2021. 2. 2. 23:36ㆍ자격증관련/소방안전관리자 자격증
소방안전관리자를 공부하다가 보면 옥내소화전, 스프링클러에 물을 보내는 펌프의 정지점(Range), 기동점(펌프가동), Diff(정지점과 기동점과의 차이)를 물어 보는 문제가 있는데 이 문제는 실무에서는 반드시 필요한 부분입니다.
합격을 기원합니다.
혹시 소방펌프의 구조에 대한 이해가 먼저 필요하신 분은 본 게시글의 후반에 있는 '건물 내의 소방펌프 구조에 대한 이해를 돕기 위한 자료'를 먼저 보시기 바랍니다.
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소방펌퍼실 구조?
소화전이나 스프링클러는 건물내에 화재가 발생하면 물을 자동으로 보내주는 장치(아래 이미지 참고하시고)입니다.
주로 지하 기계실에 물을 올려주는 펌프가 있구요. 구조는 주펌프, 보조펌프, 충압펌프, 압력챔퍼, 구동제어반으로 구성되어 있습니다. 구동제어반에는 이 건물에 맞게 즉 건물 층수에 맞게 계산하여(층수가 높으면 압력도 최고압력도 높게 설정)설치되어 있습니다.
작동 원리 간단 소개
평소에는 건물의 최고층까지 배관에 물이 꽉차 있어도 건물의 수압에 맞게 설정된 구동제어반의 기능으로 펌프가 작동하지 않다가 건물 전체 중 특정부분에서 화재가 발생하면 감지기에 의해서 스프링쿨러 노즐이 다양한 방식으로 열리게 되고 배관에 차있던 물들이 화재가 난 곳으로 물이 빠져나가기 때문에 당연 배관내의 수압이 떨어지게 됩니다. 그래서 구종제어반에서는 정해진 압력의 구간 이하로 내려가면 펌프가 자동으로 작동하게 됩니다.
정리하면 아래과 같습니다.
펌퍼는 언제 기동(돌아감)해야 하나요?
=> 물이 점점 줄어 들 때입니다. 다시 말해 그림에서 파랑색 배관에서 물이 빠지면...
얼마만큼 빠질때 기동(펌프가 가동)해야 하나요?
=> 건물 전체 중 최상층까지 물이 필요하기 때문에 불이 나고 스프린쿨러로 물이 빠져 나가면 당연 최상층부터 물이 빠지기 시작하겠지요. 최상층에 물이 없어진다는 것은 물의 수위가 낮아지고 당연 최하에 설치된 센서에서 이를 감지하고 압력도 줄어 들게되어 있는 구조입니다. 제일 높은 층을 기준으로 해서 펌프의 용량과 계산을 통하여 펌프가 기동하는 적정 구간(기동점)을 설정하게 됩니다.
좀 더 세부적으로 기동점에 대하여 알아 볼까요?
=> 화재시 다양한 감지 장치(연기, 화염, 열의변화 등)나 불이난 곳에 노즐의 해드가 터지면 물이 압력(최대압력)에 의해 뿜어져 나오게 되어 배관에 물이 빠지게 됩니다. 물이 빠지고있으니 배관내부의 압력이 낮아지게 되어 설정해 놓은 앞력 즉 "기동점"까지 배관내부의 압력이 낮아 지겠지요 이 압력을 압력챔버(배관의 압력을 감지하는 장치)가 감지하여 전기를 펌프 스위치를 가동하여 소방펌퍼가 가동을 시작하게 됩니다.
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구조는 아래 그림 이미지 참고 하세요
소방안전관리자 1급 시험문제는 주로 기동점, diff값, 정지점을 구하라는 문제가 주로 출제됩니다.
이 문제를 풀기 위해서는 먼저 펌프가 왜 필요한지를 알아야 하고 그렇다면 펌프는 언제 움직여야 하는지를 먼저 이해 하여야 합니다. 그냥 계산식을 외우는 것은 시험장에서 정말 헛깔릿 수 밖에 없고, 아마도 이런게 문제를 풀 생각을 하면 문제는 50%는 틀릴것으로 생각됩니다. 따라서 그 원리와 필요성을 충분하게 인식하면 거의 맞을 수 있는 문제입니다.
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그러면 본격적으로 들어가서
위에서 간단하게 소방펌프가 기동하는 원리를 언급하였는데 이제 본격적으로 설정값들을 찾아 보도록 하겠습니다.
