[논문]건축물에 설치되는 소방용 배관의 내진장치에 관한 연구

임건태; 임상호

doi:10.21186/ipr.2019.4.1.001

건축물에 설치되는 소방용 배관의 내진장치에 관한 연구
A Study on Seismic Protection Equipment for Fire Pipes Installed on Buildings 원문보기

Industry promotion research = 산업진흥연구, v.4 no.1, 2019년, pp.1 - 9

임건태 ((주)세종이십일) , 임상호 (공주대학교)

초록
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본 연구는 아파트, 빌딩 등의 건축물에 설치되는 소방용 배관의 내진장치에 관한 기술로서, 소방용 배관이 좌우 유동하도록 체결볼트로 베이스패널에 고정되고, 베이스패널이 상하 완충작용을 하도록 한쌍의 소버로 건축물의 천장에 설치됨으로써, 지진이나 진동 또는 유체의 흐름에 따른 진동 등을 완화시켜 소방용 배관의 손상 및 파손을 방지함에 따라 지진으로 인한 피해를 최소화 하는 소방용 배관의 내진장치에 관한 기술분야로, 지하층의 콘크리트 내에 매설된 인서트 플레이트 또는 천정에 등간격으로 형성된 천정행거볼트에 결합되어 배관을 천정으로부터 일정간격 유지하고 배관의 수평 상태를 항상 일정하게 유지하여 배관 내의 유체 흐름으로 인해 발생하는 배관의 이완 또는 처짐을 방지하고, 배관의 파손을 효과적으로 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study is a technology related to a seismic protection device for a fire pipe for installation in a building such as an apartment or a building. The fire pipe is fixed to the base panel by fastening bolts so as to flow left and right. The present invention relates to an earthquake-resistant apparatus for a fire-extinguishing piping, which is capable of minimizing damages caused by an earthquake in order to prevent damages and breakage of a fire-extinguishing pipe by mitigating earthquakes, vibrations, It is connected to an insert plate embedded in concrete or ceiling hanger bolts formed at regular intervals on the ceiling to keep the piping constant from the ceiling and to keep the horizontal condition of the piping always constant so that the piping relaxes or sags And to effectively prevent damage to the piping. The can get.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

