제 84 회소방기술사문제해설 권순택 오형식 [ 서울기술사학원 ] 문의 : 02-774-7480, www.seoulpe.com/sobang - 1 -
제 84 회소방기술사문제해설 [ 서울기술사학원 ] 핵심소방기술사페이지수는제 5 차개정판 (2008.1.5) 기준임 - 제 1 교시 - [ 문제 1] 화재조기진압용스프링클러헤드의조기진압특성 ( 열감도, 소요밀도, 실제침투밀도 ) 과본소화설비의교차배관의위치 청소구, 가지배관의헤드설치기준에대하여각각기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 425 및 P. 400) 1. 개요 (1) 화재초기에빠른응답의감도특성과보다많은양의물이강력한화세를뚫고침투할수있도록큰물방울과충분한양의물을방사하여화재를조기에진압할수있는것으로 ESFR(Early Suppression Fast Response Sprinkler) 라한다. (2) 기존일반스프링클러와의차이점 1) 일반 ( 표준 ) 스프링클러 : 연소확대의억제목적 2) ESFR 스프링클러 : 화재의조기진압목적 2. 화재조기진압용스프링클러헤드의조기진압특성 (1) 열감도 1) 반응시간지수 (RTI :Response Time Index) 로나타낸다. 2) 화재조기진압용스프링클러헤드의 RTI : 28 m.sec (2) 소요살수밀도 1) 일정크기의화재를진화하는데필요한최소한의살수량 2) RDD(Required Delivered Density) 로나타낸다. 3) RDD의측정방법 : RDD = 진화할수있는최소한의물의양가연물상단의표면적 (3) 실제침투밀도 1) 조기진화하기위해서는진화에필요한최소한의물의양보다더많은양의물을방사하여소화수가화염의뿌리에침투되었을때의분포밀도 2) ADD(Actual Delivered Density) 로나타낸다. 3) ADD의측정방법 : ADD = 물이화염을통과하여가연물표면까지도달한양가연물상단의표면적 (4) 상호관계성 1) ADD > RDD가되어야화염에대한침투성이좋아진다. 2) RTI가낮을수록 RDD는낮아지나, ADD는높아진다. 3. ESFR 스프링클러설비의교차배관의위치, 청소구, 가지배관의헤드설치기준 - 2 -
(1) 교차배관 1) 교차배관은가지배관과수평으로설치하거나또는가지배관밑에설치 2) 그구경은수리계산에의하되, 최소구경이 40mm이상이되도록할것 (2) 청소구 1) 교차배관끝에 40mm이상크기의개폐밸브를설치 2) 호스접결이가능한나사식또는고정배수배관식으로할것. (3) 가지배관의헤드설치기준 1) 교차배관에서분기되는지점을기점으로한쪽가지배관에설치되는헤드의개수는 8개이하로할것. 다만, 다음각목의 1에해당하는경우에는그러하지아니하다. 가. 기존의방호구역안에서칸막이등으로구획하여 1개의헤드를증설하는경우나. 격자형배관방식을채택하는때에는펌프의용량, 배관의구경등을수리학적으로계산결과헤드의방수압및방수량이소화목적을달성하는데충분하다고인정되는것 2) 하향식헤드를설치하는경우에는헤드접속배관은가지관상부에서분기할것. 다만먹는물을수원으로하는경우에는가지관의측면또는하부에서분기할수있다. [ 문제 2] 소화기의밸브, 밸브부품및용기에사용하는합성수지의성능을평가하기위하여공기가열노화시험, 소화약제노출시험, 내후성시험을실시한다. 각시험내용에대하여기술하시오. 1. 개요소화기의밸브 밸브부품및용기에사용하는합성수지는다음각호의시험을하는경우에변형또는균열등이생기지아니하여야하며노화시험후성능및기능에이상이생기지아니하여야한다. 2. 공기가열노화시험 100 의온도에서 180일동안가열노화시킨다. 다만, 100 의온도에서견디지못하는재료는 87 의온도에서 430일동안시험한다. 3. 소화약제의노출시험소소화약제와접촉된상태로 87 의온도에서 210일동안방치한다. 4. 내후성시험카본아크원을사용하여자외선에 17분간을노출하고물에 3분간노출 ( 크세논아크을사용하는경우자외선에 102분간을노출하고물에 18분간노출 ) 하는것을 1싸클로하여 720시간동안노화시킨다. 끝 [ 문제 3] 소화기구 (NFSC 101) 의소화능력단위를산정하는기준에대하여기술하시오. - 3 -
( 핵심소방기술사 P. 711) 핵심소방기술사 711,712쪽에서이문제의답안내용과동일하므로여기에는해설을생략합니다. [ 문제 4] 자동식스프링클러소화설비의트립시간 (Trip Time) 과트립시간에미치는요소에대하여기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 374) 핵심소방기술사 374 쪽에서이문제의답안내용과동일하므로여기에는해설을생략합니다. [ 문제 5] 특별피난계단의건축법상구조기준에대하여기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 225) 핵심소방기술사 225 쪽에이문제의답안내용과동일하므로여기에는해설을생략합니다. [ 문제 6] 비상콘센트설비화재안전기준 (NFSC 504) 의전원부와외함사이의절연저항및절연내력의기준에대하여기술하시오 [ 화재안전기준 (NFSC504) 제 4 조 6 항 ] 참조 [ 문제 7] 주울 (Joule) 열과주울의법칙에대하여기술하시오. 1. 주울 (Joule) 개념 (1) 주울이란일과에너지의단위로써기호로는 J로나타낸다. (2) 1J은 1뉴턴 (N) 의힘을작용하여힘의방향으로물체를 1m 움직이는동안에하는일의양. 즉, 1J = 1N m 이며, 1W의전력을 1초동안에소비하는일의양과같다. (3) 또열도에너지의하나이므로 1cal의열은 4.18J의일에해당한다. 2. 주울 (Joule) 열및주울의법칙 (1) 저항이큰도선에전류가흐르면그저항으로인해열이발생한다. 이때저항에의해발생한열량을줄열이라고한다. (2) 저항R[Ω] 의전선에전류 I[A] 를 t[ 초 ] 동안흘릴때공급되는전기에너지를표시하는것을전력량이라하며, 그단위를 [J] 또는 [Wh] 로표시한다. 만일 I[A] 의전류가흐른다면매초 I[C] 의전하가통과하게되므로 P = VI = RI²[J/sec] 만큼의일을하게된다. (3) 이것은 1[J] 또는 0.24[cal] 의열량에해당하므로이일로인하여매초당발생하는열량은 W = 0.24RI[cal/sec] 가되며 t초동안에발생하는전열량은 W = RI²t[J] = 0.24RI²t[cal] 가된다. (4) 이때발생하는열량을 Joule열 (Joul heat) 이라하며, 이의정량적관계를나타내는식을 Joule의법칙이라한다. 끝 [ 문제 8] Hazen-Williams 방정식으로관로상의압력손실을계산할경우에다음항목의 - 4 -
