[논문]포 소화설비용 소화약제 혼합장치의 성능향상을 위한 정량 혼합특성에 관한 연구

구재현

[국내논문] 포 소화설비용 소화약제 혼합장치의 성능향상을 위한 정량 혼합특성에 관한 연구
A Study on Foam Mixing Characteristics in Steady State to Enhance the Performance of Proportioner for Foam System 원문보기

한국방재학회논문집 = Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, v.9 no.5, 2009년, pp.63 - 68

구재현 (한국소방산업기술원 소방산업기술연구소)

초록
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본 연구에서 물 흐름에 일정한 농도로 포 소화약제를 정확하게 혼합하는 포 소화설비용 소화약제 혼합장치의 성능향상을 위하여 포소화약제의 정량 혼합특성을 분석하였다. 펌프, 탱크, 압력계, 유량계, 노즐로 구성되는 성능평가 시스템을 사용하여 개발된 프로포셔너의 성능이 실험적으로 평가하였다. 결과적으로 라인프로포셔너의 포소화약제 혼합성능은 벤츄리 효과에 의한 물유량 증가와 오리피스 단면적 증가에 따라 증가하고 오차율 $\pm4%$이내의 범위에서 물 유량과 포소화약제 양의 혼합농도 3%의 성능을 보였다. 프레셔프로포셔너의 경우 물 유량 증가와 입구압력 증가에 따라 혼합성능이 증가하고 오차율 $\pm2%$이내의 범위에서 물 유량과 포소화약제 양의 혼합농도 3%의 성능으로 분석되었다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study describes to analyze foam mixing characteristics in steady state to enhance the performance of proportioner for foam system designed to accurately proportion a foam liquid concentrate into a water stream up to constant concentration. The proportioner developed is experimentally evaluated in performance evaluation system consisted of a pump, tanks, pressure gauges, flow meters, a nozzle. As a result, the foam mixing performance of the line proportioner is found to increase with increased the water flow rate due to the venturi effect and with increased the cross-sectional area of the orifice and is analysed with 3 % in the error rate of $\pm4%$. For the pressure proportioner, the foam mixing performance is analyzed to increase with increased the water flow rate and with increased the inlet pressure and is analysed with 3% in the error rate of $\pm2%$.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 포소화설비용 소화약제 혼합장치의 성능향상을 위한 정량 혼합장치의 혼합특성에 관한 연구로, 소방법령 기준에 따른 성능시험 조건하에서 물과 포소화약제 혼합농도 3%용 라인프로포셔너 및 프레셔프로포셔너 개발품을 사용하여 유량, 압력 및 오리피스 단면적 및 포소화약제 혼합농도의 상관관계를 측정함으로서 포 소화약제의 정량 혼합특성을 실험적으로 분석하였다. 향후, 본 결과는 고효율 정량 혼합장치 개발을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.
본 연구는 포소화설비용 소화약제 혼합장치의 성능향상을 위한 정량 혼합특성에 관한 연구로서, 국내 소방법령에 제시된 포소화약제혼합장치의인정기준(KFIS 011)에 근거하여 포 소화약제 혼합농도 3%용 라인프로포셔너와 프레셔프로포셔너 개발품을 사용하여 유량, 압력, 오리피스 단면적 및 혼합 농도의 주요 변수들 상관관계를 실험적으로 측정하여 혼합특성을 분석하였다.
본 연구에서 사용한 포소화설비용 정량 혼합장치인 라인프로포셔너와 프레셔프로포셔너에 대한 기능 및 성능을 측정하기 위해서 우선적으로 한국소방산업기술원 KFI 인정기준 “포소화약제혼합장치의인정기준(KFIS 011)” (한국소방검정공사, 2004)에 근거하여 포 소화설비용 혼합장치의 혼합특성 성능 분석을 위한 실험조건을 설정하였다.

제안 방법

5 kg/cm²로 설정한다. 그리고 포소화약제 탱크에 흡입관(Pick-up Pipe)을 넣고 1분 동안 물을 방사하여 포소화약제 탱크로부터 흡입되는 포소화약제 유량을 유량계를 사용하여 측정한다.
실험순서는 먼저 물 펌프를 가동하고 밸브조작을 통하여 혼합장치 입구압력을 7 kg/cm²로 고정시키고 1분 동안 물을 방사하여 유량계(전자유량계, ELIS FLOW MAG FM 20XX, 108~10,800L/min)와 물탱크의 레벨게이지 눈금의 차를 측정하여 유량을 측정한다. 포소화약제 탱크에 포소화약제를 채워 넣은 후, 물 펌프를 가동하고 밸브 조작을 통하여 혼합장치의 입구압력 7 kg/cm² , 출구압력 3.
혼합장치의 주요변수인 유량, 압력, 오리피스 단면적 및 포소화약제 혼합농도를 측정하여 그 상관관계를 실험적으로 분석하였다.