원성연(2010)은 건축 환경의 변화에 따라 최근 스테인리스배관을 소방배관에 사용하고자 하나 국가화재안전기준에 관련근거가 없어 사용이 어려운 것이 현실이다. 따라서 본 논문에서는 이 기준에서 사용할 수 있는 배관가운데 동관(KS D 5301)과 일반배관용 스테인리스 배관(KS D 3595)의 성능비교를 통하여 사용가능성을 확인하였다. 비교한 성능은 강도, 내식성 및 내열성이며 유한요소해석과 관련 시험을 통해 성능을 비교한 결과 동등이상임을 확인할 수 있었다.
이러한 이유로 소방과 각 분야 걸쳐 내진설계에 대한 관심이 집중되고 있다. 따라서 본 논문에서는 한국의 지진발생 추이를 전망한 후, 지진으로 발생한 2차 피해인 지진화재로 인한 피해를 경감시켜 국민의 생명과 재산을 보호하고자 그 목적을 두고, 20세기에 들어서 세계적으로 발생했던 지진으로 인한 피해 사례의 비교와 미국과 일본의 내진관련 기준을 검토하고 현시점에서 우리나라 소방시설의 내진설계(지진시뮬레이션)의 필요성, 적용가능성, 적용 시 실효성을 분석하여 발생되는 문제점과 그에 대한 개선방안을 도출하고자 한다[2].
인간이 지구상에 살고 있는 한 전기가 없이 살 수 없는 상황에서 원자력, 석탄 및 가스 등 대용량의 위험물질을 연료로 전기를 생산하는 발전소가 안전관리의 소홀로 인한 화재폭발사고나 방사능 누출, 최근 이슈가 되고 있는 지진 등 자연재해로부터 국민의 생명과 재산손실예방 및 안정적 경제성장을 위해서도 체계적인 소방안전관리의 강화노력은 절대적으로 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내 전력공급을 책임지고 있는 한국남부발전 등 5개 발전사 및 한수원의 소방안전관계자를 대상으로 발전소 소방안전관리 운영 실태를 조사하여 분석을 수행하였으며, 그 결과, 체계적인 발전소 소방안전관리를 위해서는 소방안전경영시스템의 구축을 바탕으로 소방담당자를 위한 실효적인 업무매뉴얼 및 관리시스템의 개발과 소방안전교육의 내실화 및 지진에 대비한 내진설계의 강화를 개선방안으로 도출하였다[4].
0(Mechanica)를 이용하여 밸브소켓 체결토크 값에 따른 나사부 및 고무패킹 영향을 분석하였고, 이를 검증하기 위한 관련 실험을 통하여 누수방지 방안을 연구하였다. 또한 제조사별 CPVC배관 및 이음관의 치수상이에 따른 방안으로 국내 및 국외의 관련 규격분석과 제품 타입 간 조립실험을 통하여 개선 방안을 연구하였다. 본 연구에서는 체결토크 값에 따른 밸브소켓 나사부의 영향을 분석하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 밸브소켓의 체결토크가 10∼130 N ⋅ m일 때 나사부에 걸리는 응력(Stress), 변형률(Strain), 변위(Displacement), Von mises stress 및 수밀용 고무 패킹의 압축응력을 예측하였으며, 이를 검증하기 위하여 토크미터를 이용한 체결토크별 접속 나사산 수, 밸브소켓과 고무패킹의 변형상태 및 수격실험을 실시하여 적정한 체결토크 값과 고무패킹 압축응력 값을 연구하였다.
본 연구는 아파트, 빌딩 등의 건축물에 설치되는 소방용 배관의 고정 장치에 관한 기술로서, 소방용 배관(이하, ‘배관’이라 한다. )이 좌우 유동되도록 체결볼트로 베이스패널에 고정되고, 상기 베이스패널이 상하 완충작용을 하도록 한 쌍의 소버로 건축물의 천장에 설치됨으로써, 지진이나 또는 유체의 흐름에 따른 진동 등을 완화시켜 배관의 변형에 따른 손상 및 파손을 방지함에 따라 지진으로 인한 배관의 피해를 최소화 하는 소방용 배관의 내진장치에 관한 기술 분야이다.