오차범위 (%) 를각각계산하시오. 1) C-Factor 15% 의오차경우 2) 배관직경 5% 의오차경우 1. Hazen-Williams 방정식 P = 6.174 10 L 여기서, P : 마찰손실에의한손실압력 [ kgf/ cm2 ] C : 배관의마찰손실계수 ( 상수 ) d : 배관의내경 [mm] Q : 유량 [L/min] L : 배관의길이 [m] 2. C-Factor( 마찰손실계수 ) 에 ±15% 오차범위가존재할경우 (1) +15% 증가 : 관의마찰손실계수는 C 1.15 이므로 (C 1.15) 에반비례하 P = 여압력손실이변동한다. = = 0.772 (2) -15% 감소 : 관의마찰손실계수는 (C 0.85) 에반비례하여압력손실이변동. P = = = 1.351 3. 배관직경 (d) 의오차범위가 ± 5% 존재할경우 (1) +5% 증가 : 배관직경의함수는 (d 1.05) 에반비례하여변동한다. P = = = 0.789 (2) -5% 감소 : 배관직경의함수는 ((d 0.95) 에반비례하여변동한다. 4. 결론 P = = (1) C-Facter 15% 의오차경우 = 1.284 C-Factor 변동 - 15% 감소시 C-Factor 기준 +15% 증가시 압력손실변동 1.351 1 0.772 (2) 배관직경 5% 의오차경우 직경 (d) 변동 - 5% 감소시직경 (d) 기준 +5% 증가시 압력손실변동 1.284 1 0.789 [ 문제 9] 소화펌프시스템에서기동용수압개폐장치를이용한기동및정지압력을설정하고자한다. 다음과같은조건일때각펌프별로기동및정지설정압력을 NFPA 20에서제시된기준에의거하여결정하시오. - 5 -
1) 펌프사양 : 용량 (1000gpm), 정격압력 (100psi), 체절압력 (115psi) 5) 흡입측압력 : 최소 50(psi), 최대 60(psi) 단, 펌프는충압펌프1대, 주펌프 2대 ( 연차기동 ) 설치기준임 ( 핵심소방기술사 P. 394) 1. 개요 (1) 소화펌프의기동 정지압력의설정방법에대하여국내에서는법규적기준이나정형화된기준은아직없으나, 현재까지는펌프의정격압력에서정지되도록설정하므로써헤드 1개개방등시스템최소유량이흐를경우에는펌프의기동 정지가짧은시간에반복되는 Hunting 현상발생및동력제어반의 Magnet 단자의손상등으로정상운전이불가능하게된다. (2) 또한배관내상시압력이너무낮게유지되므로인해펌프가운전될때의높은압력 ( 체절압력 ) 에길들여져있지않아배관시스템에취약성을안고있었다. 2. NFPA 20에의한펌프의기동 정지압력설정 (1) 충압펌프정지점 : 주펌프체절압력+최소급수정압 ( 상수도직결식인경우의급수압력 ) = 115 + 50 = 165 psi (2) 충압펌프기동점 : 충압펌프정지점-10 psi = 165-10 = 155 psi (3) 주펌프정지점 : 충압펌프정지점과동일 ( 수동정지원칙 ) = 165 psi : 주펌프가 2대일경우연차기동이아닌 2대가동시에기동되어야정상적성능이될수있다.(NFPA 20. 2007 Edition 에서개정 ) (4) 주펌프기동점 : 충압펌프기동점-5 psi = 155-5 = 150 psi 3. 주펌프 2대가동시에기동되어야하는이유 (1) 다음그림과같이주펌프Ⅰ 과주펌프Ⅱ 사이에기동압력의차이를주어순차적으로기동되게할경우, 주펌프Ⅰ이기동된후시스템내의압력이주펌프Ⅱ의기동압력까지떨어지기위해서는헤드의개방개수가기준개수의절반을초과하여야가능하며, 비로소주펌프Ⅱ가기동될수있다. (2) 주펌프 2대중 1대만기동된상태에서 ( 펌프 1대당의헤드기준개수인 15개를약간초과한 ) 16개~ 17개정도의헤드가개방되었을경우에는다음그림과같이 8.0kgf/cm 2 ( 펌프정격압력 ) 에서 5.0kgf/cm 2 ( 주펌프Ⅱ 기동점 ) 까지내려가는데긴시간이소요될수있다. 또, 헤드가 ( 약 20개까지 ) 과다하게개방되었을경우방사압력저하및헤드 1개당의수량이저하되므로인해살수밀도가감소되어결국화세제어를실패할수있다. < 주펌프 2대 ( 헤드기준개수 30개 ) 중 1대만기동된상태에서 > 1 헤드 15개개방 80l/min/ 개 = 1200l/min : 8.0kgf/cm 2 ( 주펌프정격압력 ) 2 헤드 20개개방 60l/min/ 개 = 1200l/min : 5.0kgf/cm 2 ( 주펌프Ⅱ의기동점 ) ( 살수밀도저하 : 화세제어실패 ) (3) 결론적으로주펌프 2대를병렬로설치하였을경우, 기동시 2대가동시에기동하도록설치하여야한다. 다만, 동시에기동할경우순간적으로전기적인기동부하가과대하게걸리므로, 타이머를설치하여펌프 2대간의기동시점에 5초정도의시간차를두도록한다. - 6 -
4. 결론주펌프의정지점을체절압력보다높게설정할경우펌프가기동된후자동으로정지되지는않는다. 그러나화재상황이아닌상황에서오동작으로기동되었다면관리자가수동으로정지할때까지계속해서운전되기때문에화재상황이아닌경우에는자동으로정지가가능하도록구성할필요가있다. 이런경우위와같이충압펌프의정지점을주펌프의정지점보다높은값으로설정하면해결된다. 충압펌프는웨스코펌프의특성상압력상승이가파른형태의운전특성을가지고있으므로체절압력이주펌프보다현저하게높기때문에이러한설정이가능하다. 끝 [ 문제 10] 인화성액체의증기또는가연성가스에의한화재폭발위험장소를국내적용기준으로구분하여분류등급, 구분내용및대표적인장소의예를기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 125) 핵심소방기술사 125 쪽에이문제의답안내용과동일하므로여기에는해설을생략합니다. [ 문제 11] 가스계소화시스템의소화약제소요량산출에적용되는선형상수의정의및계산식에대하여기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 318) - 7 -
1. 개요가스계소화시스템에서선형상수란, 가스계에서온도변화에따른비체적의관계를나타내는것으로서 Avogadro 법칙및샤를의법칙에서가스계의온도가상승하면비체적이커지는이론을이용하여산출한 K값을말한다. 2. 소화약제량계산소화약제량 [kg] = V C S ( 100-C ) 3. 비체적 여기서, V : 방호구역의체적 [m 3 ] C: 약제의설계농도 S: 약제의비체적 [m 3 /kg] (1) 가스계소화약제의비체적은온도에의존한다. (2) 비체적 : S = K 1 +K 2 t 여기서, K 1, K 2 : 선형상수, [ 예 ] 인너젠의경우 : K 1 = 0.649, K 2 = 0.00237 4. 선형상수 (1) Avogadro 법칙 t : 온도 모든이상기체는 0 1atm 에서 1g mol 의부피는 22.4 l 이다. (2) 샤를의법칙모든이상기체는온도가 1 상승할때마다그부피가 0 일때부피의 1 273 배씩증가 (3) K 1 의의미 0 에서그기체 ( 약제 ) 의비체적 : K 1 = 22.4m 3 1kg mol 분자량 (4) K 2 의의미 임의의온도 t [ ] 에서의비체적 : K 2 = K 1 273 끝 [ 문제 12] 소방시설에사용하는압력배관용탄소강관의스케줄번호 (Schedule Number) 에대하여기술하시오. 1. 스케줄번호 (Schedule Number) 의개념 (1) 스케줄번호란배관규격의선정을용이하게하기위하여배관의두께등을기초로하여스케줄번호를산출하여배관에표시하는수치를말한다. (2) 배관의재질, 강도, 성질및관내유체의특성등이다양하므로관의두께를한가지로만통일시킨다는것은불가능하므로, 배관의굵기와종류에따라몇가지의두께를규정하여놓고그중에가장알맞은것을선택하여사용하도록하고있다. (3) 일반적으로미국표준협회 (ASA) 에서정한 Schedule Number 방식을사용하며, 현재스케줄번호 10 ~ 160까지사용되고있으며, 스케줄번호가클수록배관의두께가두껍게된다. - 8 -
