[논문]스프링클러시스템의 격자배관방식

이창섭

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이창섭 (경기소방재난본부)

건물에 고정적으로 설치되어서 초기에 화재를 자동으로 감지하여 화재의 확산을 제어하거나 소화를 하는 기능을 가진 시스템 중에 가장 널리 쓰여지고 있는 것이 스프링클러시스템이다. 스프링클러시스템은 1723년 영국의 Ambrose Godfrey에 의하여 개발되었는데 이때는 단순히 물통과 도화선으로 구성되어 화재시 화염이 도화선에 인화되면 화약이 폭발하여 물통의 물이 방출되어 소화되는 간이설비였다. 그 후 계속 개발되어 1852년에 오늘날과 유사한 스프링클러시스템이 영국에서 개발되었다. 자동스프링클러헤드는 1864년에 영국의 Stuart Harrison에 의해서 발명되었으나 실용화되지 못하였고 1874년 미국의 Henry Parmelee에 의해서 오늘날과 같은 자동스프링클러헤드가 개발되고 1878년 Providence Steam & Gas(현재의 Grinnell)사에서 생산하여 실용화되었으며 1885년 건식 시스템이 개발되어 동결 문제가 근본적으로 해결되면서 오늘날의 현대적인 스프링클러설비에 이르게 되었다.(중략)

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제안 방법

국내에서 이루어진 연구의 결과를 고찰하면 스프 링클러시스템의 격자 배관방식과 가지 배관방식의 경제성과 효율의 비교하여 이해하기 용이하다. 이 연구는 내화구조의 공장용도 LOOOn? 건물에 대하여 가지 배관방식과 격자 배관방식으로 나누어 설계함으로써 그 결과를 비교하였다. 가지배관방식의 압력손 실 및 유량은 규약 배관방식과 수리계산방식으로 각각 계산하였으며, 격자 배관방식의 설계와 압력 및 유량은 HP4M을 이용하여 계산하였다.
이 연구는 내화구조의 공장용도 LOOOn? 건물에 대하여 가지 배관방식과 격자 배관방식으로 나누어 설계함으로써 그 결과를 비교하였다. 가지배관방식의 압력손 실 및 유량은 규약 배관방식과 수리계산방식으로 각각 계산하였으며, 격자 배관방식의 설계와 압력 및 유량은 HP4M을 이용하여 계산하였다.

이론/모형

헤드는 가지 배관방식 설 계시와 같다. HP4M으로 계산하였으며 '소방기술기준에 관한 규칙'에 명시된 기준을 적용하였다.

성능/효과

이를 보면 격자 배관방식의 소요 유량과 확보 유량이 가지배관방식보다 작게 나와 격자 배관방식이 매우 경제적임을 알 수 있다.
그리고 현행 법 규정에 의하여 계산되어 확보된 유량으로 기준 헤드가 모두 방수할 경우에 기준시간인 20분보다 짧은 시간에 방사된다는 것을 계산으로 알 수 있다. 수리계산의 결과를 기준으로 환산하면 현행 규약 배관방식으로 확보된 유량으로는 14분 29초 동안밖에 방수하지 못하여 기준시간인 20분에 모자람을 알 수 있다.
수리계산으로 유량을 계산해보면 선단 헤드에서 멀어질수록 압력이 높아 방수량이 많아지는 것을 알 수 있다.
같은 공간에 각각의 배관방식에 따라 계산되어진 결과를 비교하면 소요 유량, 소화 용수 확보량, 소요 압력에 있어 격자 배관방식이 가지 배관방식에 비해 적은 것으로 나타나며, 이는 소화 용수 탱크 및 펌프 용량, 입상 배관의 광경이 감소되어 비용 절감을 가져오게 될 것이다. 따라서 스프링클러 설치 시 격자배 관방식은 경제적으로나 화재에 대한 안정성에 있어 가지 배관 방식보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
같은 공간에 각각의 배관방식에 따라 계산되어진 결과를 비교하면 소요 유량, 소화 용수 확보량, 소요 압력에 있어 격자 배관방식이 가지 배관방식에 비해 적은 것으로 나타나며, 이는 소화 용수 탱크 및 펌프 용량, 입상 배관의 광경이 감소되어 비용 절감을 가져오게 될 것이다. 따라서 스프링클러 설치 시 격자배 관방식은 경제적으로나 화재에 대한 안정성에 있어 가지 배관 방식보다 우수하다는 것을 알 수 있다.
그리고 현행 법 규정에 의하여 계산되어 확보된 유량으로 기준 헤드가 모두 방수할 경우에 기준시간인 20분보다 짧은 시간에 방사된다는 것을 계산으로 알 수 있다. 수리계산의 결과를 기준으로 환산하면 현행 규약 배관방식으로 확보된 유량으로는 14분 29초 동안밖에 방수하지 못하여 기준시간인 20분에 모자람을 알 수 있다. 이는 선단 헤드의 방수 유량을 80 Cpm으로 규정하고, 이후의 기준 헤드를 모두 80 C pm 씩 방수하는 것으로 계산을 하기 때문이다.

후속연구

아직 국내에서는 법 규정이 없으므로 심의를 거쳐야 흐}는데 이를 제도적으로 어떻게 수용할 것인지에 대해서는 심도 있는 연구와 논의가 필요할 것이다.

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