옥내소화전설비(Indoor Fire Hydrant)의 설치대상 / 옥내소화전설비 부속설비의 종류

옥내소화전설비(Indoor Fire Hydrant)의 설치대상 / 옥내소화전설비 부속설비의 종류

 

 

1. 개요

건축물내의 화재 발생시 복도나 계단 가까이에 설치된 소화전함내의 장치와 기구를 이용하여 소방대상물의 초기화재를 자체 소방대원에 의하여 신솔히 진화 작업을 행할 수 있도록 설치된 소화설비의 한 형태이다.

1) 설치대상(소방시설 설치 및 관리에 관한 법률 시행령 별표4)

옥내소화전설비를 설치해야 하는 특정소방대상물은 다음의 어느 하나에 해당하는 것으로 한다. 다만, 위험물 저장 및 처리 시설 중 가스시설, 지하구 및 업무시설 중 무인변전소(방재실 등에서 스프링클러설비 또는 물분무등소화설비를 원격으로 조정할 수 있는 무인변전소로 한정한다)는 제외한다.

① 다음의 어느 하나에 해당하는 경우에는 모든 층

가) 연면적 3천㎡ 이상인 것(지하가 중 터널은 제외한다)

나) 지하층ㆍ무창층(축사는 제외한다)으로서 바닥면적이 600㎡ 이상인 층이 있는 것

다) 층수가 4층 이상인 것 중 바닥면적이 600㎡ 이상인 층이 있는 것

② ①에 해당하지 않는 근린생활시설, 판매시설, 운수시설, 의료시설, 노유자 시설, 업무시설, 숙박시설, 위락시설, 공장, 창고시설, 항공기 및 자동차 관련 시설, 교정 및 군사시설 중 국방ㆍ군사시설, 방송통신시설, 발전시설, 장례시설 또는 복합건축물로서 다음의 어느 하나에 해당하는 경우에는 모든 층

가) 연면적 1천5백㎡ 이상인 것

나) 지하층ㆍ무창층으로서 바닥면적이 300㎡ 이상인 층이 있는 것

다) 층수가 4층 이상인 것 중 바닥면적이 300㎡ 이상인 층이 있는 것

③ 건축물의 옥상에 설치된 차고ㆍ주차장으로서 사용되는 면적이 200㎡ 이상인 경우 해당 부분

④ 지하가 중 터널로서 다음에 해당하는 터널

가) 길이가 1천m 이상인 터널

나) 예상교통량, 경사도 등 터널의 특성을 고려하여 행정안전부령으로 정하는 터널

⑤ 1) 및 2)에 해당하지 않는 공장 또는 창고시설로서 「화재의 예방 및 안전관리에 관한 법률 시행령」 별표 2에서 정하는 수량의 750배 이상의 특수가연물을 저장ㆍ취급하는 것

 

2) 옥내소화전설비의 화재안전기준(NFSC 102)

제4조 【옥내소화전설비의 수원】

제5조 【옥내소화전설비의 가압송수장치】

제6조 【옥내소화전설비의 배관 등】

제7조 【 (옥내소화전설비의 함 및 방수구 등】

제8조 【옥내소화전설비의 전원】

제9조 【옥내소화전설비의 제어반】

제10조 【옥내소화전설비의 배선 등】

제11조 【옥내소화전방수구의 설치제외】

제12조 【옥내소화전설비의 수원 및 가압송수장치의 펌프등의 겸용】

 

2. 가압송수 장치의 종류

펌프에 의한 방식, 고가수조방식, 압력수조방식.

1) 펌프에 의한 방식

옥내 소화전에 설치된 호스의 노즐에서 규정 방수압력(1.7㎏/㎠이상),규정 방수량(130ℓ/min이상)을 얻기 위해 펌프를 설치하는 일반적으로 가장 보편화된 방법이다.펌프는 주로 원심 펌프를 사용하고 수동기동 방식(원격기동방식)과 자동기동방식이 있다.

수동기동 방식(원격기동방식)

- 첫째는 옥내 소화전함에 설치된 기동스위치(Botton)을 누르고 함에 설치된 앵글 밸브를 열면 송수 펌프가 기동되면서 방수가 되는 방식으로 소화전함에 ON-OFF 버튼을 이용하여 펌프를 원격으로 기동하는 방식.

