[표지]
제출문
목차
제1장 국내외 압축공기 포소화설비 실태조사 및 문제점 파악 14
1.1. 서론 14
1.1.1. 연구의 배경 14
1.1.2. 연구의 내용 및 범위 14
1.2. 국내 포소화설비 15
1.2.1. 포 소화설비의 일반 15
1.2.2. 포 소화설비의 실태 30
1.3. 국외 압축공기 포소화설비 45
1.3.1. 압축공기 포소화설비의 일반 45
1.3.2. 일본의 압축공기 포소화설비 56
1.3.3. 미국의 압축공기 포소화설비 78
1.3.4. 캐나다의 압축공기 포소화설비 104
1.3.5. 기타 국가의 압축공기 포소화설비 117
1.4. 포 소화설비에 대한 제언 120
1.4.1. 해외 압축공기 포소화설비의 실험결과 120
1.4.2. 압축공기 포소화설비에 대한 향후 방안 124
제2장 포소화설비의 내진설계 동향 및 자료 조사 125
2.1. 서론 125
2.1.1. 필요성 126
2.1.2. 소방설비의 지진피해 사례 130
2.1.3. 목적 136
2.1.4. 내용 및 범위 137
2.2. 지진 138
2.2.1. 지진이란? 138
2.2.2. 지진의 크기 139
2.2.3. 지진에 의한 피해 146
2.3. 내진설계 149
2.3.1. 내진설계란? 149
2.3.2. 내진설계의 원리 151
2.3.3. 내진설계 시 고려사항 153
2.3.4. 내진설계 방법 155
2.3.5. 내진설계의 순서 158
2.4. 비구조요소의 내진설계 159
2.4.1. 비구조요소란? 159
2.4.2. 비구조요소의 내진설계 필요성 161
2.4.3. 비구조요소의 내진설계 163
2.5. 국내외 소방설비의 내진설계기준 비교 165
2.5.1. 미국 165
2.5.2. 유럽(Eurocode 8 : Design of structures for earthquake resistance-2004) 203
2.5.3. 일본 207
2.5.4. 한국 224
2.5.5. 내진설계기준 비료 및 평가 246
2.6. 포소화설비 내진설계(안) 248
2.6.1. 지진 위험도 결정 251
2.6.2. 등가 정적 해석 254
2.6.3. 동적 해석 267
2.6.4. 기타 부품 내진설계 및 검사 275
2.7. 포소화설비 내진설계 결론 276
제3장 압축공기포소화설비의 성능평가시험 연구 278
3.1. 포소화설비의 개요 278
3.1.1. 소화실험에서의 연소 281
3.1.2. 위험요소 대한 정의 283
3.1.3. 유기화합물의 특성, 종류 및 분자식 287
3.1.4. 포소화설비의 용어 정의 289
3.1.5. 현행 포소화설비의 개요 291
3.1.6. 압축공기포소화설비(Compressed Air Foam System)의 개요 301
3.2. 압축공기포소화설비의 성능평가시혐 연구의 펼요성 302
3.3. 압축공기포소화설비의 성능평가시험기준 307
3.3.1. 국내 포소화성능시험 기준 307
3.3.2. 국외 포소화성능시험 기준 315
3.3.3. 시험장치 및 시험시료 320
3.3.4. 시험방법 331
3.4. 소화성능평가를 위한 예비실험 336
3.4.1. 4단위 포소화성능시험 336
3.4.2. 8단위 포소화성능시험 340
3.4.3. 20단위 포소화성능시험 341
3.4.4. 그 외 포소화성능시험 343
3.5. 압축공기포 성능시험 345
3.5.1. 압축공기포 성능시험 345
3.5.2. 압축공기 혼합비율에 따른 성능시험 357
3.5.3. 압축가스의 종류에 따른 성능시험 362
3.6. 압축공기포소화설비의 연구결과 및 활용분야 367
