본 연구는 압축공기를 포수용액(수성막포 3%)에 주입하여 발포하는 압축공기포 소화설비에서 가압 공기 혼입 비율에 따른 소화성능을 평가하고자 하였다. 실험장치는 캐나다국립연구소 및 UL162 기준을 준용하여 제작한 압축공기포전용의 포소화설비 실험장치를 활용하였으며, 소화모형은 소화약제의 형식승인 및 제품검사의 기술기준에 의한 유류화재(B급) 20단위 모형을 적용하였다. 압축공기는 공기혼합기를 통하여 주입하였으며, 공기포비를 1 : 4, 1 : 7, 1 : 10으로 증가시키면서 경향성을 연구하였다. 또한 공기포비 1 : 4에서 합성계면활성제포와 수성막포의 비교 실험도 함께 진행하였다. 소화 성능실험 결과 동일한 방출유량 조건에서 수성막포는 공기포비 1 : 7에서 소화효과가 가장 빠르게 나타났으며 공기포비 1 : 10에서 가장 소화시간이 길게 나타났다. 또한 수성막포와 합성계면활성제포간 비교 실험에서는 수성막포의 소화효과가 더 빠르게 나타났다.
본 연구는 압축공기를 포수용액(수성막포 3%)에 주입하여 발포하는 압축공기포 소화설비에서 가압 공기 혼입 비율에 따른 소화성능을 평가하고자 하였다. 실험장치는 캐나다국립연구소 및 UL162 기준을 준용하여 제작한 압축공기포전용의 포소화설비 실험장치를 활용하였으며, 소화모형은 소화약제의 형식승인 및 제품검사의 기술기준에 의한 유류화재(B급) 20단위 모형을 적용하였다. 압축공기는 공기혼합기를 통하여 주입하였으며, 공기포비를 1 : 4, 1 : 7, 1 : 10으로 증가시키면서 경향성을 연구하였다. 또한 공기포비 1 : 4에서 합성계면활성제포와 수성막포의 비교 실험도 함께 진행하였다. 소화 성능실험 결과 동일한 방출유량 조건에서 수성막포는 공기포비 1 : 7에서 소화효과가 가장 빠르게 나타났으며 공기포비 1 : 10에서 가장 소화시간이 길게 나타났다. 또한 수성막포와 합성계면활성제포간 비교 실험에서는 수성막포의 소화효과가 더 빠르게 나타났다.
This research is to evaluate the fire extinguishing performance at a mixing ratio of pressurized air in the fire extinguishing system of compressed air foam (CAF) which injects compressed air into foam liquid and then discharging. The experimental device is made use of exclusive foam extinguishing f...
This research is to evaluate the fire extinguishing performance at a mixing ratio of pressurized air in the fire extinguishing system of compressed air foam (CAF) which injects compressed air into foam liquid and then discharging. The experimental device is made use of exclusive foam extinguishing facility for compressed air foam that is produces based on Canada National Laboratory and UL 162 standard, apply model of oil fire (B Class) 20 unit in accordance with "Standard of Model Approval and Product Inspection for Fire Extinguishing Agent" to the fire Extinguishing model. Compressed air is injected through the air mixture and study the tendency depending on increasing air foam ratio 1 : 4, 1 : 7, 1 : 10. In addition, the comparison experiments between synthetic surfactants foam and AFFF carry out with it at the air foam ratio 1 : 4. As a result, in the condition of same discharging flow, fire extinguishing effect of AFFF is the fastest at the air foam ratio 1 : 7 and the slowest at 1 : 10. Moreover, the fire extinguishing effect of AFFF in the comparison expeiments between AFFF and synthetic surfactants foam is faster than the other.
This research is to evaluate the fire extinguishing performance at a mixing ratio of pressurized air in the fire extinguishing system of compressed air foam (CAF) which injects compressed air into foam liquid and then discharging. The experimental device is made use of exclusive foam extinguishing facility for compressed air foam that is produces based on Canada National Laboratory and UL 162 standard, apply model of oil fire (B Class) 20 unit in accordance with "Standard of Model Approval and Product Inspection for Fire Extinguishing Agent" to the fire Extinguishing model. Compressed air is injected through the air mixture and study the tendency depending on increasing air foam ratio 1 : 4, 1 : 7, 1 : 10. In addition, the comparison experiments between synthetic surfactants foam and AFFF carry out with it at the air foam ratio 1 : 4. As a result, in the condition of same discharging flow, fire extinguishing effect of AFFF is the fastest at the air foam ratio 1 : 7 and the slowest at 1 : 10. Moreover, the fire extinguishing effect of AFFF in the comparison expeiments between AFFF and synthetic surfactants foam is faster than the other.
