고층건축물에서 옥내소화전 설비의 감압 방법

감압을 해야 하는 이유

가. 옥내소화전 사용자의 안전 확보

화재안전기준에서 옥내소화전 노즐에서의 최대 방수압력은 0.7Mpa로 제한하고 있다. 그 이상이 되면 소화수가 방사될 때 반동력이 심해져서 훈련받지 않은 일반인은 제대로 사용할 수 없게 된다. 따라서 옥내소화전 설비를 사용하여 화재를 진압하고 있는 개인에게 전달되는 반동력이 20kg이 넘지 않도록 하여 제2의 피해가 발생하지 않도록 해야 한다.

 

나. 옥내소화전 설비의 안전 확보

노즐에서 방수압력이 0.7Mpa이 넘는다는 것은 옥내소화전 설비 배관 내부의 압력은 그 이상이라는 것을 말해준다. 소화펌프가 기동할 때 갑작스런 수압의 상승으로 인해 배관 전체에서 Water Hammering에 의해 배관 및 부속 등이 영향을 받게 된다. 따라서 내부 압력이 너무 상승하지 않도록 할 필요가 있다.

 

다. 감압 방법이 필요하다.

그럼에도 고층건축물의 경우 높이가 70m를 넘으면 아래층의 경우 자연낙차압에 의해 당연히 0.7Mpa을 넘게 된다. 그러면 어떤 방식을 통해 옥내소화전 노즐에서의 최대 방수압력이 0.7Mpa을 넘지 않게 할 수 있는지 감압 방법을 살펴보자.

 

 

고가수조를 분리하여 설치하는 방식

가. 고가수조를 설치하면 좋은 이유

고가수조는 펌프와 같은 가압송수장치 없이 자연 낙차 압력을 통해 사용하는 것이므로 비상전원이 필요하지 않아 가장 신뢰도가 높다. 다만, 고가수조로부터 수직으로 연결되는 가장 가까운 옥내소화전까지의 거리는 최소 17m 이상을 확보해야 한다. 그런데 고층건축물에서는 저층부에 과다한 낙차 압력이 가해지므로 이에 대한 감압이 필요하다.

 

나. 고층부 및 저층부를 담당할 수 있는 고가수조를 각각 별도로 설치한다.

옥내소화선 설비를 설치해야 하는 고층건축물을 고층부와 저층부로 분리한다. 그리고 고가수조를 고층부에 하나, 저층부에 하나 이렇게 분리해서 설치한다. 그 이유는 고가수조가 담당해야 할 높이를 70m 이하로 줄이려는데 있다. 이를 통해 고층부에서도 저층부에서도 각각의 고가수조로부터의 자연 낙차 압력이 0.7Mpa 이상 나오지 않도록 하는 것이다.

 

고가수조를 상층부 하층부로 구분하여 설치하는 방법

펌프를 분리하여 설치하는 방식

가. 고층용 펌프와 저층용 펌프로 구분하여 설치한다.

고층건물에서 지하층에 소화수조를 설치하고 펌프를 이용하여 옥내소화전에 소화수를 공급하는 경우 사용한다. 옥내소화전 설비용 전용 펌프를 두 개 이상 설치하는 것인데, 하나는 고층용 하나는 저층용으로 분리하여 설치한다. 고층용 펌프는 높은 압력으로 고층부까지 물을 밀어야 하므로 고양정으로 설치해야 하고, 저층용 펌프는 담당할 층이 높지 않으므로 저양정으로 설치한다.

 

나. 양정이 다르므로 고층부와 저층부 모두를 만족시킨다.

따라서 고층부를 담당하기 위해 고양정 펌프를 사용하였으니 고층부에서의 옥내소화전에서는 0.17Mpa 이상이 형성될 수 있다. 저층부를 담당하기 위해 저양정 펌프를 사용하였으니 저층부에서의 옥내소화전에서는 0.7Mpa 이하의 압력이 형성된다. 이렇게 양정이 다른 펌프를 분리하여 설치함으로써, 고층부와 저층부 각각의 압력을 모두 만족시킬 수 있다.

중계펌프를 사용하는 방식

가. 펌프의 양정이 문제가 된다.

고층건축물에서 지하층에 소화수조를 설치하여 펌프를 이용하는 경우 필요한 방식이다. 고층부는 펌프의 양정이 높아야만 고층부 옥내소화전 노즐에 최소방수압력인 0.17Mpa을 형성시킬 수 있다. 그런데 펌프의 양정이 높은 관계로 펌프와 가까운 저층부에서는 0.7Mpa 이상의 압력이 형성되어 버린다.

 

나. 저양정 펌프로 설치하고, 중간에 중계펌프로 압력을 다시 높인다.

이를 감안하여 지하층에는 건축물의 중간 정도까지 담당할 수 있는 저양정의 펌프를 설치하고, 중간 증에 중계펌프(Boosting Pump)를 추가로 설치한다. 그래서 중계펌프를 통해 발생한 압력으로 고층부의 옥내소화전 압력을 0.17Mpa이상 유지할 수 있게 된다. 또한, 지하층에 설치하는 펌프는 저양정의 펌프를 사용하였으므로 저층부에서도 0.7Mpa 이상이 형성되지 않는다.

 

소화펌프를 구분하여 압력을 감소시키는 방법

감압밸브 또는 오리피스 설치 방식

가. 어디에 설치하는가?

옥내소화전설비의 화재안전기준(NFSC 102) 제5조(가압송수장치) 제1항 제3호에서 하나의 옥내소화전을 사용하는 노즐 선단에서의 방수압력이 0.7Mpa을 초과할 경우에는 호스접결구의 인입측에 감압장치를 설치하여야 한다고 규정하고 있다. 따라서 옥내소화전 중에 실제 방사압력이 0.7Mpa을 넘는 옥내소화전이 있을 때, 호스 접결구의 인입구 측에 감압밸브(Pressure Reducing Valve) 또는 오리피스를 설치하여 방수압력을 낮추는 방법으로 사용한다. 설치가 간편하기 때문에 옥내소화전설비가 이미 설치되어 있는 곳에서도 사용할 수 있다.

 

나. 감압밸브의 원리

감압밸브는 1차측에서 들어오는 높은 압력을 밸브 내 조절나사로 조절하여, 2차측 출구 압력을 원하는 압력으로 낮춰주는 역할을 한다. 이는 조절나사 스프링의 인장력과 수압을 받는 다이어프램의 상호작용에 의해 원하는 압력으로의 감압이 이루어진다. 이를 통해 옥내소화전 노즐에 0.7Mpa 이하의 압력으로 소화수를 안정적으로 공급한다.

 

다. 감압밸브 설치방법

갑압밸브는 고압을 받는 배관에서 일정한 압력으로 감압시키기 위한 목적으로 배관에 설치한다. 1차측과 2차측의 수압변화가 4:1 이상 되는 경우에는 직렬연결을 한다. 그 이유는 Air Pocket이 생성되지 않게 하기 위함이다. 병렬연결을 해야 하는 경우는 대유량 설비에서 적용한다. 그 이유는 밸브가 수시로 열림과 닫힘을 반복하는 오버사이징(Oversizing) 및 헌팅(Hunting)현상이 발생하지 않도록 하기 위해서이다.

 

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