산불로부터 주요 산림과 시설물들을 보호하고 주변 확산을 저지하기 위해서는 상설 급수 및 살수시설이 반드시 필요하다. 우리나라에서는 2005년 양양산불로 인해 낙산사 소실을 경험하면서 주요문화재 건축물 주변에 숲 관리와 함께 산불방지 급수시설 설치사업을 단계적으로 실시하였다. 하지만 기존 설치된 산불방지급수시설의 경우, 별도의 설치와 관리를 위한 기준을 마련하지 않고 각 시공업체의 시방서를 기준으로 설치하였다. 시공업체의 시방서는 NFSC 109를 토대로 산림지역에 변형하여 설치한 것으로 광범위한 산불확산으로부터 주요시설물 등을 효과적으로 보호하기에는 방호면적이 적고 호스의 이동과 동시살수에 있어 제한적인 단점들을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 국내에서 설치되어 이용하고 있는 산불방지 급수전의 실태조사를 실시하여 문제점들을 도출하였고 이를 보완할 수 있는 성능위주의 산불방지 급수시설 기준을 마련하였다. 그 결과, 산불방지 효과를 높이기 위한 방법으로 산불방지 급수시설의 구성을 수관화 확산방지를 위한 'Water Sprinkler Tower System', 지표화 진화를 위한 'Forest Fire Hydrant System', 'Portable Water Spray System' 3가지를 제시하였고 설치를 위한 펌프의 성능 및 부속품들에 대한 기준을 제시하였다.
산불로부터 주요 산림과 시설물들을 보호하고 주변 확산을 저지하기 위해서는 상설 급수 및 살수시설이 반드시 필요하다. 우리나라에서는 2005년 양양산불로 인해 낙산사 소실을 경험하면서 주요문화재 건축물 주변에 숲 관리와 함께 산불방지 급수시설 설치사업을 단계적으로 실시하였다. 하지만 기존 설치된 산불방지급수시설의 경우, 별도의 설치와 관리를 위한 기준을 마련하지 않고 각 시공업체의 시방서를 기준으로 설치하였다. 시공업체의 시방서는 NFSC 109를 토대로 산림지역에 변형하여 설치한 것으로 광범위한 산불확산으로부터 주요시설물 등을 효과적으로 보호하기에는 방호면적이 적고 호스의 이동과 동시살수에 있어 제한적인 단점들을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 국내에서 설치되어 이용하고 있는 산불방지 급수전의 실태조사를 실시하여 문제점들을 도출하였고 이를 보완할 수 있는 성능위주의 산불방지 급수시설 기준을 마련하였다. 그 결과, 산불방지 효과를 높이기 위한 방법으로 산불방지 급수시설의 구성을 수관화 확산방지를 위한 'Water Sprinkler Tower System', 지표화 진화를 위한 'Forest Fire Hydrant System', 'Portable Water Spray System' 3가지를 제시하였고 설치를 위한 펌프의 성능 및 부속품들에 대한 기준을 제시하였다.
Permanent water supply and water sprinkling systems are essential to protect major forests and facilities from forest fire. Back in 2005, Naksan Temple, a valuable cultural asset of Korea, was burned down in a forest fire that took place in Yangyang. This started a series of movements including inst...
Permanent water supply and water sprinkling systems are essential to protect major forests and facilities from forest fire. Back in 2005, Naksan Temple, a valuable cultural asset of Korea, was burned down in a forest fire that took place in Yangyang. This started a series of movements including installing water supply facilities and managing forests near important cultural assets. As for the existing facilities, however, they were installed without any standard guidelines for management and installation according to each constructor's specifications, which were based on the National Fire Safety Code 109. Unfortunately, this is not effective in protecting facilities from forest fires such as they have a small protection area, limited simultaneous sprinkling, and a difficult the movement of fire hose. Against this background, the study examines the condition of water supply facilities currently in use, identifies their deficiencies, and suggests how to improve the criteria for water supply service to effectively prevent forest fire. Specifically, three systems were proposed: Water Sprinkler Tower System for preventing spread of crown fires, and Forest Fire Hydrant System and Portable Water Spray System to be effective for suppressing surface fires. In addition, the standards on the performance and components of water pumps are also suggested.
Permanent water supply and water sprinkling systems are essential to protect major forests and facilities from forest fire. Back in 2005, Naksan Temple, a valuable cultural asset of Korea, was burned down in a forest fire that took place in Yangyang. This started a series of movements including installing water supply facilities and managing forests near important cultural assets. As for the existing facilities, however, they were installed without any standard guidelines for management and installation according to each constructor's specifications, which were based on the National Fire Safety Code 109. Unfortunately, this is not effective in protecting facilities from forest fires such as they have a small protection area, limited simultaneous sprinkling, and a difficult the movement of fire hose. Against this background, the study examines the condition of water supply facilities currently in use, identifies their deficiencies, and suggests how to improve the criteria for water supply service to effectively prevent forest fire. Specifically, three systems were proposed: Water Sprinkler Tower System for preventing spread of crown fires, and Forest Fire Hydrant System and Portable Water Spray System to be effective for suppressing surface fires. In addition, the standards on the performance and components of water pumps are also suggested.
