옥내소화전의의 산정방법 및 구성요소

옥내소화전의의 산정방법 및 구성요소

 

 

1. 옥내소화전의 개요

건축물에는 생활에 필요한 전기, 가스, 통신, 수도 등 많은 설비 등이 설치된다. 안전시설의 일종인 소방시설도 건축물의 규모, 용도, 면적에 따라 해당 건축물에 반드시 설치해야하는 시설이며 , 소방시설은 대부분 소방대가 도착하기 전에 건축물의 수용자 또는 관계자가 초기 화재진압을 위해서 사용하는 설비이다.

< Fig01. 옥내소화전 계통도 >

 

옥내소화전설비도 초기 화재진압 목적으로 설치하는 설비로서 사람이 직접조작에 의하여 사용할 수 있는 수동설비이며 , 소화약제로 물을 사용하는 수계소화설비이다. 따라서 수원량과 비상전원은 보통 20분 이상으로 하고 있다. 옥내소화전은 소화약제가 되는 수원, 소화수를 보내주는 가압원(동력장치), 배관 및 밸브류, 소화전함과 호스, 그리고 이들 시스템을 전반적으로 감시하고 제어하는 동력제어반과 감시제어반 등으로 구성되어 있다.

 

 

2. 구성요소 및 기능 - 수원

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1) 수원의 종류

수원은 2가지로 분류하는데 펌프를 기준으로 펌프보다 위에 위치하면 고가수조라 하며 , 펌프보다 아래에 위치하면 지하수조라 한다. 이는 건물의 층수에 관계없이 펌프를 기준으로 구분하는 것으로서 예비수원인 옥상수조와 구별되며, 수원의 위치에 따라 물올림장치가 생략될 수 있다.

 

2) 수원량 산정

① 옥내소화전에서 저장하여야 할 수원의 양 Q(㎥) = 2.6㎥ × N

◦ 2.6㎥ = 130ℓ /분 × 20분

◦ N : 소화전이 가장 많이 설치된 층의 소화전수

(설치된 소화전수가 5개를 초과하는 경우 5개로 한다. 즉 N ≦ 5 가 된다)

※ 다만, 층수가 30층 이상 49층 이하는 5.2㎥× N를, 50층 이상은 7.8㎥× N으로 한다.

 

② 옥상수조의 양(예비수원)

◦ 옥상수조에는 유효수량의 1/3이상을 저장하여야 한다.

 

※ 옥상수조 설치 예외

◦ 수계소화설비간 연결된 배관을 통하여 상시 소화수를 공급할 수 있는 구조인 소방대상물인 경우에는 둘 이상의 소방대상물이 있더라도 하나의 소방대상물에만 이를 설치할 수 있으며,

◦ 주 펌프와 동등 이상의 성능이 있는 별도의 펌프로서 내연기관의 기동과 연동하여 작동되거나 비상전원을 연결하여 설치한 경우나,

◦ 고가수조방식인 경우와 가압수조를 가압송수장치로 설치한 옥내소화전설비 등은 옥상수조를 제외할 수 있다.

 

※ 옥내소화전설비의 수동기동방식을 설치할 수 있는 대상인 아파트 업무시설 학교 전시시설 공장 창고시설 또는 종교시설 등은 옥상수조를 설치할 수 없는 구조적 모순 때문에 옥상수조설치에서 제외되었다.

< Fig02. 옥내소화전 수원산정 >

 

※ 다만, 30층 이상의 특정소방대상물에는 유효수량의 3분의 1이상을 옥상에 설치하여야 한다.(삭제)

 

③ 2이상의 수계소화설비가 설치되어 있는 경우

◦ 각 소화설비에 필요한 저수량을 합한 양 이상이 되도록 하며 , 소화설비가 설치된 부분이 방화벽과 방화문으로 구획되어 있는 경우에는 각 고정식소화설비에 필요한 저수량중 최대의 것 이상으로 할 수 있다.

< Fig03. 유효수량 산정 >

 

④ 수조를 겸용할 경우 유효수량 산정

◦ 수조는 소방설비의 전용수조로 하여야 하나, 보통 일반급수용 수조와 겸용가능하며 ,

◦ 수조가 펌프보다 낮은 경우 일반급수펌프의 후트밸브와 소화용펌프의 후 트밸브 사이의 물의 양을 유효수량으로 계산하고,

◦ 수조가 펌프보다 높은 경우와 고가수조 방식인 경우 일반급수펌프의 급수구와 소화용펌프의 급수구사이 물의 양만이 유효수량으로 인정된다.

