본문내용
1. 소방설비기사 기계 분야 개요
1.1. 소방시설 종류 및 특성
소방시설 종류 및 특성이다. 소방시설은 화재 예방과 초기 진화, 인명 구조를 위해 설치되는 시설이다. 소방시설에는 스프링클러 설비, 옥내소화전 설비, 옥외소화전 설비, 물분무소화 설비, 포 소화 설비, 이산화탄소 소화 설비, 할론 소화 설비, 할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비, 분말소화 설비, 연소방지설비, 연결송수관 설비, 제연설비, 소화용수 설비 등이 있다. 각 소방시설은 화재 유형과 발생 장소에 따라 구조와 작동 원리, 설계 및 시공 기준, 성능 시험 및 유지관리 방법이 상이하다. 이들 소방시설은 관련 법규와 기준에 따라 적합하게 설치되고 관리되어야 한다.
1.2. 관련 법규 및 규정
소방설비와 관련된 법규 및 규정은 화재예방, 소방시설 설치·유지 및 안전관리에 관한 법률, 국가화재안전기준(NFSC), 도시가스사업법, 고압가스안전관리법 등이 있다.
화재예방, 소방시설 설치·유지 및 안전관리에 관한 법률은 소방시설의 설치와 유지관리를 규정한 법률이다. 이에 따라 특정소방대상물에 대한 소방시설 설치 기준과 성능시험, 안전관리 등이 명시되어 있다.
국가화재안전기준(NFSC)은 소방시설의 설치 및 유지관리에 관한 구체적인 기술기준을 제시한다. NFSC는 소방청장이 정한 기준으로, 소방시설의 구성, 설계, 시공, 성능시험 등을 규정하고 있다.
도시가스사업법과 고압가스안전관리법은 가스설비와 관련된 안전기준을 다루고 있다. 도시가스사업법은 도시가스 공급 및 사용에 관한 사항을, 고압가스안전관리법은 고압가스 저장 및 운반에 관한 사항을 각각 규정하고 있다.
이와 같은 관련 법규와 기준은 소방시설의 성능과 안전을 확보하기 위해 마련된 것이다.
2. 스프링클러 설비
2.1. 구성 및 작동원리
스프링클러 설비의 구성 및 작동원리이다. 스프링클러 설비는 화재 발생 시 스프링클러 헤드로부터 물을 자동적으로 방출하여 화재를 초기에 진화하거나 피해를 최소화하는 소화설비이다. 스프링클러 설비는 수원, 가압송수장치, 배관 및 헤드 등으로 구성된다. 수원은 스프링클러 설비에 필요한 소화용수를 공급하는 역할을 한다. 가압송수장치는 수원의 물을 가압하여 배관을 통해 스프링클러 헤드로 보내는 역할을 한다. 배관은 가압송수장치에서 공급된 물을 스프링클러 헤드까지 전달하는 역할을 한다. 스프링클러 헤드는 감열부가 작동하면 개방되어 물이 방출되도록 구성되어 있다. 화재 발생 시 감열부의 열에 의해 작동되면 물이 방출되어 화재를 진압한다. 스프링클러 설비는 그 작동원리에 따라 주요 부품들이 유기적으로 연계되어 동작하는 시스템이다.
2.2. 설계 및 시공기준
스프링클러 설비의 경우, 지하층 바닥면적이 1,000m2 이상이거나 무창층 바닥면적이 1,000m2 이상인 경우, 또는 4층 이상의 층으로 바닥면적이 1,000m2 이상인 층이 있는 경우에 설치하여야 한다. 스프링클러 헤드의 수평거리 설치기준은 특수가연물의 경우 1.7m 이하, 기타 구조의 경우 2.1m 이하, 내화구조의 경우 2.3m 이하, 랙크식 창고의 경우 2.5m 이하, 공동주택(아파트) 세대 내의 거실의 경우 3.2m 이하로 하여야 한다. 랙크식 창고의 경우 높이 4m 이하마다 배치하고, 기타의 경우 높이 6m 이하마다 배치하여야 한다. 스프링클러 헤드의 부착높이는 8m 이상인 경우 20개, 8m 미만인 경우 10개로 하여야 한다.
