소화수(Fire Water) 적용에 대하여.. (소화수 적용 기준)

소화수(Fire Water) 적용에 대하여.. (소화수 적용 기준)

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1. 소화설비 적용

 

 일반적으로 대규모의 석유 화재에 널리 쓰이는 소화약제는 물과 포 소화약제이다. 분말 및 가스 소화약제는 소규모의 화재 및 완전 또는 부분적으로 밀폐된 공간의 화재 진압에 효과가 있다.

 물은 석유 관련 시설물의 소화 시 화세 제어에 이용되며 화염 접촉과 고강도의 열복사 및 대류로 인한 손상으로부터 냉각시키는 역할을 수행함으로써 기기를 보호할 수 있다. 제한적으로 물을 소화제로 사용할 수 있는 경우가 있는데 미세한 물분무 설비일 경우에 한하며 인화성 액체 (인화점 37.8℃ 이하)의 소화에는 효과적이지 못하다.

 포말은 소방 및 소화 목적으로 사용할 수 있는데 탱크 화재 시 액면을 포말로 피복하여 복사로 인한 액체의 발화 위험을 줄일 수가 있으며 연소하고 있는 액체의 공기를 차단하여 소화하는 효과를 기대할 수 있다.

 탱크화재시 적용하는 소화약제의 적용 방사량은 해당 Code에서 기기간의 이격거리를 준수하는 경우를 기준으로 하며 현장에 설치된 기기의 이격거리 또는 위험성 평가 결과에 따라 적용 방사량을 조정하여야 한다.

 

1.1 공정지역 (Process Area)

 공정지역에 있어서 필요한 소화수량을 결정하기 위한 고려사항은 한 개의 단위 공정지역에서 한 번의 화재가 일어난다는 가정이 필요하며 경험적으로 볼 때 여러 공정지역에서 동시에 화재가 일어나기는 어렵다고 본다.

 공정지역은 일반적으로 고정식 물분부 소화설비, 소화전 설비 및 모니터로서 방출하며 소화전에 호스를 연결하여 사용한다.

 모든 설비들이 고정식 물분무 소화설비로 방호할 필요는 없으나 원격 조정에 의하여 감압이 가능하거나 내용물을 물로서 치환이 가능한 용기에 대하여는 필요 없다.

 또한, 구조물 파이프 랙 및 압력용기가 내화성이 있는 재질로 보호될 경우에는 필요 없다. 일반적으로 High Potential Hazard인 경우 즉각적인 물의 적용이 필요한 경우에 고정식 물분부 소화설비가 모니터 노즐 대신 공정지역을 보호하기 위하여 사용한다.

 

1.2 저장 탱크 지역 (Storage Area)

1) 탱크 화재 (Tank Fire)

 탱크 화재 소화의 주된 목적은 화재가 일어난 탱크로부터 주위 탱크 또는 인접 지역에 화재가 전파하는 것을 방지하기 위함이다. 고정식 지붕형 탱크 (Fixed Roof Tank) 및 부상식 지붕형 탱크 (Floating Roof Tank)의 화재를 소화하기 위하여 고정포 방출구를 설치한다.

 

2) 부상식 지붕 외류 화재 (Floating Roof Rim Fire)

 화염에 의하여 탱크의 가열된 외벽에 소화수를 방사하여 냉각하는데 이는 포말의 피복효과를 유지하여 가열된 외벽에 의한 재점화를 방지하기 위함이다.

 수직형 탱크의 외벽이 화염에 접촉할 경우 소화수 방사량은 10 L/min/㎡이 요구되며 소화수 요구량을 산정하기 위하여 탱크 표면적은 탱크 높이의 절반을 고려할 수도 있다. 탱크의 상부에는 포수용액을 직접 방사하는 경우에 6.5 L/min/㎡의 방사량을 탱크 단면적에 적용하고 고정포 방출구를 사용하는 경우에는 4 L/min/㎡으로 줄일 수이다.

 

3) 화재 전파 방지 (Prevention of Fire)

 화재 전파 방지는 최소한의 요구 사항이며 화재 탱크 진화 시 주위 탱크를 냉각하기 위한 소화수를 공급한다.

부상 지붕형 탱크의 외벽에 냉각수를 사용하는 것은 화재가 일어난 탱크에 포말이 지속적으로 형성되는 것을 돕기 위함이며 냉각만을 위하여 사용하는 것은 효과적이지 못하다.

