스프링클러 설비

3. 작동 원리 및 종류

스프링클러 설비는 수원, 가압 송수 장치, 배관, 제어 밸브, 유수 검지 장치, 스프링클러 헤드, 송수구 등으로 구성된다.

가압 송수 장치로는 수원 역할을 겸하는 고가 수조나 압력 수조가 사용되는 경우도 있지만, 제약이 커서 대부분 모터와 터빈 펌프를 채용하고 있다. 전원에는 비상 전원 설비의 설치가 필요하다. 비상 전원의 대체로 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 구동 펌프가 사용되는 경우도 있다. 과거에는 공장 등에서 보일러 설비가 있는 경우 증기 구동 워싱턴 펌프가 사용되던 시대도 있었다. 구미에서는 공설 수도를 그대로 스프링클러 설비에 결합하는 경우도 많지만, 일본에서는 수도법의 제약이 커서 주택용 간이 스프링클러에만 사용되며, 보급의 걸림돌이 되고 있다.

3. 1. 폐쇄형 스프링클러

3. 1. 1. 습식 스프링클러

3. 1. 2. 건식 스프링클러

3. 1. 3. 준비작동식(예비작동식) 스프링클러

• '''건식 예작동''': 1차 배관과 2차 배관을 예작동 밸브로 나누고, 2차 배관에는 압축 공기를 채운다. 화재 신호 없이 헤드가 파손되면 압축 공기만 방출되고, 감압으로 이상 경보가 울린다. 화재 신호 발생 시 가압 펌프가 작동해도 압축 공기가 배관에 남아있어 방수가 지연될 수 있다.

• '''습식 예작동''': 건식 예작동의 방수 지연 문제를 해결한 방식이다. 1, 2차 배관 모두 예작동 밸브로 구분하지만, 2차 배관에도 물을 채워 헤드 파손 시 소량의 물만 흐르도록 한다. 비화재 시 헤드 파손은 감압으로 이상 경보를 발생시킨다. 2차 배관에 물이 차 있어 방수 지연이 없다. 일부 층만 예작동식으로 하고 다른 층은 습식 스프링클러 설비를 사용할 수 있으며, 기존 습식 설비에서 부품 교체로 예작동식으로 개조도 가능하다.^[27][28]

• '''습식 진공(부압) 예작동''': 1, 2차 배관을 예작동 밸브로 나누고 2차 배관에 물을 채우지만, 진공 펌프로 배관 내부를 진공 상태로 유지한다. 화재 신호 없이 헤드가 파손되면 진공 펌프가 물을 흡수하여 소화 수조로 되돌려보내므로 아무것도 방출되지 않는다. 비화재 시 파손은 가압으로 이상 경보를 발생시킨다. 2차 배관에 물이 있어 방수 지연이 없다.

3. 2. 개방형 스프링클러

3. 3. 기타 스프링클러

4. 설치 기준 (한국)

한국에서는 소방시설 설치 및 관리에 관한 법률 및 관련 규정에 따라 일정 규모 이상의 건축물에 스프링클러 설비 설치가 의무화되어 있다. 건축물의 용도, 층수, 면적 등에 따라 설치 기준이 다르다.

스프링클러 헤드는 수압 0.1MPa 이상, 분당 80L의 살수가 가능한 것이어야 한다. 최근에는 소구획형 헤드도 있으며, 수압 0.1MPa 이상, 분당 50L의 규격이다. 분당 80L의 표준형 헤드는 감열부의 민감도에 따라 2종(종래의 것)과 1종(감도가 민감한 것)으로 나뉜다. 랙식 창고용으로는 분당 114L를 살수하는 특수한 것, 주택용으로 설계되어 수도관에 직결하여 사용하는 것은 분당 30L인 것도 있다.

소방시설공사업법 시행규칙에 따르면, 동시에 개방되어 살수하는 스프링클러 헤드 개수는 보통 2종 헤드 10개이다. 랙식 창고는 30개로 가장 많다. 소구획형 헤드나 1종 헤드는 동시 개방 개수가 경감된다. 이 개수에 따라 수원 수량 및 기기 능력이 정해진다. 폐쇄형 스프링클러 헤드의 경우, 수원 수량은 '동시 개방 개수 × 스프링클러 헤드 방수량 × 20분'이다.

