고압식 CO₂ 방호구역별 용기 수·방출가스량·배관계통도

문제

물음 3) 그림과 같이 방화 구획된 특정소방대상물에 고압식 전역방출방식의 이산화탄소소화설비를 설치한다. 충전비는 1.6이며, 저장용기의 내용적이 60 L일 때 다음을 구하시오. (단, 높이는 3 m이다.) (10점)

(1) 각 방호구역의 최소 저장용기 수를 구하시오. (3점)

(2) A실의 이산화탄소 농도가 40 %일 때, 이산화탄소 방출가스의 체적(m³)을 구하시오. (단, 방호구역은 무유출 상태임) (3점)

(3) A, B, C실에 공급되는 소화약제를 다음 그림과 기호를 이용하여 저장용기에서 선택밸브까지 배관계통도를 완성하시오. (4점)

핵심 키워드

• 1병 = 60 L ÷ 1.6 = 37.5 kg
• 변전실(전기설비, 55 m³ 이상) 1.3 kg/m³ · 모피창고 2.7 kg/m³ · 가연성액체(표면화재, 45~150 m³) 0.9 kg/m³
• 무유출: 방출가스량 = $V \times \dfrac{C}{100 - C}$
• 저장용기는 가장 큰 방호구역(B실) 기준 6병, 가스체크밸브로 방호구역별 개방 병수 분리

답안

(1) 방호구역별 최소 저장용기 수

면적 (그림에서 A실 경사부는 (0, 8)→(4, 5) 직선)

• A실: $\dfrac{8 + 5}{2} \times 4 = 26\ \mathrm{m^2}$ → 체적 $78\ \mathrm{m^3}$
• B실: $10 \times 3 - \dfrac{4 \times 3}{2} = 24\ \mathrm{m^2}$ → 체적 $72\ \mathrm{m^3}$
• C실: $6 \times 5 = 30\ \mathrm{m^2}$ → 체적 $90\ \mathrm{m^3}$

1병당 약제량 $= 60 \div 1.6 = 37.5\ \mathrm{kg}$

실	화재 구분	약제량	병수
A실 변전실	심부화재(전기설비)	$78 \times 1.3 = 101.4\ \mathrm{kg}$	$101.4 \div 37.5 = 2.70$ → 3병
B실 모피창고	심부화재	$72 \times 2.7 = 194.4\ \mathrm{kg}$	$194.4 \div 37.5 = 5.18$ → 6병
C실 가연성액체	표면화재(45 m³ 이상 150 m³ 미만)	$90 \times 0.9 = 81\ \mathrm{kg}$ (최저 45 kg 이상)	$81 \div 37.5 = 2.16$ → 3병

(2) A실 방출가스 체적 (무유출)

$$V_{CO_2} = V \times \frac{C}{100 - C} = 78 \times \frac{40}{100 - 40} = 52\ \mathrm{m^3}$$

답: 52 m³

(3) 배관계통도

작성 요령

1. 저장용기는 가장 많이 필요한 B실 기준 6병을 그리고, 각 저장용기와 집합관 사이에 가스체크밸브를 그린다.
2. 기동용기는 실별로 1개씩(A·B·C), 각 기동용기에서 해당 실 선택밸브로 동관을 연결한다.
3. 저장용기 개방용 동관: A실·C실은 3병, B실은 6병이 열려야 하므로 3번과 4번 사이 동관에 체크밸브를 두어 A·C 기동가스가 4~6번으로 가지 않게 하고, B 기동가스는 4~6번을 거쳐 1~3번까지 가도록 한다. A와 C 기동용기 동관에도 서로 역류하지 않도록 체크밸브를 둔다.

근거

• NFTC 106 표 2.2.1.1.1: 표면화재 방호구역 체적 45 m³ 이상 150 m³ 미만 → 1 m³당 0.90 kg, 최저한도 45 kg
• NFTC 106 2.2.1.2 (심부화재): 유압기기를 제외한 전기설비·케이블실 1.3 kg/m³(설계농도 50 %), 체적 55 m³ 미만의 전기설비 1.6 kg/m³, 고무류·면화류창고·모피창고·석탄창고·집진설비 2.7 kg/m³(75 %)
• 고압식 1병 약제량 = 내용적 ÷ 충전비