이번 포스팅에서는 스프링클러설비에서 기본적인 사항중의 하나인 소화특성에 대해서 적어보고자 한다.
스프링클러소화설비는 소방에 있어서 제일 중요한 소화설비라고 할 수 있는데 이는 소화성능의 우수성이 제일 좋다는 점에 있다. 그렇다고 하면 소화성능의 우수함을 알려면 어떤 소화특성이 있어서 그런지에 대해서 알아볼 필요가 있다. 그래서 이번 포스팅에 스프링클러 소화특성에 대해서 핵심정리를 하기로 하자~!
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스프링클러 소화특성
1. 개요
화재의 특성에 따라 적용되는 소화용 스프링클러가 갖추어야 할 중요한 소화특성은 화재발생시부터 소화작업이 시작되는 시간과 관계되는 화재감지특성과 방호대상물의 용도 등에 따른 화재제어 및 화재진압에 관한 방사특성으로 크게 두가지로 분류할 수 있다.
2. 화재감지특성
화재감지와 직결된 감도의 특성을 결정짓는 요소로서 화재발생으로 생성된 열기류에 의한 스프링클러헤드의 각 부분으로 열이 전달되는 감열부가 작동하는 감도범위를 정하는 요소는 반응시간지수(RTI)와 전도 열전달계수(Conductivity : C) 이다.
⑴ RTI(Response Time Index : 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.
⑵ 전도 열전달계수(Conductivity : C)
전도 열전달계수는 스프링클러헤드의 주위로부터 흡수된 열량중 스프링클러배관 및 수로(water way) 등으로 방출되는 열손실량에 대한 특성값으로 값이 작을 수록 전도 열손실량이 적어져 헤드가 빨리 작동하게 된다,
⑶ 감도특성에 따른 헤드의 구분
| 헤드의 구분 | RTI | C |
| Fast Response | 50미만 | 1미만 |
| Special Response | 50이상 80미만 | 2미만 |
| Standard Response | 80이상 350미만 | 2미만 |
따라서 소화설비에서 화재감지는 매우 중요한 요소로서 자동식 스프링클러소화설 비의 경우에는 반응시간지수 등의 특성치를 개발하여 방호대상물의 화재특성에 따 라 화재감지시간을 제어할 수 있도록 하고 있다.
3. 방사특성
스프링클러헤드의 소화특성은 화재제어(Fire Control)와 화재진압(Fire Suppression) 능력이다. ADD와 RDD는 화재제어 및 진압을 위한 방사특성을 결정짓는 중요한 요소이다.
⑴ 화재제어(Fire Control)
연소의 제어란 헤드에서 방사되는 물이 화재실의 열방출률을 서서히 감소시키고 주위 가연물에 미리 방수함으로써 더이상 확대되지 않도록 화세를 제한시키며 구조물이 붕괴되지 않도록 화재실 천장의 온도를 제어하는 것을 말한다.
⑵ 화재진압(Fire Suppression)
연소중인 연료표면과 불꽃에 충분한 양의 물을 분사하여 물방울이 화심을 뚫고 침투하여 화재시 열방출률을 급격히 감소시켜 화세를 경감시키고 재발화를 방지 하는 조치이다.
⑶ RDD(Required Delivered Density : 필요 진화밀도)
① 일정크기의 화재를 진화하는데 필요한 최소 물의 양을 가연물 상단의 표면적 으로 나눈 값(lpm/㎡)
② RDD는 단위면적당 어느 정도의 소화수를 스프링클러로부터 방사해야 화재가 진압되는지를 결정하는 값이다.
⑷ ADD(Actual Delivered Density : 실제 진화밀도, 침투밀도)
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.
4. ADD와 RDD관계
⑴ RDD는 시간이 경과될 수록 화세가 확대되므로 더 많은 주수를 필요로 하므로 시간에 따라 증가하게 된다.
⑵ 그러나 ADD의 경우는 시간이 지나면 확대된 화세로 인하여 Fire Plume주위로 물방울이 비산되거나 증발하는 양이 증가하게 되어 실제 화심속으로 침투하는 양은 줄어 들게 된다.
⑶ 따라서 화재시 조기에 진화가 될 수 있는 조건은 ADD>RDD인 빗금친 영역이 되며 RDD 및 ADD의 단위는 이다.
① RTI가 낮을수록 스프링클러는 개방 온도에 일찍 도달하므로 화재에 대해 더욱 민첩하게 반응한다.
② 스프링클러헤드의 반응이 빠를수록(RTI 수치가 낮을수록) RDD는 낮고 ADD는 높다.
③ 스프링클러헤드는 발화점의 위치와 관계없이 RDD보다 큰 ADD를 확보하는 것이 전제 조건이다.
5. 스프링클러로 분사된 물방울들이 화염을 침투하는 전형
⑴ 중력에 의한 침투
물방울이 지닌 중력이 화염으로부터의 상승기류가 지닌 부양력보다 우세한 경우 침투가 일어나며 이 경우 물방울이 클수록 용이하다.
⑵ 모멘텀(운동량)에 의한 침투
① 아랫방향으로의 모멘텀은 스프링클러 방사압력이 클수록 커지며 이 경우 아래 방향으로의 공기유동까지 유도하므로 더욱 유리하게 작용
② 모멘텀의 증가를 위해 압력을 증가시키면 물방울 작아지므로 침투가 주로 모멘텀에 따라 좌우되는 경우에는 물방울입자의 크기는 그 중요성이 상대적 으로 줄어든다.
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(주)여울 종합건축사사무소와 컨소시엄 작업수행중
건축 & 문화 프로젝트팀 STORY ONE에서 활동중, 28년차 건축가 주원태
홍익대학원 도시계획과 석사과정
저서로는 [수인의 건축] [집과 연필, 비례이거나 반비례거나]등이 있다
스토리원 홈페이지 바로가기 --> http://www.story-one.co.kr
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