헤드나 알람 밸브는 한국소방산업기술원의 검정 기기, 플렉시블·하우징형 이음매나 버터플라이 밸브류는 한국소방시설협회의 성능 인증 기기를 사용해야 한다.

설계 및 설치 업무(공사)를 수행하려면 소방시설관리사 또는 소방설비기사(기계분야) 자격이 필요하다. 또한, 해당 자격자에 의한 공사 착공 전의 공사 정비 대상 설비 등 착공 신고서(착공 신고), 설치 후의 소방용 설비 등(특수 소방용 설비 등) 설치 신고서(설치 신고)를 관할 소방서에 제출해야 한다. 제출 후, 관할 소방서의 소방 검사가 있으며, 검사에 합격하면 검사필증이 교부되어 건물 사용 개시가 인정된다. 건물 사용 개시 후에도 자격자에 의한 정기 점검(통상 연 2회)을 실시하고 유지 관리를 해야 하며, 관할 소방서에 소방용 설비 등(특수 소방용 설비 등) 점검 결과 보고서를 제출해야 한다.

실제 화재에서는 스프링클러 헤드 몇 개만으로 화재가 제압되는 경우가 대부분이지만, 소방법에서는 신뢰성 측면에서 엄격한 규격을 정하고 있다. 그러나 화재 사망자가 감소하지 않고 고령화도 진행됨에 따라, 소규모 건축물에도 스프링클러 설비가 필요하다는 인식이 생겨났다.

이에 따라, 그룹홈 등 소규모 복지 시설에서 전용 수원·가압 송수 장치를 설치하지 않고, 매분 30L(준불연재 이상의 내장 마감의 경우에는 매분 15L)의 소구획형 헤드를 공설 수도에 직결하는 것을 허용하도록 소방 규칙이 개정되었다. 또한, 주택용 수도 직결 스프링클러에서도 작동 시에만 스프링클러 배관에 급수하는 장치가 개발되어, 설비가 간이화되는 경향이 있다.

화재 스프링클러도 참조할 수 있다.

4. 1. 특정소방대상물별 설치 기준

• 판매시설, 운수시설, 창고시설(물류터미널 한정): 바닥면적 합계 5000m² 이상 또는 수용인원 500명 이상인 경우 모든 층에 설치.
• 6층 이상 건축물: 모든 층에 설치. 단, 주택 관련 법령에 따른 리모델링 시 연면적 및 층높이 변경이 없으면 사용검사 당시 기준 적용.
• 의료시설(정신의료기관, 요양병원), 노유자시설, 숙박 가능 수련시설: 바닥면적 합계 600m² 이상인 경우 모든 층에 설치.
• **영유아 보육법^한국어 시행규칙 별표1에 따라, 600m² 이상이 아니더라도 4층, 5층에 어린이집이 있으면 전층 스프링클러 설치
• 창고시설(물류터미널 제외): 바닥면적 합계 5000m² 이상인 경우 모든 층에 설치.
• 천장/반자 없는 랙식창고: 지붕 옥내면 높이 10m 초과, 바닥면적 합계 1500m² 이상인 경우.
• 지하층, 무창층, 4층 이상 층: 바닥면적 1000m² 이상인 층 (특정소방대상물 1)~6)에 해당하지 않는 경우).
• 공장/창고시설 (6)에 해당하지 않는 경우):
• 특수가연물 1000배 이상 저장/취급 시설.
• 중/저준위방사성폐기물 저장시설 중 소화수 수집/처리 설비가 있는 시설.
• 지붕/외벽 불연재료 또는 내화구조가 아닌 공장/창고시설:
• 창고시설(물류터미널 한정, 상기 2)에 해당하지 않음): 2500m² 이상 또는 수용인원 250명 이상.
• 창고시설(물류터미널 제외, 상기 5)에 해당하지 않음): 바닥면적 합계 2500m² 이상.
• 랙식 창고시설 (상기 6)에 해당하지 않음): 바닥면적 합계 750m² 이상.
• 공장/창고시설 (상기 7)에 해당하지 않음): 특수가연물 500배 이상 저장/취급.
• 지하가(터널 제외): 연면적 1000m² 이상.
• 기숙사, 복합건축물: 연면적 5000m² 이상인 경우 모든 층에 설치.
• 교정 및 군사시설:
• 보호감호소, 교도소, 구치소 및 지소, 보호관찰소, 갱생보호시설, 치료감호시설, 소년원, 소년분류심사원의 수용거실.
• 출입국관리법 제52조제2항에 따른 보호시설(외국인보호소 한정, 보호대상자 생활공간). 단, 임차건물 제외.
• 경찰관 직무집행법 제9조에 따른 유치장.
• 상기 1)~12) 특정소방대상물 부속 보일러실, 연결통로 등.