옥내소화전 설비의 경우, 29층 이하 건축물에서는 최대 5개의 방수구, 30-49층 이하 건축물에서는 최대 5개, 50층 이상 건축물에서는 최대 5개의 방수구를 설치하여야 한다. 배관의 최소구경은 주배관 중 수직배관과 펌프 토출측 주배관이 50mm, 연결송구관이 연결된 경우 100mm 이상으로 하여야 한다.
옥외소화전 설비의 경우, 최대 2개의 방수구를 설치하며, 배관의 최소구경은 50mm 이상으로 하여야 한다. 전양정은 소방호스의 마찰손실수두, 배관 및 관 부속품의 마찰손실수두, 실양정을 합산한 값에 17m를 더한 값 이상으로 하여야 한다.
물분무소화 설비의 경우, 콘베이어 벨트 부분의 바닥면적 1m2당 10L/min, 절연유 봉입변압기의 표면적 1m2당 10L/min, 특수가연물 저장 취급소의 바닥면적 1m2당 10L/min 이상의 토출량이 필요하다. 수원의 양은 소방대상물의 토출량에 방사시간 20분을 곱한 값 이상으로 하여야 한다.
포 소화 설비의 경우, 고정포 방출구의 소화약제양은 탱크 액표면적, 방사시간, 사용농도를 고려하여 산정하고, 보조포 소화전의 소화약제양은 최대 3개소에 대해 각 400L씩으로 한다. 포 수용액의 양은 포소화약제량, 방사시간, 사용농도를 고려하여 산정하며, 펌프의 토출량은 수용액의 양을 방사시간으로 나눈 값 이상으로 하여야 한다.
2.3. 성능시험 및 유지관리
스프링클러 설비의 성능시험은 최소 유효수량과 방수압력을 확인하는 것이다. 펌프의 토출량이 설치 개수의 기준 개수보다 적을 경우, 설치 개수의 실제 토출량을 사용하여 산정한다. 폐쇄형 헤드의 경우, 1.6 m^3 × N의 수용량을 필요로 하며, N은 폐쇄형 헤드의 개수이다. 스프링클러 설비의 전양정은 배관 및 부속품의 마찰손실과 실양정을 합한 값으로 결정된다. 최상층 헤드의 방사압력은 펌프의 토출압력으로 결정된다.
옥내소화전 설비의 성능시험은 방수량과 방수압력 확인이다. 최대 5개의 방수구를 동시 방수할 수 있으며, 각 방수구당 130 L/min의 토출량을 필요로 한다. 수원의 저수량은 2.6 m^3 × N으로 계산되며, N은 최대 방수구 수이다. 전양정은 소방호스 마찰손실, 배관 마찰손실, 실양정을 합한 값으로 결정된다. 성능시험 시 정격토출량의 150% 운전 시 최소양정은 전양정의 65%에 해당한다.
옥외소화전 설비의 성능시험도 방수량과 방수압력 확인이다. 최대 2개의 방수구를 동시 방수할 수 있으며, 각 방수구당 350 L/min의 토출량을 필요로 한다. 수원의 저수량은 7 m^3 × N으로 계산되며, N은 최대 방수구 수이다. 전양정은 소방호스 마찰손실, 배관 마찰손실, 실양정을 합한 값으로 결정된다.
물분무소화 설비의 성능시험은 방수량 확인이다. 방수량은 소방대상물의 바닥면적에 따른 단위면적당 방수량을 곱하여 산정한다. 수원의 양은 방수량과 방사시간을 곱하여 계산한다.
포 소화 설비의 성능시험은 포 원액의 양, 포 수용액의 양, 토출량을 확인한다. 포 원액의 양은 포 소화 약제의 단위면적당 방사량과 방호구역 면적을 곱하여 산정한다. 포 수용액의 양은 포 원액의 양, 농도, 방사시간을 곱하여 계산한다. 토출량은 포 소화 약제의 단위면적당 방사량과 방호구역 면적을 곱하여 산정한다.
