[논문]노즐 구경에 따른 포 수용액의 압력과 유량 및 농도 변화에 관한 실험적 연구

장경남; 이맹로; 박봉래; 윤기조; 백은선

doi:10.7731/kifse.2015.29.2.084

노즐 구경에 따른 포 수용액의 압력과 유량 및 농도 변화에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on a Discharge Pressure, Flow Rate and Foam Discharge Concentration through the Nozzle According to the Foam Suction Nipple Diameter 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.29 no.2, 2015년, pp.84 - 91

장경남 (동신대학교 대학원 소방학과) , 이맹로 (동신대학교 대학원 소방학과) , 박봉래 (미르엔지니어링(주)) , 윤기조 (휴캠스(주)) , 백은선 (동신대학교 소방행정학과)

초록
AI-Helper

본 연구는 소방펌프차에서 사용 중인 라인프로포셔너 방식의 포 소화설비에 대하여 노즐의 구경변화에 따른 포 수용액의 압력, 유량 및 농도의 변화에 대한 실험적 연구로 실험 데이터를 이론적 계산을 수행함으로써 포 소화약제 성능인증기준에 적합한 폼 흡입 노즐의 흡입측 압력 및 폼 흡입 니플의 구경 모델을 제시하고자 한다. 실험 장치는 소방방재청 고시 제2012-81호 제8조(기능시험) 규정을 바탕으로 실험 장치를 구성하였으며, 포 소화약제는 수성막포 3%를 사용하였고, 혼합장치는 현재 소방관서에서 사용 중인 폼 픽업식 라인프로포셔너 혼합장치 구경 40 mm를 사용하였다. 본 연구를 통하여 라인프로포셔너 혼합장치의 인입측 압력 변화 및 폼 흡입 니플 구경의 변화에 대하여 폼 흡입 노즐의 구경이 4 mm일 때 노즐 흡입측 압력은 0.25~0.35MPa 범위 내에서 이론적 포 소화약제 성능 인증 기준에 적합함을 증명할 수 있었다. 또한 폼 흡입 노즐의 구경이 5 mm일 때는 폼 흡입 노즐의 구경이 4 mm일 때 보다 높은 압력 0.45~0.60 MPa 범위 내에서 포 소화약제 성능 인증기준에 적합한 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to suggest the reasonable model of the caliber in suction nozzle, the pressure of suction nozzle, and the flow rate about foam system of line proportioner type using in the pumpcar. To test this, the experimental study was accomplished on the ground of the standards for the Performance Certification and Product Inspection of Foam Fire-extinguishing Chemical Mixing Machine. Aqueous Film Forming Foam in 3% and pipe type air foam nozzle with line proportioner FE 40 type were used. Test result showed that the pressure of suction nozzle within the limits between 0.25 MPa and 0.35 MPa was appropriate when the caliber in suction nozzle is 4 mm. Also, the pressure of suction nozzle within the limits between 0.45 MPa and 0.60 MPa was appropriate in the higher pressure than 4 mm when the caliber in suction nozzle is 5 mm.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

라인 프로포셔너 방식을 활용한 포 소화설비는 주로 위험물 제조소 등에 설치되어 화재진압용으로 사용이 되고 있으며 그에 따른 연구는 보고 및 발표되고 있으나 소방차량에서 사용하는 라인프로포셔너 방식을 활용한 포 소화설비에 관한 연구는 전무한 실정이다. 따라서 본 연구는 라인프로포셔너 방식을 활용한 포 소화설비 노즐의 폼 흡입 노즐 구경에 따른 흡입측 압력 그리고 그때의 유량을 실험을 통해 측정한 실험값을 기초로 포 소화약제 성능인증기준에 적합한 라인프로포셔너 모델을 제시하여 소방자동차에서 안정적으로 포 소화설비의 사용이 가능하도록 하고자 한다.
이에 따라 본 연구에서는 차량 화재 등 소규모 유류 화재 발생 시 소방관서에서 사용하는 라인프로포셔너 포 소화설비에 관하여 연구를 진행하였다. 소방관서에서 사용하는 라인 프로포셔너 방식에 의한 폼 흡입 노즐은 펌프 프로포셔너 포 소화설비 시스템에 비하여 구조면에서 매우 단순하고 이동이 원활하여 휴대가 편리하고 포 소화약제 사용 후 소방펌프 및 배관을 세척해야 하는 문제가 없어 환경오염을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

