석유화학공장의 소방설비설계 및 성능평가

석유화학공장의 소방시스템 설계 및 검토

㈜ 알엠에쓰이앤지이 재 박

2011,11

석유화학공장의 소방설계

1. 소방설비 별 개요 1.1 소화용수공급시스템 (Fire Water Supply & Net-work) 1.2 물 분무 소화설비 (Fixed Water Spray System) 1.3 포 소화설비 (Air Foam System) 1.4 스프링클러 소화설비 (Sprinkler System) 1.5 가스 계 소화설비 (Gaseous Extinguishing System)

2. 석유화학공장의 지역별 적용 소방설비

3. 공장 소방설비 설계 시 주요 검토사항

4. 화재안전기준과 위험물안전관리법 세부기준의 비교

1.1 소화용수공급시스템 (Fire Water Supply & Net-work)

► 구성 : 소화용수 저장탱크 , 소방펌프 , 소화용수 공급 배관망 , Block Valve (Post Indicator Valve)► 방호대상지역의 (Process Area, Offsite Area, Utility Area 등 ) 화재 발생 시 필요한 최대 소화용수 소요량 및 소요압력을 충분하게 공급할 수 있도록 배관망을 구성하여야 함

► 지하배관의 경우 배관용 ( 압력 ) 탄소강관을 사용하여 향후 유지관리 시 배관의 부식으로 인한 유량 / 압력 부족현상이 발생될 우려가 있음 . 따라서 최근에는 성능시험기술기준에 적합한 소방용 합성수지 배관을 사용하기도 함 .► 소화용수공급배관의 관경 유속 6M/Sec. 기준 선정 소방펌프의 주위 배관 3M/Sec. 기준 관경 선정 .

1.1 소화용수공급시스템 (Fire Water Supply & Net-work)

▣ 계통도

1. 2 물 분무 소화설비 (Fixed Water Spray System)

► 물 분무 소화설비는 화재 시 노즐에서 미립자의 물을 무상으로 방사하여 소화하는 설비로서 냉각작용 및 질식작용 , 희석작용 , 유화작용으로 소화 . 주로 가연성 액체 , 전기설비 등의 화재에 유효하며 소화 및 화재 제어 또는 연소방지의 목적으로 사용 되어짐 .

► 물 분무 소화설비는 방사되는 물에 의한 냉각작용 , 고온도의 연소열에 의하여 발생되는 수증기에 의한 산소의 차단효과 ( 질식작용 ), 가연물질의 표면에 엷은 층의 수막을 형성하여 화재를 소화하는 유화효과 및 알코올 , 에테르 등의 수용성 가연물질의 화재 시 연소물질의 농도를 소화하는 희석작용을 가지고 있음 .


► 물 분무 소화설비는 주로 인화성 / 가연성 가스 및 액체 , 특수가연물을 취급 저장하는 설비에 적용

► 설치용도에 따른 목적 (1) 냉각 : 화재복사열로부터 주요 금속 및 철제 구조물 표면을 냉각시켜 구조체 손상 및 붕괴로부터의 보호 (2) 화재강도 제어 : 화재가 누출지역에서 확대될 우려가 있거나 화재진압이 어려운 장소내의 설비에 분사하여 비상시 차단된 연료가 소모될 때까지 주위설비와 구조물 보호 (3) 점화 예방 : 가연물의 온도를 점화온도 이하로 하강하거나 점화원을 냉각시켜 가연물 점화 및 화재 방지 (4) 공정 주요 장치 보호 : 케이블 트레이 및 기타 중요 전선관 외부 냉각시켜 소화 및 비상시 주요설비 계속적인 운전 및 차단할 수 있도록 보호 (5) 증기운 형성 예방 : 가연성 증기 및 액체 누출물을 분사시켜 증기 내로 공기를 흡입 시켜 가연성 , 폭발성 증기운 농도를 연소하한계 이하로 희석시켜 증기운 형성 방지


▣ 계통도

1. 3 포 소화설비 (Air Foam System)

► 포 소화설비는 물에 의한 소화 방법으로는 효과가 적거나 화재가 확대될 위험성이 있는 가연성 액체 등의 화재에 사용 .

► 물과 포 소화약제가 일정한 비율로 혼합된 수용액이 공기에 의하여 발포되어 형성된 미세한 기포의 집합체가 연소물의 표면을 덮어 공기를 차단함으로써 질식소화하며 , 또한 포에 함유된 수분에 의한 냉각소화 효과도 있음 .

► 유류화재 및 대규모 화재의 소화에 적합하고 , 옥외소화에도 효력이 있음 .

특히 석유화학플랜트 등을 방호하기 위한 설비로 탁월한 효과가 있음 .

1. 3 포 소화설비 (Air Foam System)

► 포 소화설비의 소화원리 - 질식 작용 포가 유면에 방사되면 연소면을 뒤덮어 산소공급을 차단함으로써 질식작용을 하게 된다 . - 냉각 작용 포는 수용액 상태이므로 유면에 방사되면 유면의 열을 흡수하여 기화되면서 주위의 열을 탈취하는 냉각작용을 한다 .► 포 소화약제의 종류 - 화학포 : 화학포는 중탄산나트륨 [NaHCO3] 과 황산알미늄 [Al2(SO4)3] 의 수용액과 반응하여 생성하는 CO2 를 핵으로 하는 거품을 발생시키는 것을 말한다 . 중탄산나트륨과 황산알미늄을 따로 분리 보관하여야 하는 어려움이 있으므로 대형의 유류화재 등에 사용되는 고정식 포 소화설비에서는 사용하지 않으며 대체적으로 소화기 등을 사용하는 작은 화재에 사용된다 . - 기계포 : 기계포는 포 소화약제 원액을 물에 용해시킨 포 수용액을 발포기에 의해서 기계적 방법으로 공기와 혼합하여 발생시키는 거품을 말한다 . 현재 사용되는 소화설비용 포 소화약제는 거의 모두 기계포를 사용한다 . 종류 : 단백포 , 불화단백포 , 합성계면활성제포 , 수성막포 , 알코올포

