ISSN: 1738-7167
DOI: http://dx.doi.org/10.7731/KIFSE.2015.29.6.051
공동주택 전용화재시스템의 성능평가를 위한 실험적 연구
정종진 · 홍아름* · 손봉세**
†
한국소방산업기술원, *가천대학교, **가천대학교
Experimental Performance Evaluation of a Fire System for Apartment Buildings
Jong-Jin Jung · A-Reum Hong* · Bong-Sei Son**
†
Dept. Fire industrial Technology Research Institute, Korea Fire Institute
*Fire & Disaster Protection Engineering, Gachon Univ.
**Professor, Fire & Disaster Protection Engineering, Gachon Univ.
(Received October 8, 2015; Revised November 3, 2015; Accepted November 3, 2015)
요 약
국내 공동주택의 지속가능한 화재안전성능을 유지하고 확보하기 위한 대책은 일반 소방대상물에 비해 우수한 소방제 품의 적용, 기술인력 확보, 관리실태 등에서 매우 미흡한 실정이다. 또한 화재 시 방호공간의 특성상 인명피해가 발생할 가능성이 높은 구조적인 문제점을 가지고 있다. 현재 공동주택에 설치된 화재시스템의 문제점은 각 세대에 설치된 화재 감지기의 성능을 실시간 확인할 수 없으며, 경계구역이 세대별로 설정되어 있지 않아 정확한 화재발생지점을 파악하기 어렵고, 거주자가 화재발생을 확실하게 인지할 수 없는 상태로 안전한 대피를 하지 못하는 실정이다. 또한 세대 외부에 서 스프링클러소화설비의 유수검지장치 작동성능시험을 할 수 없는 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 개발한 원격화재시스템의 성능평가를 위하여 실험을 실시하였으며, 성능실험결과 모두 만족하는 것으로 나타났다. 또한, 각 세 대마다 세대경보장치를 설치하여 화재발생을 정확하게 경보할 수 있도록 하여 거주자가 신속히 대피할 수 있는 경보장 치의 성능을 개선하였다.
ABSTRACT
In Korea, measures to maintain sustainable fire safety performance for apartment buildings are insufficient in terms of fire-fighting products, skilled personnel, and maintenance status. Also, because of the particular features of a fire compart- ment, it has structural problems that are very likely to cause damage to human life when a fire occurs. Currently, prob- lems with the fire supervisory system installed in an apartment building cannot be checked in real time, so it is difficult to identify the location of a fire accurately. Protected areas are also not assigned to each household, and residents cannot be clearly informed of the occurrence of a fire. As a consequence, safety evacuation cannot be secured. In addition, it is impossible to test the operation performance for water detectors in sprinkler fire extinguishing systems outside of the household. Therefore, an experiment was conducted to evaluate the performance of a remote fire supervisory system. The results show that the system satisfies all performance requirements. Also, an household alarm system was installed in each household to alert of any occurrence of a fire accurately, and the performance of the alarm system was improved to ensure that residents were quickly evacuated.
Keywords : Apartment, Remote check, Detector, Water flow indicator, Decibel
1. 서 론
공동주택은 우리나라의 도시민의 주거형태와 주거문화 를 대표하는 생활공간으로 다양한 연령층에서 선호하는 주거시설로 자리 잡았다. 하지만 한정된 주거공간에 일상 생활에서 필요한 가전용품 및 생활용품 등을 적재하는 관
계로 다른 건축물에 비해 화재하중이 높은 경향을 보이고 있으며, 화재 시 인명피해가 높다(1). 국민안전처에서 제공 하는 통계에 의하면 2014년 전국에서 발생한 주거 공간에 대한 화재 건수는 10,861건으로 이중 공동주택 화재가 4,234건이 발생해 전체 주거 공간의 약 40%를 차지한다(2). 따라서 공동주택에서 발생한 화재를 안전하게 제어하고 거
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Corresponding Author, E-Mail: [email protected]
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TEL: +82-31-750-5713, FAX: +82-31-750-8749
주자의 안전을 확보하기 위해서는 공동주택전용 화재시스 템의 개발이 필요하다. 특히, 공동주택의 경우 사생활 침해 우려로 세대 내부에 설치된 화재시스템을 현실적으로 100%
점검한다는 것은 어려우므로 정상적인 성능을 유지하고 있 는지를 확인 할 수 있는 원격기능이 있어야 하며, 또한 비화 재보에 능동적으로 대응할 수 있는 경보장치가 필요하다.
