국내에서 스프링클러 설계 시 주로 적용하는 배관스케줄방식은 용도분류에 의해 결정되는 스케줄로, 배관의 구경이 선택되고 배관의 크기에 따라 설치될 수 있는 스프링클러헤드의 개수가 주어져 있는 스프링클러설비이다. 이는 NFPA13의 배관스케줄방식을 준용한 것이나 적용의 오류로 인하여 잘못된 설계를 수행하고 있다. 이를 시정하기 위하여 국내 기술기준과 NFPA13기준을 확인하고 문제점의 지적 및 바른 배관스케줄방식의 적용을 제시하고자 한다.
스프링클러설비의 화재안전기준인 NFSC103은 설계면적 내의 모든 헤드로부터 방출압 1 bar이상과 방출량 80 lpm 이상을 최소기준으로 규정하고 있다. NFSC103은 또한 설치장소의 용도에 따라 설계면적에서 작동하는 헤드의 수를 10개, 20개, 30개로 규정하고 각 헤드별 유량을 80 lpm으로 하여 총유량을 800 lpm, 1,600 lpm, 2,400 lpm으로 규정하고 있다. 이 규정대로 스프링클러 설비를 설계하면 약 50 %의 스프링클러헤드에서 유량과 압력이 최소기준보다 부족하게 된다. 이는 스프링클러의 목적인 초기화재 대응에 실패를 가져오는 심각한 결과를 초래할 수 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 성능위주 설계인 수리계산방법에 의해 모든 스프링클러설계가 이루어지는 것이 바람직하다.
연구목적: 국내 적층형 물류창고의 스프링클러 설계적용을 위한 수용물품 등급분류방법을 제시함을 목적으로 한다. 연구방법: 현장조사와 미국 NFPA, FMDS, 유럽 EN 및 일본의 분류 기준을 비교분석하고 ISO 12949에 따른 등급별 연소특성 실험을 수행하였다. 연구결과:연소열을 기준으로 특급, 상급, 중급 및 경급의 등급분류방법을 제안하였다. 결론: 물품 등급별 최대 소화강도를 확보하는 스프링클러설계기준의 적용이 필요하다.
우리나라는 선진국에 비하여 스프링클러설비 의무 설치대상이 다소 제한적인데도 불구하고 대부분의 건축물 소유주 또는 운영주체들은 법률에서 지정하고 있는 설치대상 건축물에 한해서만 설치하거나, 건축물 설계 시 스프링클러설비의 설치대상 기준에 해당되지 않도록 하는 경향이 있다. 이는 건축물의 화재 안전성 보다는 스프링클러설비 설치비용의 절감이 우선적이라고 생각하고 있기 때문으로 사료된다. 따라서 본 연구에서는 스프링클러설비를 설치하고 관리하는데 소요되는 제반 비용을 투자의 개념으로 하여 이로부터 얻을 수 있는 급부를 추정하였다. 결과적으로 스프링클러설비의 투자비용과 설치하였을 경우 얻을 수 있는 경제적 이득을 경제적 효용성 분석을 통하여 비교한 결과, 초기 투자비용 회수기간이 건축물의 내구연한의 약 1/20 수준으로 나타났으며 효용성도 비용의 2배 이상으로 나타났다. 따라서 스프링클러 설치는 경제적 효용성을 갖춘 제도로 볼 수 있어 적극적인 확대를 고려해 보는 것이 바람직할 것이다.
본 연구는 배관에서의 정확한 압력손실과 유량을 측정하기 위하여 스프링클러 시스템중 격자배관방식에 대한 수리계산 프로그램을 개발하는데 그 목적이 있다. 본 프로그램 개발은 배관망 해석방법 등 여러 가지 자료로 근거하며, 격자배관방식이 국내에서 현행 시행되고 있는 규약배관방식의 단점을 보안하여 스프링클러 시스템을 성능기준화재안전설계로 이끌어 내기 위함이다. 소화설비의 전산화로 인한 작업의 편리성과 정확한 계산을 측정함으로서 전진적인 화재안전설계를 이룩하게 될 것이다. 이러한 프로그램의 개발은 미국 등에서 먼저 이루어져 오고 있으며 국내에서의 소방에 대한 발전이 한 단계 발전되는 계기를 마련하게 될 것이다.
