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| 작성자 : 관리자
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| 포소화설비 |
포소화설비
포는 포 용액과 물로 합성된 물질로부터 생성된 기체방울로서 그 안에는 가스나 공기가 들어 있다.
보통 사용하는 것으로는 공기이며 특수설비의 경우는 불활성가스일 경우도 있다. 포는 포용액이나 인화성 액체보다 가볍기 때문에 액체표면을 덮는다.
그 결과 공기와 연료의 계면차단, 냉각, 계속적인 산소분압이 낮은 층의 형성 등으로 소화작용을 하게 된다.
종 류
포소화설비에는 화학포소화설비와 공기포소화설비의 2가지 종류가 있으나 현행 소방법상 규정하고 있는 것은 대부분 공기포소화설비에 대한 것이다.
포소화설비의 종류는 흠워터스프링클러설비, 홈헤드설비, 고정포방출설비, 호스릴포설비, 포소화전설비등으로 구분하기도 하고 고정식과 반고정식 그리고 이동식으로 구분하기도 하는 등 여러 가지가 있으며 공기포소화설비의 주 원리는 가압수에 포소화원액을 혼합시켜 수용액상태로 송수시킨 후 방출구에서 공기가 혼합되면서 거품이 형성되도록 되어있다.
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포방출방식에 의한 분류
가) 전역방출방식 : 고발포에 의한 방식으로 방호구역의 바닥면에서 소방대상물의 위치보다 0.5m 높은 위치까지의 체적을 포로 채우는 방식이다. 방호구역은 불연재의 벽이나 자동폐쇄장치가 되어있는 갑종, 을종방화문으로 구획되어 있는 부분이다.
(그림 1) 전역방출방식
나) 국소방출방식 : 고발포에 의한 방식으로 해당 소방대상물의 최고높이의 3배 치수 또는 1m중 어느 편이든 큰 치수를 해당 소방대상물의 각 부분에서 각각 수평으로 연장되는 선에서 정한 포범위 내부의 면적에 포를 방사토록 한 방식이다.
(그림 2) 국소방출방식
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설치방식에 따른 분류
가) 고정식 : 대형소방대상물에 사용되는 방식으로 전체 설비가 고정되어 이루어지는 방식이다.
(그림 1) 고정식 포소화설비
나) 이동식 : 저발포에 한하며 호스접속구까지는 고정되어 있지만 호스와 노즐을 이동할 수 있는 방식을 말한다.
(그림 2) 이동식 포소화설비
다) 반고정식 : 설비를 이원화하여 포방출구 부분과 이에 연결하는 배관을 소방대상물에 고정설치하여 이것이 안전하게 될 때까지 필요한 호스 등으로 물과 포소화약제를 방사하는 방식이다.
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3) 헤드에 의한 분류
가) 포워터스프링클러설비:고정식 설치방식에 포워터스프링클러헤드를 사용하여 화재를 소화하는 방식이다.
나) 포헤드설비 : 고정식 설치방식에 포헤드를 사용하여 화재를 소화하는 방식이다.
4) 기타 방출방식에 의한 분류
가) 호스릴포설비 : 호스릴포방수구, 호스릴 및 이동식 포노즐 등을 사용하는 설비의 방식을 말한다.
나) 포소화전설비 : 포소화전방수구, 호스 및 이동식 포노즐을 사용하는 설비의 방식이다.
다) 고정포방출설비 : 고정포 방출구를 사용하는 설비의 방식이다.
5) 팽창비에 의한 분류
가) 저발포설비 : 포헤드, 포챔버 등의 포방출구를 사용하는 저발포설비로서 팽창비는 20배 이하이다. 포헤드의 경우는 수용액을 노즐까지 분사하여 디플렉타에 충돌시켜 주위의 공기와 함께 흡입하여 발포하는 방식이다.
