Review of Domestic and Overseas Regulations and Technical Standards for Water Mist Fire Extinguishing Systems

우호 김; 철홍 황

doi:10.7731/KIFSE.b6acb416

요 약

미분무 소화설비는 수백 μm의 미세한 액적 분무로 질식 및 냉각효과, 복사열 차단효과 등으로 화재를 진압하는 친환경 소화설비로서, 기존 수계소화설비 대비 10%의 수량으로도 동일한 소화능력을 갖는다. 국외의 경우, 다수의 기관(International Maritime Organization, Underwriters Laboratories, Factory Mutual 등)에서 미분무 소화설비를 이용한 다양한 방호구역 별 특정 대상물에 대한 화재시험 방법과 성능시험요건 및 인증절차가 제시되어 있다. 그러나, 국내의 경우 각 방호구역 별 특정 대상물에 대해 성능을 인증할 수 있는 구체적인 요건과 절차가 수립되어 있지 않아, 미분무 소화설비 적용이 요구되는 현장에서 세부 기술기준의 일관된 현장 적용에 어려움이 있다. 본 연구에서는 미분무 소화설비 설계, 제작, 설치, 인증 및 유지관리를 위한 국내⋅외 규제요건 및 기술기준에 대한 적용 현황과 요건들을 비교 검토하였다. 이를 통해, 국내 미분무 소화설비 적용 확대를 위한 구체적인 규제요건과 기술기준의 수립방안 및 합리적 운영 방안을 제시하고, 향후 미분무 소화설비의 체계적이고 안정적인 국내 적용을 위한 규정 정립에 기여할 것이다.

ABSTRACT

The water mist system is an eco-friendly fire-extinguishing technology that suppresses fires using fine droplets with diameters of several hundred micrometers. This suppression occurs through a combination of smothering and cooling effects, as well as by blocking radiant heat. Compared to traditional water-based fire-extinguishing systems, water mist systems provide similar fire suppression capabilities while using only 10% of the water. Internationally, various organizations, such as the International Maritime Organization, Underwriters Laboratories, and Factory Mutual, have established standards and technical guidelines for water mist systems, outlining fire-testing methods and certification procedures. However, domestically, although standards and technical guidelines for water mist systems exist, specific requirements and procedures for certifying the performance of different types of protected objects have not yet been established. This gap has resulted in challenges across diverse operational environments where water mist systems are implemented, primarily due to the lack of clarity in technical standards. This study aims to compare and review the current regulations and standards for the design, manufacture, installation, certification, and maintenance of water mist systems, both domestically and internationally. It proposes a reasonable operational plan to broaden the applications of water mist systems in our country and contribute to the establishment of systematic and stable regulatory frameworks for their future use.

KeyWords: Water mist, Regulations and standards, Test and certification procedure, Performance criteria, Protected enclosure

1. 서 론

미분무 소화설비는 정제된 물을 사용하여 수십에서 수백 마이크로미터의 미세한 액적을 화원 주변에 분무하는 방식으로 냉각 및 질식효과 외에도 복사열 차단효과 등으로 화재를 진압하는 친환경 소화설비다. 기존 가스계 소화약제와는 달리 환경피해나 인명 피해사고 등 사회적 문제가 발생되지 않는다는 큰 장점뿐만 아니라, B, C급 화재에 대한 소화성능 또한 우수하고 기존 물분무 소화설비 대비의 1/10 정도의 물량으로 동일한 소화효과를 발휘할 수 있는 큰 장점이 있다(1).

해외에서는 선진국을 중심으로 목조건물 등의 일반화재, 기계실이나 대형 설비 등의 유류화재에 대한 소화설비 적용성을 확인하였고, 선박과 항공기 등의 소화설비로도 인정받고 있다. 국제해사기구(International Maritime Organization, IMO)는 선박의 엔진실, 거주공간, 시설물 등에 미분무 소화설비를 설치하도록 기술기준과 규제요건이 마련되었다. 미국의 화재보험협회연구소(Underwriters Laboratories, UL)는 미분무 소화설비와 노즐의 성능검증 및 화재시나리오를 마련하여 인증절차를 구축하였으며, 상호보험사인(Factory Mutual, FM) 역시 미분무 소화설비를 이용한 다양한 화재실험방법과 인증절차를 구비하였다(2). 이러한 지속적인 관심으로 외국의 경우 선박, 산업시설, 학교, 데이터센터, 사무실, 호텔, 주택 등 방호구역별 특정 대상물에 대한 시스템개발, 화재시험 방법과 성능시험 요건 및 인증절차가 정립되어 다양한 분야에서 미분무 소화설비가 적용되고 있다.

