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문제 정의
- 본 연구에서는 초고층 건축물 화재 등 고압방수가 필요한 상황에서 적정한 방수압력을 유지하기 위하여 소방펌프차의 중계방수 방법과 활용방안을 정립하고자 시험을 실시하였다. 현재 사용하고 있는 소방차의 방수압력이 한계가 있기 때문에 초고층화재를 진압하기 위한 압력을 발생시키기 위해서는 소방차 2대 이상을 직렬 또는 병렬로 연결하여 사용하여야 한다.
- 이에 본 연구에서는 소방펌프차 2대를 이용한 중계방수의 시험을 방수구를 개방한 상태와 폐쇄한 상태로 구분하여 시험을 실시하고, 소방펌프차 각각의 압력을 서로 다르게 변화를 주면서 최종 방수압력에 따른 압력변화를 비교하고 중계방수 방식을 화재 진압 시 현장에서 효과적으로 대응할 수 있는 활용방안에 관하여 연구하고자 한다.
제안 방법
- 압력측정 위치는 방수구에 설치한 압력이나 소방차에 장착된 압력이 모두 같게 나타났기 때문에 방수구를 폐쇄한 상태에서 측정할 때에는 소방차에 장착된 압력계를 기준으로 측정하였다. 다만, 방수구 개방 시 압력측정은 소방차에 장착된 압력계와 경미하지만 오차가 있어서 보다 정확한 압력치를 확보하기 위하여 방수구에 별도의 압력계를 설치하여 측정하였다.
- 두 번째는 소방펌프차 2대의 압력을 서로 변화시키면서 중계펌프의 압력을 고정하고 방수펌프의 압력을 변화시키거나 두 펌프 모두 압력을 변화시키면서 압력을 측정하였다.
- 또한 중계펌프와 방수펌프의 압력을 다르게 설정하여 변화시키면서 측정하였으며, 방수구 말단에 방수구 전압(Total Pressure)을 측정하기 위해 피토게이지를 소방호스 연결금속구(커플링)에 장착되도록 본 연구를 위해 제작한 지그로 전압(Total Pressure)을 측정하였다.
- 방수구를 개방하고 소방펌프차의 중계방수 효율을 측정하기 위하여 방수구 폐쇄상태의 조건과 같은 상황에서 소방펌프차 2대를 연결하여 물을 방수하면서 시험을 실시하였다.
- 본 연구에서는 실제화재를 대비한 비상대기하는 제한된 현장상황을 고려하여 소방차량 2대만으로 시험을 진행하였다. 이로 인해 차량에 무리가 가지 않는 상태에서 사용해야 하는 시험의 한계로 최고 사용압력을 초과할 수도 없었고, 장시간 운전도 어려운 상황이었기에 가용 가능한 범위 내에서 최대한의 조건을 부여하여 중계방수압력 효율 값을 측정하였다.
- 소방펌프차 중계방수 방식에 관한 압력시험을 함에 있어서 2가지의 기준을 적용하여 측정을 실시하였다.
- 소방펌프차의 중계방수 효율(식 1참조)을 측정하기 위하여 경기도소방학교의 협조를 얻어 소방펌프차 2대를 연결하여 시험을 실시하였다.
- 시험의 조건은 중계펌프 차량에서 65 mm 소방호스 1본으로 중계구로 연결하여 방수펌프 차량으로 송수를 하고 방수펌프의 방수구에 관창을 연결하여 방수되는 압력을 측정하였다.
- 시험의 조건은 중계펌프 차량에서 65 mm 소방호스 1본을 중계구에 연결하여 방수펌프 차량으로 송수를 하고 방수 펌프의 방수구는 폐쇄를 한 상태에서 압력을 측정하였다.
- 첫 번째는 방수펌프의 방수구를 개방한 상태와 폐쇄한 상태의 압력발생 차이를 구분하여 측정하였다. 압력측정 위치는 방수구에 설치한 압력이나 소방차에 장착된 압력이 모두 같게 나타났기 때문에 방수구를 폐쇄한 상태에서 측정할 때에는 소방차에 장착된 압력계를 기준으로 측정하였다. 다만, 방수구 개방 시 압력측정은 소방차에 장착된 압력계와 경미하지만 오차가 있어서 보다 정확한 압력치를 확보하기 위하여 방수구에 별도의 압력계를 설치하여 측정하였다.
