[논문]호스릴옥내소화전 호스에 대한 압력손실에 관한 연구

황영권; 이승철

doi:10.7731/kifse.2019.33.2.063

초록
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본 연구에서는 호스릴옥내소화전의 압력손실 실험을 실시한 후 각 요소의 압력 손실에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 첫째, 호스릴옥내소화전의 호스릴 길이에 따른 압력손실 실험에서, 호스릴의 길이가 길어짐에 따라 압력 손실이 증가하였으며, 이는 25 m 호스를 기준으로 일반 옥내소화전 호스에 비하여 38.86% 만큼 압력손실이 증가하는 것을 알 수 있었다. 둘째, 단위 길이 당 호스릴의 압력손실은 $.13{\sim}.15kgf/cm^2$으로 측정되었다. 셋째, 유량의 변화에 따른 압력손실 실험에서는 일반 배관 유동에서의 유량-압력손실 관계(${\Delta}P{\sim}Q^2$)와 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 이 연구 결과는 호스릴옥내소화전이 사용되는 건축물에 펌프의 양정계산, 호스릴옥내소화전의 성능위주소방설계에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the pressure loss of a fire hose reel hydrant was examined and the effects of each factor on the pressure loss were analyzed. First, in the pressure loss experiment according to the length of the reel hose, the pressure loss increased with increasing length of the reel hose; it was ap...

In this study, the pressure loss of a fire hose reel hydrant was examined and the effects of each factor on the pressure loss were analyzed. First, in the pressure loss experiment according to the length of the reel hose, the pressure loss increased with increasing length of the reel hose; it was approximately 38.86% based on a 25 m hose. Second, the pressure loss of the reel hose per unit length was estimated to be $.13{\sim}.15kgf/cm^2$. Third, in the pressure loss experiment according to the change in the flow rate, the result was similar to the relation, flow rate - pressure loss (${\Delta}P{\sim}Q^2$), in the piping flow. These results provide basic data on the evaluation of fire pump pressure and the performance-based fire-protecting design of fire hose reel hydrants used in buildings.

주제어

표/그림 (9)

그림 Figure 1. Types of indoor fire hydrants.
그림 Figure 2. Schematic diagram of experiment device.
표 Table 1. Experimental Measuring Instrument
표 Table 2. Experiment Table
그림 Figure 3. Pressure losses due to change of hose length.
그림 Figure 4. Pressure losses due to variation of flow rate.
그림 Figure 5. Hose reel hydrant drum size used in the experiment.
그림 Figure 6. Pressure losses due to change of drum size.
그림 Figure 7. Pressure losses due to change of hose curled state.

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 공급유량, 호스길이, 드럼 크기 및 드럼에 호스가 감긴 길이에 따른 호스릴옥내소화전의 압력손실 실험을 수행하여 각각의 인자들이 압력손실에 미치는 영향에 대해 비교·분석하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
이에 본 연구에서는 유량, 호스길이, 드럼 크기 및 드럼에 호스가 감긴 길이에 따른 호스릴옥내소화전의 호스에 대해 압력손실 실험을 수행하여 각각의 인자들이 압력손실에 미치는 영향에 대해 비교·분석하였다. 본 연구결과는 향후 호스릴옥내소화전이 사용되는 건축물에 펌프의 양정계산, 호스릴옥내소화전의 성능위주 소방설계에 대한 자료로 활용될 수 있을 것이다.

제안 방법

압력손실의 계산은 P₁에서 측정된 정압의 값에서 P₂에서 측정된 정압의 값의 차로써 구하였으며 실험의 신뢰도를 확보하기 위하여 실험을 3회씩 반복 시행하였다.
호스릴옥내소화전의 압력손실을 알아보기 위해 실시한 실험 종류는 공급 유량에 따라 6가지, 호스릴의 길이에 따라 3가지, 드럼 크기에 따라 5가지, 호스릴의 감긴 길이에 따라 6가지로 모두 18가지이다. 기준이 되는 실험종류는 유량 130 ℓ/min, 호스지름 12.

대상 데이터

호스릴옥내소화전의 압력손실을 알아보기 위해 실시한 실험 종류는 공급 유량에 따라 6가지, 호스릴의 길이에 따라 3가지, 드럼 크기에 따라 5가지, 호스릴의 감긴 길이에 따라 6가지로 모두 18가지이다. 기준이 되는 실험종류는 유량 130 ℓ/min, 호스지름 12.5 ㎜, 현장에서 가장 많이 사용하는 호스의 길이 25 m, 노즐의 크기 25 ㎜, 호스릴 소화 전의 드럼 420 ㎜를 사용한 것이다. 보다 상세한 실험종류는 Table 1을 참조하기 바란다.
호스릴옥내소화전의 압력손실을 산정하기 위해 Figure 2와 같은 실험 장치가 실험실 바깥에 설치되어있어 실험은 야외에서 진행하였다. 실험 장치는 지하 물탱크, 펌프, 주배관 및 시험 대상인 호스릴 소화전으로 구성된다. 지하 물탱크에 저장된 소화수는 펌프에 의해 주 배관으로 공급되고 호스릴옥내소화전을 지나 외부로 배출된다.
실험에 사용된 호스릴는 구경 12.5 ㎜이며 노즐의 크기는 25 ㎜이다. 또한 호스릴의 길이는 20 m, 25 m, 30 m의 호스릴를 사용하였고 호스릴옥내소화전에 포함되는 드럼의 크기는 420 ㎜, 450 ㎜, 500 ㎜, 550 ㎜, 600 ㎜이다.

