소방 기술사 바로 합격 : ESFR 스프링클러헤드에 대해서 알아보자~!

오늘은 조기감지해서 빨리 반응을 하고 그로인해 초기소화를 하고자 하는 ESFR 스프링클러헤드에 대해서 알아보고자 한다. 이제 2021년도 소방기술사 시험은 모두 끝났다. 내년의 시험을 향해서 모두들 힘차게 열공하기를~^^

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<ESFR 스프링클러헤드>

 

 

1. 개요

⑴ ESFR헤드란 화재 조기진압형(Early Suppression Fast Response)헤드로서 이는 화재를 초기에 진압할 수 있도록 정해진 면적에 충분한 물을 방사할 수 있는 조기작동 능력의 스프링클러 헤드이다.

⑵ ESFR은 Early Suppression Fast Response의 약어로서 초기에 화재를 감지하여 화재를 조기에 진압한다는 것을 뜻한다.

⑶ 일반적으로 화재 초기에 작동될 수 있도록 열에 의한 감도성능이 우수하고 화재 발생 초기에 강력한 화세를 침투할 수 있도록 입자가 큰 물방울(오리피스18㎜)을 방사하도록 설계된 헤드로서 랙크식 창고등 천장고가 높은 장소에서 사용한다.

⑷ ESFR 스프링클러는 랙크식 선반내에 스프링클러를 설치하지 않고 천장에만 스프링클러를 설치하되

① 화재가 성장기에 도달하기전 초기에(약 55초 이내) 화재를 감지하여

② 높은 압력(3.5㎏/㎠.g 이상)으로

③ 12개 이내의 스프링클러로부터 방사되는 물이 화재 상승기류를 뚫고 가연물의 연소물에 도달하도록 하여 화재를 진압한다.

 

2. ESFR 스프링클러의 소화이론

⑴ 초기진압 성능의 결정요인 3가지

ESFR 스프링클러의 초기진압 성능은 각각 독립적으로 측정될 수 있는 3가지 요인에 의해 결정된다.

① RTI(Response Time Index) : 반응시간지수

② RDD(Required Delivered Density) : 필요진화밀도

③ ADD(Actual Delivered Density) : 실제진화밀도

⑵ RTI(반응시간지수)

반응시간지수는 스프링클러의 작동에 필요한 충분한 양의 열을 주위로부터 얼 마나 빠른 시간내에 흡수할 수 있는지를 나타내는 특성값으로서 가열공기의 온도 및 속도에 의해 결정된다.

① 기류의 온도, 속도 및 작동 시간에 대하여 스프링클러헤드의 반응을 예상한 지수로서 아래식에 의하여 계산한다.

② 화재시 헤드가 감열되기까지의 걸리는 시간은 화재진압 또는 화재제어에 매우 중요한 요소이다. 따라서 헤드가 열에 얼마나 민감하게 반응하는가의 정도를 정량적인 수치로 표현한 것이 RTI이다.

위의 식에서 RTI는 감열체의 질량이 작을수록, 표면적이 넓을수록, 비열이 작을수록 값이 작아지는 것을 알 수 있으며 값이 작을수록 헤드의 작동지 연시간이 짧아진다는 의미이다.

④ RTI가 낮을수록 스프링클러는 개방온도에 일찍 도달하므로 화재에 대해 더욱 민감하게 반응한다. RTI가 낮을수록(스프링클러 반응이 빠를수록) RDD는 낮고 ADD는 높다

⑶ RDD(필요진화밀도)

① 일정크기의 화재를 진화하는데 필요한 최소 물의 양을 가연물 상단의 표면 적으로 나눈 값(lpm/㎡)

② RDD는 단위면적당 어느 정도의 소화수를 스프링클러로부터 방사해야 화재가 진압되는지를 결정하는 값이다. 즉, 가연물에 화재가 발생하였을때 일정크기의 화재를 진화하는데 필요한 최소한의 물의 양을 가연물 상단의 표면적으로 나눈 값이다.

