[국내논문]전역방출방식 CO2 소화설비의 설계농도 및 유지시간 검증을 위한 직접방사실험에 관한 연구 A Study on the Direct Discharge Test for Verifying Design Concentration and Soaking Time for CO2 Fire Extinguishing System of Total Flooding원문보기
$CO_2$ 소화설비의 소화성능 시험방법에는 직접시험방법이 가장 좋지만, 고비용과 환경문제 그리고 시험절차의 어려움으로 간접시험방법을 사용하는 경우가 많다. 그러나 석유화학플랜트나 원자력발전소와 같은 국가 중요위험시설은 화재가 발생하면 대형피해가 발생할 수 있으므로 직접방사시험을 통해 소화성능을 검증할 필요가 있다. 본 연구는 국가 중요위험시설에 설치된 전역방출방식의 $CO_2$ 소화설비 중에서 표면화재 방호구역과 심부화재 방호구역을 각각 선정하여 $CO_2$ 소화설비의 소화성능을 검증해 보았다. 소화성능은 방호구역 내에 방사된 $CO_2$의 농도가 설계농도기준(NFSC 및 NFPA)에 만족해야 그 성능을 인정받을 수 있다. 여기서, 설계농도는 $CO_2$ 소화약제가 화염을 제어할 수 있는 소화농도에 여유율 20 %를 감안한 농도를 의미한다. 시험결과 표면화재와 심부화재 방호구역 모두 $CO_2$ 설계농도를 확보하고 있음을 확인하였고 심부화재의 경우에는 20분 이상 설계농도가 유지되었다. 본 연구를 통해 국가 중요위험시설에 대한 직접방사시험 방법 및 판정방법을 소개하였고 향후 이와 같은 국가 중요위험시설에는 직접방사시험을 통해 소화설비의 신뢰성을 검증해야 할 필요성을 제기하였다.
$CO_2$ 소화설비의 소화성능 시험방법에는 직접시험방법이 가장 좋지만, 고비용과 환경문제 그리고 시험절차의 어려움으로 간접시험방법을 사용하는 경우가 많다. 그러나 석유화학플랜트나 원자력발전소와 같은 국가 중요위험시설은 화재가 발생하면 대형피해가 발생할 수 있으므로 직접방사시험을 통해 소화성능을 검증할 필요가 있다. 본 연구는 국가 중요위험시설에 설치된 전역방출방식의 $CO_2$ 소화설비 중에서 표면화재 방호구역과 심부화재 방호구역을 각각 선정하여 $CO_2$ 소화설비의 소화성능을 검증해 보았다. 소화성능은 방호구역 내에 방사된 $CO_2$의 농도가 설계농도기준(NFSC 및 NFPA)에 만족해야 그 성능을 인정받을 수 있다. 여기서, 설계농도는 $CO_2$ 소화약제가 화염을 제어할 수 있는 소화농도에 여유율 20 %를 감안한 농도를 의미한다. 시험결과 표면화재와 심부화재 방호구역 모두 $CO_2$ 설계농도를 확보하고 있음을 확인하였고 심부화재의 경우에는 20분 이상 설계농도가 유지되었다. 본 연구를 통해 국가 중요위험시설에 대한 직접방사시험 방법 및 판정방법을 소개하였고 향후 이와 같은 국가 중요위험시설에는 직접방사시험을 통해 소화설비의 신뢰성을 검증해야 할 필요성을 제기하였다.
Indirect Test Method is often used instead of direct test method in test method for extinguishing performance of $CO_2$ extinguishing facility because of high cost, environment problems and difficulties of procedure. But in the danger facilities for a unit of nation, such as a petrochemic...
Indirect Test Method is often used instead of direct test method in test method for extinguishing performance of $CO_2$ extinguishing facility because of high cost, environment problems and difficulties of procedure. But in the danger facilities for a unit of nation, such as a petrochemical plant, a nuclear power plant, or etc. is better to verify the performance of the extinguishment through direct discharge test. In $CO_2$ extinguishing system for total flooding system installed in dangerous facilities in Korea, each protected area in surface fire and deep-seated fire had selected and verified of extinguishing performance of $CO_2$ extinguishing facilities. To get recognized as extinguishing performance, discharged $CO_2$ concentration to protected area should be equivalence with design concentration standards (NFSC and NFPA). The Design Concentration means that $CO_2$ extinguishing agent is considerate of concentration for percentage of allowance (20 %) from extinguishing concentration which available to control of flame. As test result, surface fire and deep seated fire in protected area is obtained $CO_2$ design concentration and maintained design concentration more than 20 minutes as deep-seated fire. Through this study, we introduced direct discharging test method and decision method. And furthermore, especially in the dangerous facilities as a unit of Nation, we suggested necessity about reliability of extinguishing facilities to use direct test method.
Indirect Test Method is often used instead of direct test method in test method for extinguishing performance of $CO_2$ extinguishing facility because of high cost, environment problems and difficulties of procedure. But in the danger facilities for a unit of nation, such as a petrochemical plant, a nuclear power plant, or etc. is better to verify the performance of the extinguishment through direct discharge test. In $CO_2$ extinguishing system for total flooding system installed in dangerous facilities in Korea, each protected area in surface fire and deep-seated fire had selected and verified of extinguishing performance of $CO_2$ extinguishing facilities. To get recognized as extinguishing performance, discharged $CO_2$ concentration to protected area should be equivalence with design concentration standards (NFSC and NFPA). The Design Concentration means that $CO_2$ extinguishing agent is considerate of concentration for percentage of allowance (20 %) from extinguishing concentration which available to control of flame. As test result, surface fire and deep seated fire in protected area is obtained $CO_2$ design concentration and maintained design concentration more than 20 minutes as deep-seated fire. Through this study, we introduced direct discharging test method and decision method. And furthermore, especially in the dangerous facilities as a unit of Nation, we suggested necessity about reliability of extinguishing facilities to use direct test method.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
제안 방법
국가 중요위험시설에 설치된 전역방출방식 CO2 소화설비에 대한 직접방사시험을 표준화재 방호구역과 심부화재방호구역으로 구분하여 실시하였다.