성능/효과

1) 호스릴 길이에 따른 압력손실 실험에서 호스릴 길이가 길어질수록 압력손실이 증가하였으며 25 m를 기준으로 일반 옥내소화전 호스에 비하여 38.86% 만큼 압력손실이 증가하는 것을 알 수 있었다.
2) 호스릴을 완전히 편 상태에서 실험한 결과, 단위 길이 당 호스릴의 압력손실은 0.13∼0.15 ㎏f/㎠으로 측정되었다.
3) 유량의 변화에 따른 압력손실 실험에서 일반 배관 유동에서의 유량-압력손실 관계(ΔP～Q²)와 유사하게 유량이 증가할수록 압력손실이 지수함수적으로 증가하는 결과를 얻을 수 있었다.
4) 드럼에 호스가 감긴 정도에 따른 압력손실 실험에서 감긴 호스의 길이가 길어질수록 압력손실은 증가하며 드럼의 크기는 호스릴옥내소화전 압력손실에 큰 영향을 미치지 않았다.
59% 큰 것으로 나타났다. 이러한 결과로 원관 유동에서 압력손실과 관 길이는 비례한다는 이론과 같이 호스릴의 길이가 길어질수록 압력손실은 선형적으로 증가함을 알 수 있다. 또한 호스릴의 단위 길이 당 압력손실은 0.
40 ㎏f/㎠이다⁽⁴⁾. 호스릴옥내소화전의 압력손실은 기존 옥내소화전의 압력손실보다 20 m호스의 경우에는 약 38.05%, 25 m호스의 경우에는 약 38.86%, 30 m호스의 경우에는 약 45.59% 큰 것으로 나타났다. 이러한 결과로 원관 유동에서 압력손실과 관 길이는 비례한다는 이론과 같이 호스릴의 길이가 길어질수록 압력손실은 선형적으로 증가함을 알 수 있다.

후속연구

5) 본 연구결과는 향후 호스릴옥내소화전이 사용되는 건축물에 펌프의 양정계산, 호스릴옥내소화전의 성능위주소방설계에 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
이에 본 연구에서는 유량, 호스길이, 드럼 크기 및 드럼에 호스가 감긴 길이에 따른 호스릴옥내소화전의 호스에 대해 압력손실 실험을 수행하여 각각의 인자들이 압력손실에 미치는 영향에 대해 비교·분석하였다. 본 연구결과는 향후 호스릴옥내소화전이 사용되는 건축물에 펌프의 양정계산, 호스릴옥내소화전의 성능위주 소방설계에 대한 자료로 활용될 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	호스릴옥내소화전의 압력손실 실험을 실시한 후 각 요소의 압력 손실에 미치는 영향을 비교 분석하면?	본 연구에서는 호스릴옥내소화전의 압력손실 실험을 실시한 후 각 요소의 압력 손실에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 첫째, 호스릴옥내소화전의 호스릴 길이에 따른 압력손실 실험에서, 호스릴의 길이가 길어짐에 따라 압력 손실이 증가하였으며, 이는 25 m 호스를 기준으로 일반 옥내소화전 호스에 비하여 38.86% 만큼 압력손실이 증가하는 것을 알 수 있었다. 둘째, 단위 길이 당 호스릴의 압력손실은 $.13{\sim}.15kgf/cm^2$으로 측정되었다. 셋째, 유량의 변화에 따른 압력손실 실험에서는 일반 배관 유동에서의 유량-압력손실 관계(${\Delta}P{\sim}Q^2$)와 유사한 결과를 얻을 수 있었다. 이 연구 결과는 호스릴옥내소화전이 사용되는 건축물에 펌프의 양정계산, 호스릴옥내소화전의 성능위주소방설계에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
	호스릴옥내소화전의 압력손실을 알아보기 위해 실시한 실험 종류는?	호스릴옥내소화전의 압력손실을 알아보기 위해 실시한 실험 종류는 공급 유량에 따라 6가지, 호스릴의 길이에 따라 3가지, 드럼 크기에 따라 5가지, 호스릴의 감긴 길이에 따라 6가지로 모두 18가지이다. 기준이 되는 실험종류는 유량 130 ℓ/min, 호스지름 12.
	옥내소화전의 단점?	기존의 옥내소화전은 호스를 접거나 꼬아서 보관하여 화재 시 즉시 대처하기 어려우며 노즐선단에서 방수압력이 크므로 여성, 노약자 등이 취급하기 어렵다는 단점이 있다. 이러한 부분을 보완한 호스릴옥내소화전은 기존의 옥내소화전과 달리 노즐선단에서의 방수압력이 작아 여성이나 노약자가 사용하기 용이하다.

참고문헌 (4)

C. S. Baek, K. K. Lim, N. H. Cho and K. L. Choi, "A Experimental Study on the Performance Characteristics of Hose Reel for Indoor Hydrant Proportioner", Proceedings of 2003 Spring Annual Conference, Korean Institute of Fire Science & Engineering, pp. 209-216 (2003).
J. S. Nam, C. S. Baek, J. B. Kim, T. Y. Kang, S. O. Park and J. H. Han, "A Comparative Study of the Performance for Hose Reel Hydrant System and Indoor Hydrant System", Proceedings of 2008 Spring Annual Conference, Korean Institute of Fire Science & Engineering, pp. 104-107 (2008).
Y. K. Hwang, S. D. Jo and S. C. Lee, "Applicability of the CFD for Pressure Drops in the Fire Reel Hose", Proceedings of 2017 Spring Annual Conference, Korean Institute of Fire Science & Engineering, pp. 261-262 (2017).
S. H. Min and Y. J. Kwon, "A Study on the Friction Loss Reduction in Fire Hoses Used at a Fire Scene", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 27, No. 3, pp. 52-58 (2013).

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