성능/효과

1) 라인프로포셔너에 대하여 입구압력 7 kg/cm2, 출구압력 3.5 kg/cm2, 포소화약제 혼합농도 3%, 물유량≤1,000 L/ min의 조건하에서 유량, 오리피스 단면적 및 포소화약제 혼합농도의 특성을 분석한 결과, 물 유량이 증가할수록 벤츄리 효과에 의하여 비례적으로 포소화약제 흡입유량이 증가하므로 결과적으로 포수용액 유량도 증가하는 것으로 나타났다.
2) 프레셔프로포셔너에 대하여 오리피스 단면적 63.6 mm2 ,포소화약제 혼합농도 3%, 물유량≤2,400 L/min의 조건하에서 유량, 압력 및 포소화약제 혼합농도의 특성을 분석한 결과, 물 유량 증가에 따라 벤츄리 효과와 물유량에 의한 가압작용에 의하여 흡입되는 포소화약제 양이 증가하는 것으로 나타났다.
결과적으로 본 연구에서 사용한 라인프로 포셔너와 프레셔 프로포셔너는 유량, 압력, 오리피스 단면적 및 혼합비의 상관 관계 실험을 통하여 혼합특성을 분석한 결과, 한국소방산업기술원 KFI 인정기준 “포소화약제혼합장치의인정기준(KFIS 011)”을 만족하는 기능적 성능을 만족시키고 있음을 알 수 있다.
그림 12는 프레셔프로포셔너에 대하여 오리피스 단면적 63.6 mm2, 포소화약제 혼합농도 3%, 물유량≤2,400 L/min의 조건하에서 입구압력 증가에 따라 물, 포소화약제 및 포수용액의 유량 변화를 측정한 결과로서, 입구압력 증가에 따라 혼합장치를 통과하는 유량이 증가하므로 물과 포소화약제 유량이 증가하게 되고 결과적으로 포수용액 양이 비례적으로 증가하는 것으로 나타났다.
그림 7은 라인프로포셔너에 대하여 입구압력 7 kg/cm2, 출구압력 3.5 kg/cm2, 포소화약제 혼합농도 3%, 물유량≤1,000 L/min의 조건하에서 라인프로포셔너의 입구 오리피스 단면적에 따라 물 유량, 포소화약제 양 및 포수용액 양의 측정결과를 나타낸 것으로, 오리피스 단면적이 증가함에 따라 물 유량, 포소화약제 양 및 포수용액 양이 비례적으로 증가하는 것으로 나타났다.
이는 라인프로포셔너의 기능적 성능을 나타내는 결과로서, 오차율 ±4%이내의 범위에서물 유량과 포소화약제 양의 혼합농도 3%의 성능을 만족하는 것으로 분석하였다. 따라서 라인프로포셔너는 국내 소방법령에 제시된 포소화약제혼합장치의인정기준(KFIS 011) 중 혼합 농도 항목의 기준에 적합한 성능을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
6 mm² ,포소화약제 혼합농도 3%, 물유량≤2,400 L/min의 조건하에서 유량, 압력 및 포소화약제 혼합농도의 특성을 분석한 결과, 물 유량 증가에 따라 벤츄리 효과와 물유량에 의한 가압작용에 의하여 흡입되는 포소화약제 양이 증가하는 것으로 나타났다. 또한 입구압력이 증가할수록 혼합장치를 통과하는 유량이 증가하므로 물과 포소화약제 유량이 증가하게 되고 결과적으로 포수용액 양이 비례적으로 증가하는 것으로 파악되었다. 본 연구에서 개발한 프레셔프로포셔너 시제품은 오차율 ±2%이내의 범위에서물 유량과 포소화약제 양의 혼합농도 3%의 성능을 만족하는 것으로 나타났다.
라인프로포셔너의 오리피스 단면적 증가에 따라 유량이 증가함을 파악하였으며, 오차율 ±4%이내의 범위에서 포소화약제의 혼합농도 3 %의 성능을 만족하는 것으로 나타났다.
본 연구에서 개발한 프레셔프로포셔너 시제품은 오차율 ±2%이내의 범위에서물 유량과 포소화약제 양의 혼합농도 3%의 성능을 만족하는 것으로 나타났다.
이는 개발된 프레셔프로포셔너의 기능적 성능을 나타내는 결과로서, 오차율 ±2%이내의 범위에서 물 유량과 포소화약제양 혼합농도 3%의 성능을 만족하는 것으로 나타났다.
이는 라인프로포셔너의 기능적 성능을 나타내는 결과로서, 오차율 ±4%이내의 범위에서물 유량과 포소화약제 양의 혼합농도 3%의 성능을 만족하는 것으로 분석하였다.
6 mm², 포소화약제 혼합농도 3%, 물유량≤2,400 L/min의 조건하에서 물 유량에 따른 포소화약제 흡입유량 측정결과를 나타낸 것으로, 물 유량 증가에 따라 비례적으로 포소화약제의 흡입유량이 증가한다. 이는 물 유량 증가에 따라 벤츄리 효과와 물 유량에 의한 가압작용에 의하여 흡입되는 포소화 약제 양이 증가하는 것으로 나타났다. 물유량 1,565 L/min, 2,005 L/min, 2,340 L/min에서 포소화약제의 흡입양은 각각 54 L/min, 70 L/min, 79 L/min으로 측정되었다.