이산화탄소 소화 설비의 성능시험은 약제량과 토출량 확인이다. 표면화재와 심부화재에 대한 약제량 산정식이 다르며, 개구부 면적에 대한 가산량도 고려한다. 토출량은 약제량과 약제방출시간을 나누어 계산한다.
할론 소화 설비의 성능시험은 약제량과 토출량 확인이다. 약제량은 방호구역 체적과 단위체적당 약제량을 곱하여 산정한다. 토출량은 약제량과 약제방출시간을 나누어 계산한다.
할로겐화합물 및 불활성기체 소화 설비의 성능시험도 약제량과 토출량 확인이다. 약제량은 방호구역 체적, 단위체적당 약제량, 안전계수를 이용하여 산정한다. 토출량은 약제량과 약제방출시간을 나누어 계산한다.
분말소화 설비의 성능시험은 약제량 확인이다. 약제량은 방호구역 체적과 단위체적당 약제량을 곱하여 산정하며, 개구부 면적에 대한 가산량도 고려한다.
연소방지설비의 성능시험은 살수구역 수와 살수헤드 수 확인이다. 살수구역은 환기구 사이의 간격과 길이를 고려하여 설정한다. 살수헤드 수는 벽면과 천정의 개수, 길이방향 개수, 살수구역 수를 곱하여 산정한다.
연결송수관 설비의 성능시험은 펌프의 토출량 확인이다. 일반적으로 최대 5개의 방수구를 동시 방수할 수 있으며, 이 경우 2,400 L/min 이상의 토출량이 필요하다. 아파트의 경우 3개 이하의 방수구만 사용할 수 있으며, 이 경우 1,200 L/min 이상의 토출량이 필요하다.
제연설비의 성능시험은 누설틈새 면적과 누출량 확인이다. 누설틈새 면적은 직렬 또는 병렬 구조에 따라 계산식이 다르다. 누출량은 누설틈새 면적과 압력차를 이용하여 산정한다.
소화용수 설비의 성능시험은 소화수조 또는 저수조의 저수량 확인이다. 소화수조 또는 저수조의 저수량은 소방대상물의 연면적과 기준면적을 이용하여 계산한다.
3. 옥내소화전 설비
3.1. 구성 및 작동원리
스프링클러 설비는 화재 발생 시 자동적으로 작동되어 물을 방출함으로써 화재를 진압하고 인명과 재산을 보호하는 중요한 소방설비이다. 스프링클러 설비는 크게 소화수원, 가압송수장치, 배관 및 헤드로 구성된다. 소화수원은 물탱크나 상수도 등을 이용하며, 가압송수장치는 펌프를 통해 일정한 압력과 유량을 유지한다. 배관은 헤드가 설치된 관으로 구성되어 있으며, 헤드는 감열부와 분사기로 이루어져 화재 시 자동으로 작동된다. 헤드는 화재 발생 구역에 균일하게 살수되도록 설치되며, 헤드 사이의 간격과 방수량 등이 기준에 따라 결정된다.
옥내소화전 설비는 화재 발생 시 소방대원이나 거주자가 직접 소화활동을 할 수 있도록 하는 설비이다. 옥내소화전 설비는 소화수원, 가압송수장치, 배관 및 방수구로 구성된다. 소화수원은 지하수조나 상수도를 이용하며, 가압송수장치는 펌프를 통해 일정한 압력과 유량을 공급한다. 배관은 각 방수구에 연결되어 있으며, 방수구에는 앵글밸브와 방수호스가 부착되어 있다. 방수구는 화재 발생 구역에 접근하여 인력에 의해 사용된다.
옥외소화전 설비는 건물 외부에 설치되어 소방차량이나 소방대원들이 직접 화재현장에서 물을 공급받아 소화활동을 할 수 있도록 하는 설비이다. 옥외소화전 설비는 소화수원, 가압송수장치, 배관 및 방수구로 구성된다. 소화수원은 지하수조나 상수도를 이용하며, 가압송수장치는 펌프를 통해 일정한 압력과 유량을 공급한다. 배관은 각 방수구에 연결되어 있으며, 방수구에는 앵글밸브와 방수호스가 부착되어 있다. 방수구는 주로 도로변이나 건축물 외부 벽면에 설치된다.
