한국소방안전학원

한국소방안전학원

ϥϥϥΜϙϔϡΟΟΧΜϑϝΜϙϠ

교시

<2 >

다음 문제 중 10문제를 선택하여 설명하시오. ( 10 )각 점

※

문제1) 자동화재탐지설비의 경계구역에 대한 정의와 설정방법 및 설정시 주의점을 기술 하시오.

경계구역이란 경보설비에서 개의 회로가 화재 발생을 유효하게 감지 제어할 수 있는 구역을

(1) 1 ,

말하며

화재시 수신반에 해당 경계구역이 표시되도록 하여 화재 발생 위치를 용이하게 파악하게 하여

(2) ,

예방활동 및 소방활동에 도움을 준다.

기본기준 (1)

가 동별 또는 층별 기준.

개동이나 개층 이상을 하나의 경계구역으로 설정하지 말 것

2 2

①

다만 경계구역이, 500 이하로서 2개층에 미치는 경우나 계단 경사로 등 수직회로는 제외, ,

② ㎡

할 것 나 옥상기준.

원칙적으로 층으로 볼 수 없으나 경계구역 면적 삽입 다 반자 속 기준.

별도의 층으로 볼수 없으나 경계구역 면적에 삽입 세부기준

(2)

가 면적에 의한 경우.

하나의 경계구역 면적 600 이하

① ㎡

한변의 길이 50m 이하 ( 광전식 분리형100m 이하)

②

나 거리에 의한 경우. 지하구로서 700m 이하 다 수직높이에 의한 경우.

계단 경사로 엘리베이터 권상기실 린렌슈트 파이프 덕트 기타 이와 유사한 부분은 별도의, , , , ,

①

경계구역으로 설정

하나의 경계구역은 높이 45m 이내일 것

②

라 외기에 개방된 경우.

외기에 면하는 부분으로부터 5m 미만의 범위는 경계구역 면적에서 제외 경계구역 적용

(3)

가 면적적용.

경계구역 산정 시 600 적용은 감지기를 필요로 하지 않는 부분이나 설치가 면제되는 장소

① ㎡

화장실 도 포함하여 산출 -

한국소방안전학원

ϥϥϥΜϙϔϡΟΟΧΜϑϝΜϙϠ

나 동일 구역 적용.

용도상 연관이 있는 장소는 동일 경계구역으로 선정

①

경계 구역은 동일한 방화구획 내에 있도록 선정

②

자동식 소화설비의 방호구역과 동일하게 선정

③

경계구역의 경계선은 실의 중앙을 피하고 벽이나 복도 등을 경계선을 할 것

④

층별 감시 (1)

동일 층에서 의 용도와 중요도에 따라 호로구성 (2) room

감지기는 개념 없음 Addressable zone

경보 발생구역 제한 (3)

바닥면적 이하

- 1,800㎡

길이 이하

- 91m

회선에 연결하는 감지기 숫자 제한 (4) 1

감지기 수가 많은 경우 화재 근원지를 찾기 어렵고 고장 감지기를 찾기 힘듬

개층 동일 경계구역 적용 (1) 2

개층 면적합계가 미만을 하나의 경계구역으로 하거나 경우 신속한 화재 발생 장소 탐지

2 500㎡

가 곤란하나 경제적 이유 등으로 허용되고 있음

위험물시설 전기실 발전기실 등 위험시설에 대한 별도의 경계구역 설정 필요

(2) , ,

주소형 감지기 채용 시 자체 내 주소가 있으므로 경계구역 의미 없음 (3)

칸막이 이동에 따라서는 감시제외 구역 유의 필요 (4)

분리형 감지기의 감지면적과 경계구역 면적의 불일치 (5)

분리형 감지면적 : 1500㎡ , 빔반사분리형 : 450㎡

경계구역 설정은 화재 발생 시 신속 정확하게 위치 파악이 가능하도록 하여야 하며 대상물의 중

(1) ,

요도나 위험도가 높은 곳은 별도의 경계구역을 적용할 필요가 있다.

이를 통해 화재 초기 피난개시 초기 소화활동이 원활하게 진행되도록 하여야 한다

(2) , .

건축법 상 방화구획 및 소화설비의 방호구역과 일치시켜 화재의 제어를 효과적으로 할 수 있도 (3)

록 선정되어야 한다.

한국소방안전학원

ϥϥϥΜϙϔϡΟΟΧΜϑϝΜϙϠ

문제2) 초고층 주상복합건축물의 스프링클러설비 시공에 따른 층고 개선방법을 3가지로 기술하고 각각 장단점을 기술하시오.