국내에서는 2011년 미분무 소화설비에 대한 화재안전기준(National Fire Safety Code, NFSC 104A)을 제정하였고, 2013년 소화설비 용 헤드 성능인증 및 제품검사 기술기준(소방청고시 제2013-64호)과 2015년 미분무 소화설비 설계도서 한국소방산업기술원(Korea Fire Institute, KFI) 인증기준(기준 제179호)이 제정되어 운용되고 있다. 국내의 경우 선박 및 산업분야에서 제한적으로 적용되고 있으며, 그 외의 분야에서는 적용되는 사례가 활발하지 않은 실정이며, 현재 미분무 소화시스템을 인증받은 국내 사례는 거의 없다(3). 미분무 소화설비 적용사례가 활발하지 않은 가장 큰 이유로서, 국내에서는 방호구역별 특정 대상물에 대한 미분무 소화설비 화재 성능시험 요건 및 승인절차가 없다. 소화설비로 미분무 소화설비 적용을 위해, 신청자는 각 프로젝트마다 적용노즐과 소화설비에 대해 매번 성능시험을 수행하여 인증을 취득해야 하기 때문이다. 그 결과 인증을 받기 위한 시간과 비용이 증가되어 비효율적일 뿐만 아니라, 산업현장의 긴박한 설치기간을 고려할 시 적용에 매우 어려움이 있다.

이러한 현실적인 상황을 고려하여, 본 연구에서는 먼저 미분무 소화설비의 효과 및 특성을 분석하고, 국내⋅외 화재방호 규제요건 및 기술기준을 검토한 후, 성능시험 요건 및 인증절차를 비교⋅분석하였다. 또한, 그 결과를 바탕으로 미분무 소화설비의 국내 적용 확대 방안을 제시하고, 국내에 안정적인 미분무 소화설비 활성화를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

2. 본 론

2.1 미분무 소화설비의 이론적 배경

미분무 소화설비는 1,000 μm 이하의 미세한 액적 크기로 화재 발생장소의 화염에 분무되어 표면적이 증가된 물 액적이 화염으로부터 열을 빼앗는 냉각효과와 물이 증발하여 발생되는 수증기가 산소의 공급을 차단하는 질식효과, 그리고 복사열 차단효과에 의해 화재를 제어, 진압 또는 소화하는 목적을 달성하는 친환경적인 소화설비이다. 미분무 소화설비의 효과는 Table 1에 제시된 바와 같이 기체상 냉각효과, 산소 및 인화성 증기의 희석, 가연물 표면의 적심 및 냉각의 3가지 주요 메커니즘과 복사 감쇠 및 운동효과의 2가지 부차적 메커니즘으로 분류될 수 있으며, 소화 메커니즘은 고체 가연물(A급 화재), 유류 및 가스(B급 화재) 및 전기화재(C급화재)에 적용되고 있다(4).

Table 1

Fire Extinguishing Mechanisms of Water Mist System

Primary Mechanisms	Secondary Mechanisms
• Gas-phase Cooling • Oxygen Depletion and Flammable Vapor Dilution • Wetting and Cooling of the Fuel Surface	• Radiation Attenuation • Kinetic Effects

미분무액의 특성은 미분무 헤드의 분사노즐 뿐만 아니라 설치 공간 및 환경에 따라서도 큰 영향을 받게 된다. 구체적으로 노즐의 설치 간격, 천장높이, 분사압력, 분사각도 등 다양한 요인에 의해 분무특성이 결정될 수 있으며, 이러한 분무액의 특성을 기술하기 위해서는 액적의 크기분포, 분무속도, 분무각도, 분무 운동량, 질량유량과 같은 요소에 대한 정보가 요구된다. 액적크기 분포는 미분무수 특성요소 중 가장 중요한 요소 중 하나로서 액적크기에 따라 증발속도, 냉각효과, 희석효과, 장애물이 분무에 미치는 영향, 분무와 화재와의 상호관계가 갖는 역학적 특성 등 미분무수 소화성능 결정에 매우 큰 영향을 미치게 된다(4).

일반적인 소화설비의 종류로는 옥내.외 소화전 설비, 동력 소방펌프 설비, 스프링클러 소화설비, 물분무 소화설비, 포말 소화설비, 이산화탄소 소화설비, 할로겐화합물 소화설비, 분말 소화설비, 청정 소화설비 등이 있다. 그 중 국내에서 많이 사용되고 있는 스프링클러 소화설비, 사람이 상주하는 곳에는 적용하지 못하는 이산화탄소 소화설비, 석유화학공장, 정유공장, 격납고 등에 주로 사용되는 포 소화설비를 대상으로 비교⋅분석을 통하여 미분무 소화설비의 특성을 살펴보고자 한다.

스프링클러 소화설비 메커니즘은 다량의 물을 국소적으로 살수하여 필요 이상의 물이 화염과 가연물 등에 침투하여 급속히 냉각시키는 냉각효과 중심의 소화설비로서, 물입자 크기는 약 1,000∼8,000 μm 이며, 설비하중이 무겁고 물이 전달되는 부분만 소화되는 국소 방출방식의 개념이 적용된다. 유류 및 전기화재에는 부적합하며, 소화 후 수손피해가 크다고 알려져 있다. 반면에 미분무 소화설비는 냉각, 질식, 복사열 감소 등 다양한 소화 메커니즘을 가지며, 소화수량이 스프링클러 설비에 비해 1/10 이하로 사용하기 때문에 수손피해가 적고 설비의 전체 하중이 가볍다. 그리고 유류 및 전기화재를 비롯한 다양한 화재에 적용 가능하며, 실내온도 강하가 빠르고 추가적인 연기 제거 효과 등이 고려되어 피난 시 장점을 갖고 있다.

