이번 포스팅에서는 가스계 소화설비에서 별도 독립방식을 채택하는 이유에 대해 알아보도록 하겠습니다.
수계 소화설비는 소화용수탱크, 지하수조 또는 옥상수조 등 하나로 통합된 수원으로부터 소화용수를 공급받습니다.
즉, 건물내 옥내소화전, 스프링클러 등 수계 소화설비 작동에 필요한 소화용수가 하나의 수원으로부터 공급됩니다.
이와 반대되는 개념이 “별도 독립방식” 입니다.
별도 독립방식은 화재안전기준 상 가스계 소화설비 중 할로겐화합물 및 불활성기체소화설비 (NFTC 107A)와 할론소화설비(NFTC 107)에 대해 적용하도록 명시되어 있습니다.
할로겐화합물 및 불활성기체소화설비의 별도 독립방식에 대한 규정
할로겐화합물 및 불활성기체소화설비의 화재안전기준에는 다음의 경우 시스템을 별도 독립방식으로 구성해야 된다고 명시되어 있습니다.
이는 소화약제가 이동하는 경로(배관) 내부 부피가 너무 크면, 약제가 방출될 때 성능이 떨어질 수 있으니 별도로 독립된 설비로 구성하라는 의미입니다.
배관이 너무 길거나 굵어서 소화약제 저장량 대비 배관 내부 부피가 제조업체가 정한 한계치를 넘어가면, 안전을 위해 그 설비는 다른 구역과 공유하지 말고 그 구역만을 위한 전용 설비로 구성하라는 의미입니다.
할론소화설비의 별도 독립방식에 대한 규정
할론소화설비의 화재안전기준에는 아래와 같이 명시되어 있습니다.
이는 마찬가지로 소화약제가 이동하는 경로 내부 부피가 너무 크면, 별도로 독립된 설비로 구성하라는 의미입니다.
위에서 알아본 할로겐화합물 및 불활성기체소화설비와 차이점이 있다면, 비율을 정량적으로 “1.5배 이상일 경우” 라고 명시했다는 점입니다.
이 비율을 계산하는 방법은 아래와 같습니다.
비율 = (소화약제 방출시 방출경로가 되는 배관의 내용적) ÷ (해당 방호구역을 담당하는 소화약제량 체적 합계)
이 비율을 계산시에는 하나의 방호구역을 담당하는 소화약제의 무게(kg)를 먼저 구하고, 그 무게에 해당하는 만큼의 소화약제 저장용기 수를 구한 후 이때 저장용기 수에 해당하는 만큼 채워지는 전체 무게를 체적으로 환산한 값을 구해야 합니다.
예를 들어, 하나의 용기에 45kg의 소화약제가 보관되고, 어떤 방호구역에 필요한 소화약제 필요량이 70kg 이라면 총 2병의 저장용기가 필요한 것입니다.
따라서 위의 계산 방법에 대입해야 할 (해당 방호구역을 담당하는 소화약제량 체적 합계) 에는 90kg을 환산한 체적 값으로 대입해야 합니다.
별도 독립방식을 채택해야 하는 이유
배관이 길어짐에 따라 증가하는 마찰 손실을 줄이기 위함입니다.
가스계 소화약제는 평소 액체 상태로 실린더에 저장되어 있다가, 방출되는 순간 기화되는 특성이 있습니다.
하지만 100% 기화되진 않고, 실제 배관 내에는 액체와 기체가 공존합니다. (2상계 흐름)
이런 경우 2상의 평균 속도 증가, 난류 효과, 유동 패턴 변화 등의 이유로 마찰손실이 커집니다.
따라서 이러한 마찰 손실을 줄이고, 법적으로 규정된 시간 내 방호구역에 소화약제를 방사하기 위해 별도 독립방식을 채택합니다.
이산화탄소 & 분말소화설비의 경우 별도 독립방식이 필요하지 않은 이유
같은 가스계 소화설비 임에도 불구하고 이산화탄소 & 분말소화설비의 경우 화재안전기준 상 별도 독립방식에 대한 언급은 없습니다.
이유는 다음과 같습니다.
1. 소화 메커니즘의 차이
할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비, 할론소화설비의 경우 “화학적 소화” 방식이 주력입니다.
“화학적 소화”는 초기에 연쇄 반응을 끊어버리는 것이 핵심입니다.
이에 따라 최대한 빠른 시간 내 설계 농도에 도달하도록 짧은 방출 시간을 요구합니다.
반면 이산화탄소 소화설비는 “질식 소화” 방식이 주력입니다.
“질식 소화”는 방호구역 전체의 산소 농도를 15% 미만으로 낮추어야 하며, 특히 심부화재의 경우 소화약제가 가연물 내부 깊숙이 침투해야 하기 때문에 오랜 시간이 소요됩니다.
2. 약제의 안전 특성
할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비의 경우 독성이 낮아 인체 안정성이 높기 때문에 인명 대피 시간 확보 보다는 소화 성능 극대화에 초점을 맞추어 짧은 방출 시간을 규정하고 있습니다.
반면 이산화탄소 소화설비는 약제 방출 시 질식 위험이 매우 높습니다.
따라서 사람이 대피할 수 있는 충분한 시간이 확보되어야 하기 때문에 오히려 방출 지연 시간을 두는 것이 일반적입니다.
3. 방출 압력 및 유동 특성의 차이
할로겐화합물 소화약제는 실린더 내 액체 상태로 보관되며, 방출 시 기화되어 배관 내 액체-기체가 공존하는 2상 유동을 형성합니다.
이는 기본적으로 유동이 불안정하다는 것을 의미하며, 최대한 짧은 시간 내 압력 손실을 최소화하고 정확한 유량으로 방출되어야 함을 의미합니다.
반면 이산화탄소 소화설비는 보다 긴 시간 동안 비교적 안정적으로 방출되는 특성이 있습니다.
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