물분무소화 설비는 물을 미세한 물입자로 분사하여 화재를 제어하고 소화하는 설비이다. 물분무소화 설비는 소화수원, 가압송수장치, 배관 및 헤드로 구성된다. 소화수원은 지하수조나 상수도를 이용하며, 가압송수장치는 펌프를 통해 일정한 압력과 유량을 공급한다. 배관은 각 헤드에 연결되어 있으며, 헤드에서 미세한 물입자가 분사되도록 설계되어 있다. 헤드는 화재 발생 구역에 균일하게 분포되도록 설치된다.
포 소화 설비는 화재를 진압하기 위해 포 소화약제를 사용하는 설비이다. 포 소화 설비는 소화수원, 가압송수장치, 배관 및 방출구로 구성된다. 소화수원은 지하수조나 상수도를 이용하며, 가압송수장치는 펌프를 통해 일정한 압력과 유량을 공급한다. 배관은 포 소화약제가 흐르는 관으로 구성되며, 방출구에서 포 소화약제가 방출된다. 방출구는 고정포방출구, 포헤드, 포워터스프링클러 등 다양한 형태로 설치된다.
3.2. 설계 및 시공기준
스프링클러 설비의 헤드는 천장 또는 측벽에 설치되며, 그 수평거리는 무대부 및 특수가연물이 있는 장소는 1.7m 이하, 그 외 일반 구조물은 2.1m 이하, 내화구조물은 2.3m 이하로 설치한다. 랙크식 창고의 경우 높이 4m 이하마다 배치하며, 기타 건축물은 높이 6m 이하마다 배치한다. 랙크식 창고의 경우 헤드 수는 가로 및 세로 배치에 따른 헤드 수를 각각 2배씩 한 개수 이상으로 설치한다.
스프링클러 설비의 소화수원은 특정소방대상물 규모에 따라 산정된 개수만큼 설치한다. 지하가 또는 지하역사는 30개, 11층 이상 건축물은 20개, 그 외는 10개 이상 설치한다. 폐쇄형 스프링클러 헤드의 경우 층수에 따라 1.6㎥, 3.2㎥, 4.8㎥ 이상의 소화수원을 확보한다.
스프링클러 설비의 전양정은 배관 및 관 부속품의 마찰손실, 실양정(흡입양정+토출양정), 10m의 여유 압력 등을 합산하여 산정한다. 펌프의 동력은 토출량, 전양정, 효율 등을 고려하여 결정한다.
옥내소화전 설비의 방수구 수는 최대 5개까지 설치하며, 방수량은 1개소당 130ℓ/min 이상으로 한다. 수원의 저수량은 층수에 따라 2.6㎥, 5.2㎥, 7.8㎥ 이상으로 확보한다. 전양정은 소방호스의 마찰손실, 배관 및 관 부속품의 마찰손실, 실양정 등을 합산하여 산정한다.
옥외소화전 설비의 방수량은 1개소당 350ℓ/min 이상으로 하며, 수원의 저수량은 7㎥ 이상으로 한다. 전양정은 소방호스의 마찰손실, 배관 및 관 부속품의 마찰손실, 실양정, 정격 방수압력 환산 수두 등을 합산하여 산정한다.
물분무소화 설비의 소화수원은 소방대상물의 면적에 따라 산정하며, 콘베이어벨트는 10ℓ/㎡·분, 변압기는 10ℓ/㎡·분, 특수가연물은 10ℓ/㎡·분 이상으로 한다.
포 소화 설비의 소화약제량은 방호구역 면적, 포 소화약제 단위 방사량, 방사시간, 사용농도 등을 고려하여 산정한다. 고정포 방출구 방식은 방출구 면적과 단위 방사량을 곱하여 산정하고, 보조포 소화전은 최대 3개소를 고려한다. 포 수용액의 양은 포 소화약제량, 원액량, 물량 등을 합하여 산정한다.