- 둘째는 수동기동의 경우는 아파트·업무시설·학교·전시시설·공장·창고시설· 종교시설로서 동결의 우려가 있는 장소에 한하며 기동 스위치는 함내에 설치할 수 있다.

자동기동 방식(기동용 수압개폐장치방식)

옥내 소화전함에 설치된 방수구의 앵글 밸브를 열면 배관내의 차있던 압력이 감소하면 이를 압력챔버에 설치된 압력스위치가 감지하여 자동으로 가압 송수 펌프 가 기동되어 계속방수가 된다. 또한 학교,공장,창고 이외는 필히 자동 기동 방식 으로 설치하여야 한다. 기동용 수압 개폐 장치는 옥내 소화전뿐만 아니라 스프링 클러 소화설비, 포소화설비, 물 분무소화설비에 필수적인 기동방식이다.

 

2) 고가수조방식(高架水鳥方式)

건축물의 옥상이나 높은 곳에 고가 수조(물탱크)를 설치하여 옥내 소화전에 설치된 노즐에서 규정 방수압력(1.7㎏/㎠이상)규정 방수량(130ℓ/min이상)을 토출할 수 있도록 자연 낙차압을 이용하여 가압송수하는 방식.

 

3) 압력수조방식(壓力水鳥方式)

수조 대신 압력 탱크를 설치하여 탱크 용량의 2/3는 항시 급수펌프로 물을 공급 하고 1/3은 자동식 에어콤프레샤(auto air compressure)를 이용하여 탱크내를 압축하여 그 압력을 이용하여 옥내 소화전에 설치된 노즐에서 규정 방수압력(1.7㎏/㎠이상),규정 방수량(130ℓ/min이상)을 유지할 수 있도록 가압송수하는 방법이다.

 

3. 감압장치의 종류

감압밸브에 의한 방법, 배관에 의한 방법, 고가수조에 의한 방법, 중계펌프에 의한 방법.

1) 감압밸브에 의한 방법

유수압력에 따라 자동적으로 흐르는 구경이 변화하는 오리피스를 설치하여 조정 한다.

 

2) 배관에 의한 방법

배관을 고층용, 저층용으로 별도의 배관설비를 하여 조정한다.

 

3) 고가수조에 의한 방법

고가수조를 고층용, 저층용으로 별도의 배관을 하여 낙차 압력에 따라 조정한다.

 

4) 중계펌프에 의한 방법

방수압력의 상한을 넘지않게 하기 위한 중계펌프를 설치하여 가압송수장치의 송수압력을 조정한다.

 

4. 옥상수원의 해석상 문제점

유권 해석(내무부 예방 13807-76호 : 94.2.8)은 1차수원=유효수량×2/3, 2차수원= 유효수량×1/3로 되어 있으나 이 경우 펌프에 의한 압력 발생은 20분×2/3≒13분만 발생되어 7분간은 압력 미달이 된다.(2차 수원에 의한 자연압의 경우에는 최상층에서 압력 발생이 미달됨) 따라서 설계시에는 2차수원에 관계없이 1차수원은 언제나 유효수량은 100%로 한다.

1) 수원의 목적

펌프의 고장이나 정전시 발전기가 자동절환 되지 않을 경우에도 화재발생시 자연 낙차압에 의하여 방사되는 물로 소화를 할 수 있도록 하기 위한 안전 조치사항이나 이 경우 고층부에서는 규정압이 발생하지 못하는 문제점이 있다.

 

2) 유효수량이란

옥내 소화전 수원을 타설비와 겸용하여 설치하는 경우 유효 수량은 옥내 소화전설비의 후트 밸브 흡수구와 타설비의 후트 밸브 흡수구 사이를 유효수량으로 한다.

 

5. 기타사항

1) 압력챔버에 설치되어 있는 압력스위치의 Range란

소화펌프의 작동 정지점이다. 즉 펌프가 기동되어 압력이 충전되어 설정 압력범위내가 되면 펌프가 정지되는 점이다. 따라서 각종 소화설비에 부착하는 압력스위치는 Range의 압력 설정은 해당 소화설비의 총 양정을 1/10로 환산하여 압력을 설정하면 펌프 기동이 중지된다.