제안 방법

폼 노즐 흡입 니플 구경 3mm, 4mm, 5mm, 6mm 각각에 대하여 폼 흡입 노즐 흡입측 압력 및 유량 변화를 측정하였으며, 또한 소화약제가 분당 흡수되는 양(L)을 측정하여 소화약제의 농도를 구하였다. 실험진행 순서는 먼저 Figure 4와 같이 실험 장치를 구성하였고, 흡입 니플 ⑧을 장착하였다.

대상 데이터

그러나 소방관서에서 사용하는 폼 흡입 노즐은 압력 및 유량 변화에 대하여 흡입 노즐 구경의 변화를 고려하지 아니한 채 어떤 기준이나 근거 없이 관행적으로 사용되고 있는 실정이다. 실제 실험에서 사용된 폼 흡입 노즐은 소방관서에서 사용하고 있는 폼 흡입 노즐로 폼 흡입니플 구경 4mm, 흡입측 압력 0.25 MPa, 유량 300 LPM일 때로 압력과 유량을 한정하고 있다. 그러나 시시각각 변하는 압력과 유량에 대하여 최적의 폼을 형성하는데 있어 압력과 유량을 매뉴얼대로 조정하기는 쉽지가 않다.

이론/모형

포 소화약제 혼합장치의 성능인증은 「소방시설 설치 · 유지 및 안전관리에 관한 법률」제39조 제4항 및「소방용품의 품질관리 등에 관한 규칙」제15조제1항에 따른 소방방재청 고시 제2012-81호 「포소화약제혼합장치의 성능인증 및 제품검사의 기술기준」제8조(기능시험) 규정에 의해 Table 1의 기술기준을 준용하였다⁽⁶⁾.

성능/효과

60 MPa 이상의 압력 범위에서 성능시험에 적합한 것으로 나타났다. 따라서 소방펌프 차량의 압력을 제어함에 있어 흡입 니플 구경 4mm일 때는 소방 펌프 압력 0.50 MPa 이상이 되게 되면 성능시험에 부적합 하게 되어 고압으로 제어하더라도 포 수용액 성능 시험에 적합한 농도를 안정적으로 확보할 수 있는 흡입 니플 구경 5mm를 사용하는 것이 타당할 것이다.
52 LPM으로 압력 증가에 따라 유량도 함께 증가하였다. 위 결과를 통해 흡입 노즐 구경별 방출 된 폼 농도 산출 결과, 3mm일 때 방출 폼 농도는 압력 0.25MPa에서 포 수용액 농도 2.48%의 결과를 얻을 수 있었으며 압력증가에 따라 포 수용액 농도가 2.33%, 2.27%, 2.24%, 2.00%, 1.97%, 1.74%, 1.72%로 떨어짐을 확인할 수 있었다. 흡입 니플 구경 4mm, 5mm, 6mm에 대해서도 저압 0.
이상의 실험을 통해 흡입 니플 구경 4mm와 5mm를 사용할 때 성능 시험에 적합한 압력 범위를 확보할 수가 있었다. 현재 소방관서에서 사용하는 흡입 니플 구경은 4mm를 주로 사용하고 있으나, 실험을 통해 확인해 본 결과흡입 니플 구경 4mm일 때는 소방 펌프 압력 0.
이는 식(3)과 달리 압력 변화에 따라 약제 농도의 변화가 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 라인 프로포셔너 방식에 의한 폼 흡입 노즐은 압력, 유량 및 포 수용액 흡입 니플 구경에 대하여 방수 압력이 커질수록 유량이 증가하고 방출 되는 포 수용액 농도는 낮아지는 것을 알 수 있다. 이는 식(3)에 대하여 펌프 송출 압력에 따라 약제의 농도가 변함이 없다는 것을 반증하는 예가 될 수 있다.
이상의 실험을 통해 흡입 니플 구경 4mm와 5mm를 사용할 때 성능 시험에 적합한 압력 범위를 확보할 수가 있었다. 현재 소방관서에서 사용하는 흡입 니플 구경은 4mm를 주로 사용하고 있으나, 실험을 통해 확인해 본 결과흡입 니플 구경 4mm일 때는 소방 펌프 압력 0.50 MPa 이하의 압력 범위에서 성능 시험에 적합하였고, 흡입 니플 구경 5mm일 때는 소방펌프 압력 0.60 MPa 이상의 압력 범위에서 성능시험에 적합한 것으로 나타났다. 따라서 소방펌프 차량의 압력을 제어함에 있어 흡입 니플 구경 4mm일 때는 소방 펌프 압력 0.
60 MPa에 대한 포 수용액 평균 흡입 속도는 다음과 같다. 흡입 니플 구경이 3mm일 때 포 수용액 평균 흡입 속도는 4.46 LPM, 4mm일 때 포 수용액 평균 흡입 속도는 6.17LPM, 5mm일 때 포 수용액 평균 흡입 속도는 8.63 LPM, 6mm일 때 포 수용액 평균 흡입 속도는 10.92 LPM의 결과를 얻을 수 있었으며, 폼 흡입 노즐 압력 0.25 MPa일 때 평균 유량은 173.53 LPM, 0.30 MPa일 때 평균 유량은 187.15 LPM, 0.35 MPa일 때 평균 유량은 194.68 LPM, 0.40 MPa일 때 평균 유량은 208.77 LPM, 0.45 MPa일 때 평균 유량은 215.59 LPM, 0.50 MPa일 때 평균 유량은 236.23 LPM, 0.55 MPa일 때 평균 유량은 236.23 LPM, 0.60 MPa일 때 평균 유량은 244.52 LPM으로 압력 증가에 따라 유량도 함께 증가하였다. 위 결과를 통해 흡입 노즐 구경별 방출 된 폼 농도 산출 결과, 3mm일 때 방출 폼 농도는 압력 0.