본 연구는 아파트, 빌딩 등의 건축물에 설치되는 소방용 배관의 내진장치에 관한 기술로서, 소방용 배관이 좌우 유동하도록 체결볼트로 베이스패널에 고정되고, 상기 베이스패널이 상하 완충작용을 하도록 한 쌍의 소버로 건축물의 천장에 설치됨으로써, 지진이나 진동 또는 유체의 흐름에 따른 진동 등을 완화시켜 소방용 배관의 손상 및 파손을 방지함에 따라 지진으로 인한 피해를 최소화 하는 소방용 배관의 내진장치에 관한 기술이다[1].
따라서 소방시설에 직접적인 피해를 입히는 수준보다 작은 지진동에 대하여 내진설계를 수행하는 것은 소방시설 설치비용이 증가하게 되어, 합리적인 수준에 대하여 내진설계를 수행할 필요가 있다. 본 연구에는 다양한 소방시설에 대한 실물 내진실험을 실시하였고, 내진설계범주에 따른 내진설계 적용필요성에 대하여 제안하였다. 실험결과 실제 지진 시 내진설계범주 A와 내진설계범주 B에 대한 건축물의 경우 현재의 소방시설로도 내구성을 가질 수 있다고 판단된다.
본 연구에서는 건축물에 설치되는 소방용 배관의 내진장치를 실험을 통하여 분석하고, 손상 및 파손을 방지함에 따라 지진으로 인한 피해로부터 안전성 있는 내진장치에 대하여 연구하고자 한다.
지진격리장치는 구조형 지진격리장치가 주를 이루고 있지만 지진으로 인해 지진격리장치 하부의 구조물이 전단파괴로 파괴될 경우 전체 구조물의 붕괴로 이어질 수 있다. 본 연구에서는 구조형 지진격리장치의 단점을 보완한 지반형 지진격리장치의 내진성능을 평가하였다. 테프론을 이용하여 지반형 지진격리장치를 조성하고, 모형구조물을 제작하였으며, 1-G 진동대 실험을 수행하여 다양한 크기와 주파수의 정현파와 지진파에 대한 응답가속도를 분석하였다.
본 연구에서는 수계소화설비의 내진성능 평가를 위하여 골조 구조물에 옥내소화전설비(배관, 펌프, 수조, 소화전)를 설치하여 진동대 실험을 실시하였다. 그리고 일반 시설물과 내진시설물의 거동차이를 확인하기 위하여 각 설비는 기존 건축물에 시공되어 온 일반형 시설물과 내진형 시설물을 동시에 시공하여 시험을 수행하였다.
본 연구에서는 체결토크 값에 따른 밸브소켓 나사부의 영향을 분석하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 밸브소켓의 체결토크가 10∼130 N ⋅ m일 때 나사부에 걸리는 응력(Stress), 변형률(Strain), 변위(Displacement), Von mises stress 및 수밀용 고무 패킹의 압축응력을 예측하였으며, 이를 검증하기 위하여 토크미터를 이용한 체결토크별 접속 나사산 수, 밸브소켓과 고무패킹의 변형상태 및 수격실험을 실시하여 적정한 체결토크 값과 고무패킹 압축응력 값을 연구하였다.
지진응력은 지반의 진동에 의해서 건물의 기초에서부터 토대(土臺) ⋅ 바닥 ⋅ 기둥 ⋅ 벽 ⋅ 보 ⋅ 2층 바닥 등의 경로를 거쳐서 건물 내부로 전해진다. 이러한 지진의 파괴작용에 대해서 어떻게 힘을 각 구조부재(構造部材)에 분담시키는가를 연구하는 것이 내진설계의 목표이다. 그러나 내진구조라 해서 어떠한 지진에 대해서도 벽이나 바닥에 전혀 균열이 생기지 않도록 하는 것은 아니다.
그 중에서도 비구조요소인 소화배관의 흔들림 방지 버팀대에 관한 연구가 계속되고 있다. 이에 본 연구에서는 흔들림 방지 버팀대의 하중 시험을 통하여 유효한 범위를 측정하였다. 그 결과, 하중 0에서부터 18.

