이산화탄소 소화설비의 설계농도가 의미하는 것

화재안전기준에 규정된 심부화재 소방대상물의 계산표

가. 심부화재 방호대상물의 소화약제량과 설계농도

전역방출방식에 있어 종이, 목재, 석탄, 섬유류, 합성수지류 등 심부화재 방호대상물의 경우에는 다음에 따른다. 방호구역의 체적 1㎥에 대하여 다음 표에 따른 양 이상으로 하여야 한다.

 

방호대상물	방호구역의 체적 1㎥에 대한 소화약제의 양	설계농도(%)
유압기기를 제외한 전기설비, 케이블실	1.3Kg	50
체적 55㎥ 미만의 전기설비	1.6Kg	50
서고, 전자제품창고, 목재가공품창고, 박물관	2.0Kg	65
고무류, 면화류창고, 모피창고, 석탄창고, 집진설비	2.7Kg	75

체적 당 소화약제의 양을 적용하는 방호구역의 체적이란 불연재료나 내열성의 재료로 밀폐된 구조물이 있는 경우에는 그 체적을 감하여 계산한다. 체적 계산시 보통 방호구역의 가로 × 세로 × 높이를 가지고 계산하는 것이 보통이다. 그러나, 방호구역 내에 보, 기둥, 밀폐된 구조물 등은 소화약제가 침투할 수 있는 공간이 아니므로 체적 계산에서 제외하면 된다.

설계농도(%)를 살펴보니 최소 50%에서 최대 75%까지 이다. 방호구역 내에 이산화탄소의 농도가 50% ~ 75% 정도가 형성되어야 한다는 뜻이다. 그래야 화재 소화 후 Soaking Time이 유지되고 심부화재에 대해서도 재발화를 방지할 수 있다는 뜻이다.

 

나. 개구부 가산량

방호구역의 개구부에 자동폐쇄장치를 설치하지 아니한 경우에는 가목의 기준에 따라 산출된 개구부 면적 1㎡당 10Kg을 가산하여야 한다. 이 경우 개구부의 면적은 방호구역 전체 표면적의 3% 이하로 하여야 한다.

전역방출식 이산화탄소 소화설비임에도 자유유출을 전제로 설치된 설비임을 알려주는 대목이다. 보통 이산화탄소 소화설비는 방호구역의 체적 당 소화약제의 양을 계산하는 것이므로 무유출 계산방식을 도입하고 있다. 그런데 전체 방호면적 3% 이하의 개구부가 존재하는 것을 인정하고 있으므로 자유유출 방식임을 의미하고, 개구부 면적 10Kg/㎡의 가산량을 통해 새어나가는 소화약제를 보충하고자 하였다.

방호대상물의 종류별 방사할 소화약제량과 설계농도의 관계

이산화탄소 소화설비의 소화약제량을 구할 때 사용되는 표가 있다. 방호대상물별로 방호구역의 체적 1㎥에 대한 소화약제의 양을 구하는 표이다. 이산화탄소 소화설비의 화재안전기준(NFSC 106) 제5조(소화약제)를 참조하면 된다.

예를 들어 박물관에 이산환탄소 소화설비를 설치할 때에는 박물관 해당 실의 체적 1㎥에 2.0Kg를 곱하면 된다. 이만큼의 이산화탄소 소화약제를 방사하면 방호구역의 설계농도를 65%로 유지할 수 있다는 의미이다. 석탄창고에는 이산화탄소의 설계농도를 75%로 만들기 위해 방호구역 체적 1㎥당 2.7Kg을 방출하여야 한다는 의미이다.

 

 

설계농도를 50%로 한다는 것의 의미

가. 설계농도의 계산

위 표에서는 이산화탄소의 소화농도가 아닌 설계농도를 명기해 놓았다. 이유는 전기설비, 케이블실, 서고, 창고 집진설비 등 심부화재를 대상으로 하기 때문이다. 설계농도는 소화농도에 여유율을 곱한 값이다. 소화농도는 화재를 진압할 수 있는 농도이지만 심부화재 대상이므로 표면의 화재가 꺼졌다 해도 심부에 침투해 있는 불씨는 완전하게 진압된 것이 아니다. 그래서 소화농도에 Soaking Time의 유지와 재발화를 억제할 수 있는 여유율을 두는 것이다.

설계농도 = 소화농도 × 여유율 1.2(A, C급 화재) 또는 1.3(B급 화재)

 

설계농도와 소화농도의 관계식

표에서 설계농도(%)를 살펴보니 최소 50%에서 최대 75%까지 이다. 방호구역 내에 이산화탄소의 농도가 50% ~ 75% 정도가 형성되어야 한다는 뜻이다. 그래야 화재 소화 후 Soaking Time이 유지되고 심부화재에서의 재발화를 방지할 수 있다는 뜻이다.

 

나. 설계농도가 50% 이라면 소화농도는?

설계농도는 소화농도에 여유율 1.2를 곱한 값이므로, 설계농도가 50%라면 소화농도는 41.67%에 해당한다.

 

설계농도와 소화농도에 따른 실내 산소농도

다. 방호구역 내 산소 농도의 변화

그러나 사실 알고 싶은 것은 산소 농도를 몇 % 까지 떨어뜨리려고 소화농도를 설정했는가 이다. 평상시 대기중의 산소는 21%이다. 실험을 통해 산소농도가 15% 이하로 떨어지면 화재가 더 이상 확대되지 못하고 진압되는 것으로 나타났다. 그러므로 화재에 대응하는 이산화탄소 소화설비의 목적은 실내의 산소를 15% 이하로 줄이는 것이다. 다만, 심부화재이므로 실내의 산소 농도를 15%가 아닌 그 이하로 줄여줘야 심부에 남아있는 불씨가 완전히 소화되고 재발화되지 않는다.

위 계산에 따라 설계농도가 50%라는 것은 소화농도가 41.67%라는 것이고, 이산화탄소 소화약제를 방사함으로써 방호구역 내의 산소 농도를 12.25%로 낮추어 Soaking Time을 유지하고, 심부화재의 완전 진압과 재발화를 억제하겠다는 의미이다.

 

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