1. 제일 아랫쪽에 있는 소방펌퍼는 무슨 역할을 할까?
여러분이 각 층에서 불이 났을때 소화전으로 불이난곳을 끄려고 소화전에서 물을 뿜기 시작하면 소방펌프가 자동으로 동작을 하게되어 약 20분간(30층 미만) 물을 뿌려줍니다.(30층 부터 49층까지는 40분, 50층 이상은 60분)
무한 정 나오지 않고 시간에 제한되어 있으니 가장 효과적으로 불을 끌 수 있어야 합니다.(물론 더 오랜시간 물이 나올수도 있습니다. 하지만 물의 량을 어느정도 확보해 놓고 있는지도 매우 중요합니다. 만약 일반용수와 같이 사용하게 되면 더 많이 나올수도 있습니다. 아래그림과 같이 유효수량이라는 것이 있으니 참고바랍니다.)
즉 유효수량은 소방용으로 사용할 수 있는 최대의 수량(물의 양)을 뜻합니다. 일반 용수 배관이 소화배관보다 위에 있으니 일반 용수로 사용할 수 있는 물의 양은 물탱크에 물이 있더라도 더 이상 사용이 불가하다는 것을 알 수 있습니다.
소방펌프의 역할은?
한마디로 말하면 화재시 스프린쿨러에 일정 시간 동안 압력이 떨어지지 않게 물이 계속 거의 같은 세기로 나오게 하는 역할을 소방펌프가 하게 되는 것입니다. 화재시 소방펌프를 일부러 작동하지 않아도 자동으로 소방펌프를 가동시키고 물이 일정하게 나오게 하는 장치가 바로 소화시설입니다.
그 원리는 건물의 특정 부위에서 화재가 발생하게 되면 전체 수압이 점점 낮아지게 되고 압력센서가 이를 감지하게 되고 미리 설정해 놓은 이하의 구간을 벗어나게 되면 압력챔프에 전달하여 이 압력챔프안에 있는 압력스위치에 설정되어 있는 값에 따라(압력차이) 스위치가 작동하게 만들면서 펌프가 기동하게 됩니다.
따라서 이 압력스위치를 건물의 높이에 맞게 잘 설정을 해야 어느층에서 사용하더라도 소방펌프가 잘 돌아가게 되기 때문입니다.
이 스위치의 설정을 잘못하여 물을 사용하는데도 물을 품어 올리지 못하면 소화전은 무용지물이 되고 재산상의 손해는 이루 말할 수 없이 커지게 된다. 물론 그에 따른 인명피해도 충분히 예상되며, 이런 경우 관계자들은 징역또는 벌금을 물게 됩니다.
이뿐이겠는가? 본인의 실수로 엄청난 피해를 가져온 것을 인식하게 되면 평생을 그 죄책감으로 편히 살 수없을 것입니다.
그래서 소방안전관리자 교육을 받게 되면 이 스위치를 설정하고 정상적으로 잘 작동되는지에 대한 방법을 수십번 반복하게 되고 모르고 자격증을 취득해서도 안되고, 또 작격증을 부여해서되 안됩니다.
정말 중요한 내용입니다.
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정지점, 기동점에 대한 이해
위에서 본 이미지와 같이 건물 전체의 소방시설은 주로 지하 제일 아래층에 설치되어 있으며, 보통은 물탱크도 같이 설치되어 있습니다. 소방시설 중 '압력챔버'에는 아래와 같이 압력스위치가 달려 있습니다.
위의 건물에는 어떻게 설정해야 하는지 따로 계산을 해보겠지만 위 그림을 보고 압력스위치가 설정된 내용을 그대로 설명을 해보면 이렇습니다.
1. 평소에는 펌프가 처음에는 돌지 않다가 어디선가 물이 사용이 되어지다가 0.5MPa(파스칼) 이 되면 펌프가 돌아갑니다.이것을 기동점이라고 합니다.
2. 펌프가 기동이 되어 다시 물을 품어 올려주게 되는데 이 경우 다가 0.8MPa이 되면 또 멈춥니다. 이 경우 펌프가 멈추는 정지점이 됩니다. 물론 지속적으로 어디선가 물을 사용하게 된다면 멈추지 않고 계속 펌프는 멈출수가 없겠지요.
아래 내용과 같이 이해를 할 수 있겠네요...