국가 중요위험시설에 설치된 전역방출방식 CO2 소화설비의 소화성능을 검증하기 위해 직접방사시험을 수행하였다. 방사시험은 표면화재 방호구역과 심부화재 방호구역으로 구분하여 실시하였으며, 해당 방호구역 내에 CO2 설계 농도가 확보되는지를 확인하기 위해 O2 농도를 측정할 수있는 가스 분석기(Gas Analyzer)를 사용하였다.
소화설비의 소화성능을 검증하기 위해 직접방사시험을 수행하였다. 방사시험은 표면화재 방호구역과 심부화재 방호구역으로 구분하여 실시하였으며, 해당 방호구역 내에 CO2 설계 농도가 확보되는지를 확인하기 위해 O2 농도를 측정할 수있는 가스 분석기(Gas Analyzer)를 사용하였다. 가스 분석 기의 사양은 Table 6과 같다.
성능/효과
CO2 소화설비의 약제량은 30 ℃(표면화재)와 10 ℃(심부화재)를 기준으로 산정하였으나 실제 방사시험결과 방호구역내의 온도는 −70 ℃ 이하까지 낮아짐을 확인할 수 있었다.
8 % 이하가 되어야 한다. 따라서 AAC DG 발전기실 내부 5개 지점에 대한 산소농도를 측정해 본 결과(Table 8) 당해 방호구역은 −30 ℃와 −70 ℃ 모두에서 설계농도를 만족하고 있음을 확인할 수가 있으며 결과적으로 CO2 소화설비의 신뢰성을 검증할 수가 있었다.
6 %보다 낮았다. 그리고 20분간 설계농도가 유지 되고 있음을 확인할 수 있었다.
더 나아가, 심부화재 방호구역(기준온도 10 ℃)의 CO2 농도가 50 %가 되었을 때 O2 농도는 식(1)에 의해 10.5 %가 됨을 확인할 수 있다.
따라서 AAC DG 발전기실 내부 5개 지점에 대한 산소농도를 측정해 본 결과(Table 8) 당해 방호구역은 −30 ℃와 −70 ℃ 모두에서 설계농도를 만족하고 있음을 확인할 수가 있으며 결과적으로 CO2 소화설비의 신뢰성을 검증할 수가 있었다.
따라서 Switching Gear Room 내부 5개 지점에 대한 산소농도를 측정해 본 결과(Table 9) 당해 방호구역은 −30 ℃와 −70 ℃ 모두에서 설계농도를 만족하고 있음을 확인할 수가 있고 20분간 설계농도가 유지되고 있음을 확인할 수가 있다.
34 %)가 된다는 것이다. 즉, 표면화재 방호구역에서 CO2 소화약제 직접방사시험을 할 때, 방호구역내의 온도를 측정하여 그 온도에서의 CO2 농도가 Table 2의 값보다 높으면 기준온도 30 ℃에서의 CO2 농도도 34 %(O2 농도는 13.86 %) 이상이 된다고 판단할 수가 있다.
표면화재 방호구역(AAC DG 발전기실)의 경우 CO2 방사 후 1분이 경과한 시점에 방호구역내의 각 지점에서의 산소농도가 실내온도 −70 ℃에서의 평가기준 농도인 15.8 %보다 낮아서 CO2 소화설비의 신뢰성을 확보하고 있음을 확인할 수 있었다.
참고문헌 (11)
NFPA 12, "Standard on Carbon Dioxide Extinguishing Systems", National Fire Protection Association, Quincy, MA, p. 5, pp. 14-16, p. 33 (2008).
S. M. Park, "A Study on the Agent Compensation for the Leakage through Opening and Unsealed Enclosure Leakage Areas for the Gaseous Extinguishing System", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 1, No. 1, pp. 2-9 (2000).
S. W. Nam, "Design and Construction of Fire Extinguish Equipment", Sungandang, Kor, pp. 706-715 (2008).
K. W, Kang, "Introduction to Fire Protection Professional Engineer", DongHwa Technology Publishing Co, Kor, p. 649 (2007).
NFPA 2001, "Standard on Clean Agent Fire Extinguishing Systems", National Fire Protection Association, Quincy, MA (2008).
C. W. Lee, A. Y. Yun, J. S. Na and K. J. Um, "A Study on Gaseous Fire Extinguishing System Adaptability Using the Door Fan Test", Proceedings of the Korea Institute of Fire Science & Engineering Conference, pp. 99-102 (2010).
Y. K. Park, "Reliability Assessment for Fire Protection Area of Gas Extinguishing Systems", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 4, No. 1, pp. 27-31 (2008).
K. S, Jung, "A Study on the Compensation through Opening for the Gaseous Extinguishing System", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 3, No. 2, pp. 32-38 (2007).
SFPE, "SFPE Handbook of Fire Protection Engineering", 2th Edition (1995).
R. T. Wickham, "Review of the Use of Carbon Dioxide Total Flooding Fire Extinguishing Systems", Wickham Associates (2003).
I. S. Jacobs and C. P. Bean, "Fine particles, thin films and exchange anisotropy," Schenectady, New York, pp. 271-350 (1963).
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.