따라서 본 연구에서는 기존 화재시스템의 문제점을 개선하 기 위한 방법으로 공동주택전용 화재시스템을 개발하였으 며, 화재시스템의 성능평가를 위해 성능실험을 수행하였다.
2. 공동주택전용 화재시스템의 구성
2.1 원격점검기능 화재감지기
공동주택에 설치하는 감지기는 열식과 연기식 2종류가 있으며, 모든 감지기는 원격점검기능과 주소기능을 보유한 다. 일반 화재감지기에 원격 기능을 부가하여 감지기 자체 에 열 또는 연기를 투입하지 않고도 최초 출고 당시에 가 지고 있던 감지특성을 그대로 보유하고 있는가를 점검하 여 출력할 수 있는 기능을 부여한 것으로 개발된 감지기의 사양은 Table 1이다(3).
Table 1. Specification of the Remote-check Apartment Hous- ing Detector
Type Analog
Smoke Heat
Output voltage DC 24 V DC 24 V temperature −10oC~50oC −10oC~50oC Rated current 10 mA 10 mA Dimension Diameter 105 mm ×
50 mm (H)
Diameter 105 mm × 50 mm (H) Output signal Red LED Red LED
Table 2. Specification of the Apartment Housing Fire Alarm Annunciator
Input voltage AC 220 V, 60 Hz Output voltage DC 24 V + 10%
Fire detector/Loop 250 Address Emergency battery DC 24/7 Ah Max. Power consumption 250 VA
Cabinet Size 600 W × 2000 H × 650 D (mm) Network distance
distinct transmission
Single optical cable: 20 km Multi optical cable: 2 km
Internet: unrestricted
Figure 1. Block diagram of interlock of the fire alarm annunciator for remote check.
또한, 공동주택은 세대내부에 들어가서 침실이나 거실 천 장에 설치된 감지기의 작동 및 기능점검을 자유롭게 수행할 수 없는 상황이 있기 때문에 원격점검기능을 갖는 화재감지 기와 연동하는 화재수신기를 개발하였다. 화재수신기의 사 양은 Table 2이다. 화재감지기의 성능을 점검하기 위해 수신 기에 원격점검 기능 추가하였다. Figure 1에서 보는바와 같 이 공동주택전용의 수신기에 원격점검기능을 보유한 감지 기를 연결하면 공동주택의 개별 방문에 따른 기능점검 및 종합정밀점검에 필요한 인건비를 대폭 줄일 수 있으며, 부 재세대 및 세대방문을 거부하는 세대를 포함한 전세대의 감 지기를 수신기에서 자동으로 100% 점검을 할 수 있다.
2.2 세대경보장치
거주자들은 비화재보에 의하여 경보가 울리게 된다는 것을 알고 있지만, 적절한 조치를 취할 방법이 없기 때문 에 화재가 발생하지 않았음에도 경보가 발령될 수밖에 없 다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로 세대경보장 치를 각 세대마다 설치하는 것이다. Figure 2은 본 연구에 서 개발한 경보장치의 동작 흐름도를 나타낸 것이다. 화재
감지기가 오작동 되었을 때에는 해당세대에만 음성을 통 하여 화재감지기가 작동되었음을 미리 알려주고, 화재가 아닐 경우에는 세대 내부에 있는 사람이 해당 스위치를 조 작하여 화재감지기를 복구할 수 있는 기능을 부여한 것이 다(4). 화재감지기가 작동하면 세대경보장치와 화재수신기 에 동시에 신호가 전달되고 세대거주자에게 비화재보를 확인하라는 메시지가 음성으로 울리게 되면 경보장치에 부착된 화재복구스위치를 누른다. 모든 경보가 일시에 정 지되고 화재수신기에도 신호가 자동으로 복구된다. Table 3은 세대경보장치의 사양이다.