이산화탄소 소화설비는 고압용기에 저장된 이산화탄소 가스가 화재 발생지역에 분사되어 소화 시키는 설비로서, 대기 중 산소농도를 21%에서 15% 이하로 낮추는 질식효과, 공기보다 약 1.5배 무거운 이산화탄소가 가라앉으면서 화염과 가연물을 피복하는 피복효과, 이산화탄소 분출 시 기화열에 의한 냉각효과 등을 갖는다. 이산화탄소는 가스의 특성상 침투효과가 좋고 비전도성이므로 전기, 통신 설비가 있는 장소에도 적용 가능하고, 별도의 가압장치 없이 자체압력으로 작동되며 소화 후 수손, 부식, 손상 등의 피해가 없다. 이에 비해 미분무 소화설비는 방출시간과 양의 조정이 용이하고 재발화 가능성이 낮으며, 사람이 상주하는 지역 등에는 적용할 수 없는 이산화탄소 소화설비와 달리 인체에 무해하여 적용 범위가 다양하다. 이산화탄소 소화설비의 경우 소화 메커니즘 특성상 밀폐 구역이 아닌 개방 구역에는 사용이 불가능하지만, 미분무 소화설비는 다양한 소화 메커니즘을 가지고 있어 두 구역 모두 적용 가능하다.

포 소화설비의 포는 포용액과 물로 합성된 물질로부터 생성된 기체 방울로서 그 안에는 가스나 공기가 들어있다. 일반적으로 공기를 사용하며 특수설비의 경우 불활성기체를 사용하는 경우도 있다. 포용액은 인화성 액체보다 가볍기 때문에, 액체 표면을 덮고 그 결과 공기와 연료의 계면차단효과, 냉각효과, 계속적인 산소분압 저하로 인한 질식효과 등으로 소화작용을 하게 된다. 석유화학공장, 정유공장 및 가스전 등을 건설할 때 필수적으로 설치하는 소방설비로서, 가연성 액체 등의 화재에 적용되지만, 환경 오염물질을 내포하고 있으며 약제의 가격이 고가이고 1년에 한 번씩 정기적인 점검을 받아야 한다. 이에 반해 미분무 소화설비의 경우 물을 사용하기 때문에 친환경적이고 저렴하며 정기적인 점검이 필요 없다. 이 외에도 미분무 소화설비는 포 소화설비에 비해 화재진압 속도가 빠르다고 알려져 있다(3).

미분무 소화설비와 타 소화설비 차이점에 대해 비교⋅검토한 결과, Table 2와 같이 미분무 소화설비는 질식, 냉각, 복사열 차단 등 다양한 소화 메커니즘을 가지고 화재 소화, 진압 및 제어 목적으로 사용되기에, 소화효과가 우수하고 인체에 무해하며 친환경적인 장점과 함께 유류 및 전기화재에도 적용성을 갖는다(5).

Table 2

Comparison of Water Mist System with Other Main Types of Fire Suppression Technologies(5)

Fire Protection Capability	Sprinkler	Carbon Dioxide	Foam	Water Mist
Fuel Surface Cooling	Yes	No	Yes	Yes
Gas Cooling	Little	Yes	No	Yes
Oxygen Displacement	Little	Yes	Yes	Yes
Blocking Radiant Heat	Little	No	Yes	Yes
Reaction Chain Effect	Little	No	No	System Dependent
Smoke Scrubbing	No	No	No	Yes
Safe to People	Yes	No	No	Yes
Safe to Equipment	No	Yes	No	Yes
Environment Friendly	Yes	No	No	Yes

2.2 미분무 소화설비의 화재방호 규제요건 및 기술기준

원자력 발전소와 일반산업에 적용되는 국내⋅외 미분무 소화설비 화재방호 규제요건 및 기술기준은 Table 3과 같이 해외 규격 및 기술기준으로, 선박에는 IMO, 미국의 UL, FM, 국제표준화 기구(International Organization for Standardization, ISO) 및 독일 인증기관(Vertrauen durch Sicherheit, VdS)의 규격 역시 미분무 소화설비를 이용한 다양한 화재 실험방법과 인증절차가 제시되어 있다.

Table 3

Comparison of the Regulations and Standards for International and Domestic Water Mist Fire Extinguishing Systems

Agency	Code No.	System
USNRC	RG 1.189	Fire Protection for Nuclear Power Plants
NUREG	1934	Nuclear Power Plant Fire Modeling Analysis Guidelines
NUREG	1824	Verification and Validation of Selected Fire Models for Nuclear Power Plant Applications
IMO	MSC/Circ. 1387	Local Application Systems for Machinery Spaces
	MSC/Circ. 1165	Total Application System for Machinery Spaces
	MSC 265 (84)	Water Mist System for Accommodation and Public Space
	MSC/Circ. 1268	Water Mist System for Cabin Balconies
	MSC/Circ. 1430	Water Mist System Ro-ro Spaces and Special Category Spaces
ISO	6182	Fire Protection-automatic Sprinkler Systems Part 9: Requirements and Test Methods for Water Mist Nozzles
UL	2167	Standard for Water Mist Nozzles for Fire Protection Service
NFPA	750	Standard on Water Mist Fire Protection Systems
CEN/TS	14972	Water Mist System
FM	5560	Examination Standard for Water Mist Systems
	5580	Hybrid (Water and Inert Gas) Fire Extinguishing System
	DS 4-0 & 4-2	Special Protection System & Water Mist System
NFA	NFPC 104A	Fire Safety Performance Criteria for Water Mist Extinguishing System
	NFTC 104A	Fire Safety Technical Criteria for Water Mist Extinguishing System
	Legal Notice 2021-41	Technical Criteria for Performance Certification and Item Inspection of the Water Mist Head
KFI	Standard 552	KFI Certification Criteria for Design Documentation of the Water Mist System

