스프링클러 작동 원리 설명 및 설치 시 주의 사항 (Sprinkler System)

반응형

스프링클러 작동 원리 설명 및 설치 시 주의 사항 (Sprinkler System)

 

스프링클러 설비 (Sprinkler System)는 소방시설에서 가장 핵심적인 설비입니다. 화재를 감지하고 스스로 소화할 수 있는 자동식 소화설비로서, 건물에 스프링클러가 설치되어 있고 유지관리가 잘되어 있다면 거의 모든 화재는 스프링클러 헤드 1~2개의 작동으로 쉽게 진압됩니다.

 

 

1. 스프링클러 설비는 어떤 방식으로 작동될까?

스프링클러 설비는 방호대상물, 설치장소 등에 따라서 폐쇄형 헤드와 개방형 헤드를 사용하게 됩니다.

(스프링클러설비 설치대상 : 소방시설 설치 및 관한 법률 시행령 별표 4)

폐쇄형 헤드(Closed Head) 방식에는 습식, 건식, 준비작동식이 있으며, 개방형 헤드(Opened Head) 방식에는 일제살수식이 적용됩니다. 일반적으로 헤드가 감열 되어 작동되면 소화수가 방출되고, 2차 측 압력 하강에 따른 압력균형이 깨져 밸브가 개방됩니다. 밸브의 개방에 따른 유수의 흐름을 압력스위치(pressure switch)가 감지하여 수신반에 밸브의 개방을 통보하고, 압력 하강에 따라서 압력챔버의 압력스위치로 펌프를 자동 기동을 시켜 지속적으로 스프링클러 헤드를 통한 방사가 이루어지는 시스템입니다.

 

①습식 스프링클러 설비 (알람밸브/ALARM VALVE SYSTEM)

감지기능과 소화기능을 갖고 있어 화재 발생 시 스프링클러헤드의 휴즈가 녹거나 글라스벌브의 유리가 파괴되어 감지가 됩니다. 감지와 동시에 일반적으로 소화수를 방출하여 소화하는 시스템입니다. 따라서 동파의 우려가 없는 장소에서 일반적으로 가장 많이 사용됩니다.

 

②건식 스프링클러 설비 (드라이파이프밸브/DRY PIPE VALVE SYSTEM)

작동원리는 습식과 유사하나 건식밸브를 중심으로 1차 측은 가압수로 2차 측은 압축공기로 압력균형을 이루고 있는 상태입니다. 헤드 감열 후 소화수 방출 이전에 압축공기가 배출된 후에 소화수가 방출되므로 시간지연의 단점이 있습니다.

 

③준비작동식 스프링클러 설비(프리액션밸브/PRE-ACTION VALVE SYSTEM)

먼저 감지기 동작에 의한 신호로 솔레노이드 밸브를 작동시키고 준비작동식 밸브를 개방시켜 습식 스프링클러 설비의 상태가 되도록 만들어줘야 하므로 준비작동식 밸브라고 합니다. 습식설비에 비해 감지기 설치 및 밸브 기동에 필요한 전기적인 설치가 필요하므로 공사비가 비싸지지만 동파의 우려가 있는 장소에 설치가 가능합니다.

 

④일제살수식(델류지밸브/DELUGE SYSTEM)

스프링클러 헤드가 개방되어 있는 상태이므로 밸브의 개방과 동시에 소화수가 방출되는 방식입니다. 오동작에 의한 수손 피해가 우려되나 무대부나 급격한 연소확대가 우려되는 장소에 사용이 됩니다.

 

 

2. 스프링클러 설치 시 주의사항

헤드설치 시 유의해야 할 사항이 우선 헤드의 감지특성을 우선할 것인지 방사 특성을 우선할 것인지의 문제입니다. 즉, 감지를 잘한다고 해도 살수에 장애가 되어 화재를 진압하지 못하거나 살수 장애가 없어도 감지를 하지 못하는 위치에 헤드를 설치하면 스프링클러의 헤드 설치가 무의미해집니다. 따라서 감지특성과 소화 특성을 모두 고려한 장소에 스프링클러 헤드를 설치하는 것이 바람직합니다.

 

① 헤드설치 높이

스프링클러의 화재 감지는 화재 시 발생되는 Fire Plumd에 의해 생성되는 ceiling jet flow에 의해서 헤드의 감열부가 작동되는 것으로 ceiling jet flow는 천장에서 5~12% 즉, 천장 면에서 30cm 이내에 형성됩니다. 그러므로 스프링클러 헤드를 30cm 이상 떨어뜨려 설치할 경우 작동이 지연되거나 작동이 안 될 수도 있습니다. 따라서 보 관련 규정이나 조명등 등의 장애가 없을 경우 반드시 천장에서 30cm 이내에 스프링클러헤드를 설치해야 합니다.