참고문헌 (7)

H. H. Choi, "Fire Protection System Handbook", DAIN, pp. 354-370 (2011).
J. P. Asselin, G. P. Crampton, A. K. Kim and J. K. Richardson, "Compressed-Air Foam Fixed-Pipe Fire Suppression Systems", Fire Protection Engineering, pp. 1-10 (2007).
S. O. Nam, "Design & Construction of Fire Protection Systems", Sungandang, pp. 170-173 (2014).
S. O. Nam, "Design & Construction of Fire Protection Systems", Sungandang, pp. 345-346 (2014).
C. O. Lee, "Firefighting Fluid Mechanics", Sidaegosi Publisher, pp. 438-439 (2010).
K. J. Yun, "An Experimental Study on the Improvement of Foam Fire-Extinguish System's Mixing Ratios by Expanding the Cross Sectional Area of the Stock Solution inhaling Piping", Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 27, No. 3, p. 31 (2013).
J. H. Ku, "Study on Foam Mixing Characteristics in Steady State to Enhance the Performance of Proportioner for Foam System", Journal of KOSHAM, Vol. 9, No. 5, p. 65 (2009).

저자의 다른 논문 :

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

노즐 구경에 따른 포 수용액의 압력과 유량 및 농도 변화에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on a Discharge Pressure, Flow Rate and Foam Discharge Concentration through the Nozzle According to the Foam Suction Nipple Diameter 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

참고문헌 (7)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

노즐 구경에 따른 포 수용액의 압력과 유량 및 농도 변화에 관한 실험적 연구 An Experimental Study on a Discharge Pressure, Flow Rate and Foam Discharge Concentration through the Nozzle According to the Foam Suction Nipple Diameter 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

참고문헌 (7)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

장경남 (3) 이맹로 (1) 박봉래 (3) 백은선 (19)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

노즐 구경에 따른 포 수용액의 압력과 유량 및 농도 변화에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on a Discharge Pressure, Flow Rate and Foam Discharge Concentration through the Nozzle According to the Foam Suction Nipple Diameter 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper