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SUMMARY
목차
제1장 서론 27
1.1. 연구배경 및 연구목적 27
1.1.1. 연구배경 27
1.1.2. 연구목적 및 주요 연구내용 28
1.2. 다중이용업소의 화재사례 및 화재특성 31
1.2.1. 다중이용업소의 종류 31
1.2.2. 다중이용업소 화재위험성 34
1.2.3. 국내외 다중이용업소 화재사례 36
1.2.4. 다중이용업소의 주요 화재요인 38
1.3. 다중이용업소의 화재특성 분석을 통한 발화원 및 대표가연물 선정 41
1.3.1. 다중이용업소의 업종별 화재특성 및 취약요소 41
1.3.2. 다중이용업소의 주요 발화원 및 대표가연물 선정 45
제2장 다중이용업소 간이스프링클러설비의 유지관리 현황 조사 46
2.1. 다중이용업소 간이스프링클러설비의 현황조사 개요 46
2.2. 다중이용업소 간이스프링클러설비의 유지관리 현황 51
2.2.1. 다중이용업소 간이스프링클러설비의 운용실태 및 개선방안 검토 51
2.2.2. 상수도직결형 간이스프링클러설비의 현장시험 결과 59
제3장 상용 간이스프링클러설비의 화재안전 성능평가 61
3.1. 캐비닛형 간이스프링클러설비의 방수성능평가 61
3.1.1. 캐비닛형 간이스프링클러 상용제품 조사 64
3.1.2. 상수도 직결형 간이스프링클러 상용제품 조사 76
3.1.3. 캐비닛형 간이스프링클러설비의 방수성능 분석 79
3.2. 실규모 화재시험을 통한 간이스프링클러의 화재진압성능평가 91
3.2.1. 모형가구를 이용한 간이스프링클러의 화재제어성능 91
3.2.2. 모형소파를 이용한 간이스프링클러 화재제어성능 100
3.3. FDS를 이용한 간이스프링클러의 화재시뮬레이션 분석 119
3.3.1. 수치해석 프로그램 및 지배방정식 119
3.3.2. 수치해석 유효화 122
3.3.3. 모형소파를 이용한 화재시뮬레이션 분석 146
제4장 간이스프링클러의 성능개선 방안 및 개선 시스템 개발 153
4.1. 캐비닛형 간이스프링클러설비의 성능개선 방안 153
4.1.1. 캐비닛형 간이스프링클러설비 문제점 분석 153
4.1.2. Pipenet을 이용한 수리계산 검증 159
4.1.3. 방수성능시험 및 수치해석 결과 비교분석 167
4.1.4. 캐비닛형 간이스프링클러설비 개선모델 제안 170
4.2. 상수도 직결형 성능개선 시스템 개발 177
4.2.1. 상수도 직결형 간이스프링클러설비 문제점 분석 177
4.2.2. 저압 방수용 간이헤드 개발 및 살수분포성능 181
4.2.3. 상수도 직결형 설비의 소화수 공급장치 개발 199
4.2.4. 상수도 직결형 성능개선 시스템 실증평가 205
4.2.5. 상수도 직결형 성능개선 시스템 제안 229
4.3. 배관 마찰압력손실 저감 및 이물질 유입차단 방안 237
4.3.1. 신축배관 마찰압력손실 수치해석 분석 237
4.3.2. 신축배관 마찰압력손실 실증실험 253
4.3.3. 이물질 유입차단을 위한 여과장치 성능시험 270
4.4. 휴대용 점검장치 개발 274
4.4.1. 휴대용 점검장치 설계 및 개발품 제작 274
4.4.2. 휴대용 점검장치 표준오리피스 제작 285
4.4.3. 휴대용 점검장치 개발품 성능평가 287
제5장 시뮬레이션을 이용한 피난시간(ASET) 분석 290
5.1. 패스파인더를 이용한 다중이용업소의 소요피난 시간 분석 290
5.2. FDS를 이용한 다중이용업소의 허용피난시간(ASET) 분석 296
5.2.1. 수치해석 형상 및 설정 296
5.2.2. 화재 진압 모델 설정 298
5.2.3. 화재 진압 모델 결과 : 열방출율 변화 304
5.2.4. 분석결과 및 결론 305
제6장 간이스프링클러 관련 기준 개선안 및 유지관리 표준점검매뉴얼 개발 317
6.1. 관련법규 및 기술기준의 개선안 제안 317
6.1.1. 소방시설공사업법 시행령 개선안 317
6.1.2. 캐비닛형 간이스프링클러설비의 성능인증 및 제품검사의 기술기준 개선안 319
6.1.3. 간이스프링클러설비의 화재안전기준(NFSC103A) 개선 320
6.1.4. 개선안의 효용성 검토 324