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2. 소화수량 산정

 

소화수 용량을 결정하기 위한 일반적인 위험 분석은 아래와 같으며,

• 최대 소화수량을 필요로 하는 사고에 대하여 예상되는 소화설비를 정한다
• 사고시 소화설비로 방호하기 위한 가능 소화수량을 정한다

 

1) 손실 위험의 판단

각 손실 scenario에 대한 필요 소화수량을 결정할 수 있는데 다음의 사고 위험 중에서

최대 소화수량을 필요로 하는 경우는 주로 다음의 경우에 해당한다.

• 누출화재 또는 건축물 화재
• 탱크 지역 화재
• 건축물 또는 설비의 폭발
• 증기 폭발

2) 예상 소화 수량

소화 수량은 자동식/수동식으로 구분되고 고정 소화 설비 및 주어진 위험 상황에서 직접 손으로 화재를 진화하는 가변형 소화 설비에 의하여 결정된다.

 

2.1 소화수량 산정방법

1) 고정식 소화설비 유량 (Fixed System Demand)

고정식 소화설비는 포소화설비, 스프링클러설비 및 물분무설비를 의미한다. 물분무소화설비는 가스감지기, 열감지기, 감열작동헤드, 자외선 또는 적외선 감지기 (UV/IR) 및 수동 원격조작에 의하여 작동한다.

단일 설비에 대한 소화수량은 각 소화설비의 유량 기준을 적용하여 산정하며 두 개 이상의 설비에 대한 소화수량은 필요 소화수량을 계산하여 가장 크게 필요한 압력에서 실제 방출되는 소화수량으로 보정하여야 한다.

1. 누출화재 시에는 화재로 인하여 작동에 예상되는 누출지역에서의 모든 소화설비
2. 저장탱크 화재시에는 화재탱크에 대하여 적용하여야 하는 소화설비 및 인접 탱크의 노출화재 방호를 고려한다.
3. 공정기기, 건물 또는 증기운 폭발 시에는 고정식 소화설비에 손상을 줄 수가 있으므로 이로 인한 소화수의 손실량을 고려한다.

자동식 물분무 헤드는 면적 기준으로 하며, 공정설비에 설치할 수 있고 펌프 반응기, 중간 탱크, 저장조 등의 인화성 물질을 취급하는 기기에 직접 설치한다.

자동식 물분무 헤드 집합 배관, 전기/계장 전선 등 인화성 물질을 취급하는 공정지역에 직접 설치할 수 있다.

자동식 물분무 헤드 설비는 인화성 물질을 저장하는 압력 탱크, 대기압 탱크가 이격거리를 충분히 확보하지 못했을 경우 설치한다.

자동식 폐쇄형 스프링클러 및 자동식 물분무 헤드는 인화성 물질을 저장하는 건물 및 이를 취급하는 공정 관련 건물에 설치한다.

경우에 따라서 폼, 폼 워터 또는 수성막포 설비가 인화성/가연성 액체를 취급하는 장소에 설치한다.

대규모의 저장조 및 탱크가 다른 탱크 또는 기기에 의하여 노출되는 경우 노출되는 탱크 부위를 보호하기 위한 물분무설비를 설치한다.

자동식 스프링클러 및 물분무 설비를 중요한 냉각탑에 설치한다.

자동식 소화설비는 다음의 방법에 의하여 기동 시키며 설계하여야 한다.

• Temperature sensor
• Diffasirm-head-type 가연성 가스 감지기(Cowbustible gas detector) : 인화성 증기 또는 가스 발생 위험 지역
• Remote-manual-control station

 

2) 수동식 소화설비 유량

수동식 소화설비로는 옥내소화전, 옥외소화전 및 모니터를 사용하며 플랜트 방호에 있어서 필수적인 설비이다. 물분무소화설비가 작동할 수 없는 상태에서는 소화전 및 모니터가 중요하게 이용되며 다량의 소화수를 적용할 수 있다.

고정식 모니터 노즐은 공정지역 주위에 설치하며 접근성 및 방호 범위를 고려하여야 한다. 공정지역의 모든 구역이 최소 두 개 이상의 모니터 노즐로 방사하여 도달되도록 한다.

모니터 노즐의 유량은 압력 6.9 bar에서의 직사로 주수 하였을 때를 기준으로 하며 일반적으로 각 소화전에서 1900L/min의 소화수량이 이용 가능하다.