1. 3 포 소화설비 (Air Foam System))

▣ 계통도 : BLADDER TYPE

1. 3 포 소화설비 (Air Foam System))

▣ 계통도 : PRESSURE SIDE PROPORTIONING TYPE

1. 4 스프링클러 소화설비 (Sprinkler System)

► 스프링클러 소화설비는 수리학적으로 설계된 배관과 헤드 ,

유수검지장치 등으로 구성되어 있다 .

화재 시 헤드의 감열부분 또는 화재감지기가 화재를 감지하고

유수검지장치의 개방 및 소화펌프가 작동하여 ,

소화용수를 배관 내에 연속적으로 공급하고 ,

헤드로부터 방수시켜 소화하는 자동 소화설비이다 .


► 스프링클러 소화설비 종류 및 개요 (1) 습식 스프링클러설비 (wet pipe system) 전 배관계통 내에 가압수가 상시 충만되어 있다가 헤드의 감열부가 화재로 인해 개방되면 가압수가 방수됨에 따라 유수검지장치가 작동하여 경보를 발하고 가압송수장치가 기동되어 헤드를 통하여 연속적으로 살수되는 방식으로 기타 스프링클러 설비에 비해 구조가 간단하고 즉시 소화가 가능한 장점이 있다 . (2) 건식 스프링클러설비 (Dry pipe system) 건식밸브 (Dry pipe Valve) 의 1 차측 ( 가압송수장치측 ) 에는 물을 가압시키고 2 차측 ( 헤드측 ) 에는 공기압축장치로부터 압축공기 또는 질소가스를 충전시킨 상태에서 화재발생으로 인하여 폐쇄형 헤드가 개방되어 압축공기 또는 질소가스가 배출되면 1 차측의 가압수가 2 차측으로 송수되어 개방된 헤드로부터 살수되어 소화하게 된다 . 이 때 2 차측 배관내의 압축공기 또는 질소가스를 신속히 배출시켜 주는 액셀러레이터 등의 배기가속장치가 설치된다 . 동결의 우려가 있는 장소에 설치하며 습식설비보다 화재 시 살수시간이 다소 지연되며 설비비가 많이 드는 단점이 있다 .


(3) 준비작동식 스프링클러설비 (Preaction sprinkler system) 준비작동식설비는 프리액션밸브 (Preaction Valve) 의 1 차측에 가압수를 채워놓고 2 차측에는 저압 또는 대기압 상태의 공기를 채운 상태에서 화재발생시 화재감지기가 작동하여 프리액션밸브를 개방함과 동시에 가압송수장치를 가동시켜 물을 각 헤드까지 송수하며 헤드가 열에 의해 개방되면 살수되는 구조이다 . (4) 일제살수식 스프링클러설비 (Deluge sprinkler system) 개방형 헤드를 설치하고 화재발생시 화재감지장치에 의하여 화재가 감지되면 자동적으로 방호구역마다 설치된 일제개방밸브 (Deluge Valve) 를 개방시켜 방호구역의 모든 헤드로부터 물이 살수되어 소화된다 .


▣ 계통도

1. 5 가스계 소화설비 (Gaseous Extinguishing System)

► 가스계 소화설비는 방사된 소화약제의 특성에 의해 특정 소화농도를 일정시간 유지하여 연소반응을 억제시킴으로써 화재를 자동으로 진화하는 설비

► 화재 시 예상되는 화재의 종류 , 방호 대상물의 높이 , 방호구역의 밀폐도 ,

소화농도의 유지시간 , 가스방출 시간 , 가스계 소화설비 방출시스템 ( 배관 , 방출헤드 오리피스 ) 등에 따라서 진화 성공여부가 결정됨 .

► 가스계 소화설비를 설치하여 방호하고자 하는 전기관련설비는 공장 운영을 위한 매우 중요한 시설로서 화재로 인한 직접적인 인적 , 물적 피해

및 공장가동 중단에 따른 파급 효과는 매우 심각하게 나타날 수 있음 .


► 가스계 소화설비의 종류 - 이산화탄소 소화설비 , 할로겐화합물 소화설비 , 청정소화약제소화설비 등

► 가스계 소화설비 소화효과 (1) 이산화탄소 소화설비 - 산소의 공급을 차단함으로써 질식작용에 의해 화재를 진압하는 설비 (2) 할로겐화합물 소화설비 - 물리적 효과로는 기체 및 액상 할론의 열흡수 , 액상 할론의 기화등에 의한 냉각효과와 공기중의 산소 농도 저하에 따른 질식 효과로 소화 . - 화학적 효과는 할론이 연소의 연쇄반응을 차단시켜 소화 . 부촉매 역할을 하는 것으로 화학적 소화방법의 하나인 억제소화에 의해 소화 . (3) 청정소화약제 소화설비 - 소화할 때 기화로 인한 잔여물이 남기지 않으며 전기적으로는 비전도성인 증발성 가스 상태의 소화약제로서 지구 환경파괴에 미치는 영향이 없거나 매우 낮은 소화약제 . 청정소화약제는 소화원리는 대부분 부촉매효과이며 INERGEN 의 경우 질식효과에 의해 소화 .