 

2) 압력챔버에 설치되어 있는 압력스위치의 Diff란

Range에 설정된 압력에서 Diff에서 설정된 압력만큼 떨어지면 펌프가 기동되는 압력의 차이를 뜻한다.

※. Range 압력에서 Diff에 설정된 압력만큼 떨어지면 소화펌프는 기동한다.

 

3) 압력수조란

가압송수장치의 일종으로서 물을 가압 송수하는 설비이며, 소화전설비에서 흔히 압력탱크로 불리는 것은 압력챔버이다.

 

4) 호수조(물올림 장치,Priming Tank)

펌프 흡입관의 후트 밸브의 고장으로 인하여 펌프 내의 물이 누수가 되면 펌프 가동시 물을 흡수할 수 없으므로 후트 밸브에서부터 펌프 임펠러까지 항시 물을 충전시켜주어 펌프가 가동시 즉시 물을 송수할 수 있도록 준비시켜두는 부속설비이며 수직 회전 펌프에는 필요 없다.

※. 물올림 장치는 수평 회전축 펌프보다 수원의 수위가 아래에 있을 경우에만 필요하다.

 

5) 압력 챔버(기동용 수압 개폐 장치)

압력 챔버의 역할은 펌프의 2차측 게이트 밸브에서 분기하여 전 배관내의 압력을 감지하고 있다가 배관내의 압력이 떨어지면 압력 스위치가 작동하여 충압펌프(Jocky pump, 보조펌프, Booster pump) 또는 주펌프를 기동시킨다. 그러므로 압력스의치를 정확히 조정해야 규정 방수량과 규정 방수압을 방수할 수 있다.

압력스위치는 RANGE(범위)와 DIFF(Differance : 차이)를 상단부의 나사로 조정한다.

 

6) 압력계

펌프의 토출측에 설치아여 펌프의 토출 압력을 나타낸다(0.5∼2000㎏/㎠)

 

7) 진공계

펌프의 흡입측에 설치하여 펌프의 흡입력을 나타낸다(0∼76㎝Hg)

 

8) 연성계

펌프의 흡입측에 설치하여 펌프의 흡입력을 나타낸다(토출압력 1∼20㎏/㎠, 흡입력(진공도)0∼76㎝Hg

※. 연성계는 수조가 펌프보다 아래쪽에 취치하는 흡입송출방식에서는 흡입배관내의 압력은 항상 재기압 이하가 된다. 연성계는 흡입배관의 부압을 측정하여 물의 흡입상황을 파악하기 위한 일종의 압력계이다.

 

9) 순환배관

순환배관은 숭수펌프의 토출측 첵크 밸브 전에서 20mm이상의 배관으로 분기하며 체절운전시 체절 압력 미만에서 작동되는 릴리이프 밸브(relief valve : 일종의 안전 밸브)를 설치하고 배관상 개폐 밸브는 절대로 설치하여서는 안 된다.26.

 

10) 체절운전

펌프 토출측 배관이 전부 믹힌 상태(물이 전혀 방출되지 않음)에서 펌프가 계속 작동하여 최고점의 압력에서 펌프가 공회전하는 운전이다.

 

11) 릴리프 밸브(Relief Valve)

릴리프 밸브는 순환 배관내의 압력이 설정 압력 이상이 되면 배관내 유체의 순환이 되지 않아 Impeller 부위의 수온이 상승하며 또한 모터에 무리가 발생하며 밸브캡을 지지하고 있던 스프링이 눌리면서 과압을 방출하여 펌프의 체절 운전시 공회전에 의한 온도상승을 방지하는 역할을 한다.

※. 릴리이프 밸브의 규격 압력 확인방법 : 펌프의 규격 표시판에 표시된 양정(m)을 1/10로 환산(kg/㎠)한 수치가 체절 압력 즉, 릴리이프 밸브의 작동압력이므로 필히 이 압력 미만의 릴리이프 밸브를 설치한다.

 

12) 펌프의 성능 시험 배관

성능 시험 배관은 펌프의 토출측 개폐 밸브 이전에 분기하여 펌프의 성능을 시험하는 것이다. 펌프의 성능은 정격 토출 압력의 65%이하에서 정격 토출량의 150%이상을 토출할 수 있어야 한다.