제안 방법

테프론을 이용하여 지반형 지진격리장치를 조성하고, 모형구조물을 제작하였으며, 1-G 진동대 실험을 수행하여 다양한 크기와 주파수의 정현파와 지진파에 대한 응답가속도를 분석하였다. 구조물과 지반 사이의 기초조건은 Fixed 기초, Sliding 기초, 그리고 Rocking 기초 등으로 선정하여 적용하였다. 연구결과, 테프론형 지진격리장치와 구조물의 Sliding과 Rocking 기초의 상호작용으로 인해 강진의 입력파에서 구조물 상부로 전달되는 가속도가 저감되는 효과가 있었으며, 입력파의 응답스펙트럼은 Fixed 기초 구조물은 단주기 쪽으로 이동하고, Teflon형 지진격리장치가 있는 두 가지 기초 구조물은 장주기 쪽으로 이동했다[5].
그 이유는 무작정 완고한 구조는 경제성을 무시한 것이기 때문이다. 그러므로 그다지 중요하지 않은 부분에는 다소 금이 가더라도, 구조체 전체로서는 위험하지 않을 정도로 피해를 억제할 수 있도록 구조계획을 한다.
본 연구에서는 수계소화설비의 내진성능 평가를 위하여 골조 구조물에 옥내소화전설비(배관, 펌프, 수조, 소화전)를 설치하여 진동대 실험을 실시하였다. 그리고 일반 시설물과 내진시설물의 거동차이를 확인하기 위하여 각 설비는 기존 건축물에 시공되어 온 일반형 시설물과 내진형 시설물을 동시에 시공하여 시험을 수행하였다. 또한, 시설물의 거동특성을 파악하기 위하여 시설별 변위응답, 가속도 응답, 가속도 응답 스펙트럼을 분석하여 시설물에 대한 내진성능을 평가하였다.
4 kN에서도 흔들림 방지 버팀대의 구조 및 성능에 이상 없이 정상 청결하였다. 또한 사물인터넷의 환경을 이용하여 센서 노드로부터 데이터를 전송받아 유효 하중범위 안에서 추출과 예측단계를 거쳐 재난정보를 수신케 하는 모니터링 시스템의 모듈을 구성하였다.
또한, 베이스패널은 체결볼트의 일측이 결합되는 제1장공과 체결볼트의 타측이 결합되는 제2장공을 포함하여 구성되었으며, 제1,2장공의 내측에 각각 설치되는 한 쌍의 스프링을 더 포함하여 구성되는 특징을 연구하였다.
그리고 일반 시설물과 내진시설물의 거동차이를 확인하기 위하여 각 설비는 기존 건축물에 시공되어 온 일반형 시설물과 내진형 시설물을 동시에 시공하여 시험을 수행하였다. 또한, 시설물의 거동특성을 파악하기 위하여 시설별 변위응답, 가속도 응답, 가속도 응답 스펙트럼을 분석하여 시설물에 대한 내진성능을 평가하였다.
임춘기(2016)는 소방용 CPVC배관 적용에 관한 연구로 누수의 대부분을 차지하고 있는 밸브소켓과 신축배관 접속부분에서의 누수방지 방안과 제조사별 CPVC 배관 및 이음관의 치수상이에 따른 개선 방안을 연구하였다. 먼저 밸브소켓과 신축배관 접속부분에서의 누수방지 방안을 연구하기 위하여 누수 원인으로 예측되는 접속방법의 부적합 및 과도 조임에 따른 밸브소켓 나사부 훼손 또는 파손과 신축배관에 설치되는 수밀용 고무패킹 변형에 대해 구조해석 프로그램인 미국 PTC사의 Pro/ENGINEER 5.0(Mechanica)를 이용하여 밸브소켓 체결토크 값에 따른 나사부 및 고무패킹 영향을 분석하였고, 이를 검증하기 위한 관련 실험을 통하여 누수방지 방안을 연구하였다. 또한 제조사별 CPVC배관 및 이음관의 치수상이에 따른 방안으로 국내 및 국외의 관련 규격분석과 제품 타입 간 조립실험을 통하여 개선 방안을 연구하였다.
배관 재료의 물성을 고려한 공학적 내진설계방식과 소방시설의 내진설계의 기준에 따른 사양위주의 설계방식에 대하여 비교 분석하였다. 배관 재료의 물성을 고려한 내진설계 방식의 경우는 배관에서 발생되는 비틀림 응력과 굽힘 응력의 합성 값을 통해 배관의 안전성을 분석하게 된다.
