이산화탄소 소화약제, 배관 내 분당 최소유량을 계산해보자

문제를 하나 풀어보고자 한다. 석탄창고에 이산화탄소 소화설비를 설치할때 필요한 약제량을 구하고, 저장용기의 수를 구하고, 배관내 분당 최소 유량을 구해보자.

 

이산화탄소 소화설비의 분당 최소유량 구하는 문제

문제에 접근하는 방법

가. 석탄창고의 체적은 10m × 5m × 5m = 225㎥이다.

나. 체적당 소화약제량은 석탄창고는 약제량 기준표에 따라 방호구역 체적 1㎥당 2.7kg의 소화약제량이 필요하다.

다. 자유유출 방식의 계산이 필요하다. 이산화탄소 소화약제는 방출압력이 강하고, 심부화재의 경우 방출시간이 7분으로 장시간 소요되고, 방호구역에 방사되었을 때 약 500배 이상의 체적 팽창이 이루어지기 때문에 실내에 과압이 발생한다. 그래서 공기와 소화약제가 방호구역 외부로 흘러나가게 되므로, 약제량을 구하기 위해서는 자유유출에 의한 공식을 적용하여야 한다.

라. 방출소요시간과 심부화재이므로 2분 이내의 설계농도를 생각해야 한다. 또한 이산화탄소 소화설비의 배관 구경은 전역방출방식에 있어 B급 화재는 1분, A급 화재는 7분 이내에 방사될 수 있어야 하고, 심부화재인 경우 설계농도가 2분 이내에 30%에 도달하여야 한다는 전제를 가지고 계산에 임하여야 한다.

 

 

이산화탄소 소화약제량과 저장용기수

가. 필요한 이산화탄소 소화약제량(kg)

석탄창고는 방호구역의 체적당 약제량이 2.7kg에 해당하므로, 석탄창고의 체적인 250㎥을 곱해주면 된다. 그러면 전체 필요한 소화약제량은 675kg이 산출된다.

실 체적 × 체적당 약제량 = 250㎥ × 2.7kg/㎥ = 675kg

 

나. 저장용기 수

고압식의 충전비는 1.5 ~ 1.9인데 문제에서 저장용기의 충전비를 1.5로 한다고 하였으므로 68ℓ 용기에 45kg을 저장한다. 그러므로 전체 필요한 소화약제량 675Kg을 68ℓ 저장용기에 충전비 1.5로 저장할 경우 총 15병이 필요하다.

675kg/45kg = 15병

 

필요 소화약제량과 저장용기의 수 구하는 방법

배관 내 분당 최소유량을 구해보자.

가. 7분 이내 방사해야 하므로

전체 필요한 약제량은 675Kg인데, 석탄창고는 심부화재로서 7분 이내에 방사하여야 한다. 그래서 분당 방사량은 675kg/7분 = 96.43kg/1분

 

나. 설계농도가 2분 이내에 30%에 도달해야 하므로

① 설계농도 30%에 도달할 때, 체적당 이산화탄소 약제량

  

2분 이내 설계농도 30%에 도달할 때의 약제량 구하는 방법

C는 체적에 따른 소화약제의 설계농도(%)인데 2분 이내 설계농도가 30%에 도달해야 하므로 30%를 적용한다.

선형상수 S(㎥/kg) = K1 + K2 × t로 구한다. K1 = 22.4/분자량 이므로 이산화탄소(CO2)의 분자량 44를 대입한다. K2 = K1/273 이므로 K1에서 계산된 0.509/273으로 계산한다. 이렇게 계산하면 S = 0.53kg/㎥이 된다.

t는 방호구역의 최소예상온도를 대입한다. 여름철 온도가 아닌 겨울철 온도인 10℃를 대입하여 계산한다. 그러므로 이를 모두 w = 2.303 × log100/(100-C) × 1/S 식에 대입하여 계산해 보면 W = 0.673kg/㎥이 나온다.

 

② 설계농도(C)가 30%에 해당할 때, 석탄창고에 필요한 이산화탄소 소화약제량

실 체적 × 설계농도 30%일때의 체적당 약제량 = 250㎥ × 0.673kg = 168.25kg

 

② 2분 이내에 도달해야 하므로

168.25kg/2분 = 84.13kg/1분

 

다. 배관 내 분당 최소유량은

‘가’에서 계산한 7분 이내 방사량과, ‘나’에서 계산한 2분 이내 설계농도 30% 방사량 모두를 만족시킬 수 있는 양이어야 하므로, 분당 96.43kg임.

 

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끝까지 읽어 주셔서 감사 드립니다.

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