HFC-23 저장량·방사 유량, IG-100 저장량·용기 수

문제

물음 2) 다음을 계산하시오. (21점)

(1) 소방대상물(B급 화재)에 소화약제 HFC-23인 할로겐화합물소화설비를 설치한다. 다음 조건에 따라 답을 구하시오. (9점)

〈조건〉

• 소방대상물 크기: 가로 20 m × 세로 8 m × 높이 6 m
• 소화농도 32 %이다.
• 저장용기는 80리터이며, 최대충전밀도 중 가장 큰 것을 사용한다.
• 소화약제 선형상수 값 (K₁ = 0.3164, K₂ = 0.0012)
• 방호구역의 온도는 20 ℃이다.
• 화재안전기준의 $W=\dfrac{V}{S}\times\left(\dfrac{C}{100-C}\right)$ 식을 적용한다.
• 소수점 셋째자리에서 반올림하여 둘째자리까지 구한다.
• 주어진 조건 외에는 고려하지 않는다.

HFC-23
최대충전밀도(kg/m³)	768.9	720.8	640.7	560.6	480.6
21 ℃ 충전압력(kPa)	4,198	4,198	4,198	4,198	4,198
최소사용설계압력(kPa)	9,453	8,605	7,626	6,943	6,392

① 소화약제 저장량(kg) (3점) ② 소화약제를 방사할 때 분사헤드에서의 유량(kg/s) (6점)

(2) 소방대상물(C급 화재)에 소화약제 IG-100 불활성기체소화설비를 설치한다. 다음 조건에 따라 답을 구하시오. (12점)

〈조건〉

• 소방대상물 크기: 가로 20 m × 세로 8 m × 높이 6 m
• 소화농도 30 %이다.
• 저장용기는 80리터이며, 충전압력 중 가장 적은 것을 사용한다.
• 소화약제 선형상수의 값과 20 ℃에서 소화약제의 비체적은 같다고 가정한다.
• 화재안전기준의 $X=2.303\times\left(\dfrac{V_s}{S}\right)\times\log_{10}\left(\dfrac{100}{100-C}\right)$ 식을 적용한다.
• 소수점 셋째자리에서 반올림하여 둘째자리까지 구한다.
• 주어진 조건 외에는 고려하지 않는다.
• IG-100 21 ℃ 충전압력(kPa): 16,575 / 22,312 / 28,000 (그 밖에 IG-01, IG-541, IG-55의 충전압력과 최소사용설계압력 표가 주어짐)

① 소화약제 저장량(m³) (4점) ② 소화약제 저장용기 수 (8점)

핵심 키워드

• 설계농도 = 소화농도 × 안전계수(A급 1.2, B급 1.3, C급 1.35)
• $S=K_1+K_2t$
• 할로겐화합물 10초, 불활성기체 A·C급 2분·B급 1분 이내 최소설계농도의 95 % 방출

답안

(1) HFC-23

• 체적: $V=20\times8\times6=960\ \text{m}^3$
• 비체적: $S=0.3164+0.0012\times20=0.3404\ \text{m}^3/\text{kg}$
• 설계농도(B급): $C=32\times1.3=41.6\ \%$

$$W=\frac{960}{0.3404}\times\frac{41.6}{100-41.6}=2{,}008.92\ \text{kg}$$

① 저장량

• 1병당 충전량: $0.08\times768.9=61.51\ \text{kg}$
• 용기 수: $\dfrac{2{,}008.92}{61.51}=32.66\rightarrow33$ 병
• 저장량: $33\times61.51=$ 2,029.83 kg (필요 약제량은 2,008.92 kg)

② 분사헤드 유량 — 10초 이내에 최소설계농도의 95 %에 해당하는 약제량 방출

$$W_{95}=\frac{960}{0.3404}\times\frac{41.6\times0.95}{100-41.6\times0.95}=\frac{960}{0.3404}\times\frac{39.52}{60.48}=1{,}842.84\ \text{kg}$$ $$q=\frac{1{,}842.84}{10}=\textbf{184.28 kg/s}$$

(전체 분사헤드의 합계 유량)

(2) IG-100

• 설계농도(C급): $C=30\times1.35=40.5\ \%$
• $V_s=S$이므로

$$X=2.303\times\log_{10}\frac{100}{100-40.5}=0.5193\ \text{m}^3/\text{m}^3$$

① 저장량

$$X_{\text{total}}=0.5193\times960=\textbf{498.52 m}^3$$

② 저장용기 수 (충전압력 16,575 kPa)

$$\text{1병당}=0.08\times\frac{16{,}575+101.325}{101.325}=13.17\ \text{m}^3$$ $$N=\frac{498.52}{13.17}=37.85\rightarrow\textbf{38 병}$$

근거

• NFTC 107A 2.4.1.1(할로겐화합물 W 식, S = K₁ + K₂t), 2.4.1.2(불활성기체 X 식), 2.4.1.3·표 2.4.1.3(설계농도 = 소화농도 × 안전계수: A급 1.2, B급 1.3, C급 1.35), 2.7.3(배관 구경은 할로겐화합물 10초, 불활성기체 A·C급 2분·B급 1분 이내에 최소설계농도의 95 % 이상 방출).