▣ 계통도

2. Area 별 적용 소방설비

지역 별 대상 별 설비 별

Process

( 공정지역 )

공정시설 등 Outdoor Water/Foam Hydrant & Monitor,

Fixed Water Spray, Water Curtain,

Air Foam, Fire Alarm / Detection

Offsite

( 탱크지역 )

위험물 저장탱크고압가스탱크 등

Outdoor Water/Foam Hydrant & Monitor,

Fixed Water Spray, Air Foam,

Fire Alarm / Detection

Utility

( 지원설비지역 )

MCC Bldg

Substation 등Outdoor Water Hydrant & Monitor,

Fire Alarm / Detection, Indoor Hydrant,

Gaseous Extinguishing, Sprinkler


1. 소화용수공급시스템 -. 최대소화용수 공급능력 확보 (Max. Fire Water Demand) ( 소화용수저장탱크 , 소방펌프 등 ) -. 소화용수 공급배관의 유량 및 압력 확보 -. 배관 내 유속 6M/Sec. ( 소방펌프 주위 배관은 3M/Sec.) -. 공장증설 시 Tie-in Point 의 필요 유량 및 압력 확인 -. 소화용수 공급배관 망의 적정한 Net-work 화 -. 각각의 방호대상지역으로 3 개소 이상의 소화용수공급이 가능하도록 Tie-in Point 연결 ( 소화배관 또는 소화전 보수로 인하여 1 개소가 공급이 불가능할 경우 2 개소에서 필요수량 및 필요압력을 공급할 수 있도록 공급 배관 망 구성 ) -. Block Valve (PIV) 의 적재적소 설치 -. Block Valve 사이에 소화용수방출시설 ( 옥외소화전 , 모니터 , 물분무 / 포 소화설비 등 ) 을 6 개 이하로 설치하도록 권장 (FM

Code)


2. 물 분무 소화설비 -. 물 분무 노즐의 막힘 현상을 방지하기 위한 배관 (1” 이상 ) 및 노즐 (1Hole - 6mm Dia. 이상 ) 선정 -. 작동밸브 (Deluge Valve 등 ) 를 방호대상물로부터 접근이 용이하고 안전한 장소 ( 최소 15 미터 이격 , 방호된 밸브실 또는 방화벽 설치 ) 에 설치위치 선정3. 포 소화설비 -. 위험물질 분류에 따른 적정한 소화약제 선정 ( 수용성 : 알콜형포 , 비수용성 : 수성막포 )

-. 포 원액저장탱크를 방호대상물로부터 접근이 용이하고 안전한 장소 ( 최소 15 미터 이격 또는 방화벽 설치 ) 에 설치위치 선정 -. 추후 유지관리 시 폼 챔버 오리피스 봉판 점검 및 교체를 위한 위험물저장 탱크의 플랫폼 설치


4. 스프링클러 소화설비 -. 방호대상물에 따른 적정한 방사밀도 선정 ( 위험물 및 특수가연물 저장창고의 경우 일반 건축물과 상이함 )

예 : PP창고

5. 가스 계 소화설비 -. 가스 계 소화설비가 설치되는 방호구역을 관통하는 닥트 , 케이블 , 배

관 , Fan 등의 밀폐 여부 확인 ( 약제 방출 시 누설틈새로 약제누출 )

-. 방호구역 내 하부 Trench, Access Floor 의 노즐 설치 -. 방호구역 내 가스소화약제 방출 시 파손이 우려되는 유리창 / 문

설치여부

적용 동시개방 헤드수량 헤드 방출유량 설계 방출유량

국내법 30 개 80Lpm 2,400Lpm

NFPA 36 개 114Lpm 3,782Lpm

3. 공장 소방설비 설계 시 주요 검토사항 (인허가 )

6. 소방 인허가 관련 -. 건축허가 소방동의 ( 건축허가 대상으로 연면적 400 ㎡ 이상 )

-. 소방시설공사 착공신고 ( 소방시설 공사 착공 전 – 소방시설공사업체 )

-. 소방시설공사 감리지정신고 : 연면적 1,000 ㎡ 이상 ( 소방시설 공사 착공 전 – 소방시설공사감리업체 )

-. 소방시설공사 완공검사 ( 소방시설 공사 완공 전 – 소방시설공사감리업체 )

3. 공장 소방설비 설계 시 주요 검토사항 (인허가 )

7. 위험물 인허가 관련 -. 위험물 제조소 등의 기술검토 , 성능검사 , 완공검사 (

한국소방산업기술원 )

대상 : 50 만 리터 이상의 위험물저장탱크 ,

지정수량 3,000 배 이상의 제조 및 취급시설 ( 기술검토 수요기간 – 30 일 )

-. 위험물 제조소 등의 설치허가 ( 관할 소방서 )

대상 : 위험물안전관리법에 의한 지정수량 이상 제조 , 취급 또는 저장 시설

4. 화재안전기준과 위험물안전관리법세부기준의 비교

설비 별 적요 화재안전기준 위험물세부기준

옥내소화전 방사량 130Lpm 260Lpm

방사 시간 20 분 30 분

옥외소화전 방사량 [email protected] [email protected]