현대 건축물의 특징은 초고층화 대단지화 고밀도화 심층화라고 볼 수 있는데 최근에는 첨단과

(1) , , ,

고급화된 주상복합건축물이 많이 건설되고 있다.

주상복합건축물이란 건물에 주거시설과 상업시설이 함께 입주되는 건물을 말하는데 초고층화 대

(2) ,

단지화로 건설되어 수많은 사람들이 생활하고 거주하기 때문에 화재 등의 재난발생시 대규모 참 사 가능성이 내재되어 있다.

이러한 초고층 주상복합건축물의 방재대책에는 출화 및 연소확대 방지대책 소화설비 및 경보설

(3) ,

비의 설치 피난계획의 수립 소화활동상의 대책이 있다, , .

대표적인 소화설비로 스프링클러소화설비를 들 수 있는데 한 개 층의 층고를 개선하는 방법을 (4)

고려할 필요가 있다.

스프링클러시스템의 종류에는 습식시스템 건식 시스템

(5) (Wet Pipe System), (Dry Pipe System), 준비 작동식시스템 (Preaction System), 일제살수식 시스템(Deluge System)이 있는데 습식시스 템이 주상복합건축물에는 일반적으로 설치된다.

가지배관의 측면 또는 하부 분기 (1)

먹는 물관리법에 따른 먹는 물의 수질기준에 적합한 경우를 제외하고는 하향식 헤드를 설치하

①

는 경우에는 가지배관으로부터 헤드에 이르는 헤드접속배관은 가지관상부에서 분기하도록 하고 있다.

이물질이 가지배관이나 헤드를 막는 것을 방지하기 위함이다.

②

관리를 철저히 하여 이물질의 침투를 방지한다면 측면이나 하부분기를 해도 무방하다.

③ 장점

④

층고의 개선 가능 단점

⑤

이물질의 침투에 대한 대비가 필요 배관을 사용으로 관경의 축소 (2) CPVC

소화배관은 일반적으로 탄소강관 동 및 동합금관 스텐인레스 강관 폴리에틸렌 피복 강관 등, , ,

①

이 주로 사용되고 있다.

기존 강관의 녹 Scale 문제로 인해 미국 등 선진국에서는 CPVC배관을 유용하게 사용하고 있

②

지만 국내에서는 인식부족과 경제적인 이유로 인해 아직까지 많이 사용하지 않고 있다.

배관의 압력강하 계산시 강관의 경우에는 C(관의 조도) 값을 일반적으로 120을 적용하지만,

③

배관은 을 적용함으로써 압력손실을 줄여서 적은 관경을 사용할 수 있다

CPVC 150 .

장점

④

뛰어난 열 보존력 월등한 유체흐름 간편한 시공 부식이 발생하지 않음, , , . 단점

⑤

기존의 강관보다 시공비가 많이 소요됨.

한국소방안전학원

ϥϥϥΜϙϔϡΟΟΧΜϑϝΜϙϠ

소화배관의 바닥 매립 (3)

기계설비배관과 같이 바닥에 매립하여 설치할 수 있다.

① 장점

②

층고를 낮출 수 있음 보온재의 두께를 줄이거나 보온처리 없이 시공할 수 있음, . 단점

③

누수 등의 하자가 발생할 경우에 보수가 어려움.

세대내에는 가지배관만 분기 (4)

교차배관은 엘리베이터승강장이나 복도에서 마감하고 단위세대에는 가지배관을 별도로 설치

① 장점

②

단위세대에 청소구를 설치하거나 관경이 큰 교차배관을 설치하지 않아도 되므로 층고를 낮출 수 있다.

단점

③

단위세대에 설치 헤드수가 8개를 초과할 경우에는 가지배관을 2개 이상 별도로 설치해야 한다. 보온조치의 개선에 의한 보온재의 미사용

(5)

수리계산에 의한 관경의 축소 (6)

격자형 배관시스템을 사용하여 관경의 축소 (7) (Grid)

초고층 주상복합건축물의 경우에는 예측 및 제어가 힘든 다양한 잠재화재위험요소가 폭 넓게 산 (1)

재되어 있다.

따라서 획일적인 법체계에 의한 과학적인 소방대책이나 방재대책을 수립하기는 어렵다

(2) , .

최근에는 환기설비를 시공하는 경우가 많고 전층 스프링클러소화설비의 시공으로 인해 더 높은 (3)

층고를 요구하고 있다.