6.2. 간이스프링클러설비 유지관리 표준점검매뉴얼 326
6.3. 간이스프링클러 유지관리 체크리스트 337
제7장 결론 340
1. 다중이용업소의 화재특성 및 간이스프링클러설비 현황조사 340
2. 실규모 화재실증시험 및 성능평가 340
3. 간이스프링클러설비의 화재시뮬레이션 분석 341
4. 신축배관 마찰손실 저감 및 이물질 유입 차단기술 개발 341
5. 캐비닛형 간이스프링클러설비의 성능개선방안 도출 341
6. 상수도직결형 간이스프링클러 개선 시스템 개발 342
7. 간이스프링클러의 개선된 화재안전기준 제안 및 표준 유지관리매뉴얼 개발 342
8. 휴대용 점검장치 개발 342
9. 연구개발에 따른 기대효과 342
참고문헌 345
그림 1.1. 최근 5년간 다중이용업소 화재통계자료 35
그림 1.2. 최근 10년간 다중이용업소 발화요인 40
그림 2.1. 다중이용업소 현장조사 현황 47
그림 2.2. 캐비닛형 간이스프링클러 49
그림 2.3. 상수도 직결형 간이스프링클러 50
그림 2.4. 상수도직결형 간이스프링클러설비 현장시험 장소[그림없음] 59
그림 3.1. 캐비닛형 간이스프링클러 시스템 작동 순서도 63
그림 3.2. A 제조사, 캐비닛형 간이스프링클러 시스템 사양도 65
그림 3.3. A 제조사, 캐비닛형 간이스프링클러 전체외관/상세구성도 66
그림 3.4. B 제조사, 캐비닛형 간이스프링클러 시스템 계통도 68
그림 3.5. B 제조사, 캐비닛형 간이스프링클러 전체 외관도 69
그림 3.6. C 제조사, 캐비닛형 간이스프링클러 시스템 계통도 71
그림 3.7. C 제조사, 캐비닛형 간이스프링클러 전체 외관도 72
그림 3.8. D 제조사, 캐비닛형 간이스프링클러 시스템 계통도... 74
그림 3.9. Viking 社, Riser Manifold Assembly 전체 외관도 77
그림 3.10. Zone Control Valve 시스템 전체 구성도 78
그림 3.11. 캐비닛형 간이스프링클러 성능시험 배관도... 80
그림 3.12. 캐비닛형 간이스프링클러 시험장치도 81
그림 3.13. 주거형 스프링클러 단면도 분석 83
그림 3.14. 주요 3개 제조사 방수성능 시험모습(1)... 85
그림 3.15. 주요 3개 제조사 방수성능 시험모습(2)... 86
그림 3.16. 2개 제조사 방수성능 시험모습(1)... 88
그림 3.17. 2개 제조사 방수성능 시험모습(2)... 89
그림 3.18. 간이스프링클러 화재실증실험 모형화재실 내외부 92
그림 3.19. 국내 형식승인을 받은 상용 간이헤드(K50) 3종 93
그림 3.20. 화재실증시험 시 온도를 측정하기 위한 열전대 위치 94
그림 3.21. P사 방수압력에 따른 천장 및 호흡선 높이 실시간... 97
그림 3.22. W사 방수압력에 따른 천장 및 호흡선 높이 실시간... 98
그림 3.23. M사 방수압력에 따른 천장 및 호흡선 높이 실시간... 99
그림 3.24. 모형소파 104
그림 3.25. 다중이용업소용 가연물 점화원 104
그림 3.26. ISO 6182-10 열전대 위치 105
그림 3.27. 새로 개발한 연료패키지 배치 108
그림 3.28. 다중이용업소용 최종 모형가구 배치형태 113
그림 3.29. P사 방수압력에 따른 천장 및 호흡선 높이 실시간... 115
그림 3.30. W사 방수압력에 따른 천장 및 호흡선 높이 실시간... 116
그림 3.31. M사 방수압력에 따른 천장 및 호흡선 높이 실시간... 117
그림 3.32. 모형소파를 적용한 화재실험 장면 118
그림 3.33. 폴리 우레탄폼 119
그림 3.34. 폴리우레탄의 열방출률 120
그림 3.35. 수치해석을 위한 형상 121
그림 3.36. 수치해석 경계조건 123
그림 3.37. Wood crib 열 방출률 125
그림 3.38. polyester 폼의 열 방출률 127
그림 3.39. Wood crib과 polyester 128
그림 3.40. 실험에 사용된 스프링클러 130
그림 3.41. FDS 모델링된 스프링클러 131
그림 3.42. 6182-10 Geometry 134