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문제 정의
본 연구에서는 기존 ‘산불방지 급수시설’ 현황을 조사하기 위해 문화재청에서 설치한 1개소와 산림청에서 설치한 5개소에 대해 산불방지용 급수시설 현장 설치 및 운영 사례조사를 실시하였다[Table 1].
산불확산은 바람의 방향과 세기에 따라 끊임없이 변화하고 움직이기 때문에 주요 보호시설 및 산림에 대해서는 고정식 산불진화 설비가 반드시 필요하다. 이에 본 연구에서는 기존 산불방지 급수시설에 대한 실태조사와 전문가 설문조사를 통해 문제점을 개선하고 산불방지에 보다 효과적으로 활용하기 위해 설치 및 관리에 관한 기준을 제시하였으며 결론은 다음과 같다.
이에 본 연구에서는 산림인접지 또는 산림내 주요시설물, 산림 등을 산불로부터 보호하기위해 산불방지 급수시 설에 관한 기준을 제안하였다.
타워시설과 대형스프링클러노즐을 이용한 수관수막설비의 기능은 지표화 뿐만 아니라 수관화 확산을 방지하기 위한 시설물로 반경 35 m 살수거리 기준으로 360도 회전하면서 240 LPM의 물을 Figure 3와 같이 원형으로 살수하여 산불을 진화 또는 확산되는 산불을 차단하는데 목적이 있다.
가설 설정
- 경사: 상향 및 하향사면에 따라 중경사는 10 % 가감하고 급경사는 20 %를 가감한다.
제안 방법
(1) 토출압력: 마곡사의 경우 0.25 MPa로 NFSC 109기준을 적용하였고 다른 지역에서는 호스 관창노즐의 말단부 토출압력에 대한 기준을 적용하지 않고 0.6 MPa, 0.17 MPa 등의 각기 다른 자체 시방서 기준을 적용하였다.
이에 설치기준 마련의 필요성과 함께 현장 설치 시 고려되어야 하는 기능에 대해 산림청 및 지자체 산불담당자 100명을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문은 산불방지 급수시설 기준에 관한 항목과 산불진화 살수시스템에 관한항목으로 총 8항목에 대해 실시하였고 설문결과는 다음과 같다.
셋째, 사례조사 및 설문조사를 바탕으로 기존 산불방지 급수시설에 수관화, 지표화, 비화 확산방지를 위한 수관수막설비(살수영역: 200 m×40 m) 설치, 지상진화를 위한 산불방지급수전과 25 mm 산불예방호스 확충, 지표화 진화를 위한 이동식수막설비(살수영역: 250 m×25 m) 등을 추가하였다.
1L 의 물을 살수할 경우 진화가 가능한 것으로 연구되어진바 있다(3). 수관수막설비의 살수량은 단위면적당 0.25L 로 화염을 직접 진화할 수 있는 살수량으로 설계되었으며 1시간 이상 지속적으로 살수할 수 있도록 설계되었다. 또한 화염이 확산 이전에 미리 살수할 경우에는 보다 작은 살수로 화염전파를 방지할 수 있다.
기존 설치된 ‘산불방지 급수전’은 옥외소화전설비 개념의 시설만 설치하였다. 이에 본 연구에서는 산불관계자 설문조사에서 산불진화 살수시스템 설문결과를 토대로 해당 시설물 및 지역을 산불로부터 보호하고 산불확산을 진화할 수 있도록 ① 수관수막설비(Tower Sprinkler System), ② 산불방지급수전(Hydrant for Forest Fires), ③ 이동형수막설비(Portable Sprinkler System) 3가지 설비를 제안하 였다.
1) 산불진화호 스의 유효 이동거리를 최소 500 m 이상 확보,2) 산악지대의 고도차에 따른 양정을 펌프성능에 반영,3) 산림내 이동이 가능하도록 가볍고 일정 방수압, 방수량의 성능을 확보, 4) 자동 살수를 통한 산불제어 등의 기능이 필요하다. 이에 본 연구에서는 산불방지급수시설 기준마련을 위하여 첫째, 기존 시설의 설치규격 및 사용실태 조사를 통한 문제점 분석을 실시하였고 둘째, 산불방지 급수시설 기준마련의 필요성과 기능에 대한 산블담당 공무원 및 진화전문 가에 대해 설문조사를 실시하였으며 셋째, 기존 산불방지 급수시설에서 설문조사에서 요구한 필요한 기능들이 반영된 살수설비 3가지를 구성하였고 넷째, 이에 따른 설치기 준을 제안하였다.