최대수량 2 개 4 개

물 분무 방사량 특수가연물 , 변압기 ,

콘베이어벨트 : 10Lpm

케이블트레이 : 12Lpm

차고 / 주차장 : 20Lpm

20Lpm


스프링클러 방사량 / 시간 80Lpm / 20 분 80Lpm / 30 분

헤드수량 10~30 개 30 개

성능위주의 소방시스템 안전성평가

㈜ 알엠에쓰이앤지이 재 박

2011,11

소방시스템 성능평가 개요

▣ 화재 시나리오에 의한 최대소화용수 공급량 설정 ▣ 소화용수 공급시스템 성능진단 • Fire Water Pump Performance Test - Motor Driven & Engine Driven Fire Pump

• Fire Water Net-Work Analysis, Flow Test, Hydrant & PIV Location Review

• Net-Work Hydraulic Calculation

▣ 물 분무 소화설비 / 스프링클러 소화설비 성능진단 • 설계 적정성 검토 • 방호대상 적정성 검토 • Water Curtain 설계 적정성 검토▣ 포 소화설비 성능진단 • Foam Performance Test - Expansion Rate, 25% Drainage Time, Proportioning Rate

▣ 가스 계 소화설비 신뢰성진단 • Enclosure Integrity Test

• 소화농도 및 농도 유지시간 분석

1. 소화펌프성능 진단개요

• 소화펌프 성능진단 - Performance Test 및 성능곡선 작성 - 정격압력 대비 정격유량 성능 확인 • 소화펌프 설치 위치에 대한 검토

• 최대소화용수 공급가능성 여부 분석 - Tank, Process, Building Case 별 적용

• 소화펌프 관련 주위배관 및 기기의 설치 적정성 검토

• 설계도서의 적정성 검토

■ NFPA 25 Standard for the Inspection, Testing, and Maintenance for the Water-Based Fire Protection System (2008 Edition)

8.3.3.1 An annual test of each pump assembly shall be conducted under minimum, rated, and peak flows of the fire pump by controlling the quantity of water discharged through approved test devices. ( 연간 펌프 성능시험 )

2. 소화용수 공급시스템의 진단개요

• 기존 배관의 부식상태 (C-Factor), 허용유속 , 허용유량 및 요구 압력의 적합 여부 판정• 화재 시나리오에 의한 최대소요유량 공급 가능여부 수리분석 .

프로그램을 통하여 토출 , 펌프의 작동점과 공급압력 , 유속 분석 .

• 소화배관 누수부위 확인 ( 정압의 차이가 30% 이상 발생시 )

• 소화용수 배관 계통의 Post Indicator Valve / 옥외소화전 설치 위치의 적정성 확인 • 소화배관 망의 불합리한 부분을 발췌하여 종합적인 개선 대책 ( 안 )

제시

소화용수 공급시스템의 진단개요


7.3 Testing.

7.3.1 Underground and Exposed Piping Flow Tests. Underground and exposed piping shall be flow tested to determine the internal condition of the piping at minimum 5-year intervals. (5년 주기 Flow Test 실시 )

• Hazen-Williams 조도 (C) : 배관 내부 미끄럼 정도 ( 부식상태 ) 를 나타내는 상수 - C값이 클 경우 : 배관 내부표면이 매끄러움 . 마찰손실이 적음 .

- C값이 적은 경우 : 배관 내부표면이 거칠음 . 마찰손실이 큼

• 조도 (마찰계수” C”) 측정치를 기존 소화배관에 적용하여 최대 소화용수량이 공급될 수 있는지를 Hydraulic Calculation 으로 검증함

설계도서 수집 및 검토설계도서 수집 및 검토 P & ID, Loop Plan Dwg. Fire Water Piping Plan, Material Spec.

P & ID, Loop Plan Dwg. Fire Water Piping Plan, Material Spec.

Flow Hydrant 및 Test Hydrant 선정 Hydrant 압력 게이지 /노즐 설치 타 지역으로 흐르는 Block Valve 차단

Flow Hydrant 및 Test Hydrant 선정 Hydrant 압력 게이지 /노즐 설치 타 지역으로 흐르는 Block Valve 차단

소화용수공급시스템 성능시험사전준비

소화용수공급시스템 성능시험사전준비

소화용수공급시스템 성능시험소화용수공급시스템 성능시험

Program Hydraulic CalculationProgram Hydraulic Calculation

펌프 토출측 및 Test Hydrant 의 정압 측정 Pitot Gauge 압력 측정 , Test Hydrant 잔압 측정 펌프 토출측 잔압 측정 개방된 Hydrant 차단 및 Block Valve 복구

펌프 토출측 및 Test Hydrant 의 정압 측정 Pitot Gauge 압력 측정 , Test Hydrant 잔압 측정 펌프 토출측 잔압 측정 개방된 Hydrant 차단 및 Block Valve 복구

문제점 도출 및 개선안 제시문제점 도출 및 개선안 제시

Net-Work Hydraulic Calculation

배관의 조도 산출 최대소화용수 요구량 계산 및 검토

Net-Work Hydraulic Calculation

배관의 조도 산출 최대소화용수 요구량 계산 및 검토

소화용수 공급시스템의 배관경 및 Loop 별 개선대책 Block Valve, Hydrant 등의 위치 및 설치장소 검토

소화용수 공급시스템의 배관경 및 Loop 별 개선대책 Block Valve, Hydrant 등의 위치 및 설치장소 검토

수행방법 ( 소화용수 공급시스템 )