⑷ ADD(실제진화밀도)

① 스프링클러의 침투밀도는 스프링클러로부터 분사된 물 중에서 화염을 통과 하여 연소중인 가연물 상단에 도달한 양을 가연물 상단의 표면적으로 나눈 값(lpm/㎡)으로 침투된 물의 분포밀도를 나타내며 스프링클러의 성능을 가늠 하는 중요한 요소이다.

② ADD란 헤드로부터 방사된 물이 화면에 실제 도달한 양을 뜻하며 이는 화재시 소화작업에 이용되는 실제 방사량으로 스프링클러설비에서 방사형태와 관련 된 것이다.

⑸ ESFR 스프링클러의 전제조건

발화점의 위치와 관계없이 RDD보다 큰 ADD를 확보하는 것이다.

 

3. 분사된 물방울의 화염침투

⑴ 중력에 의한 침투

물방울이 지닌 중력이 화염으로부터 상승기류가 지닌 부양력보다 우세한 경우 침투가 일어난다.(물방울이 클수록 유리)

⑵ 모멘텀에 의한 침투

스프링클러의 방사압력이 클수록 아래 방향으로의 모멘텀은 커지면서 공기유동 까지 유도하므로 침투에 유리하게 작용한다. 압력을 증가시키면 물방울이 작아 지므로 중력식 침투에는 불리하지만 침투가 주로 모멘텀에 따라 좌우되는 경우 에는 물방울 입자의 크기는 그 중요성이 상대적으로 줄어든다

 

4. ESFR의 설치기준

⑴ 적용대상

랙크식 창고, 천장고가 높은 장소

⑵ 설치제외 장소

① 제4류 위험물

② 타이어, 두루마리 종이 및 섬유류, 섬유제품 등의 연소시 화염의 속도가 빠 르고, 방사된 물이 하부까지 도달하지 못하는 것

⑶ 설치장소의 구조

① 당해층의 높이가 13.7m 이하일 것.

② 천장의 기울기가 1,000분의 168을 초과하지 않아야 하고, 이를 초과하는 경우 에는 반자를 지면과 수평으로 설치할 것

③ 천장은 평평하여야 하며 철재나 목재트러스 구조인 경우, 철재나 목재의 돌출 부분이 102㎜를 초과하지 아니할 것

④ 보로 사용되는 목재․콘크리트 및 철재사이의 간격이 0.9m 이상 2.3m 이하일 것

⑤ 창고내의 선반의 형태는 하부로 물이 침투되는 구조로 할 것

⑷ 배관

① 배관은 습식으로 하여야 한다

② 동결방지조치를 하거나 동결의 우려가 없는 장소에 설치

③ 토너먼트(tournament)방식이 아닐 것

④ 천장높이가 9.1m이하일 경우 가지배관 사이의 거리는 2.4m 이상 3.7m 이하로 하고 천장의 높이가 9.1m 이상 13.7m 이하인 경우에는 2.4m 이상 3.1m 이하로 한다.

 

5. ESFR 스프링클러의 장단점

⑴ 장점

① 천장에만 설치하면 되므로 기존의 In-Rack 스프링클러에 비해 설치비가 저렴 하다.

② 적재물의 상․하차 시에 빈번히 발생하는 In-Rack 스프링클러의 파손으로 인한 누수손실이 없다.

③ 조기 화재진압에 따르는 상당한 손실의 방지를 기대할 수 있다.

④ 가연물의 위험도에 의해 분류, 적재해야 하는 번잡함을 피할 수 있다(미국의 경우 해당)

⑵ 단점

화염의 전파속도가 스프링클러의 개방속도를 앞지르는 가연물(인화성액체, 타이어, 두루마리 종이, 섬유류 및 섬유제품 등)에는 사용할 수 없다.

 

 

 

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도시, 주택개발, 건축, 인테리어 설계, 시공 문의 b-studio@hanmail.net 이나 010-9162-6135로 문자요망

(주)여울 종합건축사사무소와 컨소시엄 작업수행중

건축 & 문화 프로젝트팀 STORY ONE에서 활동중, 27년차 건축가 주원태

홍익대학원 도시계획과 석사과정 

저서로는 [수인의 건축]  [집과 연필, 비례이거나 반비례거나]등이 있다