위험물 저장탱크의 고정포방출구 (Fixed Foam System)

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위험물 저장탱크의 고정포방출구

 

고정식 포소화설비의 방출구 종류

위험물 안전관리법에 관한 세부기준에 따른 분류

• Ⅰ형 : 고정지붕구조의 탱크에 상부포주입법(고정포방출구를 탱크옆판의 상부에 설치하여 액표면상에 포를 방출하는 방법을 말한다. 이하 같다)을 이용하는 것으로서 방출된 포가 액면 아래로 몰입되거나 액면을 뒤섞지 않고 액면상을 덮을 수 있는 통계단 또는 미끄럼판 등의 설비 및 탱크 내의 위험물증기가 외부로 역류되는 것을 저지할 수 있는 구조ㆍ기구를 갖는 포방출구
• Ⅱ 형 : 고정지붕구조 또는 부상덮개부착고정지붕구조(옥외저장탱크의 액상에 금속제의 플로팅, 팬 등의 덮개를 부착한 고정지붕구조의 것을 말한다. 이하 같다)의 탱크에 상부포주입법을 이용하는 것으로서 방출된 포가 탱크옆판의 내면을 따라 흘러내려가면서 액면 아래로 몰입되거나 액면을 뒤섞지 않고 액면상을 덮을 수 있는 반사판 및 탱크 내의 위험물증기가 외부로 역류되는 것을 저지할 수 있는 구조ㆍ기구를 갖는 포방출구
• Ⅲ 형 : 고정지붕구조의 탱크에 저부포주입법(탱크의 액면하에 설치된 포방출구로부터 포를 탱크 내에 주입하는 방법을 말한다)을 이용하는 것으로서 송포관(발포기 또는 포발생기에 의하여 발생된 포를 보내는 배관을 말한다. 당해 배관으로 탱크 내의 위험물이 역류되는 것을 저지할 수 있는 구조ㆍ기구를 갖는 것에 한한다. 이하 같다)으로부터 포를 방출하는 포방출구
• Ⅳ 형 : 고정지붕구조의 탱크에 저부포주입법을 이용하는 것으로서 평상시에는 탱크의 액면하의 저부에 설치된 격납통(포를 보내는 것에 의하여 용이하게 이탈되는 캡을 갖는 것을 포함한다)에 수납되어 있는 특수호스 등이 송포관의 말단에 접속되어 있다가 포를 보내는 것에 의하여 특수호스 등이 전개되어 그 선단이 액면까지 도달한 후 포를 방출하는 포방출구
• 특형 : 부상지붕구조의 탱크에 상부포주입법을 이용하는 것으로서 부상지붕의 부상 부분상에 높이 0.9m 이상의 금속제의 칸막이(방출된 포의 유출을 막을 수 있고 충분한 배수능력을 갖는 배수구를 설치한 것에 한한다)를 탱크옆판의 내 측로부터 1.2m 이상 이격하여 설치하고 탱크옆판과 칸막이에 의하여 형성된 환상 부분(이하 "환상 부분"이라 한다)에 포를 주입하는 것이 가능한 구조의 반사판을 갖는 포방출구

 

NFPA 11에 따른 분류

• 3.3.4.2 Type I Discharge Outlet. An approved discharge outlet that conducts and delivers foam gently onto the liquid surface without submergence of the foam or agitation of the surface.

• 3.3.4.3 Type II Discharge Outlet. An approved discharge outlet that does not deliver foam gently onto the liquid surface but is designed to lessen submergence of the foam and agitation of the surface.
• 3.3.15.1 Semisubsurface Foam Injection. Discharge of foam at the liquid surface within a storage tank from a floating hose that rises from a piped container near the tank bottom. (Ⅳ 형과 동일)
• 3.3.15.2 Subsurface Foam Injection. Discharge of foam into a storage tank from an outlet near the tank bottom. (Ⅲ 형과 동일)
• Open-top tank (Floating roof tank)의 Foam discharge device에 대해서는 별도의 정의는 없으나, NFPA 11. 5.3에 상세하게 설명되어 있음.

 

위험물 저장탱크의 포방출구 필요 수량

위험물 안전관리법에 관한 세부기준에 따른 수량

포 방출구는 다음표에 의하여 탱크의 직격, 구조 및 포방출구의 종류에 따른 수 이상의 개수를 탱크 옆판의 외주에 균등한 간격으로 설치할 것.

