을 기준으로 척도를 만들었다.

▣ -log [H3O+] 이 물질은 [H+]와 마찬가지이다. 이것을 하이드로늄 이온이라고 부른다.

    [H3O+], [H+] 의 로그에 마이너스(-)를 붙인 것이 PH이다.

▣ PH 가 6이라면 [H+] 농도가 1×10-6 이므로 중성일 때 [H+] 농돟가 1×10-7이므로

    [H3O+] 즉, [H+] 의 농도는 중성일 때 농도보다 10배 증가한 것이 된다.

​

5. 중화반응

가. 중화반응의 정의

   [풀이]

예제) 질산을 수한화 포타슘(칼륨)으로 중화 반응식을 쓰시오.

다. 염(Salt)의 생성

▣ 산과 염기중 강한 쪽을 따라간다 !!!

[풀이]​