미분무 소화설비를 위한 국내 규제요건 및 기술기준으로, 소방청고시 “미분무 소화설비의 화재안전기준”과 “소화설비용헤드의 성능인증 및 제품검사의 기술기준”이 있으며, 한국소방산업기술원 기준 “미분무 소화설비 설계도서의 KFI 인정기준”이 있다. 또한 미분무 소화설비 시스템 설계와 성능평가 방법을 제시한 국내 전력산업기술기준(Fire Protection Code, FPC 750)이 있으며, 원자력발전소 미분무 소화설비 화재방호 규제지침은 국내 원자력안전위원회 규제지침 10.6이 적용되고 있다.

미분무 소화설비에 관한 국내기준인 소방청고시 “미분무 소화설비의 화재안전기준”은 “화재예방, 소방시설 설치⋅유지관리에 관한 법률”에 따라 미분무 소화설비의 설치⋅유지 및 안전관리에 관한 사항을 규정하고 있었다. 최근(2023년), 소방청고시 “미분무 소화설비의 화재안전기준”은 Figure 1과 같이 소방청 고시 “미분무 소화설비의 화재안전 성능기준”과 소방청공고 “미분무 소화설비의 화재안전 기술기준”으로 분리되어, 미분무 소화설비의 설치 및 관리에 관한 법률이 개정되었다. 화재안전 성능기준은 화재안전 확보를 위하여 재료, 공간 및 설비 등에 요구되는 안전성능 기준으로서, 소방청장이 고시로 정하며, 기술기준은 성능기준을 충족하는 상세한 규격, 특정한 수치 및 시험방법 등에 관한 기준으로 소방청장의 승인으로 공고된다(6).

Figure 1

Domestic fire safety regulations for water mist system.

Figure 2와 같이, 국내 미분무 소화설비 규제요건 및 기술기준을 살펴보면, 원자력 발전소에서는 원자력안전위원회 규제지침(규제지침 10.6/3.3.1.2)을 기준으로 미분무 소화설비 설계, 설치, 시험 기술기준(NFPA 750)과 화재모델링 관련지침(NUREG-1934 및 1824)이 해외와 동일하게 적용되고 있다. 일반산업에서는 미분무 소화설비의 설치 및 관리에 관한 법률 소방청고시 “미분무 소화설비의 화재안전 성능기준”과 소방청공고 “미분무 소화설비의 화재안전 기술기준” 및 KFI 인증기준 “미분무 소화설비 설계도서의 KFI 인증기준”을 적용하고 있다. KFI 인증기준은 설계도서의 유효성검증에 필요한 일반설계도서와 특별설계도서에 포함되어야 할 조건들을 기술하고 있다. 일반설계도서는 하나의 발화원을 가정하고 유사한 특별 소방대상물의 화재 사례 등을 이용하여 건물용도 및 사용자 중심의 일반적인 화재를 가상하여 작성된 후 소화 성능시험으로 검증되며, 특별설계도서는 일반설계도서에서 발화 장소 등을 변경하여 위험도를 높게 만들어 작성된 것으로, 모의실험(화재 및 피난 시뮬레이션)의 결과물로 검증된다. 그러나, 국내는 상위 성능시험 요건과 하위 기술기준 간의 상호 연계 요건이 명확하게 언급되어 있지 않고, 상호 주기적인 정보교류 및 점검을 위한 기준이 없으며, 방호구역별 특정 대상물에 대한 미분무 소화설비 화재성능 시험요건 및 승인 절차가 없는 실정이다(7-10).

Figure 2

Domestic regulations and standards for water mist system.