※. 정격 토출 압력 : 당해 설비의 총양정을 1/10로 환산한 압력(kg/㎠)

※. 정격 토출량 : 당해 설비 펌프의 분당 토출량(ℓ/min)

※. 성능 시험 배관 관경 구하는 방법

 

13) 중간 가압송수장치

지하층을 제외한 건물의 높이가 60m를 초과하는 때에는 중간 가압송수장치를 별도로 설치하여야 한다.

 

14) 유량 측정 방법

압력계에 의한 방법, 유량계에 의한 방법(현재 많이 사용됨).

압력계에 의한 방법(壓力計에 의한 方法)

오리피스 전후에 압력계를 설치후 압력차(P1-P2(kg/㎠))를 구하여 계산

유량계에 의한 방법(流量計에 의한 方法)

유량계는 성능 시험 배관과 수직으로 부착하고 상류측은 유량계 호칭구경의 8배 이상,하류측은 유량계 호칭구경의 5배이상되는 직관부를 설치하며 배관은 유량계의 호칭구경과 같은 구경의 배관을 사용한다.

 

15) 펌프의 성능 시험 방법

① 주배관에 연결된 개폐밸브를 잠근다.

② 보조펌프(충압펌프)를 기동 중지 시킨다.

③ 압력 챔버 배수 밸브를 열어 주펌프가 기동되면 잠근다.(또는 제어반에서 수동으로 주펌프를 기동시킨다).

④ 성능시험 배관상에 있는 시험밸브를 연다.(펌프의 토출압력이 정격부하 운전시 압력이 되도록)

⑤ 펌프의 성능 시험 배관상에 설치된 유량계를 확인하여 펌프의 성능을 측정 한다.

⑥ 성능시험 측정후 성능시험 배관상 시험밸브를 잠근후 주밸브를 연다.

※. 주의 : 성능 시험 측정후 주펌프 작동상태 확인 및 보조 펌프(충압 펌프 : Jocky펌프)에 대하여 제어반에서 기동 중지를 해체시켜야 함.

 

16) 방수 압력 측정 방법

   ① 옥내 소화전이 가장 많이 설치된(최대 5개)층에서 모든 소화전을 동시에 개방하여 호스 노즐 선단에서 압력 및 방수량을 측정하고 또 최상층에 설치된 모든 소화전을 동시에 개방하여 압력 및 방수량을 측정하였을 때 각각의 소화전에서 규정 방수압(1.7kg/㎠이상) 및 규정 방수량(130ℓ/min이상)이 되어어야 한다.

   ② 방수압 측정은 호스 노즐 선단에 노즐구경의 0.5배(D/2) 떨어진 부분에 피토게이지의 피토관 입구를 수류의 중심선과 일치토록 하면 실제 방수압력이 게이지상의 지시침에 의하여 구하면 된다. 방수압과 방출구를 측정하고 나면 다음 공식에 의하여 방수량을 알 수 있다.

 

17) 자연압이란

펌프중심선으로부터 가장 높은 위치에 있는 방수구까지의 높이를 10 : 1로 환산한 값이다.

 

18) 옥상수조(유효수량의 1/3이상)의 역할

펌프의 고장이나 정전시 화재가 발생하여도 자연압에 의하여 방사되는 옥상수조의 물로 소화 또는 연소방지를 가능하게 하기 위하여.

 

19) 펌프의 유효흡입양정

펌프의 흡입구 압력은 항상 흡입구에서의 펌프내 포화증기압력 이상으로 유지하여야 캐비테이션이 일어나지 않는다. 즉 캐비테이션이 일어나지 않는 유효흡입양정을 수치로 표시한 것을 유효흡입양정이라 한다.

※. 펌프는 그 자체가 필요로 하는 NPSH가 있다. 따라서 설치에서 얻어지는 NPSH는 펌프 자체가 필요로하는 NPSH보다 커야만 캐비테이션 현상이 일어나지 않는다.

 

20) 펌프의 부하운전시험

펌프 부하운전시험장치에 의해서 정격부하운전시의 소화펌프 및 전동기의 성능을 확인하는 시험이다.

 

※. 설계시 주의할 점

· 전층이 변전실 용도일 경우 설비를 면제할 수 없으며 방수구를 면제하는 것이다. 따라서 변전실 내부는 방수구를 제외할 수 있으나 복도 및 계단 등은 옥내소화전이 포용되도록 설치하여야 한다.