펌퍼가 서있다(정지점)= 물이 차있다 (이 건물에 가장 적합한 최고의 압력)
펌프가 움직이기 시작했다(기동점)
현재 주 펌프가 멈추고 있는 압력은 0.8(최고압력) ~ 0.5사이다. 다시 말하면 건물에서 제일 높은층에 물이 빠지기 시작 정지점이 0.8이고 어디선가 화배가 발생하여 압력이 점점 낮아셔서 0.5파스칼(기동점)이 되었을때 비로서 주 펌프가 가동이 되어 수압을 돌려 줍니다.
화재시 펌프가 바로기동되지 않고 노즐로 물이 품어져 나오기 시작하고 수압이 낮아져서 0.5가 되는 순간 펌프가 기동된다는 말입니다.
여기서 중요한 것은 기동점은 정지점보다 무조건 낮다라는 것입니다.
의의 스위치 이미지를 보고 다시 설명하면 물을 사용하다가 0.3MPa정도가 떨어지면(0.5MPa ) 펌프가 가동되다가 다시 물이 차면 0.8MPa이 되면 또 멈추게 됩니다. 이런 의미를 아래와 같이 표혈합니다.
차이값(0.3) = diff
정지점(Range) = 0.8 MPa
기동점 = 0.5 MPa
시험문제에서는 위의 그림이미지, 차이값, 정지점을 알려 주고, 기동점을 산출하라는 문제가 가끔 나오기도 합니다. 이런 문제가 나오면 정말 다행스런 문제의 경우 입니다.
물론 중요한 것은 펌프를 이 건물에 적합 한 것으로 설치해야 하며, 아무리 정지점과 차이값을 제대로 설정을 하였다고 하더라도 펌프의 양정 능력이 0.8Mpa이 안되는 펌프를 설치하면 안되겠지요.
소방안전관리자가 되려면 이 건물의 최고층까지의 수압을 산출할 수 있어야 하고, 또 산출된 압력보다 높은 양정 능력을 가진 소방펌프를 선정 할 줄 알아야 합니다. 그리고 처음 부임하거나 건물의 인수 인계시, 그리고 누군가의 손을 잘못 탓을때 전임자가 설정을 잘못 해두었다면 제대로 다 실 설정을 할 수 있어야 합니다.
소방펌프 압력 계산하는 상세한 방법
위의 건물에 대한 설정을 해 보기로 하겠습니다.
설정을 하는 방법은 건물의 환경에 따라 두가지로 나누어 집니다. 건물의 상황은 옥상 저수조가 있는 것과 없는 경우로 나누어 집니다..
옥상 수조가 있는 경우
먼저 설정값을 구하기에 단순한 옥상저수조가 없는 경우설정 값을 구하여 보겠습니다.
구해야 하는 값은 실제 3가지 이지만 어느 경우에나 1가지(펌프의 기동값)만 구하면 되지만 과정은 조금 다릅니다.
정지값 = 펌프의 양정성능(압력스위치에서 'Range'값)
기동값 =?(공식 = 최고위의 옥내소화전에서 펌프까지의 거리의 압력 + 0.2MPa)
차이값 = 압력스위치에서 'Diff'값 = 정지값 - 기동값
정지값은 그냥 펌프가 물을 올릴수 있는 값입니다.
이 건물에서는 펌프의 도입시 최소한 물을 46미터 이상 올릴 수 있는 펌프를 사야하는데 실질적으로 더 충분하게 올려서 구입하여야 한다. 그래서 도입한 펌프는 중간에 배관과 밸브 등의 마찰 손실을 고려하여 80미터를 올릴 수 있는 펌프를 설치했다고 가정해 봅니다.
문제에 이렇게 주어졌다면?
문제1) 펌프의 최대 양정능력이 80m이며 건물 양정해야 할 높이가 46m일때 아래의 값을 구하라
(1) 주펌프의 정지점(Range) 을 구하시오
펌프가 정지해야 할 정지점은 = 펌프의 최대 양정값이다 즉 0.8Mpa
(2) 주펌프의 기동점을 구하시오
주 펌프가 기동해야 할 시점은 물이 46미터 즉 이 건물의 최상위 소화전까지의 거리까지 물을 올려 놓고 거기서 물이
빠지기 시작하면 다시 기동하여야 합니다. 다시말하면 필요한 압력은 0.46Mpa이지만 배관속의 다양한 저항이 있어서 0.2Mpa을 더해 주어야 한다고 했습니다.
따라서 0.46Mpa + 0.2 Mpa = 0.66Mpa 이 기동점이 됩니다.
(2) 이 경우 차이값(Diff) 값은?