제4장 해외 압축공기포소화설비 관련 규정조사 연구 371
4.1. 압축공기포의 작동원리 및 특징 371
4.2. 압축공기포 소화설비의 도입 필요성 372
4.3. 압축공기포의 국내와 해외사용 사례 비교 373
4.3.1. 개요 373
4.3.2. 국내의 포소화설비 373
4.3.3. 해외(캐나다)의 압축공기포 소화시스템 383
4.4. 결론 400
참고문헌 401
부록 405
Ⅰ. 포소화설비의 화재안전기준(NFSC 105) 개정 제안(안) 405
Ⅱ. NFPA 11. Chapter 7 Compressed Air Form Systems 430
Ⅲ. Fire Flex(Air Components) 사용설명서 436
〈표 1.1〉 CAFS Water & Air Aspirated Foam 47
〈표 1.2〉 Class B폼의 실험비교(4.42m 높이) 111
〈표 1.3〉 Class B폼의 실험비교(7.62m 높이) 111
〈표 1.4〉 Class A폼의 실험비교(4.42m 높이) 112
〈표 1.5〉 water-spray와 CAF의 변압기 실험 비교 114
〈표 1.6〉 LACFD 폼 시험 결과 120
〈표 2.1〉 칠레와 아이티의 지진상황 비교 129
〈표 2.2〉 효고현 남부 지진에 의한 소방설비 피해현황 132
〈표 2.3〉 캘리포니아 로스릿지 지진 시 소방설비별 피해상황 135
〈표 2.4〉 규모, 지진에너지, 원자폭탄 위력과의 비교 140
〈표 2.5〉 미국의 소방설비 내진설계 및 성능평가기준 166
〈표 2.6〉 미국 내진설계기준의 변천과정 167
〈표 2.7〉 건축물 및 기타 구조물의 내진등급(IBC 2009, ASCE 7-05) 168
〈표 2.8〉 지반의 분류(IBC 2009, ASCE 7-05) 169
〈표 2.9〉 단주기 응답 가속도에 의한 내진설계 범위 169
〈표 2.10〉 1초 주기 응답 가속도에 의한 내진설계 범위 170
〈표 2.11〉 기계 및 전기 비구조요소의 aₚ와 Rₚ계수 172
〈표 2.12(a)〉 최대 하중 Fₚω(pounds)-스케줄 10 강제배관[이미지참조] 191
〈표 2.12(b)〉 최대 하중 Fₚω(pounds)-스케줄 40 강제배관[이미지참조] 192
〈표 2.13〉 지진계수(Cₚ) 194
〈표 2.14(a)〉 내진 브레이스의 최대허용하중(강제브레이스)-l/r=100,... 195
〈표 2.14(b)〉 내진 브레이스의 최대허용하중(강제브레이스)-l/r=200,... 196
〈표 2.14(c)〉 내진 브레이스의 최대허용하중(강제브레이스)-l/r=200,... 198
〈표 2.15〉 가지배관 구속의 최대 간격(Feet) 201
〈표 2.16〉 지반의 분류 204
〈표 2.17〉 비구조요소의 거동계수(qα)[이미지참조] 206
〈표 2.18〉 국부진도볍에 의한 설비기기의 설계용 표준진도 213
〈표 2.19〉 설비기기의 응답배율 214
〈표 2.20〉 수조의 응답배율 214
〈표 2.21〉 수조의 용도계수 214
〈표 2.22〉 배관의 내진지지 적용 222
〈표 2.23〉 수평 강관의 표준 지지 간격 예 222
〈표 2.24〉 수직배관의 표준지지간격 예-강관 lh[이미지참조] 223
〈표 2.25〉 지진지역 구분 및 지역계수 229
〈표 2.26〉 지반의 분류 229
〈표 2.27〉 단주기 지반증폭계수, Fα[이미지참조] 231
〈표 2.28〉 1초 주기 지반증폭계수, Fv[이미지참조] 231
〈표 2.29〉 건물의 과 중요도와 내진등급 234
〈표 2.30〉 내진등급과 중요도계수 235