소화용수 공급시스템 성능진단 관련사진

▪ 배관 Flushing

▪ 유량 방출시험 ▪ 유량 방출시험 후 배출물

▪ 유량 방출시험

발생 예상 문제점 발췌

최대소화용수 공급 부족으로 인한 수원 , 소화펌프 , 공급배관 등의 시스템 개편 소화펌프의 유량 및 양정 부족으로 펌프 수리 , 교체 또는 추가설치공사 소화펌프 주위 배관 변경공사 소화용수 지하매립배관의 관경 부족 및 LOOP 형성 부적절로 인한 소화용수 지하매립 배관 NET-WORK 수정 / 보완공사 소화용수 지하매립배관 부식으로 인한 FLUSHING, PIGGING 또는 배관 교체공사 지역별 화재 시 소화용수 유량 및 압력 부족으로 인한 배관 확관 공사 옥외소화전의 DISCHARGE COVERAGE 부족으로 인한 위치변경 또는 추가설치공사 Fire Water Distribution Net Work System 의 Block Valve (Post Indicator Valve) 위치 부적절로 인한 위치변경 또는 추가설치공사 옥외소화전 및 Block Valve (Post Indicator Valve) 의 Lubrication 부족 등으로 인한 개폐기능 저하 시 부분보수 또는 교체설치공사

용 역 회 사 용 역 대 상 용 역 결 과

“A” 사 LOOP : 63 개소Fire Pump :12 기

▪ 각 LOOP 별 조도 산정 (C=50~95)

▪ 배관 교체 LOOP : 1 개소 (2%)

▪ 배관 확관 LOOP : 2 개소 (3%)

▪ 배관 Pigging LOOP : 22 개소 (35%)

▪ PIV 13 개 추가설치

“B” 사LOOP : 29 개소Fire Pump : 4 기

▪ 각 LOOP 별 조도 산정 (C=30~90)

▪ 배관 교체 LOOP : 2 개소 (7%)

▪ 배관 확관 LOOP : 3 개소 (10%)

▪ 배관 Pigging LOOP : 6 개소 (20%)

▪ PIV 8 개 추가설치

“C” 사 LOOP : 69 개소

▪ 기 Test 시 보다 평균적으로 5 정도의 조도 감소 ( 약 500Gpm 의 유량 감소 )

▪ 신설 LOOP 별 조도 확인 (C=120 이상 )

소화용수 공급시스템 성능진단 사례

소화용수 공급시스템 성능진단 관련사진

▪ 배관 Flushing

▪ 유량 방출시험 ▪ 유량 방출시험 시 배출물질

▪ 유량 방출시험

소화용수 공급시스템 배관 내부단면도

소화배관 내부부식현황(1)

소화배관 내부부식현황(2)

3. 물 분무소화설비의 성능진단개요

• 물 분무헤드 ( 노즐 ) 에서의 방출시험

- 방수량 , 방수패턴 및 방수압력

- 물 분무헤드 ( 노즐 ) 의 막힘 상태

• 물 분무소화설비 설계의 적정성

- 방호대상의 적정성 검토

- Water Spray Nozzle 선정의 적정성 검토

- Water Curtain 설계의 적정성 검토

• Deluge Valve 및 주위배관의 적정성

• 자동식 물 분무소화설비의 감지장치 적합성

물 분무소화설비의 성능진단개요


10.1 General.

This chapter shall provide the minimum requirements for the routine inspection, testing, and maintenance of water spray protection from fixed nozzle systems only. Table 10.1 shall be used to determine the minimum required frequencies for inspection, testing, and maintenance.

Table 10.1 Summary of Water Spray Fixed System Inspection, Testing, and Maintenance

Item Activity Frequency Remarks

Flushing Operational Test Annually

Water Spray Flow Test Operational Test Annually

Strainers Operational Test Annually

Water Spray System Test Operational Test Annually

설계도서 수집 및 검토설계도서 수집 및 검토 P & ID, PLAN DWG. Equipment Location Plan 설계계산서 및 제작사 사양

P & ID, PLAN DWG. Equipment Location Plan 설계계산서 및 제작사 사양

물 분무설비 배관 내 소화용수 공급하여 Flushing 물 분무설비 배관 내 소화용수 공급하여 Flushing기존 배관내 잔류 이물질 제거기존 배관내 잔류 이물질 제거

Deluge Valve 확인Deluge Valve 확인

자동감지장치 확인자동감지장치 확인

Deluge Valve 의 이상 유무 판단 Strainer 확인

Deluge Valve 의 이상 유무 판단 Strainer 확인

폐쇄형 스프링클러에 의한 감지방식 열 감지선에 의한 감지방식

폐쇄형 스프링클러에 의한 감지방식 열 감지선에 의한 감지방식

압력계 부착 및 유량방출시험압력계 부착 및 유량방출시험

Deluge Valve 로부터 최말단의 노즐에 장착 최말단 노즐에서의 방출압력 측정 물 분무노즐의 오리피스 측정

Deluge Valve 로부터 최말단의 노즐에 장착 최말단 노즐에서의 방출압력 측정 물 분무노즐의 오리피스 측정

수행방법 ( 물 분무소화설비 )

문제점 도출 및 개선안 제시문제점 도출 및 개선안 제시 방출시험 데이터 분석 및 Hydraulic Calculation 전체 System 구성에 대한 개선안 도출