2. 계산식 (1) Schedule Number = 10 (2) 배관의두께 [mm] = + 2.54 여기서, P : 관내사용압력 [ kgf/ cm2 ] : 관의허용응력 [ kg f/ mm2 ] = 인장강도 / 안전율 d : 관의외경 [mm] 끝 [ 문제 13] 공기기계를송출압력에따라분류하고건식스프링클러소화설비에사용되는공기압축기 (Air Compressor) 의설치목적에대하여기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 148) 1. 개요공기기계는액체를이용하는펌프와기본원리는동일하나다만, 공기기계의내부를흐르는기체가비압축성으로되는저압식과압축성기체로되는고압식으로분류된다 2. 공기기계의송출압력에따른분류공기기계정압의한계에따라다음과같이분류하고있다. (1) Fan : 0 ~ 0.1 kgf/ cm2 (1,000mmAq) (2) Blower : 0.1 ~ 1 kgf/ cm2 (1,000 ~ 10,000mmAq) (3) Compressor : 1 kgf/ cm2 (10mAq) 이상 3. 건식스프링클러소화설비에사용되는공기압축기 (Air Compressor) 의설치목적 (1) 건식스프링클러설비에는클래퍼 2차측시스템관내를상시일정압력으로가압하여야한다. (2) 그이유는클래퍼 1차측의높은수압에대응하여 2차측에도일정한압력으로가압상태를유지하여야평상시클래퍼의개방을방지할수있기때문이다. (3) 이렇게클래퍼 2차측을가압하기위하여공기압축기를설치하여압축공기를공급하거나, 또는질소가스를공급하여가압할수도있다. 끝 - 제 2 교시 - [ 문제 1] 문화집회시설에설치된방염물품의성능에대하여최근많은문제점이제기됨에따라앞으로관련제품의적용이강화될것으로예상된다. 소방관계법에서언급되는방염대상물품의종류와방염성능기준에대하여기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 229) 핵심소방기술사 229 쪽에이문제의답안내용과동일하므로여기에는해설을생략합니다. - 9 -
[ 문제 2] 건축물의화재예방을위하여건축관계법에규정된내장재의건축용도별적용규모및부위별방화재료의적용기준에대하여기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 257) 1. 개요 (1) 방화재료라함은건축재료중불연성의것또는잘타지아니하는성질의것으로구성된재료를말하며, 방화성능의등급에따라불연재료 줄불연재료 난연재료로구분한다. (2) 국내건축물내부마감재료에대하여는건설교통부고시 ( 제2006-476호 : 2006.11.8) 로과거 KS F 2271에의한시험 ( 기재 표면 부가시험 ) 대신 KS F ISO 1182( 불연성시험 ), KS F ISO 5660-1( 열방출률시험 ) 및 KS F 2271 중가스유해성시험을중심으로난연성능기준을재정립하여시행하게되었으며건축용도별적용규모및부위별방화재료의적용기준은다음과같다. 1 2 3 4 2. 건축용도별적용규모및부위별방화재료의적용기준 용도 문화및집회시설, 위락 종교 판매 운수시설 숙박 ( 여관, 여인숙은제외 ) 의료 아동 노인복지시설, 공동주택, 다중주택, 다가구주택, 학원, 독서실, 오피스텔 위험물저장및처리시설 ( 자가난방, 자가발전용도포함 ) 당해용도의거실바닥면적 200m 2 ( 내화구조또는불연재료일경우 400m 2 ) 이상 3 층이상층의거실합계 200m 2 ( 내화구조또는불연재료일경우 400m 2 ) 이상 모두적용 공장 ( 단, 1 층이하이고연면적 1,000m 2 미만으로서건교부령이정하는요건을모두갖춘경우에는제외 ) 5 5 층이상의건축물 6 7 1호~4호용도의거실을지하층에설치할경우 - 예식장, 초등학교, 수련시설, 여관, 여인숙 - 제2종근린생활시설중공연장, 당구장 - 소방법령에의한다중이용업소 5 층이상층의거실바닥면적합계 500m 2 이상 모두적용 모두적용 마감재료 ( 벽및반자 ) 복도 통로거실계단 불연재료준불연재료난연재료 불연재료준불연재료 불연재료준불연재료 불연재료준불연재료 [ 비고 ] 1. 예외 : 제1호~제5호의건축물에서주요구조부가내화구조또는불연재료로된건축물로서거실의바닥면적 ( 단, 자동식소화설비가설치된부분은제외 ) 200m 2 이내마다방화구획된것은제외한다. 2. 계단이건축법령에의한피난계단또는특별피난계단일경우에는벽, 반자, 바닥모두불연 - 10 -
재료로하여야한다. 3. 결론국내에서는방화재료의적용기준을단순히건축물의용도및규모를기준으로적용하고있는데, 선진외국에서는이를보다방재공학적으로접근하여건축물의화재성상을고려한적용기준을사용하고있는바, 국내에서도앞으로방화재료의건축물적용기준뿐만아니라방화재료의화재안전성평가방법도국제기준으로의전환을지향하여야하겠다. 끝 [ 문제 3] 철골구조건축물의주요구조부에대한내화피복과구조안전성의관계를기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 250 ~ 252) 1. 개요 (1) 주요구조부의정의건축물에서구조적하중을지탱하고또화재시일정시간이상의내화강도를유지할수있는내력을가진건축물의주된구성요소로서건축법제2조 6호에서다음과같이규정하고있다. 1) 주계단, 2) 내력벽, 3) 기둥, 4) 바닥, 5) 보, 6) 지붕틀 (2) 내화피복의정의내화피복이란주요구조부의철골등이가열될때화염의직접적인접촉을차단하여철골이변태점온도에도달하는시간을지연시키기위하여단열성이우수한피막을입히는것을말한다. 2. 철골구조건축물의주요구조부에대한내화피복과구조안전성의관계 (1) 철골구조건축물에서구조용강재의융점은약 1,500 이나 538 정도에서응력이 50% 로저하되고, 800 이상이면응력이 0이되므로, 화재시건물구조체의붕괴위험을방지하기위하여필수적으로내화피복을하는것이다. (2) KS F 2257 및 UL, ASTM의강재허용온도기준 1) 평균 :538 2) 최고온도 :649 (3) 구조용강재의내화피복을통한구조안전성확보 1) 건축물의철골조의표면에단열성이우수한내화피복재로피복을하므로써화재시철골의허용온도이상상승을지연시키고및구조적강도저하방지 2) 위험물시설의중요구조물, 장치등의 Support 등을내화피복하므로써화재시고열로인한철골조등의구조적강도저하의방지 3. 내화피복의공법 (1) 습식공법 1) 현장타설공법철골주위에거푸집을설치하고콘크리트를현장에서타설하는공법 - 11 -