2.3 원격점검기능 유수검지장치
아파트에 설치된 유수검지장치의 시험밸브를 화장실 또 는 베란다 등에 설치한 경우에는 사생활 침해우려로 세대 내 출입이 어려워 스프링클러설비에 대한 성능시험을 실 시할 수가 없게 된다. Figure 3에서 점검스위치를 점검위 치에 놓으면 유수검지신호스위치와 점검스위치가 직렬로 연결되어 있어 화재수신회로가 동작하지 않고, 점검신호 수신회로만 동작되어 점검 표시등이 점등된다. 그러나 실
제로 유수경보장치가 동작되는 경우에는 유수검지신호에 의하여 경보사이렌이 울린다. 만약 점검자가 점검 작업 후 스위치를 원위치에 놓지 않더라도 압력스위치와 병렬로 연 결된 종단저항에 의해 해당 유수경보장치의 표시등이 점멸 을 지속하게 되므로 이를 즉시 정위치로 돌릴 수 있다(5).
3. 성능확인 실험
3.1 화재감지기의 원격점검기능 실험
공동주택용 화재감지기의 성능을 확인하기 위하여 화재 감지기 및 화재수신기 등을 실제 아파트 현장에 설치하여 원격 실험을 수행하였다. 실험을 실시한 현장은 서울시 마 Figure 2. Flow chart of interlock action of the household alarm system.
Table 3. Specification of the Household Alarm System Input voltage DC 24 V Output voltage DC 24 V + 10%
Output current 120 mA
Speaker 8Ω 1 W
Emergency battery From fire control panel Signal wire Heat resistance 2.5 mm2 -1pr cable Installation Wall mount
Size 180 W × 165 H × 40 D (mm)
Figure 3. Interlock circulation diagram of the water flow indicator exclusively for domestic apartment housing.
포구 P아파트 현장으로 4,110세대 총 51개동으로 구성되 어 있으며, 4개의 단지로 나누어져 있다. 실험에 사용된 기준은 국민안전처 고시인 ‘수신기의 형식승인 및 제품검 사의 기술기준(KOFEIS 0304)’에 의하여 실시하였다(6). 연 기식 감지기와 열식 감지기를 세대마다 혼합하여 설치하 고 감지기별로 주소를 세팅한 후 신호 전송선 2가닥을 감 지기에 병렬로 연결하는 방식으로 진행하였다. Figure 4와 같이 특정동에 각 세대별로 화재감지기를 설치하고 관리 사무실의 화재수신기에서 원격점검기능 스위치를 눌러 화 재감지기의 기능실험을 실시하였다(7).
원격점검기능이 내장된 아날로그 열감지기 30개와 연기 감지기 30개를 수신기에 연결한 후 연기감지기와 열감지 기 중 각각 5개는 고장난 감지기를 사용하고 25개는 정상 적인 감지기를 설치하였다. 실험장소의 주위온도는 26oC 이고 연기가 없는 정상상태에서 점검실험을 실시하였다.
점검방법은 수신기의 원격점검버튼을 누르면 수신기의 화 면에 현재의 온도값 또는 농도값과 점검에 소요되는 시간 이 나타난다. 이것으로 열과 연기의 감도를 모니터링하고 그 결과를 수신기에 장착된 프린터를 통하여 출력한다. 모 니터링을 통해 이상이 있는 감지기는 화면에 Check로 표 시되며, 이는 감지기에서 보내오는 온도값이나 연기농도의 값이 비정상적인 값을 나타낸다는 것을 의미한다. 또한 정 상적인 감지기는 Normal로 표시된다. 실험 결과는 Figure 5와 Figure 6과 같다. 수신기의 화면에 감지기 스위치를
눌러 60개의 감지기를 점검한 후 프린터에 점검내용을 출 력하는데 소요되는 시간을 측정한 결과, 25초가 소요되고 점검대상감지기는 10개가 검출되어 점검신호가 정상적으 로 전달되는지 확인할 수 있었다.
3.2 세대경보장치 음량 측정실험의 구성 및 결과 본 연구에서 개발한 세대경보장치와 기존의 경보장치와 비교성능실험을 실시하였다. 기존의 경보장치의 경우 세대 의 문밖에 설치된 지구경종의 경보에 대해서 세대내부에 있는 거주자가 이를 인식하고 신속하게 대피할 수 있는지 에 대한 실험으로 우선 문밖에 설치된 지구경종은 자동화 재탐지설비의 국가화재안전기준에서(8) 정하고 있는 25 m 반경으로 설치하고, 실제로 울리는 경우에 음량을 측정한 결과 평상시 외부소음인 46 dB과 크게 차이가 없었다. 또 Figure 4. Remote-check functional test of the fire detector.