방출시험 데이터 분석 및 Hydraulic Calculation 전체 System 구성에 대한 개선안 도출

물 분무소화설비 성능진단 관련사진

물 분무소화설비 방출시험물 분무소화설비 방출시험 물 분무소화설비 방출시험물 분무소화설비 방출시험

구형 탱크 물 분무 방출시험구형 탱크 물 분무 방출시험 노즐 압력 측정노즐 압력 측정


물 분무 방출용량 부적합으로 인한 물 분무노즐 공급배관 등의 시스템 개편

공급배관 변경공사 노즐 막힘으로 인한 배관 FLUSHING, PIGGING 또는 배관 교체공사

노즐 방출용량 부족으로 노즐 교체공사

지역별 화재 시 소화용수 유량 및 압력 부족으로 인한 배관 확관 공사

물 분무소화설비 보완사항 사례

변경 전

변경 후

방출부적합 ( 배관 SIZE)

감지헤드부적합 (페인트 도색 )


“A” 사 Deluge Valve : 12 개

▪ 물 분무설비 Ring 간격 부적합 및 살수 Ring 누락 ▪ 최말단 Nozzle 압력 및 유량 부적합 ▪ 방호대상에 대한 설계 부적합 ▪ 배관경 부적절한 선정 ( 압력손실 과다 )

“B” 사 Deluge Valve : 22 개

▪ 물 분무설비 Ring 간격 부적합 및 살수 Ring 누락 ▪ 최말단 Nozzle 압력 및 유량 부적합 ▪ 방호대상에 대한 설계 부적합 ▪ 일부 물 분무설비 Nozzle 막힘 현상 발생 ▪ 물 분무설비 밸브헤다 위치 부적합 ▪ 감지설비 연동 부적합 ▪ 배관경 부적절한 선정 ( 압력손실 과다 )

“C” 사 Deluge Valve : 8 개

▪ 최말단 Nozzle 압력 및 유량 부적합 ▪ 일부 물 분무설비 Nozzle 막힘 현상 발생 ▪ 물 분무설비 밸브헤다 위치 부적합 ▪ 배관경 부적절한 선정 ( 압력손실 과다 )

물 분무소화설비 성능시험 사례

4. 스프링클러 소화설비의 성능진단개요

• 말단 스프링클러헤드에서의 방출시험

- 유수검지장치 및 경보장치의 작동유무 확인

- 스프링클러 헤드의 압력 및 유량 확인 • 스프링클러 소화설비 설계의 적정성

- 방호대상의 적정성 검토

- 스프링클러 소화설비 설계의 적정성 검토

- 검토기준 : NFPA 13 : Installation of Sprinkler Systems

• 방호대상의 화재 및 피난 시나리오 선정 및 시뮬레이션 구동

• 특수가연물 , 위험물 등의 대상물에 따른 진압 가능여부 확인

( 석유화학공장의 제품적재창고 및 랙크식 창고의 화재진압가능성여부

확인 )

스프링클러 소화설비의 성능진단주기

스프링클러설비의 살수밀도에 따른 화재성장 추이

살수밀도가 0.45gpm/sq ft (18.33 LPM/m2) 의 경우 350초에서 화재가 완전히 진화됨을 알 수 있음 . 하지만 0.35gpm/sq ft (14.26 LPM/m2) 의 경우에는 초기에 화재를 줄여주기는 하지만 다시 시간이 갈수록 화재가 성장해감을 볼 수 있음 .

스프링클러 설비의 화재시뮬레이션

Ⅰ-1 Ⅰ-1

C-Fast 결과창 FDS 결과창

스프링클러 설비의 피난시뮬레이션

스프링클러 설비의 잘못된 사례

보 등 건축구조물 인근 SP Head Duct 하부 및 살수장애물 인근 SP Head

스프링클러헤드 선정 및 설치 부적합 (하향식 )

스프링클러헤드 선정 및 설치 부적합 (하향식 )


Sprinkler System 방호대상물에 따른 살수밀도 적용 불합리로 인한 시스템 개편

Sprinkler Head 및 공급배관의 선정 부적합으로 인한 변경공사

헤드 방출용량 부족 및 Type 선정 부적합으로 인한 헤드 교체공사

자동식 Rack 사이의 Sprinkler Head 미 설치로 인한 추가공사

5. 포 소화설비의 성능진단개요

• 고정포 방출구에서 포 방출 성능시험

- 소화용수와 포 원액과의 혼합비율 적합여부 ( 수성막포 :3%, 알콜

포 :6%)

- 팽창비 적합여부 ( 수성막포 : 5 배 이상 , 알콜포 : 6 배 이상 )

- 25% 소멸시간 적합여부 (1 분 이상 )

• 포 소화설비 설계의 적정성

• 혼합장치의 선정 및 설치 적정성

• 포 저장탱크 주위배관의 적정성

• 포 저장탱크 용량 검토 및 포 원액 선정의 적정성 ( 수용성 , 비수용성 위험물의 분류 )

포 소화설비의 성능진단개요


11.1 General.

This chapter shall provide the minimum requirements for the routine inspection, testing, and maintenance of foam-water systems. Table 11.1 shall be used to determine the minimum required frequencies for inspection, testing, and maintenance.

Table 11.1 Summary of Foam-Water Sprinkler System Inspection, Testing, and Maintenance

Item Activity Frequency Remarks

Discharge Device Location, Position Test Annually

Proportioning System (s) - All Test Annually

Complete Foam-Water System (s) Test Annually

Foam-Water Solution Test Annually

Water Supply Piping Test Annually

설계도서 수집 및 검토설계도서 수집 및 검토 P & ID, PLAN DWG.

위험물 설치현황 , 제작사 사양

P & ID, PLAN DWG.