② 헤드배치

스프링클러의 헤드 배치는 수평거리기준(스프링클러의 화재안전기준 제10조 제3항)에 의해 일반건축물의 경우 반경 2.3m를 기준으로 하며 즉, 헤드를 중심으로 반지름 2.3m의 원 안에 바닥 부분이 포용이 되면 됩니다. 헤드 간 거리는 3.2~3.3m 이내가 되도록 하는 것이 바람직합니다. 헤드는 적정하게 배치하는 것이 가장 좋으며 너무 많이 배치해서 헤드 간 거리가 가까우면 skipping현상이 발생할 수도 있습니다. skipping현상이란, 헤드 간 거리가 가까워 작동된 헤드의 방출수로 인해 인접한 헤드가 작동되지 않는 현상으로 살수 장애의 한 현상입니다.

 

③살수장애

스프링클러헤드로 부터 반경 60cm 이상의 공간을 보유해야 합니다. 벽과 헤드 간 거리는 10cm 이상 간격을 떨어뜨려야 합니다. 배관, 행거, 조명기구 등 살수를 방해하는 것이 있는 경우 그 아래에 설치하거나 장애물 폭의 3배 이상 간격을 확보해야 합니다. 그러나 현실적으로 맞지 않는 경우도 발생합니다. 이때 엔지니어적인 생각으로 화재를 효과적으로 진압할 수 있는가를 판단해서 설치해야 합니다.

 

④ 헤드선택

스프링클러헤드의 선택은 반자가 없는 경우 상향식 휴즈블링크 타입이나 글라스벌브 타입의 헤드를 사용하며, 분사패턴이 가장 우수합니다. 또한 습식 이외의 방식에서는 제외조항(드라이펜던트 타입, 동파우려가 없는 장소, 개항형 타입)의 경우를 제외하고는 상향식 타입으로 스프링클러헤드를 설치해야 합니다. 일반사무실처럼 반자가 있는 경우 미관을 고려해 72℃ 후러시타입을 주로 설치하며, 그 밖의 장소에는 72℃환형타입을 주로 사용합니다. 주방이나 보일러 실에는 97℃~105℃의 헤드를 사용합니다. 또한 폭이 9m 이내의 장소에는 측벽형 타입도 설치가 가능합니다.

 

3. 관리상 알아두어야 할 사항들

화재가 발생해 스프링클러 헤드가 동작한 후 화재를 효과적으로 진압 또는 제어하기 위해서는 위에서 언급한 설치기준 및 그 밖의 화재안전기준에 명시된 기준들을 준수해야 하며 또한 다음의 기준들을 준수해야 합니다.

 

①헤드의 설치 상태 유지

헤드가 파손된 부분 없이 유지관리하는 것이 중요합니다. 헤드가 파손되거나 변형되면 헤드의 정상적인 방출패턴으로 방사되지 않으면 화재를 진압할 수 없게 됩니다.

 

②밸브의 차단관리 및 전기적 system의 정상화

밸브의 차단은 템퍼스위치(Tmaper s/w)로 항시 감시해야 하며, 프리액션(Pre-action Valve) 밸브방식 등은 항상 전기적인 작동상태가 정상적으로 유지할 수 있도록 관리해야 합니다.

 

③소화펌프의 정상상태 유지

소화펌프는 전기적 상태 및 매뉴얼 상태가 정상 상태에 있어야 하며, 균일한 살수밀도를 화재실의 바닥면에 공급하기 위해서는 캐비테이션(Cavitation) 및 워터해머 (Water Hammer) 등이 없도록 유지해야 합니다. 수조 등의 청소 후에는 반드시 펌프의 에어를 제거해 줘야 하며 압력챔버를 주기적으로 청소하고 펌프의 자동 기동 상태를 확인해야 합니다.

 

④소화펌프의 작동 setting

현재 화재안전기술기준/화재안전성능기준(2006년 12월 30일 이후)에는 소화펌프를 자동정지하지 못하게 규정되어 있어서 그 이후에 설치되는 소화펌프는 자동정지가 없는 상태로 유지하여야 하며, 그 이전에 준공이 된 건물이라도 가능하면 자동정지가 없는 상태로 유지하는 것이 좋으며 현장의 여건이 허용하는 한계에서 체절점 부근에서 정지할 수 있도록 소화펌프를 setting 하는 것이 펌프의 단독 기동 없이 효과적으로 화재를 진압할 수 있는 상태의 유지인 것입니다.