1. 누출화재 시에는 호스 및 모니터 노즐 유량으로 가연물을 제어할 수 있으며 노출 기기의 냉각이 가능하다.
2. 저장탱크 화재시에는 소화전으로부터 포 방출배관에 포 수용액을 공급하기 위하여 반고정식 포소화설비가 필요하며 모니터는 탱크 표면 및 노출방호를 위하여 필요하다.
3. 공정기기, 건물 또는 증기운 폭발 시에는 소화전 및 모니터에 손상을 줄 수가 있으므로 이로 인한 소화수의 손실량을 고려한다.

소화전을 연결하여 소화수를 이용하는 경우 소화펌프에서 가장 먼 소화전의 호스접결구(2.1/2")에서 6.2~6.9 bar의 이 필요하다.

소화수를 소방차의 승압펌프로부터 연결하여 이용하는 경우 소화펌프로부터 가장 먼 소화전의 소방차 연결구의 압력은 3.5 bar 이상이 필요하다.

모니터는 방호를 효과적으로 도달거리 및 방호 면적을 유지하기 위하여 1900L/min의 유량 및 6.9 bar의 압력 조건이 필요하다.

노즐 압력 6.9 bar로 방사하는 경우 바람이 없는 조건에서 1900L/min의 유량으로 방사하는 경우 최대 수평 도달거리는 45m이고 방출수의 중앙 부위의 도달거리는 36m 정도이다.

고정식 모니터에 설치하는 노즐을 부상/직사형으로 방사 가능하도록 해야 한다. 이는 공정기기를 가까운 거리에서 직사하여 방호하는 경우 수류에 의한 손상을 방지하기 위해서다.

고정식 모니터는 방출 대상 기기로부터 15~30 이격하여 설치하고, 만약 장애물로 인하여 가까이 설치가 필요하면 복사열을 차단하기 위한 방호벽을 고려할 수 있다.

모니터 노즐은 물 또는 포수용액을 이용할 수도 있으며 전기 또는 수압 기동에 의한 Reroute control 및 Osciloating이 가능한 방법을 고려하기로 한다.

 

2.2 소화수 요구량

소화수 요구량을 결정하는 데에 있어서 실험과 경험에 의한 요구량이 중요한 사항으로서 각국의 Code 및 실제의 설계기준에 적용되고 있으며 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

 

1) National Fire Protection Association (NFPA)

설비가 화재에 노출이 되었을 때 설비의 허용 온도에 이르지 않게 하기 위하여 물을 이용하여 냉각을 할 때 노출 표면의 열을 63.1 kW/㎡ (20,000 Btu/hr/ft2) 흡수하여 18.93 kW/㎡ (6,000 Btu/hr/ft2)으로 감소시키기 위하여 8.2 L/min/㎡의 유량으로 냉각할 수 있지만 손실을 감안하여 10.2L/min으로 정하고 있다. 그러나, 주변 노출지역 및 주위 탱크의 복사열 방지를 위한 유량은 고려되지 않고 있다.

 

2) 독일 기준

탱크가 화염 가운데 위치하고 9m 이상 채워져 있는 탱크 벽의 1m 단위 길이 당 수직길이를 냉각할 때 383.79 kW의 열이 흡수되는 것을 고려하였다. 이론적으로 이열을 흡수하기 위하여는 615 Liter/hr의 물이 증발되어야 하므로 800 Liter/hr (13 L/min)를 권장하고 있다.

 

3) 프랑스 기준

화재가 난 탱크 반경의 2.5배 거리 안의 주위 탱크는 냉각되어야 한다. 그러나, 여러 기의 탱크가 있는 방유제 내의 화재 시 냉각을 의미하지는 않는다.

 

4) 영국 기준

탱크에 Deluge system을 설치하여 화재 시에 충분한 양의 소화수를 방사하여 탱크 주위의 복사열에 의하여 노출되었을 때 탱크 표면온도가 100℃를 넘지 않도록 설계한다. 탱크 주위의 최대 허용 복사열은 소화설비 설치 시 32 kW/㎡을 기준으로 한다.

통상적으로 8mm 구경 이상의 개방형 노즐을 이용한 고정식 물분무 설비를 적용하며, 고정식 물 모니터 설비는 화재 노출 부위를 고르게 보호할 수 없으므로 단독으로 사용하지 않는다.