본 연구의 방법을 달성하기 위한 구성은 천장에 고정설치되는 한 쌍의 지지브래킷과 체결볼트로 배관이 고정되는 베이스패널 및 상부가 지지브래킷에 힌지로 결합되고, 하부가 베이스패널에 힌지로 결합되는 한 쌍의 소버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 연구의 주요 구성요소인 베이스패널은 체결볼트로 배관이 고정되는 것으로서, ‘∩’ 형태의 체결볼트에 의해 원통형의 배관이 상부에 좌우로 유동 될 수 있도록 설치되어 배관을 지지하고, 지진 등에 의해 배관이 자연스럽게 좌우 유동됨으로써, 좌우 유동에 의해 배관이 손상 및 파손 되는 것을 방지하는 것을 특징으로 한다.
지진 및 지체구조 관련 된 전문가 패널은 10인이며 전문가 패널이 제시한 다수의 지진지체구조구 모델 및 다양한 지진동 감쇠식을 적용하였다. 분석대상 진동수는 (0.5, 1.0, 2.0, 5.0, 10.0) Hz이고 또한 PGA(최대지반가속도) 결과를 이용하여 500년, 1,000년 및 2,500년 등 3개 주요 성능기준에 해당하는 재현주기에 대해 등재해도 스펙트럼을 분석하였다. 민감도 분석에 의하면 지진지체구조 구 모델 변수보다 지반진동 감쇠식 변수가 지진재해도에 보다 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다.
또한 공공기관과 일반대상물을 비교 검토한 결과 공공기관이 일반대상물보다 지적사항 발생률이 적은 것을 확인할 수 있었으며, 그 이유는 공공기관은 소규모건축물(연면적 1,000㎡이상)의 경우에도 청결기능점검과 종합정밀점검을 매년 실시하며, 또한 소방안전 관리자가 기관장으로 선임하게 되어 있어, 소방안전관리를 정기적으로 적격자가 면밀히 시행하는 방법으로 꾸준한 유지관리와 책임 관리의 상관관계의 밀접함을 비교 분석 할 수 있었다. 이러한 분석을 통해 소규모 건축물의 화재안전성 확보를 위한 방안으로, 소방시설점검의 연 2회 실시, 자체점검제도의 활성화, 소방안전 관리자의 적격심사 및 역할 강화 등을 제시하였다. 이를 통해 소규모 건축물의 소방 설비의 유지관리가 효과적으로 적정하게 이루어질 수 있다면, 화재예방 및 피해확대 최소화에 기여할 수 있을 것이다.
연구한 내진설계 구조물의 범위는 가스도매사업자 가스공급시설 지지구조물 중 페데스탈(pedestal)로 한정하였다. 전단파속도에 따라 분류한 지반 별로 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준과 건축구조 기준(KBC 2016)에 의해 설계지진계수를 비교하였다. 설계지진계수를 비교한 결과 건축구조 기준에 의해 건축물 내 가스공급시설 지지구조물의 내진설계를 하면 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준에서 요구하는 내진성능을 확보할 수 없는 내진등급 및 지반이 있었다.
즉, 목조 ⋅ 철근콘크리트구조 ⋅ 철골구조 ⋅ 조적(組積)구조는 각기 구조체가 아주 다르므로, 그 특성에 맞는 내진설계를 한다.
확률론적 방법을 적용하여 국내 주요 5개 도시에 대해 등재해도 스펙트럼(uniform hazard spectrum)을 분석하였다. 지진 및 지체구조 관련 된 전문가 패널은 10인이며 전문가 패널이 제시한 다수의 지진지체구조구 모델 및 다양한 지진동 감쇠식을 적용하였다. 분석대상 진동수는 (0.
본 연구에서는 구조형 지진격리장치의 단점을 보완한 지반형 지진격리장치의 내진성능을 평가하였다. 테프론을 이용하여 지반형 지진격리장치를 조성하고, 모형구조물을 제작하였으며, 1-G 진동대 실험을 수행하여 다양한 크기와 주파수의 정현파와 지진파에 대한 응답가속도를 분석하였다. 구조물과 지반 사이의 기초조건은 Fixed 기초, Sliding 기초, 그리고 Rocking 기초 등으로 선정하여 적용하였다.
성능기반 설계가 도입되면서 구조물 중요도에 따라 기능수행, 즉시복구, 인명보호, 붕괴방지 등 각각의 성능에 적합한 연발생빈도의 등재해도 스펙트럼이 요구되고 있다. 확률론적 방법을 적용하여 국내 주요 5개 도시에 대해 등재해도 스펙트럼(uniform hazard spectrum)을 분석하였다. 지진 및 지체구조 관련 된 전문가 패널은 10인이며 전문가 패널이 제시한 다수의 지진지체구조구 모델 및 다양한 지진동 감쇠식을 적용하였다.