〈표 2.31〉 단주기 설계 스펙트럼 가속도에 따른 내진설계범주 235
〈표 2.32〉 주기 1초에서 설계 스펙트럼 가속도에 따른 내진설계범주 236
〈표 2.33〉 비구조요소의 적용범위 237
〈표 2.34〉 허용 층간변위 △α[이미지참조] 239
〈표 2.35(a)〉 지진력 저항시스템에 대한 설계계수 241
〈표 2.35(b)〉 지진력 저항시스템에 대한 설계계수(계속) 242
〈표 2.36〉 건축 비구조요소 계수 244
〈표 2.37〉 기계 및 전기 비구조요소 계수 245
〈표 4.1〉 노즐간격 389
〈표 4.2〉 노즐간격 391
〈그림 1.1〉 포를 이용한 가연성 유체 탱크의 화재 진압 모형도 15
〈그림 1.2〉 포소화장치 의 개략도 16
〈그림 1.3〉 포방출구의 원리 16
〈그림 1.4〉 가연성 유체를 사용하는 취급처 17
〈그림 1.5〉 에탄올 탱크의 화재(BBC News) 18
〈그림 1.6〉 가연성 탱크의 화재 사진 19
〈그림 1.7〉 포소화약제혼합장치의 설명도 20
〈그림 1.8〉 포소화약제혼합장치의 입체도 21
〈그림 1.9〉 포소화약제혼합장치의 종류 23
〈그림 1.10〉 베르누이 정리를 응용한 모기약 분무기 25
〈그림 1.11〉 베르누이의 정리를 설명하기 위한 개략도 26
〈그림 1.12〉 유량계수를 설명하기 위한 오리피스 개략도 27
〈그림 1.13〉 유량계수를 설명하기 위한 벤츄리 개략도 29
〈그림 1.14〉 국내의 가연성 탱크에 설치한 포소화 시스템의 개략도 35
〈그림 1.15〉 국내의 가연성 탱크에 설치한 포소화전의 사진 36
〈그림 1.16〉 가연성 탱크 화재를 진압하고 있는 화학소방 차량 37
〈그림 1.17〉 가연성 탱크에 설치한 포소화전의 개략도 38
〈그림 1.18〉 국외의 유량변화에도 혼합비가 일정한 포소화약제혼합장치의... 39
〈그림 1.19〉 스풀 밸브(spool valve)가 있는 혼합비가 일정한... 40
〈그림 1.20〉 스풀 밸브(spool valve)가 있는 혼합비가 일정한... 40
〈그림 1.21〉 포소화약제를 조절하는 밸브(hydraulic valve)가 있는 혼합비가... 41
〈그림 1.23〉 혼합비가 변하는 포소화 시스템 42
〈그림 1.24〉 혼합비가 일정한 포소화 시스템 43
〈그림 1.25〉 인서트형 혼합비 자동 보상형 포소화약제 혼합장치 43
〈그림 1.26〉 Schematic of Foam System 46
〈그림 1.27〉 Schematic of Compressed-Air Foam System 46
〈그림 1.28〉 Comparison of foaming both CAFS and Foam System of MORITA 57
〈그림 1.29〉 노즐 전환밸브의 레버조작에 의한 방사상태 61
〈그림 1.30〉 YONE사의 휴대용 CAFS 64
〈그림 1.31〉 미야타사의 팩키지형 포소화설비 65
〈그림 1.32〉 나가노사의 CAFS탑재 소방펌프 자동차 76
〈그림 1.33〉 CAFS탑재 소방펌프 자동차의 각부 명칭 77
〈그림 1.34〉 ADVANTUS FOAM SYSTEM of Waterous 78
〈그림 1.35〉 AutoCAFS of Darley 86
〈그림 1.36〉 파이어플펙스의 캐비넷형 제품 107
〈그림 1.37〉 CAFS 설비의 개념도 108
〈그림 1.38〉 전형적인 CAF 밀도 109
〈그림 1.39〉 통합 압축 공기 포(ICAF) 설비 팩키지 109
〈그림 1.40〉 CAFS와 스프링클러설비의 소화후의 상황비교 110