후속연구

3) 개발된 포소화설비용 소화약제 라인프로포셔너 및 프레셔프로포셔너 개발품의 혼합특성을 분석한 결과, 본 연구결과는 포 소화설비용 소화약제 혼합장치의 성능향상을 위한 기초 설계자료로 활용되리라 기대한다.
본 연구는 포소화설비용 소화약제 혼합장치의 성능향상을 위한 정량 혼합장치의 혼합특성에 관한 연구로, 소방법령 기준에 따른 성능시험 조건하에서 물과 포소화약제 혼합농도 3%용 라인프로포셔너 및 프레셔프로포셔너 개발품을 사용하여 유량, 압력 및 오리피스 단면적 및 포소화약제 혼합농도의 상관관계를 측정함으로서 포 소화약제의 정량 혼합특성을 실험적으로 분석하였다. 향후, 본 결과는 고효율 정량 혼합장치 개발을 위한 기초자료로 활용하고자 한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	포소화설비란?	포소화설비는 가연물의 표면에 거품형태의 포를 살포하여 가연물과 공기를 차단하는 질식 효과에 의거 소화하는 설비로 특히 인화성/가연성 액체 위험물의 소화설비로 널리 사용되고 있다.
	혼합장치란?	혼합장치(Proportioner)는 가압용수에 포소화약제를 적정비율(포소화약제의 종류에 따라 다르나 보통 3% 또는 6%임)로 혼합하여 주는 장치로 라인프로포셔너(Line Proportioner), 펌프프로포셔너(Pump Proportioner), 프레셔프로포셔너(Pressure Proportioner), 프레셔사이드프로포셔너(Pressure Side Proportioner) 등으로 분류된다(Kidde Fire Fighting, Inc., 2000/2002).
	정량 혼합장치 중 라인프로포셔너의 원리는?	정량 혼합장치 중 가장 많이 사용되는 것이 라인프로포셔너 및 프레셔프로포셔너이다. 라인프로포셔너는 펌프와 발포기 간 송·수송배관의 도중에 포소화약제와 혼합기를 접속하여 벤츄리효과(Venturi Effect)(Fisenko, 1995)를 이용하여 유수중에 포소화약제를 흡입시켜서 지정농도의 포 수용액으로 조정하여 발포기로 보내 주는 원리를 갖는다. 이 장치는 소규모 또는 이동식 간이 설비에 사용되는 방법으로 일명 관로 혼합 방식이라 하며 포소화전 또는 한정된 방호 대상물의 포소화설비에 적용된다.

참고문헌 (9)

동경소방기계연구회 (1994) 소방기계기구편람, 내무부/한국소방검 정공사
김태완 (2003) 그림, 사진으로 배우는 소방 시설의 이해 인쇄출판 토파민
남상욱 (2007) 소방시설의 설계 및 시공 성안당
인세진외 4인 (1999) 소방약제화학 형설출판사
한국소방검정공사 (2004) 포소화약제 혼합장치의 KFI인정기준 KFIS 011) 한국소방검정공사
Fisenko, V.V. (1995) The Fisonic Energy Device Physical Principals, Technical Papers
Kidde Fire Fighting, Inc. (2000) In- Line Balanced Pressure Proportioning Module, Operating & Maintenance Manual Kidde Fire Fighting, Inc
Kidde Fire Fighting, Inc. (2002) Ratio Controllers Model RCF, Data Sheet #NPR090 Kidde Fire Fighting, Inc
NFPA (2002) NFPA11 Standard for Low-, Medium-, and High- Expansion Foam pp. 130-141

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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