위험물 안전관리에 관한 세부기준 제133조 (포소화설비의 기준)

여기에서 Ⅰ형, Ⅱ형, 특형의 경우, 최소 숫자가 2 개 임을 주의해야 한다. 또한 아래 고정포 소화설비 필요 유량 및 시간을 참고하면, 탱크 직경이 24 m 미만인 것은 당해 포방출구의 개수에서 1을 뺀 개수가 유효하게 방출할 수 있도록 설치해야 한다.

NFPA 11에 따른 수량

• 5.2.5.2.1 Fixed-roof (cone) tanks shall be provided with approved fixed foam discharge outlets as indicated below table.

Table 5.2.5.2.1 Number of Fixed Foam Discharge Outlets for Fixed-Roof Tanks Containing Hydrocarbon Flammable and Combustible Liquids Requiring Alcohol-Resistant Foams

• 5.3.5.3.1 The design parameters for the application of fixed foam discharge outlets on top of the seal to protect open-top floating roof tanks shall be in accordance with below tabe

• A.5.2.7 Semisubsurface foam units should be spaced equally, and the number of units should be in accordance with below table

Table A.5.2.7 (b) minimum Number of subsurface Units

 

고정포 소화설비 필요 유량 및 시간

위험물 안전관리법에 관한 세부기준에 따른 유량과 방출 시간

• 포방출구는 다음 표의 위험물의 구분 및 포방출구의 종류에 따라 정한 액표면적 1m2당 필요한 포수용액양에 당해 탱크의 액표면적(특형의 포방출구를 설치하는 경우는 환상 부분의 면적으로 한다. 이하 같다)을 곱하여 얻은 양을 동표의 위험물의 구분 및 포방출구의 종류에 따라 정한 방출률(액표면적 1m 2당 매분당의 포수용액의 방출량) 이상으로 (나)의 표에서 정한 개수[고정지붕구조의 탱크 중 탱크직경이 24m 미만인 것은 당해 포방출구(III형 및 IV형은 제외)의 개수에서 1을 뺀 개수]에 유효하게 방출할 수 있도록 설치할 것

위 표에서 포수용량 량을 방출율로 나누면 방출 시간(분) 을 구할 수 있다.

(주) Ⅲ 형의 포방출구를 이용하는 것은 온도 20℃ 의 물 100g에 용해되는 양이 1g 미만인 위험물(이하 “비수용성”이라 한다) 이면서 저장온도가 50℃ 이하 또는 동점도가 100 cSt 이하인 위험물을 저장 또는 취급하는 탱크에 한하여 설치 가능하다.

• 제4류 위험물 중 비수용성 외의 것에 대해서는 (다)의 표에 불구하고 표 1에서 정한 포수용액양 및 방출률에 표 2의 세부 구분란의 품목에 따라 정한 계수를 각각 곱한 수치 이상으로 할 것

[표1] 수용성 위험물일 때 적용해야 하는 유량과 시간 (30분)

[표2]

 

NFPA 11에 따른 방출 유량과 시간

• Tanks Containing Hydrocarbons. Where fixed foam discharge outlets are used for fixed-roof (cone) tanks containing hydrocarbons, the minimum discharge times and application rates shall be in accordance with below table

Table 5.2.5.2.2 Minimum Discharge Times and Application Rates for Type II Fixed Foam Discharge Outlet on Fixed-Roof (Cone) Storage Tanks Containing Hydrocarbons

• If the apparatus available has a delivery rate higher than 0.1 gpm/ft2 (4.1 mm/min), a proportionate reduction in the time figure shall be permitted to be made, provided that the time is not less than 70 percent of the minimum discharge times shown.

70% 로 시간을 줄일 수 있다는 조항은 위험물안전관리법에서의 단서 조항이 아니므로 국내법을 할 때는 참고만 하도록 한다.

• Containing Flammable and Combustible Liquids Requiring Alcohol-Resistant Foams. Where fixed foam discharge outlets are used for fixed-roof (cone) tanks containing hydrocarbons, the minimum discharge times and application rates shall be in accordance with below table

Table 5.2.5.3.4 Minimum Application Rates and Discharge Times for Fixed-Roof (Cone) Tanks Containing Flammable and Combustible Liquids Requiring Alcohol-Resistant Foams

• Subsurface Injection. The minimum discharge times and application rates for subsurface application on fixed-roof storage tanks.

• Top-of-Seal System Design. The design parameters for the application of fixed foam discharge outlets on top of the seal to protect open-top floating roof tanks.

