CO2 심부화재: 저장량·2분 후 헤드 방사량·방사시간

문제

【문제 1】 다음 물음에 답하시오. (40점)

물음 1) 이산화탄소 소화설비를 설치하려고 한다. 조건을 참고하여 물음에 답하시오. (16점)

〈조건〉

• 전자제품 창고의 크기는 가로 12 m, 세로 8 m, 높이 4 m이다.
• 전역방출방식(심부화재)으로 설계하고 기준온도는 10 ℃로 한다.
• 10 ℃에서의 이산화탄소의 비체적은 0.52 m³/kg이다.
• 약제가 저장용기로부터 헤드로 방출될 때까지 배관 내 유량(kg/min)은 일정하다.
• 계산값은 소수점 넷째자리에서 반올림하여 소수점 셋째자리까지 구한다.
• 개구부 가산량 및 그 외 기타 조건은 무시한다.

(1) 소화약제의 최소 저장량(kg)을 구하시오. (3점)

(2) 약제방사 후 2분이 경과한 시점에 A헤드에서의 최소 방사량(kg/min)을 구하시오. (5점)

(3) 소화약제 최소 저장량(kg)을 방호구역 내에 모두 방사할 때까지 소요되는 시간(초)을 구하시오. (4점)

(4) NFTC 106에서 정하고 있는 저장용기 기준 5가지를 쓰시오. (단, 저장용기 설치장소 기준은 제외) (4점)

핵심 키워드

• 전자제품창고: 2.0 kg/m³ (설계농도 65 %)
• 심부화재: 7분 이내 방사, 2분 이내 30 % 도달
• 자유유출: $W=\dfrac{V}{S}\ln\dfrac{100}{100-C}$

답안

(1) 최소 저장량

$V=12\times8\times4=384\ \text{m}^3$ → $W=384\times2.0=$ 768 kg

(2) 2분 경과 시 A헤드 최소 방사량

2분 이내 농도 30 %에 필요한 약제량(자유유출):

$$W_{30}=\frac{384}{0.52}\ln\frac{100}{100-30}=263.391\ \text{kg}$$

• 전체 유량: 263.391 ÷ 2 = 131.695 kg/min
• 헤드 4개 균등 방사: 131.695 ÷ 4 = 32.924 kg/min

(3) 전량 방사 소요시간 (유량 일정)

$$t=\frac{768}{131.695}\times60=349.900\ \text{s}$$

답: 349.900초 (약 5.8분, 7분 이내 충족)

(4) 저장용기 기준

1. 충전비: 고압식 1.5 이상 1.9 이하, 저압식 1.1 이상 1.4 이하
2. 저압식에는 내압시험압력의 0.64배부터 0.8배에서 작동하는 안전밸브와 0.8배부터 내압시험압력에서 작동하는 봉판 설치
3. 저압식에는 액면계·압력계와 2.3 MPa 이상 1.9 MPa 이하에서 작동하는 압력경보장치 설치
4. 저압식에는 용기 내부 영하 18 ℃ 이하에서 2.1 MPa를 유지하는 자동냉동장치 설치
5. 내압시험압력: 고압식 25 MPa 이상, 저압식 3.5 MPa 이상에 합격한 것

근거

• NFTC 106 2.2.1.2(심부화재 방호대상물: 서고·전자제품창고·목재가공품창고·박물관 2.0 kg/m³, 설계농도 65 %), 2.5.2.2(심부화재 7분, 2분 이내 30 %), 2.1.2.1~2.1.2.5.