 

 

3. 구성요소 및 기능 - 가압송수장치

1) 고가수조 방식

고가수조방식은 건축물의 최상층보다 높게 설치된 수조에서 자연낙차에 의해 법정방수압을 공급하는 방식을 말한다. 따라서 펌프방식에서 설치되는 옥상수조와 구별된다. 고가수조는 가압송수장치의 기능이고, 옥상수조는 펌프가압송수장치에서 비상용 소화수를 저장하는 기능을 한다.

고가수조는 옥내소화전에 필요한 방수압(0.17MPa)을 자연낙차에 의하여 충족되어야 하므로 배관의 마찰손실을 무시하더라도 고가수조로부터 건축물 최상층의 옥내소화전 방수구까지의 높이가 최소 17m이상이 되어야 한다. 따라서 일반건축물에 적용하기가 곤란한 점이 있으며 , 보통 자연지형을 이용한 건축물에 사용된다.

< Fig04. 가압송수장치 종류 >

 

2) 압력수조방식

압력수조는 압력탱크에 물을 저장하고, 자동에어콤프레셔로 탱크를 가압하여 압력수를 공급하는 방식을 말한다.

 

3) 펌프방식

펌프방식은 가압용펌프를 설치하여 펌프에 의해 가압수를 공급하는 방식을 말한다. 설비 설치의 용이성과 공간활용의 장점 등을 이유로 가장 많이 설치되는 가압송수방식이며 , 국내 거의 모든 특수장소에는 펌프가압송수장치가 설치되어 있다.

< Fig05. 가압송수장치 펌프방식

 

4) 가압수조방식

가압수조라 함은 가압원인 압축공기 또는 불연성 고압기체에 따라 소방용수를 가압시키는 수조를 말한다(2008. 12. 15. 화재안전기준 개정으로 신설).

※ 가압수조방식 설치기준

- 가압수조의 압력은 방수량 및 방수압이 20분 이상 유지되도록 할 것

다만, 층수가 30층 이상 49층 이하는 40분 이상, 50층 이상은 60분 이상 유지되도록 할 것

- 수조는 최대상용압력 1.5배의 물의 압력을 가하는 경우 물이 새지 않고 변형이 없을 것

- 가압수조 및 가압원은 방화구획 된 장소에 설치하고, 가압수조에는 수위계 급수관 배수관 급기관 압력계 안전장치 및 수조에 소화수와 압력을 보충할 수 있는 장치를 설치할 것

- 가압수조를 이용한 가압송수장치는 소방용기계기구의 승인 등에 관한 규칙 제31조 및 별표14 제30호에 적합한 것으로 설치 할 것

 

 

4. 구성요소 및 기능 - 흡입측 배관 및 밸브류 등

1) Foot Valve

수조의 흡수구에 설치되는 밸브로서 여과기능과 체크밸브 기능을 한다. 체크밸브기능에 이상이 생기면 물올림장치의 물이 계속 수조로 흐르는 현상이 발생한다.

< Fig06. 급수차단 밸브 구분 >

 

2) 흡입측 개폐밸브

흡입측에는 개페표시형 밸브를 설치한다. 개폐표시형 밸브란 밸브의 외관을 보고 쉽게 밸브의 개폐여부를 확인할 수 있는 밸브를 말하며, 보통 OS&Y밸브를 설치한다. 또한 흡입측에는 가능한 흡입마찰이 작아야 하기 때문에 Butterfly형 밸브의 설치는 금지하고 있다. Butterfly형 밸브는 구조상 흡입마찰이 커서 흡입에 장애가 생기기 때문이다.

< Fig07. 흡입측 배관 부속품 및 밸브류 >

 

3) 스트레이너

Strainer는 배관에 설치되어 수조로부터 흡입되는 물의 이물질을 걸러주는 역할을 하며 , 필요에 따라서는 토출측에도 설치하는 경우가 있다.

 

4) 플렉시블조인트(flexible joint)

소화특성상 소화펌프는 대체적으로 용량이 크며 , 갑작스런 기동시 진동이 많다. 따라서 갑작스런 펌프기동으로 인한 충격이 배관에 전달되지 아니하도록 펌프의 흡입측과 토출측에 후렉시볼을 설치하며, 펌프의 고정판에도 스프링을 설치하여 진동을 흡수한다.

