옥내소화전설비 노즐에서의 방수량 구하는 공식
가. 방수량 구하는 공식
Q : 방수량 (ℓ/min)
d : 노즐 구경(옥내소화전 : 13mm, 옥외소화전 : 19mm)
P : 방수압력(kgf/㎠)
나. 방수량 구하는 계산식에서의 단위 적용
① 보통 방수량인 Q는 ㎥/s를 사용하지만, 옥내소화전 노즐에서의 방수량을 구할 때 단위는 ℓ/min을 사용한다. 즉, 분당 방수량을 말하는데 화재안전기준에서도 노즐 선단에서의 방수량이 130ℓ/min을 규정하고 있다는 것을 기억하면 된다.
② d는 노즐의 구경인데 단위는 mm를 사용하고, 옥내소화전 노즐의 구경은 13mm를 옥외소화전 노즐의 구경은 19mm를 적용한다.
③ 그리고 방수압력은 kgf/㎠를 적용한다. Mpa을 적용하려면 10을 곱해줘야 하므로, 혼동스럽지 않게 kgf/㎠를 적용하는 것이 낮다.
다. 방수량은 노즐의 크기와 방수압력의 크기에 영향을 받는다.
방수량 구하는 계산식에서 알 수 있듯이 방수량은 노즐의 구경과 방수압력의 크기에 의해 영향을 받는다. 노즐의 구경이 크면 즉 옥내소화전설비의 노즐(13mm)보다는 옥외소화전설비의 노즐(19mm)일 경우 방수량이 더 늘어나는 것을 알 수 있다. 또한, 방수압력 P가 높아질수록 방수량 Q도 많아지는 것을 알 수 있다.
옥내소화전설비의 방수압력과 방수량 상관관계
가. 옥내소화전설비의 방수압력은 정해져 있다.
옥내소화전설비의 최상층 방수구 노즐 선단에서의 최소 방수압력은 0.17Mpa이상이어야 한다. 방수거리가 13m ~ 15m 이상 나오도록 하여야 화재로부터 안전하게 떨어진 장소에서 화재진압을 할 수 있기 때문이다. 그리고 화재 지점을 유효하게 타격할 수 있는 압력을 0.17Mpa 이상으로 보고 있는 것이다. 그리고 방수압력은 최대 0.7Mpa을 넘지 않아야 한다. 그 이유는 노즐의 반동력이 20kg을 넘지 않도록 유지하여 일반인들이 안전하게 사용할 수 있도록 하려는 것이다.
나. 0.17Mpa의 방수압력이면 방수량은 130ℓ/min 일까?
노즐 선단에서의 방수압력 P가 0.17Mpa 즉 1.7kgf/㎠이라면 그때의 방수량이 130ℓ/min이 되는 것인지를 알아보기 위해 계산을 해보자. 옥내소화전 노즐이므로 d에 13mm를 적용하고, 방수압력 P는 0.17Mpa인 경우의 방수량을 알아보고자 하니까 1.7kgf/㎠를 적용한다. 계산해 보면 방수량은 143.89ℓ/min이 산출된다. 화재안전기준에서 정하는 최소 방수량 130ℓ/min보다 더 많은 양이다.
다. 그렇다면 130ℓmin이 방사되는 경우의 압력은?
우리는 옥내소화전설비에 대해 130ℓ/min의 방수량과 0.17Mpa의 방수압력을 외워왔다. 그런데 위 계산식을 통해 방수압력과 방수량의 기준이 서로 다르다는 것을 알게 되었다. 그렇다면 130ℓmin이 방수되는 경우의 방수압력은 얼마일까 하는 궁금증이 든다. 그래서 이번에는 방수량(Q)을 정해놓고 방수압력(P)을 알아보자. 아래와 같이 계산해보니 약 0.14Mpa이 나온다.
라. 방수압력과 방수량을 서로 다르게 규정한 이유
화재진압에 필요한 최소 방수량은 130ℓ/min이 필요하지만, 사용자와 화재 지점과의 적당한 안전거리도 필요하다. 그러므로 노즐 선단에서의 방수압력은 0.14Mpa이 아닌 0.17Mpa 이상을 유지하도록 하는 것이다. 이렇게 방수압력을 약간 높여 규정하는 이유는 화재 진압 경험이 없는 일반 사용자를 화재 지점으로부터 약 13m ~ 15m 정도 떨어지게 하여 두려움 없이 안전하게 화재를 진압할 수 있도록 한 것이다.
도로터널에 설치하는 옥내소화전설비의 방수압력과 방수량 상관관계
가. 터널의 화재 특성을 알아야 한다.
도로터널의 화재안전기준(NFSC 603) 제5조(옥내소화전설비)에서 노즐 선단의 방수압력은 0.35Mpa 이상, 방수량은 190ℓ/min 이상일 것을 규정하고 있다. 도로터널의 특성상 연기가 터널의 상부로 축적되기는 하지만 옆으로 확산과 함께 점차 하강하게 될 것이고 사람들은 안전에 위협을 느끼게 된다. 또한 터널은 열기가 빠져나갈 공간이 없는 축열공간이라 화재의 열기가 고스란히 전달된다.
나. 방수압력을 0.35Mpa로 규정하고 있는 이유
따라서 화재의 열기로부터 최대한 멀리 떨어져서 화재 진압을 하기 위한 조치가 필요했다. 그래서 최소 방수압력을 0.35Mpa 이상으로 규정함으로써 노즐 선단에서 16m ~ 17m 이상의 방수거리가 확보될 수 있도록 한 것이다.
다. 방수압력과 방수량의 상관관계
방수압력이 0.35Mpa 즉 3.5kgf/㎠인 경우는 방수량이 190ℓ/min이 아니라 206.46ℓ/min이 형성된다. 그래서 반대로 방수량이 190ℓ/min일 때의 방수압력을 계산해 보면 약 0.3Mpa의 압력이 나온다. 이를 보면 터널에서도 c최소 방수량인 190ℓ/min 이상이 형성되는 방수압력을 규정하고 있다는 것을 알 수 있다. 터널의 특성상 옥내소화전설비 사용자들의 안전을 위하여 화재로부터 16m ~ 17m 이상 이격된 곳에서 안전은 도모하고, 많은 방수량으로 신속하게 화재진압을 할 수 있도록 규정하는 것이다.
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