2) 미장공법 Metal Lath, Rib Lath 등으로바름바탕을만들고그위에모르타르나플라스터를바르는공법 3) 뿜칠공법내화재료 ( 암면, 모르타르, 펄라이트, 시멘트등 ) 를직접철골면에압축공기로뿜칠하는공법 4) 도장공법내화용도료를강재에칠하는공법 (2) 건식공법 1) 붙임공법철강재에내화용성형판을내열성접착제등으로붙이는공법 2) 멤브레인공법바닥이나철골보에직접내화피복하지아니하고바닥아래천장의반자에서내화피복성능을가지도록암면흡음판사용 3) 조적공법석재, 벽돌, 콘크리트블록등을사용하여강재를둘러싸서내화피복하는공법 (3) 특수공법 1) 수냉강관기둥내화공법 2) 간접내화피복공법 ( 대공간단면피복공법 ) 3) 내화강 (F.R 강 ) 사용공법 3. 결론 (1) 국내내화구조기준에서는화재성상에따른내화시간의개념이적용되지않고있다. 즉, 현행국내건축법규상의내화구조기준및내화피복기준에는화재성상에관계없이단순히구조별 재료별 층별로내화기준을정하고있을뿐이다. (2) 대책 ( 개선안 ) 국내에서도선진외국과같이건축물의화재성상에따른성능위주의내화설계에대한연구가촉진되고, 내화구조기준및내화피복기준에대하여화재성상을고려한기준으로재정비가필요한시점이라하겠다. 끝 [ 문제 4] 자동화재탐지설비화재안전기준 (NFSC 203) 의수신기, 중계기, 발신기, 음향장치의설치기준에대하여기술하시오. [ 화재안전기준 NFSC 203 제5 6 8 9조 ] 참조 - 12 -
[ 문제 5] 100kg의프로판 (LPG) 이누출인화되어증기운폭발 (BLEVE) 이방생하였다. 그후속효과에관련된아래항목을다음의계산식을선별적으로사용하여계산하시오. ( 단, 프로판의적용기체밀도는일정온도에서 1.67kg/ m3임 ) Wtnt = E/4200kg, Dmax = 5.25m⁰ ³¹⁴, E = aᐃhcmf qmax = 828m⁰ ⁷⁷¹ / R², pm / po = (MoTb) / (MbTo) Zp = 12.73Vva¹ᐟ³ 1) Fire Boll 의최대직경 (m) 은? 2) Fire Boll 중심의수직높이 (m) 는? 3) Fire Boll 중심지면으로부터수평거리 100m 지점에서의최대 Heat Flux(kW/ m2 ) 는? ( 핵심소방기술사 P. 115) 1. 개요 Fire Ball의생성에는두가지형태가있다. 1) BLEVE에의한생성 1 BLEVE 에의하여가연성액체및기체혼합물이대량으로분출될때 2 가연범위의조성조건에서점화원을만나면착화하여 Fire Ball 형성 2) UVCE( 가연성액화가스 ) 누설에의하여발생 1 용기 배관등에서가연성가스가대기중에누설 2 지면으로부터의입열에의해기화 확산 3 이때가연범위내의조성조건에서점화원을만나면착화하여 Fire Ball 형성 2. Fire Ball의계산 (1) Fire Boll 의최대직경 : Dmax[m] Dmax = 5.25 W 여기서, W : 연료의질량 [ kg ] = 5.25 100 = 22.29 [m] (2) Fire Boll 중심의수직높이 : H[m] Zp[m] = 12.73 V 여기서, V : 연료증기의부피 [ m3 ] = 12.73 (100/1.67) = 49.80 [m] (3) Fire Boll 중심지면으로부터수평거리 100m 지점에서의최대 Heat Flux[kW/ m2 ] Qmax[kW/ m2 ] = 828 = = 2.31 [kw/ m2 ] 여기서, R = = = 111.7[m] R : Fire Boll 중심으로부터 ~ 해당지점까지의수평거리 [m] Zp : Fire Boll 중심의수직높이 [m] L : Fire Boll 중심지면으로부터 ~ 해당지점까지의수평거리 [m] = 100m 끝 - 13 -
[ 문제 6] 건축물내부 (Enclosure) 의기체누설정도를판단하기위해도어팬테스트 (DoorFan Test) 를실시한다. 가스계소화시설에적용되는본시험에대한다음의항목에대하여기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 463) 1) 실시목적 2) 총누출면적 (Total Leakage Area) 3) 하강경계층 (Descending Interface) 4) 최소높이 (Minimum Height) 5) 유지시간 (Retention Time) 1. 개요 Door Fan Test란가스계소화설비의성능시험에서직접적인약제방출없이출입문에설치한 Door Fan으로가압및감압을실시하고, 전산프로그램을이용하여실내 외의정압차, 공기의유량, 누설량, 설계농도유지시간등을산출하여소화설비의성능을판단하는간접적인성능시험기법이다. 2. 실시목적 (1) 방호구역내의누설면적산출 (2) 누설개구부의위치발견 (3) 설계농도유지시간산출 (4) 가산소화약제량산출 (5) 압력배출구의필요여부판단및배출구면적결정 (6) 소화설비의적합성평가 3. 총누출면적 (A ) ( 출처 : NFPA 12A. C-2.6.3) A = 0.61 여기서, Ad : 가압시의누설면적 [m ] Ap : 감압시의누설면적 [m ] Ad = 0.61 : 도어팬장치에이용되는방출계수 Qc : 도어팬의수정유량 [ ] Ap = Qu : 도어팬의미수정유량 [ ] Pm : 도어팬게이지에서측정한압력 [Pa] Qc = Qu[ ] Pst : 도어팬시험시정압 [Pa] T : 실의누설지점을통해이동하는공기의온도 [ ] T : 도어팬을통해이동하는공기의온도 [ ] 여기서, 수정유량이란도어팬시험을하는동안, 도어팬을통해불어주는공기의온도와누설지점을넘나드는공기의온도차가 10[ ] 를초과하면, 공기의흐름온도를수 정한다. ( 이때공기의밀도는 1.202 kg/m 으로본다 ) - 14 -
4. 하강경계층 (Descending Interface) (1) 소화약제는공기비중이높으므로방호구역내에서방사된후설계농도유지시간동안에상부에는 [ 공기층 ], 하부에는 [ 공기 + 소화약제 ] 의경계층을형성한다. (2) 시간이지날수록하부층에서 [ 공기 + 소화약제 ] 가누설되므로이경계층이점점아래로내려온다. 이때하강하는높이가 Clear Layer에도달되기전까지설계농도가유지되어야한다. 5. 최소높이 (Minimum Height) (1) 설계농도유지시간동안하강하는경계층에의해영향을받지않는바닥으로부터의최소높이 (H) 를말한다. (2) 계산식 H[m] = h 여기서, h : 최대소화약제방호높이 [m] C : 소화약제의실제농도 [%] F : 법규적 (Code) 적최저소화약제농도 [%] 6. 유지시간 (Retention Time) (1) 가스계소화약제가방호구역에방사되어설계농도에도달하여완전히소화되고재발화하지않도록하기위해서는그설계농도를일정시간유지하여야한다. 이때의필요시간을 Soaking Time이라한다. (2) 소화약제 Soaking Time의적용 [ 예 ] CO 2 할론 구분 NFPA IRI 설계농도 표면화재심부화재 표면화재심부화재 1 분 20 분 10 분 10 분 3 분 20~30 분 10 분 30 분 청정소화약제표면화재 10 분 10 분 - 34% 5% (3) 설계농도유지시간의계산식 T[Sec] = 2A [ C 3 H+C 4 - C 3 +C 4 C 3 FA T ] = = 여기서, A : 방호구역의바닥면적 [m ] : 중력가속도 (9.8m/sec ) P : 약제방출시의정압 [Pa] H : 방호구역의높이 [m] : 소화약제 / 공기혼합기체의비중량 [kg/m ] : 공기비중량 (1.202 kg/m ) F : 전체누출면적에대한하부누출면적의비율 A : 총누출면적 [m ] - 15 -