- 본 연구에서는 실제화재를 대비한 비상대기하는 제한된 현장상황을 고려하여 소방차량 2대만으로 시험을 진행하였다. 이로 인해 차량에 무리가 가지 않는 상태에서 사용해야 하는 시험의 한계로 최고 사용압력을 초과할 수도 없었고, 장시간 운전도 어려운 상황이었기에 가용 가능한 범위 내에서 최대한의 조건을 부여하여 중계방수압력 효율 값을 측정하였다.
- 중계펌프 및 방수펌프 2대 모두 압력변화를 주면서 중계방수 압력 효율을 측정하였다. 방수펌프차의 토출압력이 1.
- 중계펌프의 방수압력은 소방펌프차에 설치된 압력계를 기준으로 0.7 MPa로 고정하고, 방수펌프의 방수압력을 0.3~1 MPa까지 0.1 MPa 단위로 변화를 주면서 중계방수 압력 효율을 측정하였다.
- 중계펌프의 압력을 고정하고 방수펌프의 압력을 변화시키는 방법과 중계펌프와 방수펌프의 압력을 변화시키는 방법 2가지로 측정하였으며, 소방차에 장착된 압력계를 확인하고 방수펌프의 최종 압력변화를 측정하였다.
- 첫 번째는 방수펌프의 방수구를 개방한 상태와 폐쇄한 상태의 압력발생 차이를 구분하여 측정하였다. 압력측정 위치는 방수구에 설치한 압력이나 소방차에 장착된 압력이 모두 같게 나타났기 때문에 방수구를 폐쇄한 상태에서 측정할 때에는 소방차에 장착된 압력계를 기준으로 측정하였다.
- (2) 소방펌프차 2대를 직렬로 연결하고 방수펌프의 방수구를 폐쇄한 상태에서 최종 압력을 측정한 결과 압력손실이 없는 것으로 나타났다. 화재현장에서는 호스 및 부속품의 마찰손실과 굴곡, 장애물 등 다양한 상황이 압력손실로 작용하기 때문에 전압(Total Pressure)측정의 필요성을 파악하였다.
대상 데이터
- 시험에 사용한 차량은 경기도소방학교에서 교육용으로 사용하는 H자동차 차량이며, 연식은 각각 2008년식과 2010년식을 사용하였다. 소방펌프차의 구분(7)에서 물을 직접 방수하는 펌프차는 방수펌프라고 하고 방수펌프차의 뒤에서 가압된 물을 공급하여 주는 펌프차는 중계펌프로 구분하였다.
성능/효과
- (1) 지금까지 운용되던 화재현장에서 소방대원의 경험에 전적으로 의존하던 방수방법을 신뢰할 수 있는 데이터의 제공으로 일관성 있게 운용되어야 한다는 필요성을 인지하였다.
- (2) 소방펌프차 2대를 직렬로 연결하고 방수펌프의 방수구를 폐쇄한 상태에서 최종 압력을 측정한 결과 압력손실이 없는 것으로 나타났다. 화재현장에서는 호스 및 부속품의 마찰손실과 굴곡, 장애물 등 다양한 상황이 압력손실로 작용하기 때문에 전압(Total Pressure)측정의 필요성을 파악하였다.
- (3) 동일 조건으로 방수펌프의 방수구를 개방한 상태에서 최종 압력을 측정한 결과 압력손실이 약 20 %가 발생한 것을 확인하였다. 소방펌프차 2대의 압력을 상호 변화시키면서 시험을 실시한 결과에서는 중계펌프와 방수펌프의 압력이 같거나 비슷한 경우에 효율이 가장 높은 것으로 나타났다.
- (4) 가장 이상적인 조건에서 직렬로 연결하여 시험을 실시하였음에도 방수압력의 20 %가 손실되었음을 감안하여 소방펌프차를 운전하도록 지휘하여야 한다. 이에 중계방수의 소방전술 운용방법을 충분히 숙지하고 필요한 압력을 계상할 수 있어야 한다.