(그림 1) 포소화설비 계통도
나) 고발포설비 : 고발포는 합성계면활성제포소화약제 등을 사용하며 팽창비는 80배이상 1,000배미만으로서 다량의 공기를 흡입하기 위한 기구를 설치하여 발포하는 것으로 포수용액이 발포기를 통해 분사되고 포스크린을 통과하면서 약 250배의 비율로 포를 팽창시키는 흡출형(Aspirator Type) 고발포기와 포수용액이 노즐에서 분사될 때 송풍기를 이용하여 포스크린을 통과하면서 약 500～1,000배의 비율로 포를 팽창시키는 송출형(Blower Type)의 발포기로 구분하고 있다.
<흡출형 발포기> <송출형 발포기>
(그림 2) 고 발 포 기
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포 소화원액의 혼합장치
포소화원액의 혼합방식은 4가지로 라인 프로포셔너 방식, 펌프 프로포셔너 방식, 프레져 프로포셔너 방식, 프레져 사이드프로포셔너 방식이 있으며, 공기포소화설비에는 어느 혼합방식이든 적용될 수 있다.
1) 라인 프로포셔너 방식
옥외포소화전에 주로 사용하는 방식으로 송수관 계통의 도중에 흡입기를 접속시켜 소화원액을 가압수에 흡입시켜서 노즐에서 공기를 흡입, 포를 형성시키는 방식으로 흡입기의 통과압력은 인입압력의 1/3정도가 되며 이 경우 흡입기의 높이에서 소화원액 바닥까지의 높이는 180cm이하가 가장 효과적이다.
(그림 1) 라인프로포셔너 방식
2) 펌프 프로포셔너 방식
펌프 프로포셔너 방식에는 2가지로 바이패스방식과 펌프흡입측 설치방식이 있다. (그림 130)은 바이패스방식으로 펌프에 의해 가압된 압력수가 펌프토출측의 바이패스관로를 따라 어답터를 통과하면서 소화원액을 혼입하고 다시 펌프의 흡입측으로 흡입되면 펌프의 임펠러를 통과하면서 소화원액이 완전히 혼합되서 수용액이 되어 가압송수관로를 따라 포방출구에서 공기와 혼합 발포된다.
(그림 2) 바이패스 방식 (그림 3) 흡입측 설치방식
(그림 3)의 흡입측 설치방식은 원래의 명칭이 석션 프로포셔너 방식인데 이것은 펌프흡입측에서 수원사이의 관로상에 소화약제의 혼합관로를 부설하여 혼합하는 방식으로 약제저장탱크의 높이가 펌프의 높이보다 높게 설치하여야 한다.
약제저장탱크에서 펌프 흡입측 관로에 혼입된 소화원액은 펌프를 통과하면서 물과 완전히 혼합되어 수용액상태로 송수되고 말단부의 방출구를 통해서 방출될때 공기가 혼입되어 거품을 형성하게 된다.
3) 프레져 프로포셔너 방식
프레져 프로포셔너 방식에는 2가지가 있다. 2가지 모두 원리는 펌프로부터 가압된 송수관로에 부설하는 방식으로 첫째 방법은 (그림 4)와 같이 펌프의 토출측 송수관로에 소화원액 탱크를 설치해서 가압수가 원액탱크로 유입되어 소화원액을 가압하면 원액탱크 하단으로부터 시작되는 관로를 따라 소화원액이 송수관로에 혼합기를 거쳐서 유입되어 수용액상태로 송수되는 방식이다.
(그림 4) 원액탱크 방식
두번째 방식은 (그림 5)과 같이 약제 원액탱크가 다이어후램 즉 튜브식으로 만들어진 탱크를 사용하는 방식으로 가압수에 의해 원액탱크내의 소화원액이 가압된 만큼 유출되어 혼합기를 통하여 송수관로에 혼입되고 수용액상태로 송수되어 발포기에서 거품이 형성된다.
어느 방법이든 혼합방식에는 차이가 없으나 약제를 오래 변질되지 않게 저장할 수 있는 것은 다이어후램식이 훨씬 효과적이다. 이유는 소화원액과 물이 섞여져 있지 않은 상태에서 저장될 수 있기 때문에 약제가 부식되거나 효능이 떨어지는 다른 반응이 일어날 위험이 적기 때문이다.