위험물 설치현황 , 제작사 사양

포 원액을 채취한 후 전도도 측정 표준곡선 작성 ( 포 혼합 비율 분석 )

포 원액을 채취한 후 전도도 측정 표준곡선 작성 ( 포 혼합 비율 분석 )

포 원액 채취포 원액 채취

기존배관 내 잔류 이물질 제거기존배관 내 잔류 이물질 제거

포 수용액 샘플링포 수용액 샘플링

포 수용액 배관 내에 소화용수를 공급하여 Flushing

포 수용액 배관 내에 소화용수를 공급하여 Flushing

채집기 45 도 각도로 설치 포 방출 및 포 수용액 샘플링

채집기 45 도 각도로 설치 포 방출 및 포 수용액 샘플링

포 수용액 샘플 분석포 수용액 샘플 분석

팽창비 ( 수성막포 : 5 배 이상 , 알코올포 : 6 배 이상 )

25% 소멸시간 (1 분 이상 ) 포 혼합비율 (3% or 6% 이상 )

팽창비 ( 수성막포 : 5 배 이상 , 알코올포 : 6 배 이상 )

25% 소멸시간 (1 분 이상 ) 포 혼합비율 (3% or 6% 이상 )

수행방법 ( 포 소화설비 )

문제점 도출 및 개선안 제시문제점 도출 및 개선안 제시 포 수용액 방출시간 분석 및 Hydraulic Calculation 전체 System 구성에 대한 개선안 도출

포 수용액 방출시간 분석 및 Hydraulic Calculation 전체 System 구성에 대한 개선안 도출

포 소화설비 성능시험 관련사진

포 소화설비 방출시험포 소화설비 방출시험 포 수용액 채취포 수용액 채취

포 배관 Flushing포 배관 Flushing 포 배관 누수상태포 배관 누수상태

포 소화설비 성능시험 관련사진

포 수용액 방출 초기포 수용액 방출 초기 포 수용액 방출 초기포 수용액 방출 초기

포 수용액 방출 중포 수용액 방출 중 포 수용액 방출 중포 수용액 방출 중


포 혼합비 , 팽창비 및 25% 소멸시간의 기준 미달로 인한 보완공사 포 원액 선정의 부적합으로 인한 포 원액 교체 / 추가설치공사 ( 수용성 또는 비수용성 위험물의 판정 ) 포 원액저장탱크의 용량선정 부적합으로 인한 교체 / 추가설치공사 포 소화설비계통의 설계 / 시공의 부적합으로 인한 수정 / 보완공사 포 혼합기 및 고정포 방출구 등의 부적합한 선정 및 설치로 인한 수정 /

보완공사 보조포 소화전의 DISCHARGE COVERAGE 부족으로 인한 위치변경 또는 추가설치공사 포 소화설비 배관 부식으로 인한 FLUSHING, PIGGING 또는 배관 교체공사


“A” 사 폼탱크 : 3 개소포 혼합기 : 3 개

▪ 포 혼합비율 기준치 미달 : 3 개소 (100%)

▪ 25% 포 소멸시간 기준치 미달 : 2 개소 (66%)

▪ 포 팽창비율 기준치 미달 : 2 개소 (66%)

▪ 배관 관경의 부적절한 선정 : 1 개소

“B” 사

폼탱크 : 23 개소포 혼합기 : 22 개

고정포방출구 : 103개


▪ 25% 포 소멸시간 기준치 미달 : 9 개소 (41%)


▪ 포 원액 선정 부적합 : 19 개소 (83%)

▪ 포 혼합기 선정 부적합 : 12 개소 (55%)

▪ 배관 및 밸브의 파손 : 7 개소 ▪ 고정포방출구 및 봉판 불량 : 23 개소 (22%)

“C” 사

폼탱크 : 16 개소포 혼합기 : 19 개

고정포방출구 : 149개


▪ 25% 포 소멸시간 기준치 미달 : 7 개소 (37%)


▪ 포 원액 선정 부적합 : 7 개소 (44%)

▪ 포 혼합기 선정 부적합 : 11 개소 (58%)

▪ 고정포방출구의 용량 부적합 : 2 개소 (2%)

▪ 배관 및 밸브의 파손 : 14 개소 ▪ 포 혼합기 파손 : 1 개소 (5%)

포 소화설비 성능시험 사례

6. 가스계 소화설비 신뢰성 진단개요

• Door Fan Tester 는 실제 약제 방출 시험 없이 누설부위 및 농도와 누설면적

등에 의한 소화농도 유지시간을 분석하여 화재진압여부 확인 가능

( 경제적 이득 , 실제 가스약제 방출 시 화재진압 가능성 확인 )

• Door Fan Tester 가 개발 되기 이전의 시험현황 :

- 실제 소화약제 직접방출 ( 고가의 가스약제 방출로 경제적 부담 , 환경파괴 )

- 설비 작동시험 ( 전기 / 기계적 분리시험으로 인한 시스템 구성의 불분명 & 실 화재 시

오작동 우려 )

• NFPA 에서는 저비용 , 연속사용가능 및 환경오염방지를 감안하여 Door Fan Tester 를

이용한 시험 방법을 적극 권장

• NFPA 2001 Standard on Clean Agent Fire Extinguishing System (2008 Edition)

7.1 Inspection and Tests.

7.1.1 At least annually, all systems shall be thoroughly inspected and tested for proper operation by personnel qualified in the installation and testing of clean agent extinguishing systems. Discharge tests shall not be required.

( 최소 매년 1회 이상 검사 및 작동시험 실시 )

Door Fan Test 의 기본원리

• 소화약제와 공기혼합물의 밀도에서 발생하는 차압을 이용하여 누설량 산출 .