Table 5.3.5.3.1 Top-of-Seal Fixed Foam Discharge Protection for Open-Top and Internal Floating Roof Tanks

 

 

포소화설비 유량 및 포약제 저장 탱크 선정 시 고려할 점

• KFI(한국소방산업기술원) 인증받은 고정포의 방출구의 제작업체의 자료를 참고하여 방출 압력 3.5 bar 기준임.

• 소방펌프의 압력과 수리계산을 통하면 실제로 방출되는 압력이 3.5 bar 가 아닌 5~7 bar로 방출될 수 있음.
• 따라서 Proportioning Device와 Firewater supply, Foam concentrate storage tank를 선정할 때 수리계산(프로그램 혹은 손계산)을 통한 Margin을 확보. 잘 모를 경우에는 7 bar로 방출된다고 가정하고 Flow rate를 √ (7 / 3.5) ≒ 0.4를 통하여 40% 정도의 Margin을 확보하여 선정하는 것을 권장함.

비교 : NFPA 11에서는 Flow rate가 4.1 lpm/m2 보다 높은 경우 Discharge time은 70% 까지 줄이는 것을 허용하는데, 70% 까지 시간을 줄이면 유량은 142%가 되므로, 대략 40% 정도의 수치도 NPFA 11과 일치하는 것을 보임, 단 NFPA에서는 시간을 줄이므로 Foam concentrate storage tank에 대한 용량이 변하지 않으나 국내법에서는 시간을 줄일 수 있는 조항은 없음.

 

알코올 포의 사용 조건 (수용성 vs 비수용성)

• 위험물 안전관리법에 의한 알코올포의 사용조건
  • 비수용성: 온도 20℃의 물 100g에 용해되는 양이 1g 미만인 위험물

주의: 위험물안전관리법 시행령 별표1 - 위험물 및 지정수량에서 수용성/비수용성의 구분 기준과 포소화설비의 설계기준에서의 비수용성에 대한 구분 기준이 다르므로 포소화설비에서는 위 비수용성 정의에 따라 알코올 포를 사용하도록 한다.

[표2] 위험물 안전관리법에 관한 세부기준의 수용성 위험물

 

• NFPA 11에 의한 알코올포의 사용조건
  • Water-soluble and certain flammable and combustible liquids and polar solvents that are destructive to regular (non-alcohol-resistant) foams shall use alcohol-resistant foams.
  • In general, alcohol-resistant foams can be effectively applied through foam monitor or foam hose streams to spill fires of these liquids where the liquid depth does not exceed 1 in. (25 mm). Recent FPRF testing on SFFF would suggest that any gasoline with a minimum of 10 percent ethanol must be treated as a polar solvent for foam selection purposes.

위험물 안전관리법의 판정 기준과 다름을 인지할 것.

 

하부주입포의 사용 조건 (Ⅲ -Subsurface injection type)

탱크의 최초 폭발 및 화재로부터 고정포방출구가 손상을 입을 가능성이 적기 때문에 잘 설계되고 설치된 하부주입포 시스템은 상부주입고정포 보다 이점이 있음.

NFPA 11에 따른 사용 조건

• Subsurface foam injection systems shall be permitted for protection of liquid hydrocarbons in vertical fixed-roof atmospheric storage tanks. (Open-top tank에는 사용하지 못함)
• Subsurface injection systems shall not be used for protection of Class IA hydrocarbon liquids or for the protection of alcohols, esters, ketones, aldehydes, anhydrides, or other products requiring the use of alcohol-resistant foams. (Class IA와 내알코올포에는 사용하지 못함)
• The most viscous fuel that has been extinguished by subsurface injection where stored at ambient conditions [60°F (16°C)] had a viscosity of 440 centistokes (2000 SSU) and a pour point of 15°F (−9°C). Subsurface injection of foam generally is not recommended for fuels that have a viscosity greater than 440 centistokes (2000 SSU) at their minimum anticipated storage temperature. (Serivce의 점도를 확인할 것)

 

위험물 안전관리에 대한 세부기준에 대한 제한 조건

• 비수용이면서 저장온도가 50℃ 이하 또는 동점도가 100 cSt 이하인 위험물을 저장 또는 취급하는 탱크에 한하여 설치가 가능하다.

NFPA11에서는 440 cSt까지 사용 가능하지만, 위험물 안전관리법에 따르면 100 cSt 까지만 설치할 수 있음을 주의할 것.