〈그림 1.41〉 전력 변압기 보호를 위한 물 스프레이 설비와 CAF 설비 115
〈그림 1.42〉 One-Seven CAFS of GIMAX 117
〈그림 1.43〉 Poly-CAFS of Rosenbauer 118
〈그림 2.1〉 1900년 이후 발생한 지진과 사망자 수 126
〈그림 2.2〉 연도별 국내 지진발생현황 128
〈그림 2.3〉 필로티 형식 건물의 1층 압괴 130
〈그림 2.4〉 고속도로 파괴 130
〈그림 2.5〉 후판 각기둥의 취성파괴 131
〈그림 2.6〉 고가도로 파괴 131
〈그림 2.7〉 화재 발생(1) 132
〈그림 2.8〉 화재 발생(2) 132
〈그림 2.9〉 효고현 남부 지진에 의한 소방설비의 손상율 133
〈그림 2.10〉 Kaiser Permanente 오피스 빌딩의 붕괴 134
〈그림 2.11〉 내진설계의 순서 160
〈그림 2.12〉 짧은 입상관 184
〈그림 2.13(a)〉 주 입상관과 연결된 수평 부분의 신축 커플링 185
〈그림 2.13(b)〉 입상관과 가지배관의 신축 커플링 설치 예 185
〈그림 2.14〉 주 입상관과 가지 입상관의 신축 커플링 186
〈그림 2.15(a)〉 지진분리 조립품 187
〈그림 2.15(b)〉 지친분리 조립품 설치 예 187
〈그림 2.16(a)〉 신축 배관을 결합시킨 지진분리 조립품 188
〈그림 2.16(b)〉 신축배관을 결합시킨 지진분리 조립품의 설치 예 188
〈그림 2.17〉 배관의 여유 공간 설치 예 189
〈그림 2.18(a)〉 내진 브레이스 190
〈그림 2.18(b)〉 내진 브레이스 설치 예 190
〈그림 2.19〉 구조물의 다양한 형태에 대한 최대 하중과 구조물에서 고정구의... 200
〈그림 2.20〉 가요성 배관 이음장치 설치 예 209
〈그림 2.21(a)〉 블래이드형 신축관 이음장치 210
〈그림 2.21(b)〉 로드형 신축관 이음장치 211
〈그림 2.22〉 장방형 단면 215
〈그림 2.23〉 원형 단면 217
〈그림 2.24(a)〉 건축물의 신축 이음장치를 관통하는 배관 예 219
〈그림 2.24(b)〉 건축물의 신축 이음장치를 관통하는 배관 예 220
〈그림 2.25〉 건축물 도입부의 배관 예 221
〈그림 2.26〉 재현주기 2400년 지진지반운동 228
〈그림 2.27〉 재현주기 2400년 최대 예상지진의 유효지반가속도(S)%;... 232
〈그림 2.28〉 설계 스펙트럼 가속도 233
〈그림 2.29〉 내진설계의 순서 흐름도 250
〈그림 2.30〉 포소화설비 계통도 251
〈그림 2.31〉 지친하중을 받는 탱크 256
〈그림 2.32〉 방진 스프링행거 266
〈그림 2.33〉 파이프 시스템의 예 268
〈그림 2.34〉 다자유도의 구조물 269
〈그림 3.1〉 일본의 북해도 도카치오키 지역 Tank 화재 279
〈그림 3.2〉 포방출구의 종류 291
〈그림 3.3〉 Aspnator type 발포장치 292
〈그림 3.4〉 Blower type 발포장치 292
〈그림 3.5〉 캐나다 국립연구소의 설계도면 및 시험장면 사진 321
〈그림 3.6〉 압축공기포 소화설비 설계도면(콤프레샤방식의 압축공기포... 322
〈그림 3.7〉 압축공기포 소화설비 설계도면(고압가스용기방식의 압축공기포... 322
〈그림 3.8〉 압축공기포 소화설비 설계도면(압축공기포 포헤드방출부) 323
〈그림 3.9〉 4단위 소화성능시험 결과 - 포방사량 200L/min 336
〈그림 3.10〉 8단위 소화성능시험 결과 - 포방사량 200L/min 340