대상 데이터

허성욱(2019)은 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준(KGS GC203 2018)의 내진등급이 요구하는 내진성능을 확보하는 건축물 내 천연가스 가스공급시설 지지구조물의 설계지진계수와 지진하중의 산정방안을 연구하였다. 연구한 내진설계 구조물의 범위는 가스도매사업자 가스공급시설 지지구조물 중 페데스탈(pedestal)로 한정하였다. 전단파속도에 따라 분류한 지반 별로 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준과 건축구조 기준(KBC 2016)에 의해 설계지진계수를 비교하였다.

데이터처리

소방시설의 내진설계기준에 의한 Cook Book 방식과 Static System Analysis 방식을 비교 해석하였다. Cook Book 방식은 배관을 동일 구간마다 나누어 해석한다.

성능/효과

이에 본 연구에서는 흔들림 방지 버팀대의 하중 시험을 통하여 유효한 범위를 측정하였다. 그 결과, 하중 0에서부터 18.5 kN까지 설계안전 범위로 측정되었으며 최대 29.4 kN에서도 흔들림 방지 버팀대의 구조 및 성능에 이상 없이 정상 청결하였다. 또한 사물인터넷의 환경을 이용하여 센서 노드로부터 데이터를 전송받아 유효 하중범위 안에서 추출과 예측단계를 거쳐 재난정보를 수신케 하는 모니터링 시스템의 모듈을 구성하였다.
소규모 건축물의 사용 승인 일을 소방시설별로 조사하여 소방시설 불량이 건축물 노후화와 상관관계를 분석한 바, 2,000년도 이전의 대상물에서 자동화재 탐지설비와 유도등설비의 불량률이 높게 나타나는 부분을 확인 할 수 있었으며, 그 사항을 한국소방산업협동조합과 한국화재소방학회에서 선포한 소방용품별 권장 내용연수와 비교해 본 결과 본 논문에서 불량률로 확인한 내용과 비슷한 연구결과가 도출되어 소규모건축물의 유지관리 또한 위 권장사항에 맞는 교체주기의 계획을 수립하여야한다는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 공공기관과 일반대상물을 비교 검토한 결과 공공기관이 일반대상물보다 지적사항 발생률이 적은 것을 확인할 수 있었으며, 그 이유는 공공기관은 소규모건축물(연면적 1,000㎡이상)의 경우에도 청결기능점검과 종합정밀점검을 매년 실시하며, 또한 소방안전 관리자가 기관장으로 선임하게 되어 있어, 소방안전관리를 정기적으로 적격자가 면밀히 시행하는 방법으로 꾸준한 유지관리와 책임 관리의 상관관계의 밀접함을 비교 분석 할 수 있었다. 이러한 분석을 통해 소규모 건축물의 화재안전성 확보를 위한 방안으로, 소방시설점검의 연 2회 실시, 자체점검제도의 활성화, 소방안전 관리자의 적격심사 및 역할 강화 등을 제시하였다.
또한 전형적인 국내 가스도매사업자 가스공급시설 지지구조물을 대상으로 비교 ⋅ 검토된 설계지진계수와 최대 지진하중을 적용하여 구조적 안전성을 검토한 결과 내진성능은 검증되었다.
또한, 베이스패널은 제1,2장공의 내측에 각각 설치되는 한 쌍의 스프링을 더 포함하여 구성되고, 스프링은 체결볼트 즉, 배관이 좌우로 유동될 때, 완충작용을 하여 배관이 다시 원위치로 복귀되도록 함으로써, 배관이 베이스패널의 일측으로 쏠리는 현상을 방지하는 효과를 실현케 한다. 스프링이 제 1,2 장공의 내측에 각각 설치되는 구조는 체결볼트의 일측과 타측 외주연에 각각 한 쌍의 체결 돌부가 형성되고, 제 1,2 장공의 양쪽 내측면에 체결돌기가 형성되며, 스프프링의 일측과 타측 말단이 체결돌부와 체결돌기의 외주연에 끼움 결합되어 각각의 제 1,2 장공에 한 쌍으로 설치된다.
0) Hz이고 또한 PGA(최대지반가속도) 결과를 이용하여 500년, 1,000년 및 2,500년 등 3개 주요 성능기준에 해당하는 재현주기에 대해 등재해도 스펙트럼을 분석하였다. 민감도 분석에 의하면 지진지체구조 구 모델 변수보다 지반진동 감쇠식 변수가 지진재해도에 보다 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다. 일반적으로 등재해도 스펙트럼은 10 Hz에서 최대 지진재해도를 보여 주었고, 기존 연구 및 관련 기술기준에 제시된 등재해도 스펙트럼의 수준 및 모양 특성과 대단히 유사하였다[3].