 

5) 연성계

압력은 부압과 정압이 있으며, 압력계는 정압만을 측정하나, 연성계는 부압(진공압)과 정압 2가지를 측정할 수 있다. 따라서 수조가 펌프보다 아래에 위치할 경우는 진공압 측정이 필요하므로 연성계를 설치하며 , 수조가 펌프보다 위에 위치할 경우에는 연성계나 진공계 설치가 불필요 하다.

 

6) 편심 레듀셔

펌프 흡입측의 배관의 구경을 달리할 경우에는 펌프 입구에서 공기고임을 방지하기 위하여 편심 레듀샤를 설치한다. 만약 원심 레듀셔를 설치하면 상부에 빈 공간이 생겨 공기고임 현상이 발생하며 , 흡입의 장애가 된다. 또한 수조와 펌프의 높이가 너무 크거나 배관의 마찰이 클 경우에는 유효흡입양정이 작아져 Cavitation 현상이 일어나기 쉽다.

 

7) 체크밸브

체크밸브는 유수가 일방향으로 흐르게 하는 밸브를 말하며, 역류를 방지하기 위하여 설치한다. 보통 65mm이상의 배관에는 스모렌스키 체크밸브를 설치하며, 바이패스 밸브가 있어 필요시 역류가 가능하기도 한다. 기타의 배관에는 플랩체크밸브 또는 볼체크밸브 등을 설치한다.

< Fig08. 체크밸브와 수격방지기 >

 

8) 수격방지기

펌프가 기동하고 정지할 경우 펌프의 토출압력 변화에 의해 수격현상이 발생한다. 이러한 수격은 소화설비 시스템에 진동을 발생시켜 시스템을 손상시키는 원인이 된다. 수격방지기는 진동과 충격을 흡수하여 설비를 안전하게 하는 역할을 한다.

 

9) 물올림장치(호수조)

수조의 위치가 펌프보다 낮은 경우 펌프 흡입측배관에는 항상 물이 채워져 있어야한다. 이유는 펌프가 기동될 때, 흡입측배관에 물이 채워져 있지 않으면 수조의 물을 양수하지 못할 수도 있다. 흔히 소방펌프차에서 저수지의 물을 양수할 때, 흡입측배관(스트레이너 )에 물을 채운후 펌프를 기동하여 물을 흡입하는 것과 같은 원리이다.

< Fig09. 물올림 장치 구조 >

 

물올림장치는 전용의 탱크를 설치하고 유효수량은 100ℓ 이상으로 하되 , 구경 15㎜ 이상의 급수배관을 설치하여 당해 펌프의 흡입배관에 상시 물이 채워지도록 하여야 한다. 또한 물올림탱크에는 항상 급수가 가능하도록 자동급수밸브를 설치하며 , 넘침을 방지하기 위해 Overflow관을 설치하고, 보수를 위한 배수밸브를 설치한다. 이때 체크밸브의 유수 방향은 흡입배관 쪽으로 흐르도록 설치하여야 하며, 수원이 펌프보다 위에 있을 경우에는 물올림 장치를 생략한다.

< Fig10. 물올림장치와 흡수배관의 설치 예 >

 

※ 흡수배관 연결시 주의사항

만약 하나의 흡수배관에 주펌프 및 충압펌프를 공용으로 연결하여 설치하게 되면 주펌프 또는 충압펌프의 기동시 물올림탱크 내 물을 흡입하게 되며 , 물올림탱크 내 물이 모두 없어지면 결국에는 공기를 흡입하게 되어 흡수에 장애가 발생할 우려가 있다.

< Fig11. 순환배관 구조와 기능 >

 

10) 순환배관

펌프가 정상적으로 회전한 상태에서 토출측에 물이 방출되지 않으면 체절운전 상태에 들어간다. 이때에 펌프내에서는 물과 임펠러의 마찰로 수온이 상승하며, 기포가 발생하고, 과압발생으로 배관파손의 영향을 줄 수도 있다. 따라서 가압송수장치의 체절운전시 수온의 상승을 방지하기 위하여 체크밸브와 펌프사이에 20㎜이상의 분기배관을 설치하여 체절압력 미만에서 개방되는 릴리프밸브를 설치하여야 한다. 체절압력이란 물이 토출되지 않은 상태에서 펌프의 최대 상승압력을 말하며, 화재안전기준에서 체절압력은 정격토출압력의 140%를 초과하지 아니하도록 규정하고 있다.