〈그림 3.11〉 20단위 소화성능시험 결과 - 포방사량 200L/min 341
〈그림 3.12〉 8단위 연소현상 342
〈그림 3.13〉 20단위 연소현상 342
〈그림 3.14〉 20단위 계면활성제포 소화성능시험 결과 343
〈그림 3.15〉 고정포방출방식의 노즐 344
〈그림 3.16〉 고정포방식의 20단위 연소현상 344
〈그림 3.17〉 20단위 소화성능시험 결과 - 수성막포방사량 140L/min 346
〈그림 3.18〉 20단위 소화성능시험 결과 - 혼합포방사량 140L/min 347
〈그림 3.19〉 20단위 소화성능시험 결과 - 수성막포방사량 160L/min 349
〈그림 3.20〉 20단위 소화성능시험 결과 - 혼합포방사량 160L/min 350
〈그림 3.21〉 20단위 소화성능시험 결과 - 수성막포방사량 180L/min 351
〈그림 3.22〉 20단위 소화성능시험 결과 - 혼합포방사량 180L/min 352
〈그림 3.23〉 20단위 소화성능시험 결과 - 수성막포방사량 200L/min 353
〈그림 3.24〉 20단위 소화성능시험 결과 - 혼합포방사량 200L/min 354
〈그림 3.25〉 압축공기포 성능비교시험 - 화염제압시간 355
〈그림 3.26〉 압축공기포 성능비교시험 - 화염완진시간 356
〈그림 3.27〉 2O단위 소화성능시험 결과 - 혼합포방사량 160L/min, 공기혼합 비율:0.5 357
〈그림 3.28〉 20단위 소화성능시험 결과 - 혼합포방사량 160L/min, 공기혼합 비율:1 358
〈그림 3.29〉 20단위 소화성능시험 결과 - 혼합포방사량 160L/min 공기혼합 비율:2 359
〈그림 3.30〉 압축공기혼합비율에 따른 화재진압시간 360
〈그림 3.31〉 수성막포와 공기압축가스 1:0.5의 성능시험 결과 363
〈그림 3.32〉 수성막포와 질소압축가스 1:0.5의 성능시험 결과 364
〈그림 3.33〉 수성막포와 공기압축가스 1:2의 성능시험 결과 365
〈그림 3.34〉 수성막포와 아르곤압축가스 1:2의 성능시험 결과 366
〈그림 3.35〉 CAFS방수구 368
〈그림 3.36〉 CAFS컨트롤 유닛 368
〈그림 3.37〉 Poly-CAFS of Rosenbauer 369
〈그림 3.38〉 ONE-SEVEN CAFS of GIMAX 369
〈그림 4.1〉 전역방출방식 374
〈그림 4.2〉 국소방출방식 374
〈그림 4.3〉 고정식 포소화설비 374
〈그림 4.4〉 이동식 포소화설비 375
〈그림 4.5〉 반고정식 포소화설비 375
〈그림 4.6〉 포소화설비 계통도 376
〈그림 4.7〉 고발포기 377
〈그림 4.8〉 라인프로포셔너 방식 377
〈그림 4.9〉 바이패스 방식 378
〈그림 4.10〉 홉입측 설치방식 378
〈그림 4.11〉 원액탱크 방식 379
〈그림 4.12〉 다이어 후램식 379
〈그림 4.13〉 프레져 사이드 프로포셔너 방식 380
〈그림 4.14〉 포 헤드 382
〈그림 4.15〉 홈 워터 스프링클러헤드 382
〈그림 4.16〉 압축공기포 설치 구성도 383
〈그림 4.17〉 노즐 2개 배관 388
〈그림 4.18〉 노즐 8개 배관 388
〈그림 4.19〉 노즐 32개 배관 389
〈그림 4.20〉 노줄 간격 391
〈그림 4.21〉 입형(천장형)헤드 살수 분포도 393
〈그림 4.22〉 측벽형 헤드 살수 분포도 394
〈그림 4.23〉 디젤엔진 펌프실 397
〈그림 4.24〉 변전실 1 398
〈그림 4.25〉 변전실 2 399