 

5) 공정지역의 소화수 요구량

소화전 및 모니터를 주 소화설비로 이용하여 플랜트를 방호하는 경우에 소화수 요구량은 다음과 같으며 고정식 소화설비를 이용하는 경우에는 고정식 소화설비에 필요한 소화수량에 소화전 및 모니터에 동시에 방수하기 위하여 필요한 여유치를 더한다.

 

① 위험물안전관리법시행규칙 (별표 17)

국가화재안전기준 NFSC 102 및 109에서 규정하는 기준치보다 다소 크게 적용하고 있음.

설비의 종류	방수량	방수압력	방사시간
옥내소화전	260 L/min (최대5대)	350 kPa (3.5 bar)	30분
옥외소화전	450 L/min (최대4대)	350 kPa (3.5 bar)	30분

② NFPA 14 & 24

Equipment	Flow Rate	Residual Pressure	Flow Duration
Class I (2.1/2”) standpipe	250 gpm (946 lpm) (2~5대)	6.9 bar (2.1/2”)	최소 30 min
Class II (1.1/2”) standpipe	100 gpm (379 lpm) (설치대수)	4.5 bar (1,1/2”)	최소 30 min
Class III (1.1/2” & 2.1/2”) standpipe	500~1,250 gpm (2~5대)	4.5 bar (1,1/2”) 6.9 bar (2.1/2”)	최소 30 min
Hydrant & monitor nozzle	250 gpm (946 lpm) (2~5대)	6.9 bar (2.1/2”)	최소 30 min

방사 시간은 방호대상물의 위험등급에 따라서 NFPA 13에서는 다음과 같이 규정하고 있다.

• Light hazard                          30 min
• Ordinary hazard                    60~90 min
• Extra hazard                         90~120 min

③ API 2001

Scenario Area	Fire Water Flow	Flow Rate
Radiation heat protection	-	4.1 L/min/㎡
Process area handling flammable liquids or high pressure flammable gases	15,000 L/min~38,000 L/min (900 ㎥/hr~2,280 ㎥/hr)	Cooling: 8.2~12.3 L/min/㎡ Suppression: 12.4~20.4 L/min/㎡
Process area handling gases or combustible liquids	11,000 L/min~19,000 L/min (660 ㎥/hr~1,140 ㎥/hr)	8.2~12.3 L/min/㎡

방수압력 및 방사 시간은 다음과 같다.

Equipment	Residual Pressure	Flow Duration
Fixed monitor	690 kPa (6.9 bar)	4~6 hr
Hydrant hose stream	690 kPa (6.9 bar)	4~6 hr

 

2.3 물분무 요구량

고정식 물분무 소화 설비는 가연물이 제거되기 전까지 화재 강도를 제어하거나 기기의 냉각을 위한 수단으로, 물분무 설비는 인화성 액체 또는 가스의 인화점이 상온 이하이거나 인화점 이상으로 가열된 탄화수소계 화재를 진압할 수는 없으며 액체 인화점 38℃를 넘는 경우 인화점 이하의 상태에서 화재가 일어난 경우 소화할 수 있다.

 

1) 물분무소화설비의 방호 목적

① 화재 진화(Extinguishments)

화재 시 표면 냉각 효과, 수증기에 의한 질식 효과, 특정 액체의 유화 작용, 희석 작용, 또는 이들 요소의 조합에 의해 방호대상물의 소화를 할 수 있다.

• Cable trays and cable runs
• Belt conveyers
• Conveyor belt

화재 진화를 위한 물분무 적용량은 화재 상황에 따라 다르며 정확한 기준은 없으나 일반가연물 및 액체위험물에 대한 물분무량은 6.1~20.4 L/min/㎡이다.

물은 인화성 액체의 화재를 소화하는 데에 있어서 완전히 효과적이지는 못하다.

② 화재 억제 / 화세 억제(Control of Burning)

인화점이 낮은 가연성 액체의 화재 등에서 물 분무로는 완전히 제어할 수는 없지만 화재를 억제시킴으로써 다른 물건으로 연소하는 것을 방지하고 그 사이에 미연의 가연성 액체를 제거하는 등의 처치를 하거나, 또 다른 소화 수단과 병용하거나, 가연성 가스의 화재 등에서 완전하게 소화하면 가스가 실내에 퍼져서 폭발의 위험이 발생됨으로, 물 분무로 화염을 덮어서 국한해 가면서 연소를 계속 시키는 경우에 사용된다.