(그림 5) 다이어 후램식
4) 프레져 사이드 프로포셔너 방식
(그림 6) 프레져 사이드 프로포셔너 방식
프레져 사이드 프로포셔너 방식은 (그림 6)와 같이 가압송수용펌프와 소화원액펌프가 별도로 설치되어 있고 압력이 변동되면 차압밸브에서 자동조절 즉 약제펌프를 가동시켜 송수관로에 소화원액을 강제로 유입시켜주는 방식으로 수용액의 혼합비율을 가장 정확하게 하여 주며 소화원액이 용량 800ℓ이상 되는 대형설비에서 주로 적용되는 방식이다
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포 소화약제의 종류
1) 단백포 소화약제
이 소화약제의 주성분은 식물이나 동물에서 추출한 것으로 수소를 함유한 유기물이며 단백질을 가수분해한 다음 여과, 중화, 농축을 하고 안정제, 접착제, 방부제 등을 첨가하여 제조된 것이다. 이 포소화약제는 다른 포소화약제에 비하여 내화성, 밀봉성이 좋고 가격이 싸지만 부식성이 높고 소화속도가 느리며 경년기간이 짧은 것이 단점이다.
2) 불화단백포 소화약제
이 액은 불소계면제의 성상을 합성했다는 것외에는 단백포와 같다. 단백포액이 드라이케미칼이나 탄화수소계계면활성제, 알콜형포액과 병용하지 못하는데 반하여 이것은 병용할 수 있다는 것이 특징이다. 또한 내화성. 내유성, 유동성이 좋아 소화속도가 빠르고 기름에 오염되지 않으며 경년기간이 길지만 가격이 비싸다는 것이 흠이다.
3) 수성막포
일명 라이트 워터라고 상품명으로 쓰이기도 하며 불소계계면활성제포의 일종으로 1960년 초 미국에서 개발되었다. 이것은 연소하고 있는 액체위에 흘러들어 도포되면서 액체표면위에 산소를 견고하고 조밀하게 차단하고 또한 동시에 연소액체 증기의 전개 및 확대를 억제하도록 액면에 수성막을 형성함으로써 질식과 냉각의 두가지의 작용으로서 소화한다.
4) 내알콜형포
내알콜형포는 단백질의 가수분해생성물과 합성세제 등을 주성분으로 하고 있다. 또한 저팽창율형과 고팽창율형의 원액이 알콜, 기타의 극성액체(수용성액체)보다 속히 파괴되어 끝나는 것에 대하여 어떤 종류의 물질의 첨가에 따라 다음과 같은 작용을 일으켜서 포의 파괴를 방지하고 있다. 즉 원액을 희석하여 공기를 흡입함과 동시에 포말중의 침전물을 포막중에 균일하게 분산시켜 포의 안정성을 좋게 하기 위해서는 원액을 희석함으로서 발포할 때까지의 시간을 되도록 단축하여야 한다.
5) 합성계면활성제포
합성계면활성제포는 탄화수소계 계면활성제를 주제로 만든 포소화약제를 말하며 유동성이 좋아 소화속도가 빠르고 유출유화재에 적합하다. 내화성과 내유성은 약하여 대형유류 탱크화재에서는 유류에 의한 포의 파괴현상이 나타날 수 있다
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포소화약제의 저장량
포소화약제의 저장량은 포소화설비 별로 다음의 기준에 의한다.
1) 고정포 방출구 방식
위험물 옥외탱크에 설치하는 고정포 방출구 방식의 경우 다음의 각각을 합한 양[ (1) + (2) + (3) ] 이상을 저장한다.