동일한 층수를 건축하면서도 고층건축물의 위험요소와 경제성을 고려하여 층고를 낮추는 계획이 (4)

필요하다.

스프링클러소화설비 시공에 따른 층고 개선방법에는 가지배관의 측면 또는 하부 분기 배

(5) , CPVC

관을 사용으로 관경의 축소 소화배관의 바닥 매립 세대내에는 가지배관만 분기 보온조치의 개, , , 선에 의한 보온재의 미사용 수리계산에 의한 관경의 축소 격자형, , (Grid) 배관시스템을 사용하여 관경의 축소 등을 고려해 볼 수 있다.

참고 자료를 참고하지 않고 주관적으로 답안을 작성하였으므로 이견이 있을 수 있다

[ ] .

한국소방안전학원

ϥϥϥΜϙϔϡΟΟΧΜϑϝΜϙϠ

문제3) 소화배관을 통과하는 유량을 측정하는 방법은 여러가지가 있으나 일반적으로 사 용하는 유량산출식은 Q =

√

1−(A₂ A₁ )²

√

2gr₁−r₂

r₂ R 식을 많이 활용하고 있다 그.

렇다면 유량산출식을 다음의 조건을 적용하여 유도하시오.

조건 : 베르누이방정식을 활용하고 마노미터의 압력차 ΔP = P₁− P₂= (γ₁− γ₂)R 이고 기타조 건은 무시한다.

Q₁ρ₁= Q₂ρ₂

A₁V₁ρ₁= A₂V₂ρ₂식에서 ρ₁, ρ₂는 같으므로 A₁V₁= A₂V₂

V₁= A₂

A₁V₂ ………(1 )식

P₁ γ₂ + V₁²

2g + Z₁= P₂ γ₂ + V₂²

2g + Z₂ 식에서 Z = Z 이므로

P₁ γ₂ + V₁²

2g = P₂ γ₂ + V₂²

2g ………^{(2 )식}

식을 식에 대입하면 (1) (2)

P₁ γ₂ +

(A₂ A₁V₂)²

2g = P₂ γ₂ + V₂²

2g

P₁ γ₂ − ^P2

γ₂ = V₂² 2g −

(A₂ A₁V₂)²

2g

한국소방안전학원

ϥϥϥΜϙϔϡΟΟΧΜϑϝΜϙϠ

P₁ −P₂ γ₂ =

V₂²− (A₂ A₁V₂)² 2g

P₁ −P₂ γ₂ =

[1−(A₂ A₁ )²]V₂² 2g

V₂=

√

1 − (A₂ A₁ )²

√

2gP₁− P₂ γ₂

Q₂= A₂V₂=

√

1 − (A₂ A₁ )²

√

2gP₁− P₂ γ₂

마노미터의 압력차 ΔP = P₁− P₂= (r₁− r₂)R 이므로

Q₂= A₂V₂=

√

1 − (A₂ A₁ )²

√

2g(γ₁− γ₂)R γ₂

공식이 된다.

한국소방안전학원

ϥϥϥΜϙϔϡΟΟΧΜϑϝΜϙϠ

문제4) 비상구 소방기본법 시행령 상 과 비상탈출구 건축관계법 상 의 설치대상 및 세부( ) ( ) 적인 설치기준을 중심으로 비교 기술하시오.

정의 (1)

비상구라 함은 주된 출입구 외에 화재 발생 등 비상시에 건축물 또는 공작물의 내부로부터 지상 그 밖의 안전한 곳으로 피난할 수 있는 가로 75센티미터 이상 세로, 150센티미터 이상 크기의 출입구를 말한다.

설치대상 (2)

식품위생법시행령 제 조제 호의 규정에 의한 식품접객업 중 다음 각목의7 8 1에 해당하는 것

①

휴게음식점영업 또는 일반음식점영업으로서 영업장으로 사용하는 바닥면적의 합계가 100제곱

㉠

미터 영업장이 지하층에 설치된 경우에는 당해 영업장의 바닥 면적의 합계가( 66제곱미터 이) 상인 것 다만 영업장이 지상 층 또는 지상과 직접 접하는 층에 설치되고 그 영업장의 주된. , 1 출입구가 건축물 외부의 지면과 곧바로 연결되는 곳에서 하는 영업을 제외한다.