• Pump, compressor and related equipments
• Flammable and combustible liquid pool fires

화제 억제 (연료에 따라 다름)를 위한 물분무량은 12.2~20.4 L/min/㎡이다.

③ 노출 방호 / 연소 방지(Exposure Protection)

저장탱크, 반응 설비 등을 근접 화염으로부터 방호하기 위하여 그들 설비의 주변을 물 분무로 덮어서, 냉각과 동시에 방호대상물면에 대한 방사열을 차단 혹은 감소시키는 경우에 사용한다.

• Vessels
• Heat Exchanger

노출 방호(연소 방지)를 위한 물분무량은 일반적으로 4.1~10.2 L/min/㎡이다.

④ 화재 예방(Prevention of Fire)

화재 발생의 예방을 위하여, 예컨대 어떤 온도 이상으로 되면 발화 또는 폭발 등의 위험성이 있는 설비, 가연성 가스의 저장탱크 등을 물 분무의 냉각 효과에 의하여 허용 온도 이하로 억제할 경우에 사용된다.

 

2) 물분무 적용 기준

① 위험물안전관리법시행규칙 (별표 17 I-5-아)

• 방사구역(150㎡ 이상) 의 표면적 1㎡당 20L/min로 30분간 방수할 수 있는 양

② 위험물안전관리에관한세부기준 (소방방재청고시 제2004-8호)

• 지정수량의 4,000배를 초과하여 위험물을 저장 또는 취급하는 공지단축 옥외저장탱크에 있어서 탱크의 표면에 방사하는 물의 양은 탱크의 높이 15m마다 원주길이 1m에 대하여 37L/min로 20분간 방수할 수 있는 양
• 공지단축 옥외탱크의 화재시 20 kW/㎡ 이상의 복사열에 노출되는 표면을 갖는 인접한 옥외저장탱크에도 물분무설비로 방호조치

③ 국가화재안전기준 (NFSC 104, 물분무소화설비의 화재안전기준)

• 소방기본법시행령 별표2의 특수가연물을 저장,취급하는 소방대상물 또는 그 부분에 있어서는 그 바닥면적 (50㎡를 초과하는 경우에는 50㎡) 1㎡에 대하여 10L/min로 20분간 방수할 수 있는 양
• 차고 또는 주차장에 있어서는 그 바닥면적(50㎡를 초과하는 경우에는 50㎡) 1㎡에 대하여 10L/min로 20분간 방수할 수 있는 양
• 절연유 봉입 변압기에 있어서는 바닥면적을 제외한 표면적을 합한 면적 1㎡에 대하여 10L/min로 20분간 방수할 수 있는 양
• 케이블트레이, 케이블덕트 등에 있어서는 투영된 바닥면적 1㎡에 대하여 12L/min로 20분간 방수할 수 있는 양
• 콘베이어 벨트 등에 있어서는 벨트부분의 바닥면적 1㎡에 대하여 10L/min로 20분간 방수할 수 있는 양

④ NFPA 15 & API 2030

Item		Application Rate (L/min/㎡)
1) Exposure Production General		4.1 ~ 10.2
2) Exposure Production for Specific Application
> Air fin Coolers / Fired Heater Supports / LPG Loading Rack / Motors / Pipe Rack		10.2
> Compressor	General	10.2
	Compressors in Building	12.2
> Cooling Towers		6.1 ~ 20.4
> Pressure Vessel, Exchangers & Towers	Radiant Exposure	0 ~ 4.1
	Non pressure	4.1 ~ 10.2
> Transformers / Turbines		10.2
> Pumps / Well Heads		20.4
3) Control of Burning		12.2 ~ 20.4
4) Extinguishment
> Combustible Solid		6.1 ~ 12.2
> Combustible Liquid		14.6 ~ 20.4
> Flammable Liquid		가능하지 않을 수도 있음

 

2.4 저장탱크 지역에서의 방사량

물체가 흡수하는 복사열은 이격거리의 제곱에 반비례한다. 화원과 가까운 기기는 냉각을 위하여 더 많은 양의 소화수가 필요하고 멀면 멀수록 적게 필요하다. 정확한 소화수량의 계산은 복사량의 정도, 반사면의 흡수량, 화재 형상에 미치는 바람의 영향 및 화원으로부터 기기의 이격거리에 따라 다르다.

일반적으로 기기에 방사하는 소화수는 화재에 직접적으로 관계하기보다는 소화활동과 관련된 방법적 요인에 관계한다. 그러므로, 비상시 상황을 지속적으로 평가하여 소화방법을 가장 적절한 수단으로 강구하여야 한다.