본 연구를 종합하면, 베이스패널과 한 쌍의 지지브래킷의 사이에 한 쌍의 소버 및 제3 소버가 힌지에 의해 설치되고, 소버 및 제 3소버의 상부 또는 하부 중 어느 하나 이상에 체인을 설치하여 미세한 움직임에도 유연하게 유동될 수 있으며, 지지부재를 이용하여 소버의 완충작용을 더욱 안정적으로 이루어지도록 함으로써, 배관의 파손을 효과적으로 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
따라서 본 논문에서는 이 기준에서 사용할 수 있는 배관가운데 동관(KS D 5301)과 일반배관용 스테인리스 배관(KS D 3595)의 성능비교를 통하여 사용가능성을 확인하였다. 비교한 성능은 강도, 내식성 및 내열성이며 유한요소해석과 관련 시험을 통해 성능을 비교한 결과 동등이상임을 확인할 수 있었다.
설계지진계수를 비교한 결과 건축구조 기준에 의해 건축물 내 가스공급시설 지지구조물의 내진설계를 하면 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준에서 요구하는 내진성능을 확보할 수 없는 내진등급 및 지반이 있었다. 산출된 성능비에 따라 내진성능이 미달되는 내진등급 및 지반은 건축구조 기준의 기술기준을 적용하더라도 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준의 성능기준을 부분적으로 적용할 필요가 있다고 판단되었다. 또한 전형적인 국내 가스도매사업자 가스공급시설 지지구조물을 대상으로 비교 ⋅ 검토된 설계지진계수와 최대 지진하중을 적용하여 구조적 안전성을 검토한 결과 내진성능은 검증되었다.
전단파속도에 따라 분류한 지반 별로 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준과 건축구조 기준(KBC 2016)에 의해 설계지진계수를 비교하였다. 설계지진계수를 비교한 결과 건축구조 기준에 의해 건축물 내 가스공급시설 지지구조물의 내진설계를 하면 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준에서 요구하는 내진성능을 확보할 수 없는 내진등급 및 지반이 있었다. 산출된 성능비에 따라 내진성능이 미달되는 내진등급 및 지반은 건축구조 기준의 기술기준을 적용하더라도 가스시설 및 지상 가스배관 내진설계 기준의 성능기준을 부분적으로 적용할 필요가 있다고 판단되었다.
그 내용을 간략히 보면 수동식소화기 미 배치, 옥내소화전 및 스프링클러의 가압송수장치 불량, 배관 및 밸브 불량, 제어반불량, 자동화재 탐지설비에서의 수신기 불량 등 중요 설비들의 특이 지적사항들이 다수 조사되었다. 소규모 건축물의 사용 승인 일을 소방시설별로 조사하여 소방시설 불량이 건축물 노후화와 상관관계를 분석한 바, 2,000년도 이전의 대상물에서 자동화재 탐지설비와 유도등설비의 불량률이 높게 나타나는 부분을 확인 할 수 있었으며, 그 사항을 한국소방산업협동조합과 한국화재소방학회에서 선포한 소방용품별 권장 내용연수와 비교해 본 결과 본 논문에서 불량률로 확인한 내용과 비슷한 연구결과가 도출되어 소규모건축물의 유지관리 또한 위 권장사항에 맞는 교체주기의 계획을 수립하여야한다는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 공공기관과 일반대상물을 비교 검토한 결과 공공기관이 일반대상물보다 지적사항 발생률이 적은 것을 확인할 수 있었으며, 그 이유는 공공기관은 소규모건축물(연면적 1,000㎡이상)의 경우에도 청결기능점검과 종합정밀점검을 매년 실시하며, 또한 소방안전 관리자가 기관장으로 선임하게 되어 있어, 소방안전관리를 정기적으로 적격자가 면밀히 시행하는 방법으로 꾸준한 유지관리와 책임 관리의 상관관계의 밀접함을 비교 분석 할 수 있었다.
본 연구에는 다양한 소방시설에 대한 실물 내진실험을 실시하였고, 내진설계범주에 따른 내진설계 적용필요성에 대하여 제안하였다. 실험결과 실제 지진 시 내진설계범주 A와 내진설계범주 B에 대한 건축물의 경우 현재의 소방시설로도 내구성을 가질 수 있다고 판단된다. 내진설계범주 C와 D의 경우는 건축물에 설치된 소방시설의 기능보전을 위해 내진보강 설계가 필요하다[7].
구조물과 지반 사이의 기초조건은 Fixed 기초, Sliding 기초, 그리고 Rocking 기초 등으로 선정하여 적용하였다. 연구결과, 테프론형 지진격리장치와 구조물의 Sliding과 Rocking 기초의 상호작용으로 인해 강진의 입력파에서 구조물 상부로 전달되는 가속도가 저감되는 효과가 있었으며, 입력파의 응답스펙트럼은 Fixed 기초 구조물은 단주기 쪽으로 이동하고, Teflon형 지진격리장치가 있는 두 가지 기초 구조물은 장주기 쪽으로 이동했다[5].