Figure 6. Output of remote test results of the fire detector.
Figure 5. Remote test results of the fire detector.
Figure 7. Comparison of installation location and alarm vol- ume between the existing alarm bell and the household alarm system.
한, 라디오 또는 TV 등을 켜 놓은 경우에는 거의 들리지 않을 정도로 미약했다. 측정된 음량은 가구의 배치나 구조 에 따라 약간 상이하였으나, 최소 46 dB에서부터 최대 63 dB 정도까지로 측정되었다. 반면에 세대경보장치의 경보 음은 68~75 dB로 기존의 세대 밖에 설치된 경종에 비하여 월등히 개선됨을 확인할 수 있었다. Figure 7은 구성도를 나타낸 것이고 Table 4는 기존의 경보벨과 세대경보장치 의 경보 음량을 비교한 것으로 세대별로 음성경보가 가능 한 세대경보장치의 필요성이 대두되었다.
3.3 공동주택용 유수검지장치에 대한 원격점검실험 Figure 8과 같이 세대내부에 설치된 시험밸브함의 개폐 밸브를 개방하지 않고 원격으로 유수검지실험을 실시하기 위하여 기존의 아파트단지에 설치된 알람밸브에 점검스위 치를 제작하였다. 시험밸브함 내부에 수동점검용 밸브를 전동용 밸브로 교체하여 세대 외부에서도 전동밸브를 원 격으로 시험할 수 있는 스프링클러 원격시험 장치를 설치 하여 실험을 실시하였다. 그 결과, 점검 시에는 경보사이 렌이 울리지 않고 실제 유수검지장치스위치가 동작하는 경우에만 경보사이렌이 작동되는 것을 확인할 수 있었다(5).
4. 결 론
공동주택의 경우 사생활 등의 침해 우려가 있어 화재감 지기의 비화재보가 발생 시 소방안전 관리자가 세대내부 로 들어가 신속하게 조치하기 어렵다. 또한, 점검자가 각 세대에 부착되어 있는 화재시스템을 100% 점검한다는 것 은 현실적으로 불가능하다. 실질적인 안전점검을 위하여 본 연구를 통해 얻은 결과를 요약하면 다음과 같다.
(1) 공동주택 내 화재시스템 점검의 불편함을 개선하기
위하여 원격점검기능이 있는 공동주택용 화재시스템을 개 발하였다.
(2) 비화재보를 최소화하기 위하여 현재 시스템에 세대 마다 음성으로 화재경보에 대한 안내를 수행함과 동시에 비화재신호를 스스로 복구시킬 수 있는 스위치가 장착된 세대경보장치를 개발하였다.
(3) 본 연구에서는 일반 공동주택에서도 사용할 수 있는 화재시스템을 개발하는 것이 목표이므로 개발된 화재시스 템을 대상으로 성능시험을 실시하였으며 그 결과 모두 우 수한 성능을 나타내었다.
후 기
본 연구는 2014년도 차세대핵심소방안전기술개발사업 (2012-NEMA14-002-01010001-2014)에 의해 연구되었으 며 이에 감사드립니다.
References
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6. Ministry of Public Safety and Security, KOFEIS 0304 (2015).
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8. Ministry of Public Safety and Security, NFSC 203 (2015).
9. W. S. Kang, B. S. Son, J. J. Jung, et al., “Apartment Table 4. Comparison of Alarm Volume between the Existing Alarm Bell and the Household Alarm System
Place Room1 Room2 Room3 Room4 Room5 Room6 Room7 Room8 Room9
Existing Alarm Bell (dB) 46 49 52 63 48 43 50 70 58
Household Alarm System (dB) 68 72 74 72 71 67 80 56 68
Figure 8. Installation of a motor valve for remote check of the water flow indicator.
Exclusive Intelligent Fire Surveillance System Develop- ment”, NEMA 2013-39, Ministry of Public Safety and Security (2015).
10. W. S. Kang, B. S. Son and J. J. Jung, “A Study on the Remote-check Fire Detecter for Apartment Housing”, Korean Institute of Fire Science & Engineering, pp. 154- 155 (2013).
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