그림 3.43. 3m 높이의 방에서 화원의 열방출률 135
그림 3.44. 1번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 1bar 136
그림 3.45. 2번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 1 bar 136
그림 3.46. 3번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 1 bar 137
그림 3.47. 4번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 1 bar 137
그림 3.48. 5번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 1 bar 138
그림 3.49. 높이 2.4m 모형실 139
그림 3.50. 높이 2.4m 모형실의 열방출률(HRR) 140
그림 3.51. 1번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 1 bar 141
그림 3.52. 2번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 1 bar 141
그림 3.53. 3번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 1 bar 142
그림 3.54. 4번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 1 bar 142
그림 3.55. 5번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 1 bar 143
그림 3.56. 1번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 0.7 bar 143
그림 3.57. 2번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 0.7 bar 144
그림 3.58. 3번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 0.7 bar 144
그림 3.59. 4번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 0.7 bar 145
그림 3.60. 5번 point 에서의 수치해석 결과 비교 - 0.7 bar 145
그림 3.61. 스프링클러 작동 유무에 따른 HRR 변화 147
그림 3.62. 모형실 중심 천장 높이에서의 온도 측정을 위한 위치 148
그림 3.63. Point 3에서 스프링클러별 온도분포 149
그림 3.64. Point 7에서 스프링클러별 온도분포[그림없음] 149
그림 3.65. Temperature distribution at HRR max in case of 0.7 bar 150
그림 3.66. Temperature distribution at HRR max in case of 1.0 bar 150
그림 3.67. Velocity and smoke movement after sprinkler... 151
그림 3.68. Velocity and smoke movement after sprinkler... 151
그림 3.69. Visibility distribution after sprinkler activation in... 152
그림 3.70. Visibility distribution after sprinkler activation in... 152
그림 4.1. 캐비닛형 간이스프링클러 설비 작동순서도 153
그림 4.2. 다중이용업소 캐비닛형 간이스프링클러 설비/배관 설치도 154
그림 4.3. 간이스프링클러 설비의 부정 설치사례 157
그림 4.4. 간이스프링클러 수원조의 품질불량 사례 158
그림 4.5. Pipenet의 구성 및 분류 160
그림 4.6. Pipenet 입력값 주변 배관구성도 161
그림 4.7. A 제조사 Pipenet 각 노드별 수리계산 결과도 163