(1) 고정포방출구에서 방출하기 위하여 필요한 양
Q = A × Q₁× T × S
Q : 포 소화약제의 양(ℓ)
A : 탱크의 액표면적(㎡)
QN : 단위 포소화수용액의 양 (ℓ/㎡․min)
T : 방출시간(min)
S : 포 소화약제의 사용농도(％)
(2) 보조 소화전에서 방출하기 위하여 필요한 양
Q = N × S × 8,000ℓ
Q : 포 소화약제의 양(ℓ)
N : 호스 접결구수(3개 이상인 경우는 3)
S : 포 소화약제의 사용농도(％)
(3) 가장 먼 탱크까지의 송액관(내경 75㎜ 이하의 송액관을 제외한다)에 충전하기 위하여 필요한 양
2) 옥내포소화전방식 또는 호스릴방식에 있어서는 다음의 식에 따라 산출한 양 이상으로 할 것. 다만, 바닥면적이 200㎡ 미만인 건축물에 있어서는 그 75%로 할 수 있다.
Q = N × S × 6,000ℓ
Q : 포 소화약제의 양(ℓ)
N : 호스 접결구수(5개 이상인 경우는 5)
S : 포 소화약제의 사용농도(％)
3) 포헤드방식에 있어서는 하나의 방사구역안에 설치된 포헤드를 동시에 개방하여 표준방사량으로 10분간 방사할 수 있는 양 이상으로 할 것
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포방출구의 종류
포소화설비에는 소화약제 혼합장치외에 더욱 중요한 것이 발포기로서 특히 공기포 소화설비의 경우 발포기의 역할이 없이는 포를 형성할 수 없고 수용액을 기계적으로 혼합하여 공기를 흡입시켜 포를 형성하게 되며 그 종류는 포헤드(포헤드, 포워터스프링클러헤드), 고정포방출구(공기포방출구, 화학포방출구), 포노즐, 이동식방출구, 모니터노즐 등으로 구분할 수 있으며 세부적인 설명은 다음과 같다.
1) 고정포 방출구
고정포방출구는 위험물 저장탱크의 측판에 고정하여 발생한 포를 탱크내부의 화재유면에 방출하는 방출구이다.
가) Ⅰ형 방출구
(1) 크로스섹션 뮬러 튜브 챔버
이것은 뮬러튜브라는 굵은 조직으로 된 석면튜브를 감아서 철제 챔버속에 넣고 그 한쪽 끝을 가압송수관로에 연결하고 말단부는 열려 있는 상태로 끝을 고정시키지 않아서 가압송수가 되면 방출압력에 의해 유면을 이동하면서 포를 방출하여 유면을 포로 덮게 된다. 챔버와 탱크측판 사이에는 가연성가스나 기름이 들어가지 않도록 방출압에 의해 쉽게 파괴될 수 있는 얇은 연판등으로 막혀져 있다.
(그림 1) 크로스섹션뮬러튜브 챔버
(2) 포 트러프
이것은 내유, 내식성의 철판으로 포의 송로를 만들고 송로를 저장탱크의 내면에 스프링형으로 위에서부터 밑으로 탱크측판을 따라 나선형으로 달아내려 장치한다. 포의 송로는 탱크의 바닥으로부터 1.2m에서 그 끝이 멈추게 한다. 이 설비는 포를 유면의 심부에서 토포케 함으로서 포가 밑으로부터 떠오르면서 기름이 탄산가스 함유량을 높여서 불연화를 돕고 질식효과를 줌으로 소화력은 매우 좋으나 시설비가 타 설비에 비하여 많이 들며 콘루프탱크에만 사용할 수 있다.
(그림 2) 포 트러프
(3) 포 슈트
(그림 3)과 같이 탱크 외벽에는 포 혼합챔버를 설치하고 탱크내벽에는 토포구 및 포의 튀김반사판이 달린 슈트를 설치해서 혼합된 포를 더욱 발포시켜 포 슈트를 통해 탱크의 저면 중심부 상부에 이르는 전국면에서 토포케 하는 것인데 토포구는 그림과 같이 지그재그형으로 배치되고 평면으로 부채꼴모양의 1/4원형을 이루며 측면으로는 직사각형을 이루는데, 토포구 상단의 조절판은 밑에서 올라오는 포를 위로 올라가지 못하게 막아주고 기름속으로 밀려 들어가도록 하는 역할을 한다. 이 설비는 대부분이 화학포소화설비에 주로 사용된다.