3.3. 성능시험 및 유지관리
스프링클러 설비의 성능시험은 설치 완료 후 소방관계법령에 따라 실시되며, 그 내용으로는 방수량, 방수압, 작동 및 작동시간, 배관의 내압 등을 확인하는 것이다. 또한 정기적인 유지관리를 통해 설비의 적정 기능 유지를 위한 점검과 필요 시 보수·교체 조치가 이루어져야 한다.
옥내소화전 설비는 소방대원의 화재진압 활동을 지원하는 핵심 소화설비로, 성능시험 시 방수량, 방수압, 작동 등을 확인하여 관계법령 기준을 충족하는지 점검한다. 정기적인 유지관리를 통해 노후화된 부품 교체, 배관 청소, 펌프 점검 등을 실시함으로써 상시 정상 작동이 가능하도록 한다.
옥외소화전 설비의 성능시험은 옥내소화전 설비와 유사하게 방수량, 방수압, 작동 등을 확인하며, 정기적인 유지관리를 통해 기능 유지를 위한 점검과 보수를 실시한다. 특히 겨울철 동파 방지를 위한 조치가 중요하다.
물분무소화 설비는 화재 발생 시 신속하고 효과적인 소화가 가능하도록 설계·시공되며, 성능시험으로 방수량, 방수압, 작동 등을 확인한다. 또한 분무헤드, 펌프, 배관 등에 대한 정기점검을 통해 상시 정상 작동이 가능하도록 유지관리한다.
포소화 설비는 가연성 액체, 가스 등의 화재에 효과적인 소화성능을 갖추고 있으며, 설치 후 성능시험을 통해 포 방출량, 방출압력, 방출시간 등을 확인한다. 정기적인 유지관리로 포 방출구, 펌프, 배관 등의 점검과 보수를 실시하여 화재 발생 시 신속한 대응이 가능하도록 한다.
이산화탄소 소화 설비는 화재 발생 시 신속한 질식소화가 가능하도록 구성되며, 성능시험에서 방출량, 방출압력, 방출시간 등을 확인한다. 정기점검을 통해 저장용기, 배관, 분사헤드 등의 상태를 점검하고 필요 시 보수·교체를 실시한다.
할론 소화 설비는 오존층 파괴 문제로 대체 소화약제 사용이 확대되고 있으나, 기존 할론 설비에 대한 성능시험과 유지관리가 여전히 필요하다. 성능시험은 방출량, 방출압력, 방출시간 등을 확인하며, 정기점검을 통해 약제 충전량, 배관 상태 등을 점검한다.
할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비는 할론 소화 설비와 유사한 성능시험과 유지관리가 요구된다. 성능시험으로 방출량, 방출압력, 방출시간을 확인하고, 정기적인 점검을 통해 설비의 정상 작동을 유지한다.
분말소화 설비는 분말 방출량, 방출압력, 방출시간 등의 성능시험을 실시하며, 분말 저장용기, 배관, 분사헤드 등에 대한 점검과 보수를 정기적으로 실시한다. 연소방지설비는 살수헤드, 배관, 펌프 등의 성능시험과 함께 정기적인 점검을 통해 화재 발생 시 신속한 대응이 가능하도록 유지관리한다.
연결송수관 설비는 펌프의 토출량, 토출압력 등을 성능시험으로 확인하고, 방수구, 배관 등의 상태를 정기점검한다. 제연설비는 풍량, 풍속, 배출량 등을 성능시험으로 점검하며, 댐퍼, 송풍기, 배관 등에 대한 정기적인 유지관리를 실시한다.
소화용수 설비는 수원의 유효저수량, 펌프의 토출량 및 토출압력 등을 성능시험으로 확인하고, 수조, 펌프, 배관 등에 대한 정기점검을 통해 화재 발생 시 충분한 소화용수 공급이 가능하도록 유지관리한다.
4. 옥외소화전 설비
4.1. 구성 및 작동원리
물분무소화 설비는 소화약제로 물을 사용하며, 화재 발생 시 고압펌프를 통해 물을 분무하여 화재를 진압하는 소화설비이다. 물 분무로 인한 냉각 작용과 수증기 발생으로 질식작용이 동시에 이루어져 화재를 효과적으...
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