7. 결론 Door Fan Test는가스계소화설비의성능시험에서직접적인약제방출없이방호구역내의누설면적산출, 설계농도유지시간산출, 압력배출구의필요여부판단및배출구면적결정및소화설비의적합성평가등여러가지효과적이고도경제적인성능평가를할수있으나, 국내에서는아직활성화가되지못하고있는실정이다. 앞으로국내에서도성능위주설계의본격적인시행과함께 Door Fan Test도더욱연구검토하여제대로정착시켜야하겠다. - 제 3 교시 - [ 문제 1] 위험물의착화위험성시험방법과판정기준에대하여기술하시오. 답 1. 개요착화의위험성의시험방법은작은불꽃착화시험에의하며그방법은다음각호에의한다. 2. 위험물의착화위험성시험방법 (1) 시험장소는온도 20, 습도 50%, 기압 1기압, 무풍의장소로할것 (2) 두께 10mm이상의무기질의단열판위에시험물품 ( 건조용실리카겔을넣은데시케이터속에온도 20 로 24시간이상보존되어있는것 ) 3cm3정도를둘것. 이경우시험물품이분말상또는입자상이면무기질의단열판위에반구상 ( 半球狀 ) 으로둔다. (3) 액화석유가스의불꽃 [ 선단이봉상 ( 棒狀 ) 인착화기구의확산염으로서화염의길이가당해착화기구의구멍을위로향한상태로 70mm가되도록조절한것 ] 을시험물품에 10초간접촉 ( 화염과시험물품의접촉면적은 2cm2로하고접촉각도는 30 로한다 ) 시킬것 (4) 제2호및제3호의조작을 10회이상반복하여화염을시험물품에접촉할때부터시험물품이착화할때까지의시간을측정하고, 시험물품이 1회이상연소 ( 불꽃없이연소하는상태를포함한다 ) 를계속하는지여부를관찰할것 3. 판정기준제1항의방법에의한시험결과불꽃을시험물품에접촉하고있는동안에시험물품이모두연소하는경우, 불꽃을격리시킨후 10초이내에연소물품의모두가연소한경우또는불꽃을격리시킨후 10초이상계속하여시험물품이연소한경우에는가연성고체에해당하는것으로한다. 끝 [ 문제 2] 방호대상공간의바닥면적이 1,000m2인내부공간에둘레가 5m인가연물을연소시켜 30초후에연기층이바닥으로부터 2m 높이까지하강하였다. 이연기층 - 16 -
이더이상하강하지않도록유지하기위하여필요한분당연기배출량 ( m3 /min) 은?( 단, 방호대상공간의천장높이는 4m이고, 불의둘레 ( 화원의둘레 ) 는가연물둘레와동일하며 Hinkley공식을사용, 기타조건은무시 ) 답 1. 연기의발생량을 Q( m3 /min) 라하면 Q = AV [ m3 /s] A : 바닥면적 ( m2 ) V : 연기가차내려가는속도 (m/s) V = H - y [ m/s] t Q = A ( H - y) t Hinkley 관계식 t = 여기서, P f : 불의둘레 (m) 60-----1 20A P f g ( 1 y - 1 H ) -----2 g: 중력가속도 (9.8m/ s 2 ) H : 천장높이 (m) y : 청결층 (m) 식2를식1에대입하면, Q = A( H - y) 60 20A 1 P f g [ y - 1 H ] = 1,000 (4-2) 60 20 1,000 1 5 9.8 [ 2-1 4 ] = 453.46 2. 분당연기배출량 ( m3 /min) Q = 453.46( m3 /min) 끝 [ 문제 3] 폐쇄형스프링클러시스템을설계할때국내화재안전기준 (NFSC) 과국제적으로가장많이적용되는 NFPA 13(Standard for the Installation of Sprinkler System, 2007 Edition) 의설계기준이부분적으로상이하다. 다음항목별로개념적차이점을비교하여기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 418) 1) 스프링클러설비의살수밀도 (Sprinkler Area Density) 2) 헤드설치간격 (Head Installation Spacing) 3) 최대방호면적 (System Protection Area Limitations) 4) 급수최소요구시간 (Water Demand Requirements) 답 1. 스프링클러설비의살수밀도 (Sprinkler Area Density) (1) NFPA 13 1) 작동면적 / 살수밀도곡선 1 NFPA 13에서는위험용도그룹별스프링클러설계시적용하여야할방수밀도와스프링클러작동면적곡선을제공하고있다. - 17 -
2 면적 / 밀도곡선에서 Y축은작동면적을나타내고, X축은방수밀도를나타내고있다. 3 Y축의작동면적은 X축의방수밀도에대하여스프링클러가화세를제어할것으로예상되는최대면적을뜻하며, 헤드의예상최대개방개수는작동면적내의스프링클러헤드의개수가된다. 동일한방수밀도일때작동면적을넓게설정할수록보다보수적인설계가된다. 4 같은위험용도그룹에서도방수밀도의증감에따라작동면적도증감하게된다. 방수밀도를낮게설정하였을경우에는작동면적을넓게설정하도록하여연소확대제어가능면적을보다넓게설정한다. 5 방수밀도와스프링클러작동면적곡선은설계기준을제시하기위해일반화시킨것으로, 습식스프링클러와표준반응형스프링클러헤드에한하여적용한다는가정이존재한다. 따라서일반적이지않은특별한상태나형태에대해서는보정계수를적용하여야한다. 중급 상급 작동면적 / 살수밀도곡선 (NFPA 13 ) 2) 설계면적및방수밀도결정 1 그래프상어느점을선택할지는경험과기술력을바탕으로설계자가결정 2 설계방수구역의면적을작게하고설계방수밀도를높이는것이보수적 3 중급 Ⅰ의곡선상에서가장작은설계방수구역의면적은 139( m2 ) 4 중급 Ⅰ의곡선상에서방수밀도가가장높은점은 6.1( l/min m2 ) 5 설계방수구역 ( 작동 ) 면적이크면방수밀도는작아짐 3) 방호대상물위험용도분류 (Occupancies Classification) 구분 가연물량 경급적다작다낮다 Ⅰ 중간중간보통 가연성정도열방출율적재높이인화성 가연성액체, 분진유뮤 Ⅱ 중간이상중간이상중간이상 2.4m 이하 Ⅰ 매우많다매우크다높다 3.7m 이하 Ⅱ 매우많다 ( 광범위하게은폐 ) 없거나존재하지않음 매우크다높다중간이상저장 용도 교회, 클럽, 교육시설, 병원, 박물관, 사무실, 주거, 무대제외한극장자동차주차장 / 전시실, 제과점, 세탁소, 레스토랑, 전자제품공장일반공장 ( 기계, 화학, 타이어, 목재등 ), 우체국, 무대등 항공기격납고, 사출, 합판제조, 고무재생, 염색등 아스팔트합침, 인화성액체분무도장, 조립주택 ( 가연성내장재 ), 프라스틱공정, 솔벤트세척등 - 18 -