(그림 3) 포 슈트
나) Ⅱ형 방출구
이것은 세로형, 즉 수직형과 가로형, 즉 수평형이 있는데 우리나라에서는 주로 (그림 4)과 같은 세로형 챔버를 쓰고 있다. 이것은 가압송수된 소화약제 수용액을 혼합함과 동시에 공기흡입구에서 공기를 흡입하여 공기포를 발생시키는 발포기 및 발생한 포를 안정된 성상의 것으로 반사판에 부딪혀 떨어뜨려 유입시키며 탱크실내의 가연성가스가 역류하여 들어오는 것을 방지하기 위해 봉판이 설치되어 있다. 이 봉판은 얇은 연판등으로 되어 있어서 발포기에서 발생한 포의 압력에 의해서 파괴된다.
(그림 4) 세로형챔버(Ⅱ형 )
다) 특형 방출구
플루팅루프(Floating Roof)탱크에 설치하는 고정포방출구로서 플루팅루프탱크의 측면과 굽도리 판에 의하여 형성된 환상부분에 포를 방출하여 소화작용을 하도록 된 포 방출구를 말한다.
(그림 5) 특형 방출구
라) Ⅲ형(표면하 주입) 방출구( Subsurface Injection)
탱크의 직경이 커지면 고정포 방출구로 탱크의 외곽에서 포를 발포해도 탱크 중심까지 포가 도달하기 어렵다. 또한 콘루프 탱크 화재시 탱크 지붕이 폭발하거나 측벽의 변형으로 고정포 방출구도 같이 파손될 수 있다. 이런 점들을 보완하기 위해 탱크의 저부에서 포를 방출하는 방식이다.
◦ 적용 탱크 : 콘루프탱크와 같은 대기압 탱크에 적용할 수 있다.
◦ 설치하지 못하는 탱크 : 플루팅루프 탱크, 수용성 액체 위험물 및 점도가 높은 액체 위험물 탱크
◦ 포 방출량 및 방출시간 : 표면 주입식의 Ⅲ형 방출구를 적용한다.
◦ 발포기 : 탱크 유압(배압)에 대하여 높은 압력으로 주입하여야 한다.(7㎏/㎠ 이상 21㎏/㎠ 이하)
◦ 포 방출구의 설치 높이 : 탱크 바닥에 고인 물 높이 이상
◦ 사용할 수 있는 포 소화약제 : 불화단백포, 수성막포
(그림 6) 표면하 주입 방출구
마) Ⅳ형(반표면하 주입) 방출구(Semi - Subsurface Injection)
표면하 주입방출구를 더욱 개량한 것으로 표면하 주입식이 포 방출시 포가 탱크 바닥에서 액면까지 떠오르면서 유류에 오염되어 파괴되므로 이로 인하여 소화효과가 저하되는 것을 막기 위하여 개발된 방식으로 호스가 액체 표면에 떠올라 포를 방출한다.
(그림 7) 반표면하 주입 방출구
2) 포 헤드
가) 포 헤드
공기포소화설비에 사용되는 헤드로서 공기포 소화수용액을 방사할 때는 헤드내에 흡입된 공기로 포를 발생하고 물만을 방사할 때에는 물분무헤드의 성상으로 방사된다.
(그림 8) 포 헤드
나) 포 워터 스프링클러헤드
(그림 9) 포 워터 스프링클러헤드
이것은 공기포소화설비에만 사용되는 헤드로서 공기포 소화약제 수용액을 방사할 때에는 헤드내에 유입된 공기로서 포를 발생하여 발생한 포를 디프렉터로 산포(散布)하는 것으로서 스프링클러헤드의 구조와 유사하며 포를 발생하기 위하여 하우징(중간통로)이 부착되어 있다.
포워터 스프링클러헤드에는 상향형과 하향형헤드가 있으며 반사판의 형태가 스프링클러헤드와 다르고, 물만 방사할 때는 개방형 스프링클러헤드와 같은 성상으로 방사된다.