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문제 정의
국내에서는 동일 공기포비에서 방출 유량에 따른 일반 공기혼입방식과 압축공기혼 입방식을 비교한 유류화재 소화성능 연구(4)가 이루어졌고, 해외에서는 특정소방대상물인 전력변압기(5) 화재에 대한 소화성능 연구 및 압축공기포 전용 노즐과 고정 노즐간의 소화성능 비교 연구(6)가 발표된 바 있다. 따라서 본 연구 에서는 캐나다 국립연구소에서 실험한 방식과 같은 장치를 활용하여 공기포비에 따른 압축공기포 소화설비의 소화성능을 연구하고자 한다.
국내에서도 최근에 압축공기포 소화장치를 개발하여 상용화 단계에 있으며, 한국소방산업기술원(KFI)은 압축공기포 소화장치의 인정기준을 제정하여 이에 대한 성능을 검증할 수 있도록 KFI인정제도를 도입하여 운영하고 있다. 본 연구에서는 압축공기포 시스템에서 공기 혼입 비율(공기포비)과 유류화재(B급) 소화성능과의 상관관계를 알아보기 위하여 공기포비에 변화를 주면서 유류화재 소화실험을 통하여 성능을 평가하고자 하였다.
제안 방법
또한, 복사열강도 측정 시간은 큰 화염의 변화를 감지하는 것으로 화재진압 현장에서 화재진압 효과 분석과 실험 상태에 따라 잔염시간의 차이가 있어 본 연구에서는 열전대와 복사열 강도를 함께 측정하여 두 조건에서 화염거동을 분석하였다.
압축공기포 시스템의 소화성능 평가를 위한 실험 장치는 Figure 2와 같이 캐나다 국립연구소 및 미국 UL-162 실험기준을 준용하여 제작된 실험장치를 사용하였으며, 포헤드 방식으로 전용노즐 4개를 3,730 mm 간격으로 정방향으로 설치하고, 배관은 토너먼트 배관 방식에 설치 높이는 4,750 mm로 하였다. 압축공기포의 소화성능 실험에서 소화성능의 판정을 보다 정확히 하기 위해서 2방향에서 화염에 대한 변화를 관찰하기 위한 동영상 카메라를 설치하였으며, 화염의 온도변화에 대한 데이터 수집을 위해 연소판 중앙에 수직방향으로 0.5 m, 0.8 m, 1.2 m 위치에 열 전대를 설치하였고, 강한 화염의 소거시간을 측정하기 위해 연소판의 수평거리 5 m, 6 m, 7 m 위치에서 복사강도를 측정하였다. 열전대 측정값은 화염이 소거되는 온도를 측정하여 소형불꽃의 온도를 제외한 화염의 잔존시간을 확인한 것이며 복사강도 측정값은 소화모형 20단위 평균 복사열 강도가 7 m 떨어진 위치에서 54 KW인점을 확인하여 발포시점의 기준으로 하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용되어진 포소화약제는 국내 소화약제 기준의 제품검사를 필하여 산업현장에서 사용되고 있는 A사 의 수성막포 3%와 B사의 계면활성제포 3%의 포소화약제를 각각 사용하였으며, B급 화재진압성능을 평가하기 위한 화염용 연료로는 일정한 발열량 유지를 위하여 자동차용 가솔린(gasoline)으로 실험을 진행하였다.
압축공기포 시스템의 소화성능 평가를 위한 실험 장치는 Figure 2와 같이 캐나다 국립연구소 및 미국 UL-162 실험기준을 준용하여 제작된 실험장치를 사용하였으며, 포헤드 방식으로 전용노즐 4개를 3,730 mm 간격으로 정방향으로 설치하고, 배관은 토너먼트 배관 방식에 설치 높이는 4,750 mm로 하였다. 압축공기포의 소화성능 실험에서 소화성능의 판정을 보다 정확히 하기 위해서 2방향에서 화염에 대한 변화를 관찰하기 위한 동영상 카메라를 설치하였으며, 화염의 온도변화에 대한 데이터 수집을 위해 연소판 중앙에 수직방향으로 0.