· 소화전 포용거리는 수평거리이므로 설계시 반경 25m이내에 전 건물이 포용되도록 배치하고 보행거리는 25m를 초과하여도 호스를 2개 이상 접결하여 유효한 방수가 되도록 한다.

· 소화전 위치는 설계시 복도에 설치하는 것이 1순위이며. 실내에 설치하는 것이 2순위이다. 부속실(전실) 또는 계단실에 설치할 경우는 소화 및 피난활동에 지장 을 주며 또한 부속실 문을 개방해야 되므로 제연설비의 기능(급기 가압)을 상실하게 된다. 실내에 설치할 경우는 큰 실에 설치하는 것을 원칙으로 하되 출입구에 표지판을 설치하여야 한다. 바닥으로부터의 높이는 개폐밸브로부터 바닥까지의 높이를 뜻한다.

· 수동방식은 자동방식에 비해 on-off 버튼에 의한 장난이나 오조작의 문제가 있으나 제한된 사람이 근무하거나 경비원 등 감시 감독이 가능한 용도의 경우는 한 정적으로(예 : 동결의 우려가 있을 때) 버튼에 의해 조작할 수 있도록 완화 적용 하되 소화전 함내부에 기동스위치를 설치하도록 한 것임.

· 소화전 기동표시등은 입력전압은 보통 AC 220V를 사용하나 기동표시등의 램프 자체는 24V용임. 따라서 이 경우에는 램프 자체에 220/24V용 Adaptor를 부설하여 사용한다.

· 건축물의 높이는 건축법시행령에 의하면 건축물의 높이란 지면에서 당해건축물 상단까지의 높이로 규정되어 있으나 옥탑의 경우는 12m 미만일 경우 높이 산정에서 제외하고 있다.

· 옥상수조와 연결된 경우는 옥상수원이 있는 옥상수조와 연결된 다른 건물의 옥내소화전 설비는 별도의 옥상수조가 필요 없으나 이 경우. 옥상수조는 부지내에 있는 모든 건물 중에서 가장 높은 동에 설치 하여야 한다. 따라서 설계시 대지의 고저차를 반드시 검토하여야 한다.

· 옥외 송수구로부터 소화전 주배관 사이에 개폐밸브가 있을 경우에는 이것도 개폐표시형 밸브 설치대상이 되어야 하나, 옥외송수구로부터 연결되는 소화전 전용의 주배관에는 개폐밸브 설치를 금지하고 있다.

· 버터플라이 밸브를 펌프 흡입측에 한하여 제한하는 것은 다음의 이유 때믄이다.

- 물의 유체저항이 매우 큰 밸브로서 원활한 흡입을 뱅해하게 된다.

- 이로 인하여 유효NPSH가 감소되어 Cavitation(공동현상)이 발생할 우려가 있다.

    개폐조작이 순간적이어서 펌프기동중 조작을 할 경우 Water Hammer(수격작용)가 발생할 우려가 있다.

· 소화전의 노즐 선단 방수압력이 7kg/㎠를 초과할 경우 감압장치를 하도록 규정하고 있다. 감압장치를 해야하는 이유는 소화전을 사용할 때 일반인이 소화활 동상 지장을 받지 않으려면 소방대의 1인당 반동력을 20kgf로 제한하고 있다. 또한 반동력 R=0.015×P(kg/㎠)×(d×d)mm의 식에 의거 노즐구경 d=13mm, 반동력R=20kgf일 경우 압력을 구하면 압력은20=0.015×P×(13×13)가 된다. 그러므로 P=20/(0.015×13×13)=7.89kg/㎠≒7kg/㎠ 이를 준용하여 소화전 노즐 방사시 압력을 7kg/㎠로 제한한 것이다.

· 유량계 설치방법은 성능시험배관에서 유량계 전후의 길이(직경의 8배 및 5배)에 준하여 설치하고 만약 유량계 설치시 밸브V1만 설치하나 이 경우는 난류로 인하여 원활한 측정이 불가능하다. 따라서 밸브 V1 이외 V2를 설치하여 측정시 V1은 완전 개방한 후 V2로 유량을 조정하여 측정하도록 설계 및 시공하는 것이 바람직하다.