(2) 국내화재안전기준 (NFSC 103) 1) 작동면적 / 살수밀도 1 국내의스프링클러설치기준은 NFPA 13에서의설계방식과는많이달라방수밀도나작동면적의내용에대한언급은없다. 2 NFSC에서는헤드하나의방수량을 80 lpm이상으로일률적으로정해놓았기때문에, 헤드의배치간격이곧방수밀도를규정하게되는것이다. 배치간격이좁으면방수밀도가높을것이고넓으면방수밀도가작아질것이다. 3 즉, 수평거리에대한기준은헤드간의배치간격을규정하기때문에방수밀도와같은개념으로볼수있다. 2) 소방대상물별스프링클러헤드기준개수 스프링클러설비설치장소 기준개수 지하층을제외한층수가 10 층이하인소방대상물 공장또는창고 ( 랙크식창고를포함한다 ) 근린생활시설 판매시설및영업시설또는복합건축물 그밖의것 특수가연물을저장 취급하는것 30 그밖의것 20 수퍼마켓 도매시장 소매시장또는복합건축물 ( 슈퍼마켓 도매시장 소매시장이설치되는복합건축물을말한다 ) 그밖의것 20 헤드의부착높이가 8m 이상인것 20 헤드의부착높이가 8m 미만인것 10 30 아파트 10 지하층을제외한층수가 11 층이상인소방대상물 ( 아파트를제외한다 ) 지하가또는지하역사 30 비고 : 하나의소방대상물이 2 이상의 스프링클러헤드의기준개수 란에해당하는때에는기준개수가많은난을기준으로한다. 다만, 각기준개수에해당하는수원을별도로설치하는경우에는그러하지아니하다. 3) 헤드의배치 1 정사각형의배치 헤드의간격 (S) = 2 R cos45 여기서, R : 헤드의살수유효수평거리 2 헤드의수평거리 소방대상물무대부 특수가연물저장 취급일반구조 ( 비내화구조 ) 내화구조랙크식창고아파트 수평거리 (R) 1.7m 이하 2.1m 이하 2.3m 이하 2.5m 이하 3.2m 이하 3 방수밀도계산 ( 예 ) : 내화구조 15F 건물, 사무실용도 -살수반경 : 2.3m -헤드기준개수 : 30EA -방수면적 : 10.58m2 /EA(2 2.3 cos45 2=10.58) -방수밀도 : 7.56lpm/ m2 (80 10.58=7.56) - 19 -
- 총방수량 : 2,400lpm 2. 헤드설치간격 (Head Installation Spacing) (1) NFPA 13 구분 Construction Type System Type Protection Area Spacing (maximum) 비가연성, 방해물있고없음가연성, 방해물없음 Pipe schedule 18.6m2 비가연성, 방해물있거나없음 Hydraulically 20.9m2가연성, 방해물없음 calculated 4.6m 가연성, 방해물있음 15.6m2 중심에서 0.9m이하인가연성부재를가진 All 구조물 12.1m2 All All 12.1m2 4.6m Light hazard Ordinary hazard Extra hazard All 주 ) SSU SSP : Standard Spray Upright/Standard Spray Pendent Pipe schedule 8.4m2 3.7m Hydraulically calculated with 9.3m2 3.7m density 0.25 Hydraulically calculated with density<0.25 12.1m2 4.6m (2) 국내화재안전기준 (NFSC 103) 1) 수평거리를근거로정방형으로헤드를배치하였을때포용면적과배치거리, 방 수밀도는아래의표와같이나타낼수있다. 2) 국내스프링클러헤드의수평거리에따른포용면적, 배치거리및방수밀도 수평거리 (m) 헤드간의거리 (m) 헤드1개의포용면적 (m 2 ) 방수밀도 (lpm/m 2 ) 1.7 2.4 2 1.7 cos45=5.76 80/5.76=13.89 2.3 3.25 2 2.3 cos45=10.56 80/10.56=7.58 2.5 3.5 2 2.5 cos45=12.25 80/12.25=6.53 3.2 4.5 2 3.2 cos45=20.25 80/20.25=3.95 3. 최대방호면적 (System Protection Area Limitations) (1) NFPA 13 Light hazard Ordinary hazard Pipe schedule Extra hazard Hydraulically calculated Storage* 40,000 52,000 ft 2 (4,831 m2 ) 52,000 ft 2 (4,831 m2 ) 25,000 ft 2 (2,323 m2 ) 40,000 ft 2 (3,716 m2 ) ft 2 (3,716 m2 ) 주 ) * 높이가 3.7m를초과하는선반저장, 랙저장등높게적재된창고및 NFPA 표준에의해범위지정된창고 1. 중층에의해점유된바닥면적은제외 - 20 -
(2) 국내화재안전기준 (NFSC 103) 1) 폐쇄형스프링클러헤드 1 하나의방호구역의바닥면적은 3,000m2를초과하지않을것 2 하나의방호구역은 2개층에미치지않을것. 단, 1개층헤드가 10개이하인경우3개층이내로할수있다. 2) 개방형스프링클러헤드 1 하나의방수구역은 2개층에미치지않을것 2 하나의방수구역을담당하는헤드의개수는 50개이하로할것, 단, 2개이상의방수구역으로나눌경우하나의방수구역을담당하는헤드의개수는 25개이상으로할것. 4. 급수최소요구시간 (Water Demand Requirements) (1) NFPA 13 1) Pipe schedule 1 경급위험용도 : 30~60분 2 일반위험용도 : 60~90분 2) Hydraulically calculated 1 특급위험용도 : 소화전소요수량 + 90~120분 (2) 국내화재안전기준 (NFSC 103) : 소방대상물별스프링클러헤드기준개수에일률적으로 80lpm 20분이상 5. 결론 (1) 국내기준은소방대상물의가연물의양, 가연성정도, 열방출율, 적재높이, 화재가혹도등위험정도에따른변수를고려하지않고건물의층수와의관련성만을반영하므로실제화재시위험도가높은장소의경우에는소화효과를기대할수없는결과가발생할수있다. (2) NFPA기준은소방대상물의가연물의양, 가연성정도, 열방출율, 적재높이, 인화성 가연성액체등의존재여부에따라경급, 중급Ⅰ Ⅱ, 상급Ⅰ Ⅱ로구분하고, 면적 밀도그래프에서방수밀도를결정하는공학적이고합리적인기준이라할수있다. 끝 [ 문제 4] 정전기발생에영향을주는요인과발생형태및방지대책에대하여기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 119) 답 1. 개요 (1) 정전기란전하의공간적이동이적어이전류에의한자계효과가전계효과에비해무시할정도로아주적은전기를말한다. (2) 비전도성물질의유동, 화학섬유등의마찰로정전기가생성축적되었다가방전시착화원으로작용화재나폭발의원인이된다. 2. 정전기발생에영향을주는요인 - 21 -