Figure 3과 같이, 국외 미분무 소화설비 규제요건 및 기술기준을 살펴보면, 선박에는 IMO의 주도로 미분무 소화설비를 엔진실, 거주 공간, 시설물 등에 설치하도록 설계기준, 노즐 성능, 제작 및 시험기준, 화재시험 방법과 요건을 제시하고 있다. 또한 화재 소화시험에 대해서는 적용 방호구역에 따른 9가지 시나리오와 시험 적용 연료를 구분하였다. 미국의 FM 역시 미분무 소화설비를 이용한 다양한 화재 시험방법과 인증절차를 구비 하였다. Data sheets 4-2에는 재산 손실 방지를 위한 설계, 제작, 설치, 인증시험 및 유지관리에 관한 기술요건과, 성능인증을 받기 위한 절차와 필요 서류 및 관련 적용기준을 명확히 언급하고 있다. 또한 다른 기술기준 NFPA와 데이터를 상호 공유하고 비교하여 제시하였으며, 특별히 합의되지 않은 데이터는 appendix C에 언급하여 별도로 분류하였다. FM Approval 5560은 미분무 소화설비에 대한 성능인증 및 시험요건으로 시험시설과 기기성능 및 운전요건 뿐만 아니라 17개 각각의 방호구역에 대한 화재성능시험요건을 제시하고 있다. 미국의 UL은 거주지역, 가볍고 일반적인 재해지역, 선박기기실, 공공장소 등에 대한 미분무 소화설비 노즐에 대한 성능 및 시험요건과 건설 및 표시 요건을 기술하고 있으며, 선박 기기실을 비롯하여 8개 방호구역에 대한 화재시험요건을 기록하고 있다. 미국 NFPA는 미분무 소화설비를 위한 설계, 설치, 유지관리, 그리고 시험에 관한 최소한의 요건을 수록한 NFPA 750으로, 설계에서부터 성능평가까지의 방법을 제시하고 있으며, 이 기준은 FM Global 성능인증 data sheets 4-2와 연계된 기술기준이다. 국외는, 규제요건과 기술기준 간의 상호 연계 사항이 명확히 언급되어 있고, 주기적으로 상호 정보교류 및 점검이 수행되고 있으며, 성능시험 요건과 관련 기준 및 상 하위 규격 간의 상호관계가 명확히 언급되어 있다(11-14).

Figure 3

Overseas regulations and standards for water mist system.

2.3 성능시험 요건 및 인증 절차에 대한 비교 분석

본 절에서는 지금까지 검토된 미분무 소화설비 국내⋅외 규제요건 및 기술기준을 바탕으로, 실제 현장 적용을 위한 미분무 헤드와 소화설비의 성능시험 요건과 인증 절차에 대해 분석하고 비교 검토하였다. 국내 미분무 헤드 성능시험 요건은 소방청고시 “소화설비용헤드의 성능인증 및 제품검사의 기술기준”에 따라 Table 4와 같이 수행되며, 폐쇄형 미분무 헤드는 압력시험, 누수시험, 충격시험, 진동시험 및 수격시험을 비롯한 총 21개의 요건 모두를 충족해야 한다. 반면에 개방형 미분무 헤드는 구조, 재료, 방수량시험, 액적크기측정, 막힘시험 등 6가지 시험만을 충족하면 된다.

Table 4

Comparison of the Major Performance Test Requirements for Water Mist Nozzles

No	Test of Nozzle	Domestic		IMO 1165	FM 5560	UL 2167
No	Test of Nozzle	Closed	Opened	IMO 1165	FM 5560	UL 2167
1	Physical and Structural Test	o	o	o	o	o
2	Material Test	o	o	o	o	o
3	Hydrostatic Strength Test	o	-	o	o	o
4	30-day Leakage Test	o	-	o	o	o
5	Impact Test	o	-	o	o	o
6	High Ambient Temperature Exposure Test	o	-	o	o	o
7	Body Strength Test	o	-	o	o	o
8	Performance Deformation Test	o	-	-	o	o
9	Heat Exposure	o	-	o	o	o
10	Strength of Fusible Elements	o	-	-	o	o
11	Strength of Glass Bulb Elements	o	-	-	o	o
12	Deflector/orifice Assembly Test	o	-	o	o	o
13	Vibration Test	o	-	o	o	o
14	Water Hammer Test	o	-	o	o	o
15	Function Test	o	-	o	o	o
16	Prolonged Plunge Test	o	-	o	o	o
17	Corrosion Test	o	-	o	o	o
18	Water Distribution Test	o	o	o	o	o
19	Water Droplet Size and Velocity	o	o	-	-	o
20	Clogging Test	o	o	o	o	o
21	Marking Test	o	o	o	o	o
22	Thermal Shock Test	-	-	o	o	o
23	Nozzle Coating Test	-	-	o	-	o
24	Heat Resistance Test	-	-	o	o	o
25	Lateral Discarge Test	-	-	o	-	o
26	Vacuum Resistance Test	-	-	o	o	o
27	Operating Test	-	-	-	o	o
28	Moist Air Test	-	-	-	o	o
29	Freezing Test	-	-	-	o	o
30	Minimum Operating Pressure Test	-	-	-	o	o
31	Conductivity Test	-	-	-	o	o
32	Discharge Characteristics Test	-	-	-	o	o
33	Air Bath Test	-	-	-	o	-
34	Exposure Test of Polymeric Gaskets	-	-	-	-	o
35	Dezincification Test of Brass Parts	-	-	-	-	o
36	Dynamic Heating Test	-	-	o	-	o
37	Water Hammer Test	-	-	-	-	o