Diff는 정지점과 기동점간의 격차를 말하는 것입니다. 즉 0.8Mpa - 0.66Mpa = 0.14Mpa이 됩니다.
(3) 이 경우 설정값이 정상적으로 세팅되어 있는 그림을 고르시오.
(4) 위의 그림에 대한 올바른 설명으로 맞는 것은?
주펌프의 최대 양정은 0.8Mpa이며, 펌프는 0.66Mpa에서 기동하고 0.8Mpa에서 정지합니다.
충압펌프의 필요성과 충압펌프의 세팅방법
압력채버에는 주펌퍼의 압력스위치와 충압펌프(보조펌프)의 기동을 위한 압력 스위치도 또 하나 있습니다.
다만 충압펌프의 스위치는 주펌퍼의 기동보다 조금 더 높은 값을 설정하여 주펌프가 돌아가기 전에 먼저 돌아가게 하는 것이 좋다. 그래서 보통 보통 주펌프보다 0.05MPa을 더 잡아 주게 됩니다.
그렇다면 충압펌프의 기동점(기동할 수 있는 압력점)은 얼마일까요?
충압펌프의 기동점을 구하기 전에
먼저 충압펌프가 왜 필요한지를 알아야 왜 0.05MPa을 더 설정하는 이유을 알게 됩니다.
충압펌프는 전체배관에서 정상적상황에서도 압력은 조금씩 덜어진다. 그 이유는 누수도 있을 수 있고 자연적 증발도 있을 수 있다. 이런 경우 전체적인 압력이 조금 씩 떨어 질 수밖에 습니다.
그런데 이 때마다. 주펌퍼가 기동된다면 주 펌퍼가 잦은 기동으로 고장이 날수 있습니다.
고장이 난다면 결국 이를 미리 발견하지 못한다면 화재시에 큰 피해가 올수 있기 때문에 옆에 보조펌퍼를 두어 주펌퍼가 기동하기전에 조금의 압력차이는 그때 그때 보조펌프가 먼저 기동하여 압력을 수시로 채워주도록 하고 있습니다.
한마디로 주펌퍼의 보호로 화재시 상시 가동할 수 있도록 하기 위함입니다.
그렇다면 주펌퍼가 기동(0.66)하기까지 압력이 빠지기 전(0.71)에 기동하도록 설정하여야 합니다.
충압펌프의 기동점(0.66 + 0.05 = 0.71 MPa) 이때 Diff = 0.8 - 0.71 = 0.09MPa
소방 펌프의 기동,정지 및 세팅 하는법
펌프의 기동, 정지 압력 세팅
1) 압력스위치
① 기능 : 펌프의 기동ㆍ정지 압력을 압력스위치에 세팅하여 평상시 전 배관의 압력을 검지하고 있다가, 일정 압력의 변동이 있을 때 압력스위치가 작동하여 감시 제어반으로 신호를 보내어 설정된 제어 순서에 의해 펌프를 자동기동 또는 정지시키게 된다.
② 압력 세팅 : 압력스위치에는 Range와 Diff의 눈금이 있으며 압력스위치 상단부의 나사를 이용하여 현장 상황에 맞도록 펌프의 기동ㆍ정지 압력을 세팅한다.
※ Range : 펌프의 정지 압력을 표시
※ Diff : 펌프 정지점과 기동점과의 차이(= 정지 압력 - 기동 압력)를 표시
2) 기동점, 정지점의 계산
① 정지점 계산
가. 주펌프의 정지점 :펌프 양정을 압력으로 환산한 값
ex) 양정이 80m라면 80의 1/100인 0.8 MPa
※ 현재 주펌프는 자동으로 정지되지 않도록 되어 있다. 본 교재에서는 압력스위치에 주펌프 정지점을 세팅해 놓고 전기적인 자기 유지 접점을 이용해서 주펌프가 한 번 기동 하면 수동으로 정지하지 않는 한 계속 동작하도록 하는 전기적인 방식으로 기술한다.
[옥내소화전설비의 화재안전기준(NFSC103) 제9조(제어반) ②_2
각 펌프를 자동 및 수동으로 작동시키거나 중단시킬 수 있어야 할 것]
나. 충압펌프의 정지점 : 주펌프의 정지점과 같거나 조금 낮은 값
② 기동점 계산
가. 주펌프의 기동점 : 아래의 2개의 압력 중 높은 것으로 한다.