(1) 물체의특성일반적으로접촉, 분리하는 2개의물체가대전서열중에서가까운위치에있으면작고, 떨어져있으면크다. (2) 물체의표면상태 1) 표면거칠기가정전기발생에영향을줌 2) 표면이수분, 기름등에오염되어있거나부식된경우정전기발생에영향을줌 3) 물체의이력일반적으로처음접촉, 분리가일어날때제일크고, 반복될수록작아진다 (4) 접촉면적및접촉압력접촉면적및압력이클수록정전기발생도커짐 (5) 분리속도분리속도가크면전하분리에주어지는에너지가커지기때문에정전기발생도커짐 3. 정전기발생형태 (1) 마찰대전 : 물체가마찰할때 (2) 유동대전 : 액체가파이프내로흐를때 (3) 분출대전 : 액체, 기체, 분체의분출시 (4) 박리대전 : 접촉되어있는피복을벗길때 (5) 충돌대전 : 분체류가입자충돌할때 (6) 유도대전 : 대전체부근에절연된도체가있을때 (7) 비말대전 : 공기중에분출한액체가비산될때 (8) 적하대전 : 고체표면에액적이물방울이되어떨어질때 4. 방지대책 (1) 도체의대전방지대책 1) 정전기의생성억제 1 Tank Blending시 : Blanketing을한 CRT에서실시 2 Splash Filling 방지 : 입고배관주입구를바닥까지내린다 2) 정전기의축적방지 1 Bonding : 두대전체사이의전위차를없애는것 ( 10 3 Ω) 2 Grounding : 대전체의전하자체를없애는것 ( 10 6 Ω) 3) Spark Gap의존재통재부유물질, 돌출부, Surge Baffle을없앤다 4) 정전기소멸시간 (Relaxation Time) 유동이정지하여정전기방전이발생치않을정도까지정치 5) 인화범위내의가스농도형성의제한 1 불활성화 2 환기 3 용기밀봉 4 교체충전 (Switch Loading) 의통제 : ( 전항차고증기압 후항차저증기압제품 ) (2) 부도체의대전방지대책 - 22 -
1) 가습 1 일반적으로상대습도 60~70% 이상이되면정전기방지 2 물의분무, 가습기, 증발법 2) 대전방지제사용 1 부도체의도전성을향상시켜대전을방지 2 섬유나수지의표면에흡습성과이온성을부여, 도전성증가 3 제전제 : 일반적으로계면활성제사용 3) 제전기사용 1 대전되어있는정전기를안전하게제거하는것 2 대전된전하를완전히중화시키는것이아니고재해가발생하지않을정도까지중화시키는것 3 전압인가식, 자기방전식, 방사선식제전기 (3) 인체의대전방지대책 1) 대전방지정전화착용 1 대전방지용안전화는구두바닥의저항을 10 8 10 15 유지 2 정전기발생과대전방지효과 2) 대전방지정전작업복 1 제전복은폭발위험분위기의발생우려가있는작업장의작업복대전에의한착화방지 2 일반화학섬유중간에일정간격으로도전성섬유를넣은것 3) 손목인체접지대 (Wrist Strap) 1 앉아서작업시유효, 손목에가요성밴드를차고그밴드는도선을이용하여접지선에연결, 인체접지 2 이접지대에는 1 [ MΩ] 정도의저항을직렬로삽입 4) 방폭공구사용 1 공구류는베릴륨합금제, 고무, 나무또는가죽제품 5. 결론 (1) 생산환경의정비 : 폭발성분위기생성방지, 생산환경의크린화, 정전기차폐 (2) 도체와의접지 : 정전용량 10PF 이상물체와접지, 접지저항 10 3 Ω이하로접지, 이동대전물체의접지기준확립 (3) 인체의대전방지 : 도전성바닥과접지, 대전방지작업복 신발착용, 탈의금지 (4) 절연물의대전방지 : 제전기, 대전방지제사용, 환경의다습화 (5) 가동조건의설비 : 설비의대형화회피, 가동조건의고속화 급변화회피 끝 [ 문제 5] 특정소방대상물의용도분류상복합건축물의정의와건축법상의부속용도에대하여기술하시오. ( 핵심소방기술사 P.836 및건축법시행령제2조1항14) - 23 -
[ 문제 6] 이온화식감지기와광전식감지기에관련된아래항목에대하여기술하시오. 1) 작동원리 2) 연기색상에의한감지능력 3) 자동화재탐지설비의화재안전기준 (NFSC 203) 에의하여감지기별 ( 이온화식스포트형, 광전식분리형 ) 설치장소 ( 환경상태별로적응장소구분 ) ( 핵심소방기술사 P. 500, 501) 답 1. 개요 (1) 이온화식연기감지기는이온실의공기를이온화시켜미량의감시전류를흘리고, 화재시연기미립자에의한이온저항의변화를검출하여화재신호를송출하는감지기이다. (2) 광전식분리형감지기는송광부에서상시수광부로적외선빛을보내고, 화재시연기가이광도의축을방해하게되는데이때의수광부광량의감소가일정량초과시화재신호를송출하는감지기이다. 2. 작동원리 (1) 이온화식연기감지기 1) 내부이온실에 (1.5 μ curie) 의방사능물질설치, 내부이온실과외부이온실은전압이평형을이루어공기가이온화되어이온감시전류 ( 50μA) 가흐른다. 2) 화재로외부이온실에연기가유입되면연기미립자가이온을흡착전기저항이증가 3) 전기저항증가로인하여이온전류가 I 1 에서 I 2 로감소 4) 이온실의전압및전류특성은가에서나로변화 5) 가에서나로변화한정도의외부이온실전압이 ΔV 만큼상승 ( 감도전압 ) 6) 이감도전압 ΔV값을증폭하여설정치를초과하면화재신호전송 ( 전압 전류특성곡선 ) (2) 광전식분리형감지기 1) 구조 2) 작동원리 1 스포트형 : 산란광식-수광량증가에따라화재신호출력 - 24 -
2 분리형 : 감광식-수광량감소에따라화재신호출력 3) 동작 Mechanism 1 송광부에서수광부로항시적외선 Pulse를조사 2 송광부와수광부사이의공간에연기가유입되면 3 수광부의수광량감소에따른전기적변화를검출하며 4 이때수광량감소가일정량을초과하면화재신호를전송한다 3. 연기색상에의한감지능력 (1) 이온화식 1) 연기색상과무관 : 이온에연기입자가흡착되는것에관계되므로 (2) 광전식 2) 밝은회색 : 밝은색일수록빛을많이반사함 4. 감지기별설치장소 NFSC 203 별표2 (1) 이온화식스포트형감지기 ( 감지회로는축적기능을가질것 ) 1) 취침시설로사용하는장소 : 호텔객실, 여관, 수면실등 2) 연기이외의미분이떠다니는장소 : 복도, 통로등있는곳 (2) 광전식분리형감지기 1) 흡연에의해연기가체류하며환기가되지않는장소 : 회의실, 응접실, 휴게실, 노래연습실, 오락실, 다방, 음식점, 대합실, 카바레등의객실, 집회장. 연회장등 2) 취침시설로사용하는장소 : 호텔객실, 여관, 수면실등 3) 연기이외의미분이떠다니는장소 : 복도, 통로등 4) 바람의영향을받기쉬운장소 : 로비, 교회, 관람장, 옥탑의기계실 5) 연기가멀리이동해서감지기에도달하는장소 : 계단, 경사로 6) 훈소화재의우려가있는장소 : 전화기기실, 통신기기실, 전산실, 기계제어실 7) 넓은공간으로천장이높아열및연기가확산하는장소 : 체육관, 항공기격납고, 높은천장의공장 창고, 관람석상부등감지기부착높이가 8m이상인장소 5. 결론 (1) 이온화식연기감지기는환경이깨끗하고비가시성연기가발생할수있는알콜저장소, 취침시설, 복도 통로등에적용하면매우유용하다. - 25 -
(2) 광전식분리형감지기는비화재보우려가적고, 감도를가변시킬수있어설치장소의환경에맞는 S/N비 ( 신호대잡음비 ) 를유지할수있으며, 특히높은천장건물의아트리움, 돔경기장, 박물관, 공장 창고등에적용하면대단히유용하다. 끝 - 제 4 교시 - [ 문제 1] 가연성증기또는미분이체류할우려가있는특정위험물제조소에서발생하는증기또는미분의배출설비에대하여기술하시오. 답 1. 개요 (1) 가연성증기또는미분이체류할우려가있는건축물안에서취급하는위험물의가연성증기및미분은공기보다무거운것이대부분이다. (2) 이러한증기등이체류할우려가있는장소에설치하는환기설비로는외부방출을기대할수없으므로옥외의높은장소로강제적으로배출하는설비가필요하다. 2. 배출설비 (1) 배출설비의구조 1) 배출설비구성 : 배풍기, 배출덕트, 후드 1 배풍기 : 강제배기방식 2 옥내덕트 : 덕트내압이대기압이상이되지않는위치에설치 2) 배출능력 : 1시간당배출장소용적의 20배이상일것 3) 배출설비의설치 1 배출구의높이는지상 2m 이상으로서연소의우려가없는장소에설치 2 배출덕트가관통하는벽부분의바로가까이에화재시자동으로폐쇄되는방화댐퍼를설치할것 3 배출설비의급기구는높은곳에설치하고가는눈의동망으로인화방지망을설치 (2) 건축물의구조 1) 지하층이없도록할것 - 26 -
