가스계 소화설비의 과압배출구가 가져야 할 성능과 설치위치

가스계 소화설비를 설치하는 방호구역에는 과압배출구(Pressure Relief Vent)를 설치하여야 한다. 이번 포스팅에서는 과압배출구는 어떤 성능이 있어야 하며, 그 설치 위치는 어느 곳이어야 하는가에 대해 알아보고자 한다. 화재안전기준에서 일일이 정하지 못하고 있으므로 최소한 지켜야 할 그 성능과 설치 위치를 살펴본다.

 

과압배출구가 가져야 할 성능

가. 날개가 프레임 밖으로 돌출되어서는 안된다.

과압배출구 프레임 내부에 설치되는 날개는 보통 3~4개 정도이며 일체형 날개도 있다. 과압배출구가 작동하는 실험 동영상을 통해서 살펴보면, 내부 압력은 하부에서부터 차오르므로 가장 밑에 있는 날개가 먼저 개방되고 순차적으로 위쪽 날개가 개방된다. 압력의 감소로 닫히는 경우에는 가장 위쪽 날개가 먼저 닫히고 순차적으로 아래쪽 날개가 닫히는 것을 볼 수 있다.

그런데 그 날개가 프레임 바깥쪽까지 돌출되도록 설계되어서는 안된다. 배관이 지나거나 행거가 설치되거나 하는 등 처음에 과압배출구를 설치할 때 없었던 것들이 나중에 설치될 수 있기 때문이다. 과압배출구의 날개가 개방되다가 장애물에 의해 장애를 받으면 완전히 열리지 않아서 원하는 만큼의 압력을 배출해 낼 수 없다. 그러므로 향후 어떤 장애물이 설치되더라도 과압배출구 날개가 개방되는데 지장이 없도록 날개는 프레임을 벗어나지 않도록 설계되어야 한다.

프레임 내부에서만 개방되는 날개

나. 방호구역의 과압, 부압에 모두 적용 가능해야 한다.

가스계 소화설비의 소화약제가 방사되면 방호구역 내부는 방사된 압력에 의해 과압이 형성된다. 하지만 많은 기술사분들의 자료에 따르면 Novec 1230, HFC-227ea, HFC-125의 경우에는 부압이 형성된다고 한다. 그런데 과압을 해결하기 위해 날개가 열리는 방향이 한쪽으로만 향하게 설계되어 출시된다. 과압은 해결할 수 있지만 내부에서 반대로 형성되는 부압에 대해서는 적응하지 못한다. 과압배출구의 설치 방향을 반대로 설치하는 방법도 있겠으나 KFI 인정 기준에 실험 방법이나 작동 압력 등에 대한 기준이 없다. 그러므로 방호구역에 사용하는 약제의 종류에 따라 날개가 반대로 개방될 수 있는 제품의 출시도 필요하다.

 

다. 최소 개방압력에서 개방되어야 한다.

각 제조사마다 과압배출구에 대해 KFI 인정을 받을 때 적용했던 최소 개방압력이 있다. 해당 압력에서 과압배출구가 개방되는지 시험을 통해 KFI 인정을 취득한다. 만약 최소 개방압력에서 개방되지 않고 더 높은 압력에서 개방이 된다면 그 시간 동안 실내는 과압이 형성되므로 방호구역의 벽체와 천장이 위험해진다.

최소 개방압력은 50Pa부터 시작하는데 건축물의 구조에 따라 사용하는 벽체와 천장의 종류에 따라 달라질 수 있다. 우리나라의 경우 최소 개방압력에 대해 실험을 통해 정립된 기준이 없다. KFI 인정을 받을 때에도 제조사가 설정한 최소 개방압력에 개방이 되는지의 여부를 시험하는 수준이다. 그래서 각 제조사마다 서로 다른 개방압력을 설정하여 제품을 생산하고 있다.

 

과압배출구 최소 개방압력 시험

라. 방화댐퍼의 역할을 하여야 한다.

가스계 소화설비가 설치되는 곳은 대부분 용도별 방화구획이 필요한 곳이다. 방호구역 내부에서 발생한 화재가 외부로 전파되어서는 안되고, 또한 방호구역 외부에서 발생한 화재가 방호구역으로 전파되어서도 안된다. 만약 과압배출구가 내화성능이 없다면 화염이 전파되는 통로 역할을 하게 된다. 그러므로 과압배출구는 방화댐퍼가 가져야 할 방화성능이 있어야 한다.

 

마. 벽체에 견고하게 고정되어야 한다.

내부 압력은 방호구역의 천장 및 벽체 뿐만아니라 출입문, 창문, 그리고 과압배출구에도 영향을 준다. 그러므로 과압배출구도 벽체에 견고하게 고정되어 탈락되지 않도록 해야 한다. 내부 압력이나 진동에 의해 탈락되면 개구부 역할을 하게 되어 소화약제의 누출로 화재진압에 실패하게 되고 화염이 전파되는 연결통로가 되어 화재가 확산되는 결과를 초래한다. 그러므로 과압배출구도 탈락되지 않도록 벽체에 견고하게 고정되어야 한다.

 

 

과압배출구는 어디에 설치해야 하는가?

가. 과압배출구는 방호구역의 상부에 설치하여야 한다.

초기에 방출되는 가스계 소화설비의 소화약제가 방호구역의 아래부터 쌓이면서 방호구역 실내의 공기를 위로 밀어낸다. 이런 형대로 실내 압력이 상승되기 때문에 과압배출구를 아래쪽에 설치하면 소화약제가 먼저 누출되어 소화효과가 감소된다. 그러므로 과압배출구는 천장 또는 벽체의 2/3 이상 높은 부분에 설치해야 한다.

방호구역의 상부에 설치

나. 과압배출구를 여러 개 설치하는 경우 서로 대각선 방향에 설치한다.

과압배출구를 하나만 설치하는 경우는 복잡하게 생각할 필요가 없다. 그러나 계산상 나오는 과압배출구의 면적보다 실제 출시되는 과압배출구의 면적(크기)이 더 작기 때문에 여러 개를 설치해야 한다. 다수의 과압배출구를 설치할 때 대각선 방향 즉, 서로 마주보는 형국이 되도록 설치하여야 한다. 한쪽 벽에만 설치하면 전체적으로 형성되었던 과압이 한쪽으로만 배출되는 상황이 발생해 반대쪽 벽에서는 과압 문제가 해결되지 않은 채 소화약제가 계속 분출이 되기 때문이다.

 

다. 인접 실내의 반자 안으로 향하게 해서는 안된다.

특별피난계단의 부속실 제연설비에서 플랩댐퍼를 인접 실의 반자 안쪽으로 향하게 설치하지 않는 것과 동일한 원리다. 처음에는 압력이 빠져나가겠지만 조금만 지나면 반자 안의 압력이 동반 상승하여 나중에는 플랩댐퍼가 작동하지 않는다. 과압배출구의 설치 위치도 같은 이유에서 인접실의 반자 안쪽이 아닌 천장 또는 반자 아래의 벽 상부에 설치하여야 한다.

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