만약 소화수가 기기 표면에서 기화되지 않으면 기기가 보호된다고 판단되며, 기기 표면은 그다지 뜨겁지 않을 것이다. 만약 수원에 제한이 생기면 보다 긴급한 지역에 사용되도록 고려하여야 한다.

 

1) 위험물안전관리에관한세부기준

공지 단축 옥외탱크의 화재 시 20 kW/㎡ 이상의 복사열에 노출되는 표면을 갖는 인접한 옥외 저장탱크가 있으면 당해 표면에도 탱크의 높이 15m마다 원주 길이 1m에 대하여 37L/min의 유량으로 물분무설비로 방호조치를 한다.

탱크의 높이 15m마다 37L/min의 유량을 적용하므로 단위면적 당 유량으로 환산하면 탱크의 높이에 따라서 2.46 L/min/㎡ ~ 37 L/min/㎡로 적용 유량의 변동이 큰 문제점이 있다.

 

2) NFPA 15, Water Spray Fixed System for Fire Protection

설비가 화재에 노출이 되었을 때 설비의 허용 온도에 이르지 않게 하기 위하여 물을 이용하여 냉각을 할 경우 노출 표면의 열을 63.1 kW/㎡ (20,000 Btu/hr/ft2) 흡수하여 18.93 kW/㎡ (6,000 Btu/hr/ft2)으로 감소시키기 위하여 8.2 L/min/㎡의 유량으로 냉각할 수 있지만 손실을 감안하여 10.2L/min으로 정하고 있다. 그러나, 주변 노출지역 및 주위 탱크의 복사열 방지를 위한 유량은 고려하지 않고 있다.

 

3) 저장탱크의 물분무 방사량(Water Application Rate)

수직형 탱크의 외벽이 화염에 접촉할 경우 소화수 방사량은 10 L/min/㎡이 요구되며 소화수 요구량을 산정하기 위하여 탱크 표면적은 탱크 높이의 절반을 고려할 수도 있다. 탱크의 상부에는 포수용액을 직접 방사하는 경우에 6.5 L/min/㎡의 방사량을 탱크 단면적에 적용하고 고정포 방출구를 사용하는 경우에는 4 L/min/㎡으로 줄일 수이다.

위험물 저장 탱크의 냉각을 위한 방사량을 국내, 해외 규격(Code and Standard) 및 법규(Regulation)를 정리하여 보면 <표 6>과 같은 기준으로 한다.

 

<표 6> Water Rates for Cooling Storage Tanks

International Standards	Water Rates	Duration
5) 위험물 안전관리법	37 L/min/m	20분
6) 고압가스 안전관리법 가연성가스의 저장탱크가 상호 인접하여 있는 경우나 산소 저장탱크와 인접하여 있는 경우의 냉각
> 저장탱크 상호간의 길이가 1m 또는 저장탱크 최대지름의 1/4 이하	8 L/min/㎡	30분
> 저장탱크 상호간의 길이가 두 저장탱크 최대지름의 합의 1/4 이하	7 L/min/㎡	30분
7) 액화석유가스 안전관리법 액화가스 저장탱크의 온도상승방지	5 L/min/㎡	30분
8) API (American Petroleum Institute)
> Atmospheric storage tanks	4.1 L/min/㎡	4~6시간
> Pressurized storage tanks (LPG and etc.)          - Radiant exposure          - Non pressure flame contact          - Jet flame impingement	0~4.1 L/min/㎡ 4.1~10.2 L/min/㎡ 20.4 L/min/㎡	4~6시간 4~6시간 4~6시간
9) GE GAP (GE Global Asset Protection Guidelines)
> Atmospheric storage tanks       > Pressurized storage tanks       > Cryogenic and low pressure storage tanks	37.2 L/min/m 14.2 L/min/㎡ 10 L/min/㎡	4시간 4시간 4시간

 

4) 저장탱크의 포수용액 방사량(Foam Application Rate)

포말은 대규모 석유 화재에 가장 광범위하게 사용하는 소화약제이다. 화재 시 복사열에 따라 부상식 지붕형 탱크의 포말격벽 (Foam Dam;일명 굽도리판), 고정식 지붕형 탱크의 표면하 방출 또는 탄화수소계 액면의 상부에 대하여 수평면 또는 근접 수평면에 방사한다.