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저장탱크의 형태
가) CRT(Cone Roof Tank)
콘루프 탱크는 원추형의 고정지붕을 가진 탱크로 일반적으로 가장 많이 사용되고 있다. 내부에 화재가 발생하면 대부분 초기에 폭발이 일어나게 되는데, 이때 탱크벽면과 지붕의 연결 부위가 벽면과 벽면 연결부위 등 다른 부위보다 약하게 용접되어 있으므로 폭발력에 의하여 지붕이 날아가거나 탱크벽면 위가 먼저 파괴된다. 화재 초기에 액면위에 포를 방출․포층을 형성하여 소화한다.
(그림 1) 콘루프 탱크
나) FRT(Floating Roof Tank)
플루팅루프 탱크는 탱크상부에 고정된 지붕이 없는 구조이다. 액표면위에 액위와 같이 움직이는 부동지붕을 설치하여 탱크내부의 증기공간을 없게 함으로서 저장액체의 증발손실을 줄일 수 있도록 한 탱크이다. 화재가 발생하더라도 초기에는 액체증기가 방출될 수 있는 부위가 부동지붕과 벽면 사이의 환상 Seal부분에 국한되므로 소화가 용이하다. 그러나 진화작업 중 너무 많은 냉각수나 포가 부유지붕 위에 방출되면 지붕이 가라앉으면서 화재가 액표면 전체로 확산되므로 유의하여야 한다.
(그림 2) 플루팅루프 탱크
다) IFRT(Internal Floating Roof Tank)
인터널 플루팅루프 탱크는 콘루프탱크 내부 액표면 위에 액표면과 같이 움직이는 부동지붕을 설치한 것으로 콘루프탱크의 저장액체를 증기압이 높은 액체로 교체하거나 빗물등이 제품에 유입되어서는 안되는 것을 저장할 경우에 사용된다. IFRT는 화재의 초기에는 벽면과 부동지붕 사이의 환상의 Seal 부분에서만 화재가 발생하지만 장기간 방치될 때는 부유지붕이 변형되면서 액체 내부로 가라앉아 CRT와 동일한 양상으로 화재가 진행된다.
(그림 3) IFRT(Internal Floating Roof Tank)
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바. 점검 및 작동
1) 프레져 프로포셔너 방식의 경우 다이어후램이 없는 소화약제 저장탱크를 설치한 경우 실제 방출시험을 하면 저장약제 전량을 다 쓰는 것이 아니기 때문에 남은 약제가 물과 함께 섞여서 부식되기 쉬우므로 이러한 설비의 방출시험시에는 소화약제를 사용할 만큼의 약제만 넣고 실시하고 약제저장탱크의 물을 완전히 배수시킨 후 약제를 저장하는 것이 바람직한 방법이다.
2) 기동시험은 포헤드 자체가 개방형헤드의 일종이기 때문에 그대로 약제가 방호구역에 방출된다. 그러므로 헤드로 가는 배관의 개폐밸브 즉 일제 개방밸브나 유수검지장치의 2차측 주 밸브를 필히 막아 놓은 상태에서 배수관을 통해 실시하는데 실시방법은 스프링클러 설비의 방법을 참고하고 약제의 방출을 막으려면 소화약제 저장탱크의 원액조정밸브를 막고 실시하면 된다.
3) 위험물탱크의 고정포 방출구는 방출시험을 하면 그대로 탱크내부로 들어가므로 고정포의 챔버 상단부의 점검구를 열은 다음 봉판을 열어 그 부분에 65㎜호스를 연결시켜 방유제로 방출시키거나 연결구가 없는 경우에는 챔버를 방유제 쪽으로 돌려놓은 상태에서 실시하여야 한다.
이러한 방출시험후에는 배액구를 열어 송액관내의 포수용액을 배출시켜야 하는데 가장 좋은 방법은 약제원액탱크의 원액밸브를 잠그고 가압 송수장치를 작동시키면 물만 가압송수가 되므로 송액관 내부의 포수용액이 모두 세척된다. 이렇게 세척이 완료된 후에 가압송수장치를 멈추게 하고 원액밸브를 개방시켜 놓으면 정상적인 원상복구가 된다.
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(그림 3) 반고정식 포소화설비
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