2.1 연결송수관설비 활용실태조사
2018년 8월부터 2024년 8월까지 최근 6년간 신축된 아파트등 10개소를 대상으로 연결송수관설비 가압송수장치의 송수장애 요인을 파악하기 위한 현장 실태조사를 실시하였다. 조사대상은
Table 1에 나타내었다.
Table 1
Survey Fire Department Connection of Apartment, etc
Apt |
Number Inside the Building |
Standard Building |
Building Height (m) (Ground/ Underground) |
Pressurized Water Supply Device Start Switch Location (Floor) |
Pressurized Water Supply Device Pressure Range (MPa) |
Pressurized Water Supply Device Total Head (m) |
Pressurized Water Supply System Piping Type (Suction/ Discharge Low-Rise Section/ High-Rise Section) |
Pressure Reducing Valve (MPa) |
Distance of the Furthest Building Water Outlet from the Pump- Room Pressurized Water Supply Device (m) |
A |
9 |
27/3 |
93.7 (78.7/15) |
Underground3 |
0.62-0.87 |
105 |
Normal/ Low-Rise Pressure/ High-Rise Normal |
1.61 |
117.5 |
B |
8 |
33/2 |
103.2 (94.9/8.3) |
Underground2 |
None |
165 |
Normal/ Low-Rise Pressure/ High-Rise Normal |
1.55 |
442 |
C |
15 |
32/2 |
100.4 (90.4/10) |
Underground2 |
0.2-0.6 |
140 |
Normal/ Low-Rise Pressure/ High-Rise Normal |
1.6 |
250 |
D |
18 |
28/3 |
89.35 (80.6/8.75) |
Underground3 |
0.9-1.0 |
100 |
Normal/ Low-Rise Pressure/ High-Rise Normal |
- |
209 |
E |
13 |
35/2 |
102.9 (95.9/7) |
Underground 2 |
0.1-0.5 |
110 |
Normal/ Low-Rise Pressure/ High-Rise Normal |
1.60 |
150 |
F |
5 |
46/3 |
155 (137.5/17.5) |
Underground 3 |
0.3-2.1 |
175 |
Normal/ Low-Rise & Middle-Rise Pressure/ High-Rise Normal |
2.1 |
207 |
G |
13 |
29/2 |
90.9 (85.6/5.3) |
Underground 2 |
0.28-0.66 |
120 |
Normal/ Low-Rise Pressure/ High-Rise Normal |
- |
200 |
H |
14 |
29/2 |
95.45 (86.8/8.65) |
Underground 2 |
1.1-1.4 |
136 |
Normal/ Low-Rise Pressure/ High-Rise Normal |
- |
248 |
I |
12 |
32/2 |
99.6 (89.6/10) |
Underground 2 |
0.1-0.7 |
80 |
Normal/ Low-Rise Pressure/ High-Rise Normal |
- |
212 |
J |
10 |
29/2 |
93.9 (85.25/8.65) |
Underground 2 |
0.5-0.6 |
118 |
Normal/ Low-Rise Pressure/ High-Rise Normal |
1.5 |
310 |
아파트등 연결송수관설비의 가압송수장치는 단지 내 동수와 관계없이 1개가 설치되며, 가압송수장치 공동사용 동수는 최소 8개 동에서 최대 18개 동까지 분포하였다. 연결송수관설비 가압송수장치는 대부분 지하 2, 3층 기계실에 설치되어 있으며, 지표면으로부터 가압송수장치까지의 평균 흡입수두는 지하 2층 약 10 m로 조사되었다. 가압송수장치 공급압력 범위는 조사대상 10개 아파트등에서 다양하게 나타났다. B아파트등은 미표시, A, C, E, G, I, J는 소방펌프차 A-1소방펌프 규격방수압력인 0.85 MPa 미만, F, H는 소방펌프차 A-1소방펌프 고압방수압력인 1.4 MPa 이상으로 조사되었다(
9).
특히 F아파트의 경우, 고층부 공급압력 범위의 하한압과 상한압의 차이가 1.4 MPa 이상으로 매우 넓은 압력범위를 보인 것으로 조사되었다.
연결송수관설비 가압송수장치의 전양정 설계기준은 다수의 소방설계업체에서 식(1)을 적용하고 있다.