포수용액에 의하여 형성된 피막은 액면을 복사열로부터 보호하며 재점화 위험을 감소시키어 화재를 진화할 수 있다. 포수용액은 소화 목적으로 사용하는 경우의 방사량은 5~10 L/min/㎡이며, 포 원액의 종류, 방사방법 및 주위 여건에 따라 다르다.

최소 방사 시간은 30~40분 정도이며 원유 저장 탱크의 화재 시 방사 시간은 60분 정도가 적당하다. 만약 시간이 이 시간보다 적으면 소화할 수 없는 경우가 있으며 이런 경우 화재는 진화에 이르기 전에 커질 수도 있으며 수용액의 방사량은 다음 <표 7>과 같다.

 

<표 7> Foam Solution Application Rates for Storage Tanks

Tank and Discharge Type	Application Rates	Duration
10) 위험물안전관리에관한세부기준   고정지붕구조탱크       >  I형 (상부포주입법)       >  III형 (하부포주입법)       >  IV형 (반하부포주입법)   고정지붕구조/부상덮개부착고정지붕구조탱크       >  II형 (상부포주입법)   부상지붕구조탱크       >  특형 (상부포주입법)   수용성위험물 저장탱크       >  I형, II형, IV형	4 L/min/㎡ 4 L/min/㎡ 4 L/min/㎡ 4 L/min/㎡ 8 L/min/㎡ 8 L/min/㎡	15~30분 25~55분 25~55분 25~55분 15~30분 20분/30분/30분
* NFPA   Fixed roof tank with foam chamber       >  Type I foam discharge outlet       >  Type II foam discharge outlet   Sub surface application outlet   Floating roof tank with fixed discharge outlet       >  Annular ring area with foam dam       >  Under metal weather seal   Alcohol Resistant Foam       >  Type I, Type II	4.1 L/min/㎡ 4.1 L/min/㎡ 4.1 L/min/㎡ 12.2 L/min/㎡ 20.4 L/min/㎡ 제작자	20~30분 30~55분 30~55분 20분 10분 30,55분

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3. 소화수 공급 설치

3.1 소화주배관 (Fire Main)

소화주배관은 배관망을 형성하여 각 지역은 격자의 형태로 격자망을 구성하도록 배치하여야 한다.

배관망은 화재 시 여러 방향에서 동시에 소화수가 공급되도록 하기 위함이 목적이며 한 곳의 배관에 손상이 있거나 보수 중일 경우 다른 배관을 통하여 소화수가 공급되도록 하기 위함이다.

각 배관망의 분기점마다 상기 개방상태인 개폐 표시 형 밸브를 설치하는데 이는 보수를 위하여

밸브를 폐쇄하여도 소화수의 50% 용량 이상이 공급될 수 있도록 고려하여 배치한다.

 

3.2 수원 (Fire Water Source)

소화수는 소화수조로부터 소화펌프를 통하여 소화주배관을 통하여 소화설비에 공급되도록 한다.

소화수조로 통상적으로 저수조(pond)및 저장 탱크의 형태로 구성되며 4~6시간 (API 4~6hr

GE GAP 4hr) 정도 충분히 공급할 수 있는 양을 확보하여야 한다. Cooling water basin을 raw water reservoir & 소화수 겸용으로 사용할 수 있다.

 

3.3 소화펌프 (Fire Pump)

소화펌프는 적어도 2대 이상 필요하며 1대는 화재 시 주펌프로써 1대는 예비펌프로 정격 용량의 100%를 필요로 한다. 소화펌프는 Non-hazardous area에 설치되며 동시에 2대가 화재나 사고로부터 손상되는 것을 방치할 수 있다.

예비펌프는 Diesel engine으로 구동하는 펌프로 하고 주 펌프는 Motor로 구동되는 펌프로 하여 비상전원을 연결하는 것이 일반적이다. 소화펌프는 운전형태 및 목적에 따라 여러 가지 조합으로 선택하여 사용할 수 있다

  ■ 100% 용량으로 2대를 사용하는 경우

    : 엔진 구동 펌프 2대

    : 엔진 구동 펌프 1대, 모터 구동 펌프 1대

  ■  50% 용량으로 3대를 사용하는 경우

    : 엔진 구동 펌프 3대

    : 엔진 구동 펌프 2대, 모터 구동 펌프 1대

 

위의 경우에 구동 중인 펌프 1대가 고장 나더라도 나머지 펌프는 100% 용량을 공급할 수 있게 설계한다.