데이터처리
이 값은 일반적으로 해외에서 상용화되어 사용되는 공기포비 4~10배의 범위로 하였으며, 국내 소방산업기술원 KFI인증기준인 압축공기포소화장치의 인정기준(KFIS 045) 7~15배 내에서 실험을 수행하였다. 또한, 합성계면활성제포 3%와 수성막포 3%를 비교하기 위하여 포수용액의 방출량 200 L/min 하에서 공기포비 1:4 의 비율로 소화성능을 비교 실험하였다.
이론/모형
7 MPa로 하고, 방출유량은 200 L/min하여 실험하였으며, 약제 저장탱크에포수용액을 미리 제조하여 사용하였다. 소화 성능 실험은 소화약제의 형식승인 및 제품검사의 기술기준(소방방재청 고시)(7)에 따라 유류화재 소화모형 20단위(가로 2,000 mm, 세로 2,000 mm, 높이 300 mm)로 하였고, 물 320 L를 채우고 자동차용 가솔린 200 L를 넣은 다음 점화하여 60초 간 연소 후에 포를 방출하여 Figure 4와 같이 실험을 진행하였다.
(2) 공기포비 1 : 7 수성막포 3%에서는 열전대 측정결과 화염 소거시간은 30초로 공기포비 1:4보다 더 빠르게 화 염이 소거 되었다. 또한, 복사강도 측정결과 18초였다.
(3) 공기포비 1 : 10 수성막포 3%에서는 열전대 측정결과 화염 소거시간은 45초로 나타나 공기포비 1 : 4, 1 : 7보 다 화염이 소거 시간이 오히려 더 길게 나타났으며. 복사 강도 측정시간도 25초로 길게 나타났다.
(4) 합성계면활성제포 3%는 공기포비 1:4에서는 열전 대 측정결과 화염 소거 시간은 41초로 나타나 같은 조건에서 수성막포 3%보다 화염 소거시간이 더 느리게 나타났다.
복사강도 측정 결과는 75초부터 측정을 시작하여 160초에 측정이 완료되어 총 복사강도 시간은 85초로, 예비 연소시간 60초를 제하면 화염 측정시간은 25초로 나타났다. 열전대 및 복사강도 측정 결과를 종합해 보면 공기포비 1:4에 비해 1:7은 화염소거 시간이 빨라지는 반면 공기포비 1 : 10은 화염 소거시간이 오히려 증가하였다. 이는 생성된 포에 공기의 혼입량이 많아져 발포된 포가 가벼워 지기 때문에 화염에 침투하지 못하는 것이 원인으로 분석되었다.
후속연구
결론적으로 동일 발포유량 조건에서 수성막포 3%의 공기포비 1 : 7 비율이 가장 소화 효과가 좋은 것으로 나타나 향후 압축공기포 소화장치 설계시 충분히 고려해야 할 것으로 판단된다.
참고문헌 (11)
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W. S. Lim, S. H. Sakong, J. H. Jeong, J. S. Nam, D. G. Nam, Y. U. Na and K. H. Park etc., "A Study of Establishment on the Compressed-Air Foam System", Korean Institute of Fire Science & Engineering Fall Conference, pp. 506-509 (2011).
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J.-W. Lee, W.-S. Lim, S.-S. Kim and D.-H. Rie, "A Study on Fire Extinguishing Performance Evaluation of Compressed Air Foam System", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 26, No. 5, pp. 73-78 (2012).
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A. K. Kim, G. P. Cramption and J. P. Asselin, "A Comparison of the Fire Suppression Performmance of Compressed-Air Foam and Foam-Water Sprinkler System for Class B Hazards", NRCC, pp. 2-25 (2004).
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UL162, "Standard for Safety for Foam Equipment and Liquid Concentrates", Underwriters Laboratories, Northbrook, IL (1999).
NFPA 11, "Standard for Low-, Medium-, and High-Expansion Foam", NFPA (2005).
NEMA Code 2012-56, "Approval of Type & Test Methods for Fire Extinguisher" (2012).
NEMA Code 2012-81, "Standard for Performance Certification & Product Inpection of Foam-Extinguishing-Agent Proportioner" (2012).
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