여기서 H1는 실양정(m), H2는 배관 및 소방호스의 마찰손실수두(m), H3는 방수압의 환산수두(m) 35 m, α 는 여유율(1.05~1.1), 70 m는 소방펌프차 공급압력(m)을 의미한다.
가압송수장치의 전양정 H (m)는 H1인 단지 내에서 가장 높은 동의 실양정(m)과 H2인 가압송수장치로부터 가장 먼 동까지의 배관 및 소방호스의 마찰손실수두(m), 그리고 H3인 방수압의 환산수두(m) 35 m를 더한다. 여기에 여유율(1.05~1.1)을 곱하고, 소방펌프차 공급압력 70 m 내외를 제외한 양정을 전양정 설계기준으로 적용한다. 가압송수장치 전양정은 10개 아파트등마다 달랐으며, 일반적으로 소방펌프차 공급압력을 제외한 양정으로 산정되었다. 조사된 10개 아파트등 모든 단지에서, 송수구로부터 가압송수장치까지의 흡입배관은 사용압력 1.2 MPa 미만의 일반배관이 사용되었다.
또한, 대다수 아파트등에서는 토출측 배관이 저층부는 1.2 MPa 이상의 압력배관, 고층부는 1.2 MPa 미만의 일반배관으로 설치되었다. 일반배관 사용으로 인한 예상 문제점으로는, 가압송수장치 작동불능 시 소방펌프차의 고압력 송수에 대한 대비책이 없다는 점이 확인되었다. 기계실에 감압밸브를 설치한 아파트등은 A, B, C, E, F, J이며, 감압압력은 1.5 MPa~2.1 MPa로 설정압력이 상이하였다. 펌프실 가압송수장치로부터 가장 먼 동 송수구까지의 거리는 A, E가 150 m 이하, C, D, F, G, H, I가 200 m 이상 250 m 이하였으며, J아파트는 300 m 이상이었다.
Figure 1과 같이 B아파트등은 펌프실 가압송수장치로부터 가장 먼 동 송수구까지의 거리가 400 m 이상의 원거리로 조사되었다.
펌프실의 가압송수장치로부터 송수구까지의 거리에 따른 압력손실은 하젠-윌리엄스(Hazen-Williams) 식(2)와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 1
Distance of the furthest building water outlet from the pump-room pressurized water supply device (m).
여기서 △P는 압력손실(MPa), Q는 유량(L/min), C는 하젠-윌리엄즈(Hazen-Williams)상수, D는 배관내경(mm), L은 배관의 길이(m)를 의미한다. 설계유량 1,200 L/min, 가압송수장치 작동 시 A아파트등의 고층부 실험 유량 678 L/min, 가압송수장치 미작동 시 A아파트등의 실험 유량 430 L/min을 적용한 배관 길이당 압력손실을
Table 2에 나타내었다.
Table 2
Hazen-Willams Formula Pressure Loss
Flow Q (L/min) |
Roughness C (120) |
Inner Diameter D (105.3 mm) |
Piping LengthL (m) |
Pressure Loss △P (MPa) |
Piping Length L (m) |
Loss △P (MPa) |
Piping Length L (m) |
Pressure Loss △P (MPa) |
Piping Length L (m) |
Pressure Loss △P (MPa) |
1,200 |
120 |
105.3 |
100 |
0.061 |
200 |
0.123 |
300 |
0.185 |
400 |
0.247 |
678 |
120 |
105.3 |
100 |
0.021 |
200 |
0.043 |
300 |
0.064 |
400 |
0.086 |
430 |
120 |
105.3 |
100 |
0.009 |
200 |
0.018 |
300 |
0.027 |
400 |
0.037 |
유량(Q) 1,200 L/min, 조도계수(C) 120, 주배관 내경(D) 105.3 mm (100 mm 관 기준)를 적용하여 계산한 결과, 가압송수장치로부터 가장 먼 동까지의 거리가 200 m일 때 압력손실은 0.12 MPa, 400 m일 때는 0.24 MPa로 나타났다. 가압송수장치 미작동 시의 실험유량인 430 L/min을 적용했을 때는 배관거리 200 m에서 압력손실 0.018 MPa, 400 m에서 0.037 MPa로 계산되어, 유량 감소에 따른 압력손실의 현저한 감소를 확인할 수 있었다.