할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비의 감시제어반을 위한 축전지 용량 산정

<문제>

자동화재탐지설비의 수신반 및 할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비의 감시제어반으로 구성된 복합형 수신기에 비상전원용 연축전지를 설치하고자 한다. 아래 조건을 참조하여 예상부하특성곡선을 작성하고, 필요한 연축전지의 용량(AH)을 산정하시오.

 

<조건>

평상시 소비전류 : 1.5A

화재시 소비전류 : 5.0A

여유율(안전율) : 120%

기타 조건은 무시한다.

문제의 해석

가. 연축전지의 설치

복합형 수신기에 사용되는 비상전원용 연축전지는 상용전원이 정전된 경우, 복합형 수신기가 정상적으로 작동되기 위해 필요한 전원을 연축전지에 저장하여 사용하는 것이다. 따라서 상용전원의 정전시 복합형 수신기의 감시 및 동작에 필요한 연축전지의 용량을 구하는 것이라 할 수 있다.

 

나. 감시시간 및 동작시간의 검토

① 자동화재탐지설비 수신반의 감시시간 : 60분

 

자탐 수신반 감시시간

② 할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비 감시제어반의 동작시간 : 20분

 

감시제어반 동작시간

다. 소비전류 및 여유율

① 문제의 조건에서 평상시 소비전류가 1.5A라고 했다. 이는 화재상황이 아닌 평상시 자동화재탐지설비와 청정소화약제 소화설비의 감시를 위해 복합수신반에서 소비되는 전류를 의미한다. 따라서 화재가 발생하는 것과는 상관없이 계속적으로 투입되어야 하는 전원이다.

 

② 화재시 소비전류는 5.0A라고 하였다. 이는 상용전원의 단선 또는 차단의 원인이 화재인 경우이다. 따라서 평상시에는 1.5A의 전류를 필요로 하지만, 화재가 발생하면 각종 표시등과 음향장치 그리고 동력제어반에 신호를 보내줄 전원이 필요하게 된다. 이때 필요한 소비전류가 5.0A라는 의미이다.

 

③ 평상시 감시전류와 화재시 소비전류는 복합형 수신반이 작동되기 위한 필요 최소한의 용량이다. 여유율을 120%로 적용하라는 의미는 필요 최소한의 용량만으로 법적 기준을 충족할 수는 있지만, 시간이 경과하면서 메모리 효과(Memory Effect)나 성능저하로 인해 용량이 저하될 것을 예측하여 미리 여유있게 용량을 추가로 확보해 놓는 것을 의미한다.

예상부하특성곡선 작성

가. 예상부하특성곡선 작성을 위한 준비

① 예상부하특성곡선을 작성할 때에는 소비전류가 가장 큰 부하가 마지막에 작동하더라도 문제가 없도록 최악의 상황을 고려하여 작성한다. 따라서 동작전류가 큰 할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비의 감시제어반이 작동하는 것이 마지막 시간대로 설정되도록 작성한다.

 

② 복합수신기에 들어가는 연축전지의 예상부하특성곡선을 작성하기 위해서 두가지를 알아야 한다. 감시전류와 동작전류이다. 감시전류는 자동화재탐지설비의 수신반에서 60분간 화재상황을 감시해야 할 필요가 있는데, 이때의 감시전류가 1.5A이다. 화재가 발생한 경우 할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비의 감시제어반이 20분 이상 동작을 할 수 있어야 하는데, 이때 소요되는 동작전류는 5.0A이다.

③ 감시전류와 동작전류 두 가지를 바탕으로 하여 예상부하특성곡선을 작성한다.

 

나. 예상부하특성곡선

 

예상부하 특성곡선 그래프

연축전지 용량 계산

가. 연축전지 용량 계산 공식

 

연축전지 용량 계산 공식

C(AH) : 축전지 용량

L : 보수율(여유율의 역수) - 보수율은 특별한 조건이 없으면 보통 0.8을 적용한다. 배터리 노후화에 따른 감소율이라고 생각하면 된다. 그래서 이를 위해 여유율을 적용하게 되는데, 보수율이 곧 여유율의 역수라고 생각하면 된다. 하지만 조건에서 여유율을 120%라고 하였으므로, 역수인 1/1.2을 적용한다. 그러면 0.833이 된다.

K : 용량환산 시간 계수(hr) - 60분이 1시간이므로, 60분을 기준으로 얼마만큼의 시간이 필요한지를 적용한다.

I : 방전 전류(A) - 감시에 필요한 전류와 동작에 소요되는 전류를 적용한다. 60분간은 감시전류 1.5A가 필요하고, 20분간은 동작전류 5.0A가 필요하다.

 

나. 필요한 연축전지의 용량

 

연축전지 용량

① 60분 동안(K1)에는 감시전류(I1)인 1.5A가 필요할 것이고, 20분 동안(K2)은 동작전류(I2)인 5.0A가 필요하다. 그런데 보수율(L)은 여유율(120%)의 역수이므로, 분모인 보수율(L)에 1.2의 역수인 1/1.2를 적용하면 된다.

② 이렇게 계산된 연축전지의 용량은 3.2AH이다. 다만, 실제 복합수신기에 적용할 때는 4AH 용량의 연축전지를 적용하면 된다.

 

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