대상 데이터
산불방지 급수시설을 이용 가능한 연계시스템으로 13 mm 호스연계(30 %)>360도 회전 스프링클러, 이동식 수막설비(24 %)>방범펜스 수막설비(22 %) 순으로 응답하였다.
산불방지 급수시설을 이용한 진화호스 사용을 위한 적정 반경은 500 m(49 %)>300 m(27 %)>1 km(22 %)>800 m (2 %) 순으로 응답하였다.
하지만 산불방지 급수시설은 2006년부터 매년 5개소 이상 ‘설치 및유지 관리 기준’ 없이 산림지역에 설치되어 실효성 여부와 함께 설치 및 유지관리 상의 문제점이 발생되고 있다. 이에 설치기준 마련의 필요성과 함께 현장 설치 시 고려되어야 하는 기능에 대해 산림청 및 지자체 산불담당자 100명을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문은 산불방지 급수시설 기준에 관한 항목과 산불진화 살수시스템에 관한항목으로 총 8항목에 대해 실시하였고 설문결과는 다음과 같다.
본 연구에서는 기존 ‘산불방지 급수시설’ 현황을 조사하기 위해 문화재청에서 설치한 1개소와 산림청에서 설치한 5개소에 대해 산불방지용 급수시설 현장 설치 및 운영 사례조사를 실시하였다[Table 1]. 이중 충남 공주시 사곡면 마곡사는 문화재청에서 시행한 사업으로 다른 사찰지역도 소방방재청 옥외소화전설비의 화재안전기준(NFSC 109)(6)에 따라 설치되었기에 1개소에 대해서만 조사를 실시하였다. 산림청에서 설치한 산림품종관리센터 및 금봉자연휴양림, 안면도 채종원, 좌구산자연휴양림, 고성군 현내면 DMZ 등 5개소는 설치 기준 없이 일반 시설공사 시방서 기준에 의해 설치되었다(7,8).
조사지역 모두 관정을 이용한 지하수를 이용하였고 마곡사의 수원의 양은 NFSC 109 기준의 2배인 28 m3, 다른 설치장소에서는 50 m3의 수원을 확보하였다.
성능/효과
(1) 산불발생시 보호대상 시설물과 주요산림지역의 피해가 최소화 되고 효율적으로 보호될 수 있도록 한다.
(1) 이동형 수막설비의 분사노즐 또는 회전식 스프링클러의 살수반경은 12.5 m 이상이어야 한다.
(2) 2개 이상의 산불방지급수전의 설치 시에는 급수전간 상호이격 수평거리가 200 m 이상이어야 한다.
(2) 보호대상 시설물과 주요산림지역 주변의 임상, 입목 상태, 경사도, 풍속 등을 감안하여 산불의 강도와 움직임을 감안하여 설치하여야 한다.
(2) 출력: 마곡사의 경우 100 HP, 다른 설치장소에서는 15 HP으로 조사되었다.
(3) 보호대상 시설물과 주요산림지역 주변의 산불발생 원인, 발생지점 등을 감안하여 위치를 선정하여야 한다.
(3) 산불방지급수전은 지하에 0.6 m 이상 매설하여 외부의 충격 또는 급수시 움직이지 않도록 고정하여야 한다.
(3) 수관수막설비에서 분사되는 물은 지표면으로 바로 낙하하지 않고 수피, 잎 등을 충분히 적셔 산불의 복사열로 인해 수목이 연소되는 것을 방지할 수 있도록 설치하여야 한다.
(3) 토출량: 마곡사의 경우 2400 LPM, 금봉자연휴양림 250 LPM, 다른 지역은 300 LPM의 펌프 토출량 성능으로 조사되었다.
(4) 산불방지급수전의 방출구는 25 mm 호스 4개를 연결할 수 있도록 설치하여야 한다.
(5) 수관수막설비는 산불접근 예상시간보다 15분 전에 가동해야 한다.
(7) 산불방지급수전에 연결하여 사용하는 25 mm 소화호스 말단부의 방수압력은 0.17 MPa 이상 0.7 MPa 이하를 확보하여야 한다.
(9) 수관수막설비 타워는 최대풍속 30 m/s에 견딜수 있는 구조여야 하며 자립형 또는 비자립형(와이어 고정형)으로 설치할 수 있다.
28개소 설치 시설의 방호가능 거리 및 면적에 대한 평가가 이루어져 있지 않았으며 오히려 기동성이 좋은 산불진화차량보다 성능과 효과가 낮게 평가될 수 있다.