1) 가장 높이 설치된 방수구 또는 헤드로부터 펌프 중심점까지의 낙차를 압력으로 환산한 값 + 0.2 MPa(옥내소화전)[또는 + 0.15 MPa(스프링클러)]
2) 옥상수조가 설치된 경우 옥상수조로부터 펌프 중심점까지의 낙차를 압력으로 환산한 값 + 0.05 MPa
나. 충압펌프의 기동점 : 충압펌프의 기동점은 주펌프의 기동 점보다 0.05 MPa 높게 설정한다.
3) 압력스위치 세팅
- 감시제어반의 주펌프, 충압펌프를 정지시킨다.
- 주펌프, 충압펌프의 압력스위치를 확인하기 위해, 2개 중 하나의 압력스위치의 동작확인 침을 내려 접점을 붙인다(압력 챔버에 가압수가 차있기 때문에 동작확인 침을 내렸다 높으면 접점이 다시 복구된다).
- 이때, 감시제어반의 P/S(압력 스위치) 표시등이 점등되는 것을 확인하여, 주펌프 이은 지 충압펌프인지 확인한다(만약 주펌프가 기동하여 자동으로 정지하지 않으면 동력 제어반에서 주펌프를 정지로 놓는다.)
- 주펌프와 충압펌프 압력스위치가 확인되면, 주펌프의 압력스위치 Range 눈금 위에 설치된 조절 볼트를 드라이버로 조정하여 Range의 눈금을 앞에서 계산한 주펌프의 정지점으로 세팅한다.
- 주펌프의 압력스위치 Diff 눈금 위에 설치된 조절 볼트를 드라이버로 조정하여 Diff의 눈금을 앞에서 계산한 주펌프의 정지점과 기동점의 차이 값으로 세팅한다.
- 충압펌프의 압력스위치 Range 눈금 위에 설치된 조절 볼트를 드라이버로 조정하여 Range의 눈금을 앞에서 계산한 충압펌프의 정지점으로 세팅한다.
- 충압펌프의 압력스위치 Diff 눈금 위에 설치된 조절 볼트를 드라이버로 조정하여 Diff의 눈금을 앞에서 계산한 충압펌프의 정지점과 기동점의 차이 값으로 세팅한다.
- 동력 제어반, 감시제어반에서 주펌프, 충압펌프를 모두 자동으로 전환한다.
- 압력 챔버의 배수밸브를 열거나, 옥내소화전 방수, 스프링클러설비의 시험 밸브를 개방하여 충압펌프, 주펌프의 기동 압력이 정확히 세팅되었는지 확인한다.
- 개방한 밸브를 폐쇄하여 충압펌프, 주펌프의 정지 압력이 정확히 세팅되었는지 확인한다.
위 내용과 무관하지만 일반적 소방시설에 대하여 잠깐!
소방펌프의 역할(소방펌프)을 알아 보기 전에 먼저 소화전의 모양과 사용방법을 알아 보도록 하겠습니다. 불이 났을 경우에 해당층에서 누구나 소화전에서 호스를 꺼내어 불이 난곳에 물을 분사하여 불을 끌수 있는 것이 '옥내소화전'입니다.
옥내소화전의 가장 큰 의미는 불이 났을 경우 소방대가 도착하기 전에 초기에 불을 끌수 있는 소화설비입니다. 생긴것은 누구나 보고도 지나치고 관관심을 두지 않은 아래와 같이 생겼습니다.
사용방법은 간단합니다.
문을 열고 => 분사구를 잡고 호스가 접히지 않게 길게 깔아서 => 벨브를 왼쪽으로 돌리면 물이 뿜어져 나온다.(길게는 8~15미터 까지...)
이것 만 알면 아파트나 건물에서 화재 발생시 큰불을 막을수 있습니다.
이것을 사용할 줄 모르면 본인은 정말 바보거나 아니면 건물내에서 한번도 소방훈련을 하지 않었거나 둘중에 하나다. 후자는 건물소방안전관리자가 처죽일 사람입니다.
만약 둘 중에 하나에 해당하는 사람 한사람은 언제 죽을지 모르는 사람입니다.
지금이라도 빨리 사용방법을 배워 둔다면 당신은 의인이 됩니다.
※아니 이미 배웠다. 당신은 이시간 이후부터 의인이 될 수 있는 자질이 있습니다.
하지만 쥐잡는데 도끼로 잡을 순 없을 것입니다.
작은 불인 경우 일반 소화기를 사용하면 됩니다.