Table 4에 제시된 바와 같이 국외 미분무 헤드 성능시험 요건으로서, IMO는 MSC/Circ. 1165 appendix A에 따라 수행되며, 모든 노즐에 대해 압력시험, 누수시험 및 부식시험 등 23개 시험에 합격해야 한다. 또한 부식시험은 황동 노즐 부품에 대한 응력부식시험, 스테인레스강 노즐 부품에 대한 응력부식 균열시험, 이산화황 부식시험, 소금분사 부식시험 및 습공기 노출시험으로 분리되어 수행해야 한다. FM은, FM 5560에 따라 모든 노즐은 인증시험이 수행되며, 조립품 부하시험 및 프레임 강도시험, 누설시험, 유량계수(K-factor)시험, 부식시험 등 총 30개 시험에 합격해야 한다. UL은, UL 2167에 따라 모든 노즐은 인증시험이 수행되며, 운전온도시험, 유량계수시험, 부식시험, 코팅시험, 황동부품의 탈아연시험, 충격시험 등 총 36개 시험에 합격해야 하며, 부식시험은 IMO의 5가지 시험에 황화수소 부식시험, 환경조건시험을 추가하여 총 7가지 부식시험이 수행되어야 한다(13-15). 본 연구에서는 국내⋅외 미분무 헤드 성능시험 요건에 대해 압력시험, 액적크기측정, 누수시험, 진동시험, 부식시험을 비롯한 헤드 성능에 영향을 미치는 시험항목에 대해 비교검토 하였으며, 각 시험 항목별 구체적인 수행방법 및 필요성과 우수성에 대해서는 향후 충분한 검토와 연구가 필요하다.

국내 미분무 소화설비 성능시험은, 소방청 “소방시설 설치 및 관리에 관한 법률”, “미분무 소화설비의 화재안전 성능기준” 그리고 “미분무 소화설비의 화재안전 기술기준”을 기본요건으로 KFI에서 성능인증업무가 수행되며, 미분무 소화설비 설계도서의 KFI 인증기준에 따라 인증을 위한 화재시험 현장 참여 및 설계도서의 유효성 검증이 수행된다. 설계도서는 일반설계도서와 특별설계도서로 나누어지며, 일반설계도서에는 건물의 개요 및 건물사용자 특성, 실 크기 및 실내 가구와 내용물, 점화원의 형태, 미분무 헤드, 환기 조건 등을 포함한 11가지 적용 방호구역 및 소화설비의 특성이 포함되어야 한다. 특별설계도서의 경우에는 6가지 화재시나리오 중 가장 피해가 클 것으로 예상되는 최소 1개 이상을 선택하여 작성하고, 모의실험 결과물을 제출해야 한다. 일반설계도서와 특별설계도서의 기술적 운영 타당성이 인증된 후, 일반설계도서는 소화시험을 통해 유효성을 검증하며, 소화시험은 신청자가 제시한 조건에서 미분무 방출 시작부터 신청자가 제시한 시간 이내에 소화되고 재발화가 없어야 한다. 또한 특별설계도서는 설계자가 제시한 특별설계도서 유효성 검증을 위해 발화 장소에 대한 화재제어 또는 화재진압, 인근 방호구역 또는 근접한 건물로의 연소 확대 방지 대책, 재실자의 안전한 피난로 확보를 위한 피난계획 대책 중 하나에 대하여 적합하게 작성되고 심의되어야 한다. 국내에서는, 방호구역별 특정 대상물에 대한 구체적인 미분무 소화설비 성능시험요건이 없어, 소화설비로 미분무 소화설비 적용을 위해 신청자는 각 프로젝트 마다 적용 노즐과 소화설비에 대한 방호구역의 특성과 연료, 성능기준 등을 스스로 결정해 인증기관에 신청한 후, 성능시험을 매번 수행하여 인증을 획득해야 하는 실정이다.

국외 미분무 소화설비 성능시험은 국가적인 법률로 정해서 수행하기 보다는 특정 인증기관에서 자체적인 요건과 절차에 따라 시행하고 있으며, 해외 소화설비 성능시험 요건 중, IMO/ISO는 선박에 적용되는 미분무 소화설비 적용기준을 Table 5와 같이 각 방호구역 별 특정 대상물의 사용목적에 따라 분리하여 적용 기술기준을 다르게 적용하고 있다(13).

Table 5

Standards of IMO/ISO Water Mist Fire Extinguishing System for Each Fire Protection Enclosure

Compartment	Standard
Machinery Space and Cargo Pump-rooms / Total Application	MSC/Circ. 1165
Cargo a Machinery Spaces / Local Application	MSC/Circ. 1387
Ro-ro Spaces and Special Category Spaces	MSC.1/Circ. 1430
Cabin Balconies	MSC.1/Circ. 1268
Gally Cooking Equipment	ISO 15371

해외 소화설비 성능시험 요건 중, 미국의 경우, 소방설비에 대해 FM 규격을 취득하도록 하고 있으며, 타 성능인증 시험요건에 비해 보다 엄격하다고 생각하기 때문에 FM Global 외의 보험사에서도 FM 인증을 받은 경우 보험상의 혜택을 받을 수 있는 경우도 있다. FM 5560은 화재 방호구역의 부피가 80 m³를 넘지 않는 기계실, 부피가 260 m³을 넘지 않는 기계실, 부피가 260 m³을 초과하는 기계실 등 총 17개 방호구역으로 구분하여 시험조건을 제시하고 있다. 경급 위험지역에 대한 FM 인증기준은 Table 6과 같이 검토 되었다(15).