선진국에서는 다양한 건축용도의 위험등급을 분류하여 해당 위험등급의 수준에 적합한 방수패턴을 가진 스프링클러의 방수규격을 기준으로 용도별 위험등급 기반의 성능설계를 실시하고 있는 반면에, 국내에서는 건축공간용도의 거주밀도나 화재하중밀도가 표준화하고 있지 않아 위험등급조차 설정하지 않은 채 균일한 방수패턴을 가진 표준형 스프링클러 헤드를 일률적으로 적용하고 있는 실정이다. 이런 실정으로 인해 국내에서는 스프링클러의 방수패턴에 대한 요구사양이 다양하게 필요하지 않아 선진국과 같이 다양한 방수상수를 가지면서 방호면적을 달리하는 다양한 종류의 헤드 개발이 이루어지지 않고 있는 실정이다. 그러므로 국내의 주요 건축공간용도에 대한 화재하중밀도를 조사하여 표준 값을 제시하고 영국 LPC나 미국 NFPA에서 정하고 있는 위험등급별로 분류한 결과 크게 다르지 않음을 발견하였다. 따라서 공간용도별 위험등급 기반의 성능 설계를 우리나라에서 적용하기위한 기초적인 토대를 마련하고 국내 스프링클러 헤드개발환경을 개선하기 위한 오리피스와 방수상수를 다양화함으로써 특수한 고위험공간용도에서 효과적으로 적용 가능한 라지 드롭형, ELO형, 또는 ESFR형 등의 스프링클러 헤드 개발을 촉진하도록 유도하였다. 결론적으로 위험등급별로 다양하게 적용되는 스프링클러 헤드를 체계적으로 분류하여 국내 건축용도에 적용 가능한 최적의 방수패턴에 대한 기본사양을 정립하여 제시하였다.
물류창고 화재위험성은 보관물품, 포장재 및 파렛 등의 가연성과 화재하중 그리고 창고 내부 천장높이, 랙크 등의 저장높이와 배치, 통로 폭 등에 따라 결정된다. 물류창고의 소화 또는 진압대책은 이러한 주요 인자를 고려한 가연물 등급 분류기준을 마련하고 스프링클러설비 설계기준을 적용해야 한다. 본 연구는 국내 물류창고의 자동식스프링클러 적용을 위한 첫 단계로서 경기도 소재 5개 물류단지 내 28개 창고 동을 대상으로 수용물품의 분포 및 창고 공간특성을 현장 조사하였다. 아울러 미국 유럽 및 일본의 물품 분류기준을 분석하였으며 이를 통하여 물류창고 수용물품의 등급분류기준 마련을 위한 기초자료를 제시하고자 한다.
본 연구에서 Clean Room 재해사례를 분석하였고, Factory Mutual Property Loss Prevention Data Sheets(FM), Industrial Risk Insurers(IRI), NFPA Code 등의 Clean Room 설계 주요 방화기준에 대하여 비교 분석을 하였다. 그리고 화재시뮬레이션을 통한 위험성 평가를 통해서 화재 시 공조설비의 작동으로 인한 연기산란 현상으로 Clean Room 내의 피해규모가 상상을 초월하는 결과를 얻을 수 있었으며, 또한 스프링클러설비의 작동으로 열온도가 더 낮아지고, 연기의 확산속도를 더 줄여줄 수 있는 것으로 분석되었다. 따라서, Clean Room내의 화재 시 화재감지기에 의해 공조설비를 정지시키고, 스프링클러설비를 설치하는 것이 안전성을 확보하는데 중요한 요소임을 유추하였다. 그러므로 본 연구에서 Clean Room 에 대한 안전성을 확보하는데 기여하고자 한다.
스프링클러 헤드의 살수 특성은 화재의 초기 진화 성능을 결정짓는 매우 중요한 요소이며, 이는 헤드노즐의 형상에 크게 좌우된다. 본 연구에서는 국내 시장점유율이 가장 높은 4개 제조사의 헤드 제품군에 대하여 방수계수 값과 방향성 살수 분포 특성을 규명하였다. 방수계수는 모두 기준 값을 상회하였지만, 헤드 종류별로 동일한 설계 값을 가짐에도 불구하고 큰 차이를 보이는 것으로 나타나 제품 간 품질차이가 큰 것으로 나타났다. 다만, 방수계수는 압력변화에 관계없이 비교적 일정하게 나타났다. 방향별 살수 분포 특성은 일부 헤드 샘플의 경우 매우 심각한 편향 분포를 나타냄으로써 성능개선 연구가 시급한 것으로 판단되었다
본 연구는 수계소화설비 배관계통의 지진시 피해실태 및 내진 성능에 대한 자료를 조사 분석하여 배관계통의 부위별 내진 설계 요구조건을 연구하였다. 수계소화설비 배관계통에 요구되는 내진안전성은 건축물을 사용할 수 있는 상황에서는 기능유지 또는 다소의 손상이 있다고 하더라도 용이하게 복구가 가능한 시스템이어야 한다. 스프링클러설비는 대규모 지진 직후에 있어서도 손상되지 않고 그 기능이 유지되는 것이 요구된다. 수계소화설비 배관계통은 지진에 의한 건축물의 변위 및 배관 본체 등의 과대한 흔들림에 의해 손상을 방지하기위해 건축물의 익스펜션조인트부를 통과하는 배관, 건축물 도입부의 배관, 설비기기와 배관 등의 이음부, 횡주배관, 입상배관, 기기류 등에 내진조치가 요구된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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