그림 4.8. B 제조사 Pipenet 각 노드별 수리계산 결과도 164
그림 4.9. C 제조사 Pipenet 각 노드별 수리계산 결과도 165
그림 4.10. D 제조사 Pipenet 각 노드별 수리계산 결과도 166
그림 4.11. 캐비닛형 간이스프링클러 개선 개발품... 171
그림 4.12. 캐비닛형 간이스프링클러 가압송수장치 외형도 및... 172
그림 4.13. 캐비닛형 간이스프링클러 최종개발품 방출성능 검증 174
그림 4.14. NFPA 13D의 Network 배관 구성도 179
그림 4.15. 보조수원 저장장치 사례 180
그림 4.16. 상수도 직결형 간이스프링클러 2D 설계도 182
그림 4.17. 상수도 직결형 간이스프링클러 3D 설계도 183
그림 4.18. 상수도 직결형 간이스프링클러 기초성능검증 184
그림 4.19. ISO 6182-10 기준의 살수분포시험 모습 187
그림 4.20. ISO 6182-10 기준의 스프링클러 채수통 배치도 190
그림 4.21. 상수도직결형 간이헤드 개발품과 상용품의 수평... 196
그림 4.22. 상수도직결형 간이스프링클러 개발품과... 198
그림 4.23. 상수도 직결형 간이스프링클러 장치 개발품 I형 200
그림 4.24. 상수도 직결형 간이스프링클러 장치 개발품 II형 201
그림 4.25. 상수도 직결형 간이스프링클러 장치 개발품 III형 202
그림 4.26. 상수도 직결형 간이스프링클러 장치 개발품 IV형 204
그림 4.27. 상수도 직결형 간이스프링클러 장치 개발품 IV형 설계도면 204
그림 4.28. 간이헤드 개발품을 적용한 화재실증실험 모형실 내부 206
그림 4.29. 1차, 2차 천장 및 호흡선 높이 실시간 열기류 온도 208
그림 4.30. 3차 천장 및 호흡선 높이 실시간 열기류 온도 209
그림 4.31. 4차 천장 및 호흡선 높이 실시간 열기류 온도 209
그림 4.32. 5차 천장 및 호흡선 높이 실시간 열기류 온도 210
그림 4.33. 간이헤드 개발품을 적용한 모형가구 화재시험 장면 211
그림 4.34. 간이헤드 개발품 모형가구 중앙 배치 화재시험 장면 212
그림 4.35. 간이헤드 개발품 출입문폐쇄 화재시험 장면 213
그림 4.36. 간이헤드 개발품 매트리스 화재시험 장면 214
그림 4.37. Heat release rate for numerical analysis 215
그림 4.38. Point 3 temperature 216
그림 4.39. Point 7 temperature 217
그림 4.40. Velocity and smoke movement at 160s... 219
그림 4.41. Velocity and smoke movement at 160s new... 219
그림 4.42. Temperature distribution at 160s commercial... 220
그림 4.43. Temperature distribution at 160s new Paratech... 220
그림 4.44. Visibility distribution at 160s commercial sprinkler... 221
그림 4.45. Visibility distribution at 160s new Paratech... 221
그림 4.46. 부스터펌프 방수 실험장치 주요 구성품 223
그림 4.47. 상수도 공급압력별 배관길이에 따른 간이헤드의 방수압 변화 225
그림 4.48. 상수도 공급압력별 배관길이에 따른 간이헤드의 방수량 변화 226
그림 4.49. 부스터펌프 유무에 따른 배관길이별 방수압 비교... 228
그림 4.50. 상수도 직결형 간이스프링클러 장치 최종개발품... 230
그림 4.51. 상수도 직결형 간이스프링클러 장치 최종개발품... 231
그림 4.52. 상수도 직결형 간이스프링클러 장치 최종개발품... 233
그림 4.53. 상수도직결형 간이스프링클러 개선 시스템 구성 236
그림 4.54. 주름 형상 부분 유동 239
그림 4.55. Corrugated pipe friction factor 240