Table 6

Standards of FM 5560 Water Mist Fire Extinguishing System for Light Hazard Occupancies

	Non-storage HC-1 (Light Hazard Occupancies)
Test	Small Compartment	Large Compartment	Open Space
Fuel	Class A: Beds, Mattress, Polyether	Class A: Wood Crib, Foam Cushion, Furniture, Plywood Backing	Class A: Sofas, Polyether Foam, Cotton Fabric Cover
Capability	Corridor Nozzle Not Working	Entrance Nozzle Not Working	Working with Less than 5 Nozzles
	Fuel Package Damage Less than 40%	-	Fuel Package Damage Less than 50%
	Ceiling Surface Temperature Below 260 °C	Ceiling Surface Temperature Below 260 °C	Ceiling Surface Temperature Below 260 °C
	Air Temperature Below 316 °C	Air Temperature Below 316 °C	Air Temperature Below 316 °C

해외 소화설비 성능시험 요건 중, 미국 UL은 미국 단체표준으로 소방설비의 물 분무 노즐의 안전에 관한 UL 규격 선박 기관실, 승객실, 바닥면적이 12 m²를 초과하는 선박 승객실, 선박 공공장소 등 8개 방호구역을 구분하고 있다. 또한 노즐의 구조, 설계 및 성능, 미분무 노즐 표시, 설계와 설치 매뉴얼, 조제 및 생산 시험과 같은 미분무 소화설비 성능평가를 위한 일련의 화재시험 인증기준을 제시하고 있으며, 경급 위험지역의 주요 성능시험 인증기준은 Table 7과 같이 검토되었다.

Table 7

Standards of UL 2167 Water Mist Fire Extinguishing System for Light Hazard Occupancies

	Light Hazard Occupancies
Test	Residential Area	Open Area	Corner Area Fire
Fuel	Class A: Plywood, Polypropylene Oxide-polyol, Polyether Foam	Class A: Polyether Matteress, Sofas, Fabric Cover	Class A: Polyether Mattress, Sofas, Cotton Fabric Cover
Capability	Working Only 1 Nozzle	Ceiling Area Below 80 m²	Not Working With Minimum 1 Nozzle
	73 mm Below Ceiling Below 316 °C	Ceiling Average Temp. Below 360 °C per 30 min	Ceiling Average Temp. Below 360 °C per 30 min
	Respiratory Line (1.6 m) Temp. Below 93 °C 2 min or More Average Temp. Below 54 °C	Fuel Package Damage Less than 50%	Fuel Package Damage Less than 50%
	Temp. Behind Ceiling Below 260 °C	No Ceiling Collapse or Flash Over	No Ceiling Collapse or Flash Over

국내⋅외 미분무 소화설비 성능인증을 위한 시험요건 중, 국내는 화재안전기준 “미분무 소화설비 설계도서의 KFI 인증기준”과 국외는 FM 5560 및 UL 2167 기준이 Table 8과 같이 비교 검토되었다. 미국 FM 5560의 경우 경급 위험지역 건축물과 UL 2167의 주거지역을 국내 기준과 비교한 결과, 국외 기준은 방호구역별 특정 대상물에 대한 시험장, 시험모형, 화원종류, 화원크기, 계측방법 등 성능인증을 위한 명확한 소화시험 조건이 자세히 기술되어 있으나, 국내 기준의 경우 위험에 따른 방호구역별 특정 대상물에 대한 화재성능 시험요건이 구별되어 작성되지 않아, 인증을 요청하는 신청자가 직접 화원 선정을 비롯한 모든 화재시험 조건을 제시하고 인증받아야 하는 것으로 비교 검토되었다.

Table 8

Comparison of Domestic and Overseas Standards

	KFI Standards	FM 5560	UL 2167
Test	• General Design Document • Special Design Document Selected 1 of 6 Scenarios	Small Compartment	Residential Area
Fuel	• Representative Combustible (n-heptane)	Class A: Beds, Mattress, Polyether	Class A: Plywood, Polypropylene Oxide Polyol, Polyether Foam
Capability	• Under the Conditions Represented by the Applicant, Extinguished within the Time Period Presented by the Applicant and No Re-ignition. • No Performance Test and Certification Standards for Each Fire Enclosure.	Corridor Nozzle Not Working	Working Only 1 Nozzle
		Fuel Package Damage Less than 40%	Maximum Temp. Below 316 °C at 73 mm Below Ceiling
		Ceiling Surface Temp. Below 260 °C	Respiratory Line (1.6 m) Temp. Below 93 °C, 2 min or More Average Temp. Below 54 °C
		Air Temp. Below 316 °C	Temp. Behind Ceiling Below 260 °C