- Table 4의 데이터를 분석한 결과, 방수펌프의 압력이 중계펌프의 압력보다 아주 낮거나 높을 경우 중계방수 효율이 78.9~80.0 %로 낮은 것으로 나타났으며, 방수펌프의 압력이 중계펌프의 고정압력과 동일하거나 차이가 적을 경우에 중계방수 효율이 80.7~81.7 %로 높게 나타났다.
- Table 5의 중계펌프와 방수펌프의 중계방수 효율을 보면 중계펌프의 압력을 고정하고 측정한 결과와 동일하게 중계펌프와 방수펌프의 압력차이가 클수록 중계방수 효율이 낮은 것으로 나타났으며 방수펌프의 압력이 중계펌프의 고정압력과 동일하거나 차이가 적을 경우 중계방수 효율이 81.3 %로 가장 높게 나타났다.
- 「소방차 펌프의 방수성능 기준 재정립을 위한 실증적 연구」(2)의 소방펌프차 성능시험에서 소방호스 10본을 연결하여 방수성능 시험을 실시한 결과, 방수압력의 차이가 41 %까지 낮아진 것을 확인하였다.
- 이 시험을 통하여 방수구를 폐쇄할 경우 발생하는 정압과 개방 시 발생하는 전압은 분명한 차이가 있음을 알 수 있었다. 또한 중계 방수 시 마찰손실 외에도 펌프 상호간 기계효율도 작용하여 방수압력이 저하된다는 것을 확인하였다.
- 방수구를 폐쇄하고 압력을 측정한 경우에는 손실이 작용하지 않기 때문에 최종 압력의 효율이 100 %로 나타났지만 방수구를 개방하고 측정한 경우에는 마찰손실과 기계손실 등이 작용하여 80 % 내외의 효율이 발생한 것으로 측정되었다.
- 중계펌프와 방수펌프의 압력을 모두 변화시키면서 성능을 측정한 결과도 Figure 9와 다르지 않다는 것을 확인하였다. 방수구를 폐쇄하였을 경우에는 압력을 변화시켜도 동일하게 최종압력의 효율은 100 %로 나타났지만 방수구를 개방하였을 경우에는 어느 한쪽이나 양쪽 모두 압력변화를 주어도 80 % 내외의 효율이 나타나는 것으로 확인되었다.
- (3) 동일 조건으로 방수펌프의 방수구를 개방한 상태에서 최종 압력을 측정한 결과 압력손실이 약 20 %가 발생한 것을 확인하였다. 소방펌프차 2대의 압력을 상호 변화시키면서 시험을 실시한 결과에서는 중계펌프와 방수펌프의 압력이 같거나 비슷한 경우에 효율이 가장 높은 것으로 나타났다.
- 이 시험을 통하여 방수구를 폐쇄할 경우 발생하는 정압과 개방 시 발생하는 전압은 분명한 차이가 있음을 알 수 있었다. 또한 중계 방수 시 마찰손실 외에도 펌프 상호간 기계효율도 작용하여 방수압력이 저하된다는 것을 확인하였다.
- 측정결과, 방수펌프의 압력이 상승한 만큼 최종 방수압력도 일정하게 상승한 것으로 측정되었다. Table 2와 Figure 3에 나타낸 바와 같이 중계펌프의 압력을 0.
후속연구
- 고가의 고압소방펌프차가 각 소방서마다 배치될 수 없는 현실에서는 현재 사용하고 있는 기존의 소방펌프차를 활용하여 대응할 수 있는 효과적인 화재진압방법을 개발하여야 한다. 그 중 1가지 방법이 중계방수 방식의 화재진압 방법이다.
- 이 경우 먼저 도착하여 활동하는 소방펌프차를 최대한 저압으로 운전하고 후착대의 소방차량을 직렬 또는 직 · 병렬로 연결하여 운전하면 훨씬 더 효율적으로 활동할 수 있다. 그리고 후착대의 소방차량은 운전시간에 따라 주기적으로 교체하여 줌으로써 안전하고 효율적으로 현장활동을 할 수 있도록 소방전술 방법을 개발하여 활용하여야 한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.