2) 연소의우려가있는외벽 : 내화구조 3) 벽 기둥 바닥 보 서까래및계단 : 불연재료 4) 액체위험물을취급하는건축물의바닥 : 위험물이침윤하지못하는재료를사용하고적당한경사를두어그최저부에저유설비를할것 3. 결론 (1) 제조소는위험물을제조하기위하여 1일에지정수량이상의위험물을취급하는건축물 공작물및그에부속하는설비일체를말하며, 제조소는위험물을제조하는시설이므로생산제품이위험물이다. (2) 가연성증기또는미분이체류할우려가있는제조소의건축물안에서취급하는위험물의가연성증기및미분은공기보다무거운것이대부분이다. (3) 이러한증기등은환기설비로는외부방출을기대할수없으므로배출설비를설치하여옥외의높은장소로강제적으로배출함으로서화재, 폭발등재해를방지한다. 끝 [ 문제 2] 특별피난계단의부속실에설치하는급기가압방식제연설비의설치시고려할사항과시공완료후본설비의성능시험에대하여기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 151, 152) 답 1. 급기가압방식제연설비의설치시고려할사항 (1) 동일수직선상의모든부속실은하나의전용수직풍도를따라동시에급기할것 (2) 하나의수직풍도마다전용의송풍기로급기할것 (3) 실외와접하는공기유입구는지상부에설치 (4) 급기가압되는전실과인접실문을통한누출공기를배출시켜적정차압유지 (5) 피난을위하여제연구역의출입문이일시적으로개방되는경우옥내로부터제연구역내로연기유입을방지할수있는방연풍속유지 (6) 피난을위하여일시개방된출입문이다시닫히는경우제연구역을과압을방지할수있는플랩댐퍼설치 2. 시공완료후본설비의성능시험 : ( 핵심소방기술사 P. 151 참조 ) " 끝 핵심소방기술사 151 쪽에이문제의답안내용과동일하므로여기에는해설을생략합니다. [ 문제 3] 화재진행과정중단계별로발생되는열량이다음과같은기준일경우에아래항목에대하여답하시오. -성장단계(Growth) Q =σt 2 ( σ:0.08612kw /s 2 ) -일정단계(Steady burning) Q = 3,500kW (240초동안 ) -소멸단계(Decay) Q =10kW /s 비율로일정하게감소 1) 성장단계에소요되는시간 ( 초 ) 은? 2) 소멸단계에소멸되는시간 ( 초 ) 은? 3) 열발생량과시간 ( 초 ) 의함수관계를그래프로작성하고각기준점의수치를표 - 27 -
시하시오.( 축적필요없음 ) 4) 상기화재로인해발생되는전체열발생량 (KJ) 을계산하시오. 답 1. 성장단계에소요되는시간 ( 초 ) : 202(s) (1) 성장기 : 202(s) Q=σ 1 t 2 여기서, σ 1 :0.08612[ kw /s 2 ] t = Q σ 1 = (2) 지속기 : 지문에서 240(s) (3) 쇠퇴기 : 350(s) Q =σ 2 t 여기서, σ 2 :10[ kw /s] t = Q σ 2 = 3,500 10 3,500 0.08612 = 202(s) =350(s) (4) 총화재지속시간 : 792(s) 202+240+350=792(s) 2. 소멸단계에소멸되는시간 ( 초 ) : 350(s) 3. 열발생량과시간 ( 초 ) 의함수관계그래프 4. 화재시전체열발생량 (KJ) : 1,689,112[KJ] (1) 성장기 Q=σ 1 t 2 Q =σ 1 202 0 t 2 dt= σ 1 [ 1 3 t 3 ] 202 (2) 지속기 Q = 3,500kW 240(s) = 840,000[KJ] (3) 쇠퇴기 0 = 0.08612 1 3 202 3 = 236,612 [KJ] - 28 -
Q =3,500 kw 350(s) 1 2 =612,500[KJ] (4) 전체열발생량 Q = 236,612+ 840,000+ 612,500 = 1,689,112[KJ] " 끝 [ 문제 4] 예비전원을내장하지아니하는비상조명등의비상전원설치기준 (NFSC 304), 비상조명등의성능과설계시고려사항에대하여기술하시오. 답 1. 예비전원비내장형비상조명등의비상전원설치기준 : ( 핵심소방기술사 P. 574 참조 ) 2. 비상조명등의성능과설계시고려사항 (1) 적절한초기조도 : 경년변화에따른광속의감소를고려 (2) 등기구형상 : 형상, 조명도, 광원의형태결정 (3) 등기구배치 : 피난유도에최적의위치및설치장소를결정 (4) 점등방식의선정 : 상용및비상전원겸용, 비상전원전용 (5) 예비전원의선정 : 예비전원의내장, 예비전원비내장 (6) 내열성능 : 배선은 HIV 및등기구는불연성재료 (7) 광학적성능 ( 지속용량 ) : 비상시 20분간 (60분) 점등및조도 1룩스이상 (8) 즉시점등성 ( 순시작동성 ) : 정전시예비전원에의해즉시점등되는구조 (9) 전원의자동절환 : 정전시예비전원으로자동절환되고, 상용전원공급시자동복구 " 끝 [ 문제 5] 지하주차장에스프링클러소화설비를설치하는경우건축, 기계설비, 전기설비등의관련공사를할때주요고려사항에대하여기술하시오. 답 1. 개요 (1) 지하주차장에스프링클러소화설비를설치하는경우스프링클러헤드와관련하여가장고려해야할부분이살수장애와관련된부분이다. (2) 지하주차장은급수, 냉 난방용주배관, 덕트, 통신및전기설비용케이블트레이등이통과하는관계로살수장애문제가잘생기는것이필연적이다. (3) 화재안전기준에서와같이살수장애물 ( 배관, 행거, 조명기구및보등 ) 이있을경우, 장애물밑으로헤드를설치하는것이타당하나스프링클러헤드와천장면과의수직거리가멀게되어헤드의작동이지연되는결과를초래하므로신중한검토가필요하다. 2. 건축, 기계설비, 전기설비등의공사시주요고려사항 (1) 건축 1) 지하주차장층고확보 1 주차통로부분 : 2.3m 이상 2 주차부분 : 2.1m 이상 - 29 -
2) 보와의이격거리 스프링클러헤드의반사판중심과보의수평거리 스프링클러헤드의반사판높이와보의하단높이의수직거리 0.75m 미만보의하단보다낮을것 0.75m 이상 1m 미만 0.1m 미만일것 1m 이상 1.5m 미만 0.15m 미만일것 1.5m 이상 0.3m미만일것 (2) 기계설비및전기설비 1) 살수장애고려 1 헤드는살수가방해되지않도록헤드로부터반경 60cm이상의공간을보유, 다만벽과스프링클러헤드간의공간은 10cm 이상 ( 헤드의공간보유 ) 2 배관 행가및조명기구등살수를방해하는것이있는경우에는그로부터아래에설치하여살수에장애방지 3 위치변경이곤란한경우장애물하부에스프링클러헤드설치 4 덕트 -선반, 덕트기타이와유사한부분 ( 폭 1.2m 이상 ) 에는상 하향식헤드설치 ( 하향식헤드는드라이펜던트형 ) 2) 장애물이가연성인경우 1 통신및전기케이블트레이케이블같이연소가능한경우, 트레이상 하부에스프링클러헤드설치 [ 문제 6] 건축법상비상용승강기의설치대상과비상용승강기승강장의구조에대하여기술하시오. ( 핵심소방기술사 P. 226) 핵심소방기술사 226 쪽에이문제의답안내용과동일하므로여기에는해설을생략합니다. - 끝 - - 30 -