국내⋅외 미분무 헤드와 소화설비의 인증절차에 대해 검토한 결과, 국내 인증절차는, KFI 인증기준에 따라 Figure 4와 같이 해당 미분무 헤드에 대한 성능인증을 득한 후, 일반설계도서와 특별설계도서를 인증기관에 제출하여 기술적 운영 타당성이 인증되어야 한다. 도서 승인 후, 인증기관 입회하에 소화설비 성능시험을 수행하여 신청자가 제시한 시험요건 충족 시 화재시험에 대한 일반설계도서 유효성 검증이 완료되며, 특별설계도서는 화재 및 피난 시뮬레이션에 대한 전문성이 있는 단체 등으로부터 심의 후 유효성 검증이 완료된다. 국외 인증절차는, 각 방호 대상별로 화재성능 기준이 명확히 수립되어 있어, 신청자는 관련기준에 적합하게 화재시험을 수행한 후 인증을 취득할 수 있다. Figure 4와 같이 IMO나 FM은 인증기관 입회 성능시험을 통해 소화설비에 대한 인증과 노즐인증이 동시에 부여되며, 인증된 노즐은 재 인증시험 없이 적용 프로젝트에 설계도서 검토만 거쳐 기존 인증된 노즐을 계속 사용 가능하므로 국내 대비 시간적 경제적으로 매우 효율적이라 할 수 있다. 또한, 국내와 같이 화재시험 전 관련 도서를 인증기관에 제출하여 사전 승인 득해야 하는 절차 없이, 화재시험으로 소화설비의 성능이 인증됨으로 인해 시간과 경비가 절약될 수 있다.

Figure 4

Comparison of the performance approval process for water mist systems in domestic and overseas.

3. 결 론

본 연구에서는 국내 안정적인 미분무 소화설비 적용과 활성화를 위해, 미분무 소화설비의 효과 및 특성을 분석하고 국내⋅외 화재방호 규제요건 및 기술기준과 성능시험 요건 및 인증절차를 비교⋅분석 하였다.

미분무 헤드 성능시험 요건으로, 국내는 폐쇄형과 개방형 헤드로 시험요건을 각각 분류하여 적용하였다. 폐쇄형 헤드는 압력시험을 비롯한 21개 요건을, 개방형 헤드는 방수량시험 등 6가지 시험만을 요구하며, 압력시험과 부식시험 등 헤드의 건전성과 성능평가를 위한 시험요건이 요구되지 않는다. 국외는 폐쇄형과 개방형 헤드를 포함 종류별로 분류하여 헤드 성능시험 요건을 적용하고 있으며, IMO는 누수시험 등 23개 시험에 합격해야 하며, 또한 부식시험은 황동 노즐 부품에 대한 응력부식시험, 스테인레스강 노즐 부품에 대한 응력부식 균열시험, 이산화황 부식시험, 소금분사 부식시험 및 습공기 노출시험으로 분리되어 수행해야 한다. FM은, 유량계수시험 등 30개 시험에 합격해야 하며, UL은 유량계수시험 등 36개 시험에 합격해야 하고 부식 시험에서 IMO의 5가지 시험에 황화수소 부식시험 등 총 7가지 부식시험이 추가로 수행되어야 한다. 미분무 헤드의 성능과 고유특성은 소화 효과에 가장 큰 영향을 미치는 인자로 성능인증을 위한 시험 종류, 조건, 환경, 유지, 보수에 대한 요건이 헤드 종류별로 명확하게 규정되어 운영될 필요가 있다. 이를 위해, 상기 국내⋅외 시험요건을 바탕으로 미분무 헤드의 설치환경과 운전조건, 설치 후 장기간 유지로 인한 재질 별 부식 및 온도 변화, 개방형과 폐쇄형 등이 고려된, 각 항목별 구체적이고 추가적인 비교분석이 필요하다. 또한, 신뢰성과 안전성은 물론 소화성까지 보장된, 현장 적용이 용이한 국내 미분무 헤드 성능시험요건의 코드화 작업이 필요한 실정이다.

미분무 소화설비 성능시험 요건으로, 국내는 일반설계도서와 특별설계도서의 기술적 운영 타당성이 인증된 후, 소화시험은 신청자가 제시한 조건에서, 신청자가 제시한 시간 이내에 소화되고 재발화가 없어야 한다. 즉, 방호구역별 특정 대상물에 대한 표준화된 미분무 소화설비 성능시험요건이 없으므로 소화설비 적용을 위해 신청자는 프로젝트마다 적용 노즐과 소화설비에 대한 방호구역의 특성과 연료, 성능 기준 등을 스스로 결정해 인증기관에 신청한 후, 성능시험을 매번 수행하여 인증을 획득해야 하는 실정이다. 국외는 각 방호구역 별 특정 대상물의 사용 목적에 따라 성능시험 요건이 표준화되어 있어서, 신청자가 인증이 필요한 방호구역을 선택하여 인증을 받으면 되고, 한번 인증받은 노즐과 소화설비는 이후 유사한 방호구역 적용 시 별도의 재 인증시험 없이 적용 프로젝트의 설계도서 검토만 거쳐 기존 인증된 노즐을 계속 사용 가능하다. 이는, 국내 대비 시간적 경제적으로 매우 효율적이라 할 수 있다.

미분무 소화설비 국내 적용 확대를 위해서는, 하루빨리 국외처럼 각 방호구역 별 특정 대상물의 사용 목적에 따라 화재성능이 일관성 있게 검증될 수 있도록, 관련 기준의 제정 및 개정이 절실한 실정이다. 또한, 규제기관, 한국소방산업기술원, 한국산업기술기준을 비롯한 산학연관의 분야별 전문가와 위원회 간 긴밀한 연계로, 시험과 인증을 위한 합리적이고 구체적인 규제 지침과 적용 기준을 마련하여야 하며, 최신 요건과 기술 변경 사항을 적기에 반영하여 관리할 수 있는 상호 유기적인 관리체계를 수립할 필요가 있다.