• 화재 시 설비가 작동하여 약제가 방출되는 상황 (1 항 ~4 항 ) 을 Door Fan

Test 가 가상으로 Computer Program 에 적용하여 화재진압 여부 확인 .

1. 가스계 소화설비 작동

1. 가스계 소화설비 작동

2. 소화약제 방출2. 소화약제 방출

3. 방호구역 내 혼합가스 발생

3. 방호구역 내 혼합가스 발생

4. 비중이 큰 소화약제는 하단부로 누설

/ 상단 누설부위에서 외부공기 유입

4. 비중이 큰 소화약제는 하단부로 누설

/ 상단 누설부위에서 외부공기 유입

Door Fan Test( 누설량 측정 )

Door Fan Test( 누설량 측정 )

Computer Program

Calculation

Computer Program

Calculation

• 누설면적 분석 • 농도유지시간 분석

• 누설면적 분석 • 농도유지시간 분석

화재 진압여부 확인 화재 진압여부 확인

혼합가스( 소화약제 + 공기 )

설계도서 수집 및 검토설계도서 수집 및 검토

건축 , HAVC 도면 소방설비 도면 및 계산서 소화약제의 농도 , 유지시간 , 작동방식 검토

건축 , HAVC 도면 소방설비 도면 및 계산서 소화약제의 농도 , 유지시간 , 작동방식 검토

Door Fan 설치 및 계측기 보정 , 가압 및 감압시험 시험결과 분석 , 보정실험

Door Fan 설치 및 계측기 보정 , 가압 및 감압시험 시험결과 분석 , 보정실험Door Fan TestDoor Fan Test

누설부위 확인누설부위 확인

Re-TestRe-Test

기밀보완 사항 제시 누설부위 Door Fan Test 를 위한 가설 밀봉작업

기밀보완 사항 제시 누설부위 Door Fan Test 를 위한 가설 밀봉작업

door Fan Test 설치 및 계측기 보정 , 가압 및 감압시험 시험결과 분석 , 보정실험

door Fan Test 설치 및 계측기 보정 , 가압 및 감압시험 시험결과 분석 , 보정실험

수행방법 ( Door Fan Test)

가스계 설비 시스템 확인가스계 설비 시스템 확인 가스계 소화설비 적합성 검토 Fi 인증 Computer Program Hydro. Calculation

가스계 소화설비 적합성 검토 Fi 인증 Computer Program Hydro. Calculation

문제점 도출 및 개선안 제시문제점 도출 및 개선안 제시 시험결과치 분석 전체 System 에 대한 개선안 도출

시험결과치 분석 전체 System 에 대한 개선안 도출

누설부위 영구 밀봉작업누설부위 영구 밀봉작업 By Owner By Owner

Door Fan Test 관련사진

Door Fan 설치Door Fan 설치 Door Fan 작동Door Fan 작동

누출부위 확인 ( 연기 )누출부위 확인 ( 연기 ) 누출부위 확인 ( 육안 )누출부위 확인 ( 육안 )

발생 예상 문제점 발췌 소화농도 유지시간 미달

이산화탄소 : 20 분 (NFPA 12. 5.4.1.1) 하론 /청정소화약제 : 10 분 (NFPA 2001.5.6)

관통부위를 통한 누설 Cable Tray/Cable/Pipe/Duct 등 방호구역 관통부위를 통한 누설

건물노후화로 인한 구조물 틈새 및 출입문 틈새 누설

공조 덕트를 통한 누설

소화설비 작동 시 외부로 통하는 환기구 자동폐쇄장치 미 설치 및 Duct Fire Damper 미 설치

출입문 도어 크로져 파손 및 미 설치

건축 변경으로 인한 약제용량 미달 또는 과다설정

보완사항 사례

Sealing 전 Sealing 후

Sealing 전 Sealing 후

용 역 회 사 용 역 대 상 설치 소화설비 용 역 결 과

“A” 사 변전실 외 이산화탄소 소화설비 소화농도 유지시간이 28 분으로서 양호함 . ( 기준 :20 분 )

“B” 사 MCC ROOM 외하론 소화설비

NAF S-III 소화설비소화농도 유지시간이 2 분 ~8분으로서 부적합함 . ( 기준 :10 분 )

“C” 사 변전실 외 이산화탄소 소화설비

2 개소는 소화농도 유지시간이 21 분~22 분으로서 양호하며 ,

3 개소는 소화농도 유지시간이 9 분~15 분으로서 부적합함 . ( 기준 :20분 )

“D” 사 전기실 외 Inergen 소화설비 소화농도 유지시간이 7 분 ~8분으로서 부적합함 . ( 기준 :10 분 )

“E” 사 변전실 외이산화탄소 소화설비

2 개소는 소화농도 유지시간이 23 분~43 분으로서 양호하며 ,

1 개소는 소화농도 유지시간이1 분 미만으로서 부적합함 .

( 기준 :20 분 )

Door Fan Test 사례

실제 화재 시 현재 설치된 방재시설의 효율성 확인

비상대응 계획에 적용

재보험 계약 시 보험 요율 할인

방호구역의 신뢰성 확보

설계의 적정성 평가

성능위주의 소방시스템 성능평가 후 개선 효과

감사합니다 .

㈜ 알엠에쓰이앤지대표이사 이 재 박

E mail : [email protected]

Tel : 02-717-1055,6

C.P. : 011-899-9235

석유화학공장의 소방설비설계 및 성능평가

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