그림 4.56. 홈 길이에 따른 유선 241
그림 4.57. 홈 길이에 따른 Drag force 241
그림 4.58. 주름관 형상 245
그림 4.59. Case 1 형상 모델링 245
그림 4.60. Case 2 형상 모델링 246
그림 4.61. Case 3 형상 모델링 246
그림 4.62. Case 4 형상 모델링 247
그림 4.63. Case 5 형상 모델링 247
그림 4.64. 수치해석을 위한 격자 248
그림 4.65. 신축배관 경계 조건 설정 249
그림 4.66. 신축배관 압력손실 계산 250
그림 4.67. Case 별 Stream Line 252
그림 4.68. 신축배관 시험체 254
그림 4.69. 실험장치 개략도 255
그림 4.70. 신축배관의 굽힘 조건 257
그림 4.71. 신축배관의 굽힘 각도 258
그림 4.72. 유량에 따른 마찰손실압력(C제품) 260
그림 4.73. 유량에 따른 마찰손실압력(D제품) 261
그림 4.74. 굽힘각도별 유량에 따른 마찰손실압력... 263
그림 4.75. 굽힘각도별 유량에 따른 마찰손실압력... 264
그림 4.76. 유량에 따른 마찰손실압력 비교(30°, 2회굽힘) 265
그림 4.77. 유량에 따른 마찰손실압력 비교(90°, 2회굽힘) 266
그림 4.78. 굽힘각도에 따른 마찰손실압력비교(50L/min, 2회굽힘) 266
그림 4.79. 굽힘각도에 따른 마찰손실압력 비교(70L/min, 2회굽힘) 267
그림 4.80. 막힘시험장치 271
그림 4.81. 표준오염입자 및 시험장치 주요 구성품 272
그림 4.82. 캐비닛형 간이스프링클러설비 말단 시험밸브함 274
그림 4.83. 휴대용 점검장치(1안) 276
그림 4.84. 휴대용 점검장치(2안) 277
그림 4.85. 휴대용 점검장치(3안) 279
그림 4.86. 휴대용 점검장치(4안) 280
그림 4.87. 캐비닛형 간이스프링클러 설비 휴대용 점검장치 특허출원서 281
그림 4.88. 캐비닛형 간이스프링클러 설비 휴대용 점검장치 전문가 의견서I 283
그림 4.89. 캐비닛형 간이스프링클러 설비 휴대용 점검장치전문가 의견서II 284
그림 4.90. 표준형 오리피스 설계도 286
그림 4.91. 휴대용 점검장치 개발품 성능평가 모습... 288
그림 5.1. 노래방 구조 및 모형의자 291
그림 5.2. 일반적인 노래방 구조에서 시간별 피난 장면 292
그림 5.3. 피난 시뮬레이션 수치해석을 위한 노래방 구조 293
그림 5.4. 피난 시뮬레이션 결과 시간별 피난 장면 294
그림 5.5. ASET 평가를 위한 노래방 구조 297
그림 5.6. 화재 진압모델 인자 산정을 위한 수치해석 모델 300
그림 5.7. 화재 진압모델 인자 산정을 위한 실험 301
그림 5.8. 간이헤드 상용품 0.7 bar 302
그림 5.9. 간이헤드 상용품 1.0 bar 302
그림 5.10. 간이 헤드 개발품 0.7 bar 303
그림 5.11. 화재 진압모델을 적용한 열방출률 변화 304
그림 5.12. 간이 헤드 상용품 0.7 bar의 연기층 305
그림 5.13. 간이 헤드 상용품 1.0 bar의 연기층 305
그림 5.14. 간이 헤드 상용품 0.7 bar의 연기층 306
그림 5.15. Temperature distribution in center plan 308
그림 5.16. Visibility distribution in center plan 309
그림 5.17. Evaluation ASET location 310
그림 5.18. Temperature over with time 312
그림 5.19. Visibility over time 314
그림 5.20. Oxygen fraction over time 315
그림 6.1. 수신기 326
그림 6.2. 수신기 예비전원 점검 매뉴얼 329
그림 6.3. 수신기 경보 점검 매뉴얼 331
그림 6.4. 캐비닛형 펌프 점검 매뉴얼 333
그림 6.5. 시험밸브 점검 매뉴얼 336
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