화재조기진압용 스프링클러 헤드에 적용되는 RDD와 ADD

소방시설의 수원을 구한다는 것은 스프링클러에서 방사되어야 할 소화수가 얼마나 필요한지를 구하는 것이다. 그런데 화재조기진압용 스프링클러 설비에서 더 중요한 것은 실제 가연물에 표면에 도달하는 소화수의 양은 어느 정도인지 아는 것도 필요하다. 계산상 도출된 소화수의 양과 실제 소화에 사용된 소화수의 양이 다르기 때문인데, 이를 RDD와 ADD로 표현한다.

 

화재조기진압용 스프링클러 헤드 (출처 : 파라텍)

필요살수밀도(RDD)

가. 개념

필요살수밀도인 RDD는 필요진화밀도 또는 분포밀도라고도 부른다. 그런데 대부분 RDD라고 부르는 경우가 더 많다. RDD(Required Delivered Density)는 필요살수밀도이므로 일정 크기의 화재를 진압하는데 필요한 수량을 나타내는 척도이다. 즉, 단위 면적당 어느 정도의 소화수를 방사해야 화재가 진압되는지를 나타내는 값이다.

 

나. 가연물의 양이 많을수록

화재조기진압용 스프링클러가 설치되는 랙크식 창고에 가연물의 양이 많을수록, 그 표면적이 넓을수록, 화재하중이 커질수록 RDD는 더 많이 필요하게 된다. 가연물이 많다는 의미는 화재에 노출된 가연물의 표면적이 더 커진다는 것을 의미하고, RDD를 구하는 것은 가연물 상단의 표면적이기 때문이다. 가연물의 양이 많아진다는 것은 해당 방호구역에서 화세의 크기도 커진다는 것을 의미한다. 따라서 화재진압에 소요되는 소화수량도 많이 필요로 하게 된다.

 

다. RDD 계산방법

 

RDD 계산 방법

라. RDD는 스프링클러 설비의 필요 수원량과 관련이 된다.

화재를 진화하는데 필요한 최소한 물의 양을 가연물 상단의 표면적으로 나눈 값(Lpm/㎥)이다. RDD는 단위 면적(㎥)당 필요한 물의 양(Lpm)을 의미한다. RDD는 소방대상물이 가지고 있는 가연물 종류 및 가연물의 양, 즉 화재하중에 의해 좌우된다. 스프링클러 설비가 화재를 진압하기 위해 필요로 하는 급수량을 산출하는 데 필요하다.

실제침투밀도(ADD)

가. 개념

실제진화밀도인 ADD는 실제침투밀도라고 부른다. 화재조기진압용 스프링클러(ESFR)에서 방사된 소화수 대비 화염에 실제로 도달한 물의 밀도를 ADD(Actual Delivered Density)라고 한다. 화염에 도달하였다는 표현은 실제로 물이 화염에 침투한 것을 의미한다. 그래서 ADD는 실제침투밀도라는 말이 더 어울리는 용어이다.

 

나. 화재가 성장하면

화재가 성장할수록 화세의 크기가 커져 실제 침투되는 실제침투밀도인 ADD는 점차 감소하게 된다. 화재 초기에는 화세가 강하지 않으므로 방사되는 수량이 모두 가연물 표면에 도달할 수 있다. 그러나 화세가 커질수록 화염의 열기가 뜨거워지고 Fire Plume에 의해 부력이 형성되어 상부에서 증발하는 물의 양이 많아져 가연물의 표면까지 침투하지 못하는 경우가 발생하기 때문이다.

 

다. ADD 계산방법

 

ADD 계산 방법

라. ADD는 헤드의 방사압력 및 물방울 크기와 관련이 된다.

화재조기진압용 스프링클러 설비의 헤드에서 방사된 소화수가 모두 화염에 접촉될 수 있는 것은 아니다. 방사압력이 크면 하뱡향 모멘텀이 커져서 더 많은 소화수가 화염을 뚫고 가연물의 표면까지 도달할 수 있다. 하지만 방사압력이 클수록 물방울의 크기가 작아질 수밖에 없어서 Fire Plume에 의해 다시 역상승하거나 경우도 발생한다. 따라서 방사압력이 크다고 해서 무조건 침투밀도가 크다고 말할 수는 없다. 결국, ADD는 방사압력 및 물방울의 크기와 연관이 깊으며, 스프링클러설비의 화재진압 성능을 가늠하는 요소가 된다.

 

마. ADD를 결정하는 주요인자

ADD는 위에서 언급한 것처럼 헤드의 압력과 그 압력에 따른 물방울의 크기가 관련이 깊다고 하였다. 이외에도 화재 강도와 가연물과의 거리 등이 영향을 미친다. 헤드에서 방사된 소화수가 화염을 뚫고 가연물의 표면까지 도달하는데 영향을 미치는 주요 인자들을 살펴보면 다음과 같다.

① 헤드에서 방사되는 물방울의 크기, ② 헤드의 개수, ③ 헤드의 방사압력, ④ 헤드의 구경 및 유량, ⑤ 화재 강도(Fire Plume의 상승 열기류), ⑥ 헤드의 살수분포, ⑦ 헤드 간격, ⑧ 헤드와 가연물 상단과의 낙차 거리

 

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