넷째, 본 연구에서 제안한 시설의 설치와 운영을 위해 3장 24조로 구성된 기준안을 마련하였다.
둘째, 산불전문가 설문조사에서 모든 설문대상자가 산불 방지 급수시설의 설치 및 유지관리에 대한 필요성에 찬성하였고 산불방지 급수시설을 이용한 살수방법에 대한 의견을 제시하였다.
첫째, 기존 산불방지 급수시설 실태조사에서 기존 설치 장치, 부속품 등에 대한 규격 및 성능 기준이 마련되어 있지 않았고 해당시설물의 방호면적에 대한 평가가 이루어져 있지 않았다.
펌프의 성능기준, 방수압, 방수능력, 수원량, 살수거리 등에 대한 산불진화를 위한 급수시설의 성능기준이 마련 되어 있지 않고 살수장치에 공급하는 배관과 소화호스에 대한 관경, 내압력, 연결관창 사용 등에 대한 기준이 없는 것으로 조사되었다. 현재 사용하고 있는 40 mm 호스의 경우, 무게와 부피로 인해 산악에서 산불진화에 부적합하다.
산불방지 급수시설에 사용하는 소화호스의 적정 호스직경에 대한 응답 결과, 25 mm(75 %)>40 mm(13 %)>13 mm (11 %)>18 mm(2 %) 순으로 응답하였다. 호스의 이동과 진화를 고려하여 무게와 살수량 등을 고려한 25 mm 소화 호스가 현장에서 가장 유용할 것으로 조사되었다.
후속연구
본 연구에서 제안한 ‘산불방지 급수시설 설치기준’을 이용하여 산불피해를 저감하는데 기여할 것으로 사료되며 향후, 이 설비에 대한 진화효과분석 및 기술, 운영에 관한 보완 연구가 추가적으로 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
상설 급수 및 살수시설이 필요한 이유는?
산불로부터 주요 산림과 시설물들을 보호하고 주변 확산을 저지하기 위해서는 상설 급수 및 살수시설이 반드시 필요하다. 우리나라에서는 2005년 양양산불로 인해 낙산사 소실을 경험하면서 주요문화재 건축물 주변에 숲 관리와 함께 산불방지 급수시설 설치사업을 단계적으로 실시하였다.
기존 설치된 산불방지급수시설은 어떤 단점이 있나?
하지만 기존 설치된 산불방지급수시설의 경우, 별도의 설치와 관리를 위한 기준을 마련하지 않고 각 시공업체의 시방서를 기준으로 설치하였다. 시공업체의 시방서는 NFSC 109를 토대로 산림지역에 변형하여 설치한 것으로 광범위한 산불확산으로부터 주요시설물 등을 효과적으로 보호하기에는 방호면적이 적고 호스의 이동과 동시살수에 있어 제한적인 단점들을 가지고 있다. 이에 본 연구에서는 국내에서 설치되어 이용하고 있는 산불방지 급수전의 실태조사를 실시하여 문제점들을 도출하였고 이를 보완할 수 있는 성능위주의 산불방지 급수시설 기준을 마련하였다.
참고문헌 (8)
D. H. Kim, J. H. Lee, E. S. Kim and J. H. Kim, "Study on Estimating the Unit of Suppression Ability of Forest Fire Suppression Resources", Proceeding of 2011 Korean Institute of Fire Science & Engineering Spring Conference, pp. 144-147 (2011).
S. Y. Lee, D. H. Kim, M. S. Won and M. B. Lee, "Analysis of Forest Fire Spread Rate and Behaviour in Cheongyang, Yeasan of Korea", Proceeding of 2003 Korea Forest Science, p. 4 (2003).
Korea Forest Research Institute (KFRI), "Natural Hazard Prevention Research; Development of Suppression Technique for Forest Fire Damage Reduction", Final Research Report of National Emergency Management Agency (2006).
H. S. Park, S. Y. Lee, B. D. Lee and K. S. Koo, "The basic study on forest fire danger assessment for facilities in WUI", Proceeding of 2012 Korean Institute of Fire Science & Engineering Spring Conference, pp. 456-459 (2012).
National Fire Protection Association, "NFPA 1141; Standard for Fire Protection Infrastructure for Land Development in Wildland, Rural, and Suburban Areas", 2012 Edition (2012).
National Emergency Management Agency, "Regulation for Outdoor Fire Hydrant Systems", National Fire Safety Code 109, No. 2012-126 (2012).
Korea Forest Service, "Specifications for Forest Fire Water Supply System in Kangreung National Forest Station", Specification of Construction (2011).
Korea Forest Service, "Specifications for Forest Fire Water Supply System in Yangyang National Forest Station", Specification of Construction (2011).
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