단란주점영업 및 유흥주점영업

㉡ 음반

② · 비디오물및게임물에관한법률 제 조제 호 가목 및 나목2 8 · 제 호9 · 제11호 및 제12호의 규정 에 의한 비디오물 감상실업 · 비디오물 소극장업 게임제공업 영업장이 지상 층 또는 지상과 직접· ( 1 접하는 층에 설치되고 그 영업장의 주된 출입구가 건축물 외부의 지면과 곧바로 연결된 곳에서 하는 영업을 제외한다) · 노래연습장업 및 복합유통 · 제공업 비디오물 감상실업( · 비디오물 소극 장업 · 게임제공업 및 노래연습장업 중 2 이상을 영위하는 영업에 한한다)

학원의설립

③ · 운영및과외교습에관한법률 제 조제 호의 규정에 의한 학원으로서 별표2 1 3의 규정에 의하여 산정된 수용인원 이하 수용인원 이라 한다 이( " " ) 100인 이상인 것

공중위생관리법 제 조제 항제 호의 규정에 의한 목욕장업 중 맥반석 또는 대리석 등 돌을 가2 1 3

④

열하여 발생되는 열기 또는 원적외선 등을 이용하여 땀을 배출하게 할 수 있는 시설을 갖춘 것 으로서 수용인원이 100인 이상인 것

영화진흥법 제 조제2 13호의 규정에 의한 영화상영관

⑤

제 호 내지 제 호의 규정에 의한 영업 외에 화재발생시 인명피해가 발생할 우려가 높은 불특1 5

⑥

정다수인이 출입하는 영업으로서 행정자치부령이 정하는 영업 설치기준

(3)

문은 피난방향으로 열리는 구조로 하고 비상구는 구획된 실 또는 천장으로 통하는 구조가 아,

① 닐 것

주 출입구의 반대 방향에 설치할 것 다만 건물구조상 불가피한 경우에는 영업장의 장변길이의. ,

②

분의 이상 떨어진 위치에 설치할 수 있다

2 1 .

주요구조부가 내화구조인 경우 비상구 및 주 출입구는 방화문으로 설치할 것

③

다만 주요구조부가 내화구조가 아닌 경우와 건물의 구조상 비상구 또는 주 출입구의 문이 지,

④

표면과 면하는 경우에는 비상구 및 주 출입구의 문은 불연재료를 사용하여 설치할 수 있다.

다만 주 출입구 외에 당해 영업장 내부에서 피난층 또는 지상으로 통하는 직통계단이 설치된,

⑤

경우에는 설치하지 아니할 수 있다.

한국소방안전학원

ϥϥϥΜϙϔϡΟΟΧΜϑϝΜϙϠ

비상 탈출구 (4)

설치대상 1)

지하층으로서 바닥면적이 50m² 이상인 층

①

설치기준 2)

비상탈출구의 크기

①

유효너비 0.75m 이상 유효높이, 1.5m 이상 비상탈출구의 방향

②

피난방향으로 열리도록 하고 실내에서 항상 열수 있는 구조,

㉠

내부 및 외부에는 비상탈출구의 표시 설치

㉡

비상탈출구의 설치 위치

③

출입구로부터 3m 이상 떨어진 곳에 설치 사다리의 설치

④

지하층의 바닥으로부터 비상탈출구의 아랫부분까지의 높이가 1.2m 이상이 되는 경우에는 벽 체의 발판 너비가 20cm 이상인 사다리 설치

피난통로의 유효 너비

⑤

피난층 또는 지상으로 통하는 복도나 직통계단까지 이르는 피난통로의 유효 너비는 75cm 이상 비상탈출구의 통로 마감

⑥

피난통로에 실내에 접하는 부분의 마감과 그 바탕을 불연재료로 할 것 비상탈출구 진입 부분의 피난통로의 설치

⑦

통로에 지장이 있는 물건을 방치하거나 시설물 설치 금지 비상탈출구의 유도등

⑧

비상탈출구의 유도등과 피난통로의 비상조명등의 설치는 소방법령에서 정하는 바에 의한다.

한국소방안전학원

ϥϥϥΜϙϔϡΟΟΧΜϑϝΜϙϠ

문제5) 소화설비 배관 내에 피토관을 넣어 정체압 P₁과 P₀를 측정하였더니 수은이 들 어있는 피토관에 연결한 U자 관에서 75mm의 액면차를 가졌을 경우 피토관 위 치에서의 유속을 계산하시오.

또한 소화배관으로 사용하는 안지름이 75mm에서 100mm로 급격히 확대되는 배관속을 소화수가 0.03m³/sec의 유량이 흐를 때 급격한 확대에 의하여 발생 하는 손실수두를 계산하시오.