후속연구

본 연구에서는 체결토크 값에 따른 밸브소켓 나사부의 영향을 분석하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 밸브소켓의 체결토크가 10∼130 N ⋅ m일 때 나사부에 걸리는 응력(Stress), 변형률(Strain), 변위(Displacement), Von mises stress 및 수밀용 고무 패킹의 압축응력을 예측하였으며, 이를 검증하기 위하여 토크미터를 이용한 체결토크별 접속 나사산 수, 밸브소켓과 고무패킹의 변형상태 및 수격실험을 실시하여 적정한 체결토크 값과 고무패킹 압축응력 값을 연구하였다. 본 연구 결과가 소방용 CPVC배관 누수 방지를 위한 관련 규격 또는 기술기준 개정에 필요한 자료로 활용될 수 있길 기대한다.
이러한 분석을 통해 소규모 건축물의 화재안전성 확보를 위한 방안으로, 소방시설점검의 연 2회 실시, 자체점검제도의 활성화, 소방안전 관리자의 적격심사 및 역할 강화 등을 제시하였다. 이를 통해 소규모 건축물의 소방 설비의 유지관리가 효과적으로 적정하게 이루어질 수 있다면, 화재예방 및 피해확대 최소화에 기여할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	내진설계의 목표는 무엇인가?	그 이유는 무작정 완고한 구조는 경제성을 무시한 것이기 때문이다. 그러므로 그다지 중요하지 않은 부분에는 다소 금이 가더라도, 구조체 전체로서는 위험하지 않을 정도로 피해를 억제할 수 있도록 구조계획을 한다.
	내진설계(耐震設計)란 무엇인가?	내진구조를 위한 구조계산⋅구조설계를 내진설계(耐震設計)라고 한다. 건물은 어떠한 형태의 것이라도 강한 지진을 받으면 그 구조내부에 큰 응력(應力)을 받는다.
	지진격리장치의 한계는 무엇인가?	교량 구조물과 건물 등의 내진성능을 향상시키기 위해 지진격리장치 등 다양한 내진성능향상 기법을 적용하고 있다. 지진격리장치는 구조형 지진격리장치가 주를 이루고 있지만 지진으로 인해 지진격리장치 하부의 구조물이 전단파괴로 파괴될 경우 전체 구조물의 붕괴로 이어질수 있다. 본 연구에서는 구조형 지진격리장치의 단점을 보완한 지반형 지진격리장치의 내진성능을 평가하였다.

참고문헌 (16)

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탁성인.유봉근.손봉세(2017). "IoT를 활용한 흔들림 방지 버팀대의 내진설계에 관한 연구", 한국화재소방학회 논문지 31권 1호 pp.58-62.
박인준.윤종구.박승희(2014). "진동대 실험을 통한 수계형 소화설비의 내진성능 평가", 한국방재학회 2014년도 정기 학술발표대회 pp.6-6.
네이버 https://www.naver.com/

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].

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