 

3.4 소화펌프 용량

소화펌프용량은 플랜트에 소요되는 최대 용량을 고려하여 소화수가 공급되도록 하며 아래의 경우를 고려하여 산정한다.

• 최대 소화 유량을 필요로 하는 경우의 화재
• 최대 소화 압력을 필요로 하는 경우의 화재
• 최대 압력 손실을 필요로 하는 경우의 화재

최대 필요유량은 고정식, 수동식 소화설비에 필요로 하는 양을 고려하며 최소 1000 gpm (3780 L/min)에서 부터 12,000 gpm(45,360 L/min) 이상이 필요하다. 소화수는 적어도 24hr(GE GAP 8hr) 내에 보충되도록 하여야 한다.

 

3.5 충압펌프 (Jockey Pump)

충압펌프는 소화주배관의 압력을 상시 일정 수준 이상으로 유지하여 화재 시 소화 주펌프가

기동하여 소화 압력에 필요한 압력으로 공급하는데 소요하는 시간을 단축하는데 목적이 있다.

충압펌프의 용량은 소화 주배관에서 발생하는 누출량을 공급하기 위한 유량으로 고려하되 플랜트의 크기 내 배치에 따라 다르지만 300㎥/hr ~ 50㎥의 유량과 7~9 barg의 압력을 갖는 것이 일반적이다.

국내의 경우 펌프의 정격 토출 압력은 최고위 토출구의 자연압 보다 2 bar 더 크게 한다.

압력용기(Pressure chanle)를 기름용 수압개폐장치로 하여 압력 스위치(Pressure Switch)를 설치하는 방식이 국내에서 이용되며 NFPA 20에서는 압력 스위치를 토출 후 배관상에 직접 설치하도록 하고 있다.

펌프 제어반을 전격 공급 이상을 나타내고 별도의 수평형 윈심식 소화펌프의 경우 소화수의 최저 공급 수위가 펌프입출보다 높아야 한다.(국내의 경우에는 물올림 장치 설치 시 사용가치), 펌프의 용량은 65%의 정격 수두에서 150% 이상의 정격 유량 이상 공급 가능하며 체절 압력이 정격 수수의 120%를 넘지 않아야 한다.

 

A. 수직형 원심식 소화 펌프의 경우

• 펌프의 용량은 65%의 정격 수두에서 150% 이상의 정격 유량 이상 공급 가능하며 체절 압력이 정격 수수의 140%를 넘지 않아야 한다.
• 상시 소화수는 충압 펌프에 의하여 7 barg를 유지하여야 하며 간략 시험을 위하여 옥외 소화전을 사용 할 때 이용 가능한 압력을 유지하기 위함이다. 소화주 배관의 가장 말단에서 화재시 9~10 bar의 압력이 유지 될 수 있도록 압력을 결정하며 이때 허용하는 최대 유속은 3~3.5m/sec로 한다. 엔지구동 펌프는 최대용량으로 구동했을 때 8~12hr 이상 구동 할 수 있는 양의 연료탱크를 확보해야 한다.

 

B. 소화펌프 기준

• 주 펌프는 소화수 배관의 압력이 최소 전압 6 barg (또는 Jockey Pump Setting 압력의 2bar 이하)로 떨어지면 구조하여야 한다.
• 예비펌프는 주 펌프가 구동하지 않거나 구동하였으나 필요 압력이 30초 이내에 충분히 유지 되지 못하는 경우 구동하도록 한다.
• 수동기동의 경우 각 펌프는 펌프 근처의 현장 및 콘트롤 중에서 기동이 가능하며 작동을 정지하는 것은 펌프 근처의 현장에서만 가능하도록 한다.
• 처음은 두번째 가동되는 펌프는 자동으로 나머지는 수동으로 가동 가능.
• 충압펌프의 작동압력은 정지 압력보다 1kg/㎠정도 낮게 하고 충압펌프의 정지 압력은 펌프의 체절압력 이하에서 정지하도록 하며 충압펌프의 체절압력은 주 펌프의 체절압력 이하가 되게 한다. 소방 주 펌프의 자동기동 압력은 충압펌프의 기유압력보다 0.5kg/㎠ 낮게 선정하며 소방 주펌프를 2대 이상 설치하는 경우에는 순차적으로 1kg/㎠씩 낮춘다.