P₁= P₀+ rV₀²/2g

여기서, P₁ : 전압

P₀ : 정압

rV₀²/2g : 동압

V₀= √

2g (P₁− P₂)/r ……… ① P₁− P₀= (r − r )h ……… ② 를 에 대입하여 정리하면

② ①

V₀=√

2g ((r − r )/r ) h

=√

2 9.8 ((13.6− 1 )/1 ) 0.075

= 4.304m/sec

배관에서의 유속 (1) 75mm

Q₁= A₁ V₁

0.03 = (π/4 ) (0.075 )² V₁ V = 6.79m/sec₁

배관에서의 유속 (2) 100mm

Q₂= A₂ V₂

0.03 = (π/4 ) (0.1 )² V₂ V = 3.82m/sec₂

손실수두 (3)

h = K (V₁− V₂)²/ (2g ) 손실계수 K는 무시.

= (6.79−3.82 )²/ (2 9.8 )

= 0.45m

한국소방안전학원

ϥϥϥΜϙϔϡΟΟΧΜϑϝΜϙϠ

문제6) 메탄 70%v/v와 프로판30%v/v 가 혼합되어 있고 공기 중에서 연소 하한계와 상 한계가 다음과 같을 경우 계산하고 도표를 작성하시오.

L%(v/v) U%(v/v)

메탄(

CH

프로판(

C

H

르샤틀리에 법칙 (1)

탄화수소계 혼합가스의 연소 범위와 관련된 특성은 르샤틀리의 법칙에 의해 구해지며 하한계의, 경우 비교적 정확하나 상한계는 오차가 하한계에 비해 크게 발생한다.

연소하한계의 정의 (2)

발화원과 접촉할 때도 화염전파가 일어나지 않는 공기 산소 중의 증기 또는 가스의 최소농도( ) 연소상한계

(3)

발화원과 접촉할 때도 화염전파가 일어나지 않는 공기 산소 중의 증기 또는 가스의 최고농도( ) 화학 양론조성계수

(4)

완전연소에 필요한 공기의 mol수와 연료 mol수와 연료 mol수의 비 C_st = 연료 mol

연료mol + 공기 mol 최소산소량

(5) (MOC)

화염전파가 일어나지 않을 때 가연성 혼합기의 최소산소농도,

연소하한계 (1)

르샤틀리에 법칙에 따라

LFL = 1

n = 1

Σ

i

y_i LFL_i

여기서, y_i : 혼합기 중 i 성분의 체적비 또는 mol 비 LFL_i : i 성분 가스의 연소하한계

LFL : 혼합기의 연소하한계 LFL = 1

0.7

5 + 0.3 2.1

= 3.535 (% )

한국소방안전학원

ϥϥϥΜϙϔϡΟΟΧΜϑϝΜϙϠ

UFL = 1

0.7

15.0 + 0.3 9.5

= 12.78 (% )

화학 양론조성 (3) (C_st)

혼합기의 완전연소방정식을 수립하면

①

C H4 + 2 O2 → C O2 + 2 H2O − − − − ① C₃H₈ + 5 O₂ → 3C O₂ + 4 H₂O − − − − ②

혼합기의 완전연소방정식을 수립하기 위하여 ①식과 ②식에 각 가스의 체적비 0.7과 0.3을 곱하면

C_0.7H_2.8 + 1.4O₂ → 0.7CO2 + 1.4H₂O −−−③ C_0.9H_2.4 + 1.5O₂ → 0.9CO2 + 1.2H₂O −−− ④

과 을 더하면 혼합기의 완전연소방정식이 된다.

③ ④

혼합기의 완전연소방정식

C_1.6H_5.2 + 2.9O₂ → 1.6CO2 + 2.6H₂O 공기의 mol수 계산

②

공기의 mol 수 = O₂의 mol 수 + N₂ 의 mol수 이므로 = 2.9 + 0.79

0.21 2.9 = 13.81 mol 화학 양론조성(

③ C_st)의 계산

C_st = 연료 mol

연료mol + 공기 mol = 1

1 + 13.81 = 0.0675 최소산소량

(4) (MOC)

MOC = LFL 이론산소량

= 3.535 2.9 = 10.25 %

혼합기의 연소특성 특성치

연소반응식

연소하한계 3.535 %

연소상한계 12.78%

화학양론 조성 0.0675

최소산소량(MOC) 10.25%