5. 각국의 스프링클러 설치 기준 및 현황

레오나르도 다 빈치는 15세기에 스프링클러 시스템을 설계했다. 그러나 이 시스템은 주방에서 발생한 화재로 인해 작동되었고, 모든 음식과 주방의 상당 부분을 쓸어버릴 정도의 홍수를 일으켰다.^[3] 앰브로즈 고드프리는 1723년에 최초로 성공적인 자동 스프링클러 시스템을 만들었으며, 소화액 탱크를 방출하기 위해 화약을 사용했다.^[4]

세계 최초의 현대적 스프링클러 시스템은 1812년 영국 드루리 레인 극장에 윌리엄 콩그리브 경(제2대 준남작)에 의해 설치되었으며, 같은 해 특허를 받았다. 이 장치는 약 95,000리터의 물을 저장하는 밀폐 저장조와 극장 각 부분으로 연결된 배관으로 구성되었으며, 배관에는 작은 구멍들이 뚫려 있어 화재 발생 시 물을 분사했다. 프레데릭 그리넬은 헨리 S. 파르말리의 설계를 개선하여 1881년에 자신의 이름을 딴 자동 스프링클러를 특허했다.^[5] 그는 1890년에 오늘날 사용되는 것과 본질적으로 동일한 유리 디스크 스프링클러를 발명했다.^[6][7]

1940년대까지 스프링클러는 주로 상업용 건물에 설치되었으며, 소유자는 보험료 절감을 통해 비용을 회수할 수 있었다. 이후 북미 지역의 병원, 학교, 호텔 등 공공 건물에 스프링클러 설치가 의무화되었다.^[8] 미국과 캐나다 외 지역에서는 건축 법규에서 스프링클러 설치를 의무화하는 경우가 드물다. 최근에는 학교 및 주거지를 포함한 비산업 건물에도 스프링클러가 일반적으로 설치되고 있으며, 이는 전국 화재 스프링클러 네트워크, 유럽 화재 스프링클러 네트워크 및 영국 자동 화재 스프링클러 협회의 로비 활동 덕분이다.

스프링클러 시스템의 주요 제어 및 격리 밸브는 일반적으로 "외부 나사 및 요크"(OS&Y) 유형의 대형 게이트 밸브 또는 버터플라이 밸브이다. 이러한 밸브의 위치(열림 또는 닫힘)는 육안으로 확인할 수 있으며, 건물 안전을 위해 경보 센서가 부착될 수 있다.

스프링클러 시스템은 화재를 ''제어''하거나 ''진압''하는 두 가지 목적으로 사용된다. ''제어 모드'' 스프링클러는 건물 구조 붕괴를 막고 화재 확산을 방지하기 위해 주변 가연물을 미리 적시는 역할을 한다. ''진압 모드'' 스프링클러 (''조기 진압 신속 반응'' (ESFR) 스프링클러)는 화재의 열 발생률을 급격히 감소시켜 소방관의 개입 전에 화재를 진압하는 것을 목표로 한다.

"워터 스프레이" 시스템은 델루지 시스템과 작동 방식은 같지만, 배관 및 방수 노즐의 살수 패턴이 특정 위험 요소를 보호하도록 설계되었다. 워터 미스트 시스템은 특수 위험 설비에 사용되며, 물 손상이 우려되거나 물 공급이 제한적인 경우에 사용된다. "워터 미스트"는 NFPA 750^[19]에서 방수 노즐의 최소 작동 압력에서 1000마이크론 미만의 물방울 크기를 가진 물 분사로 정의한다.

5. 1. 미국

5. 2. 유럽

5. 3. 일본

5. 4. 중국

5. 5. 인도

6. 관리 및 유지 보수

스프링클러 설비는 정기적인 점검 및 유지 보수를 통해 정상 작동 상태를 유지해야 한다. 대한민국에서는 소방시설관리사 또는 소방설비기사(기계분야) 자격을 가진 전문가가 정기 점검(통상 연 2회)을 수행하고, 점검 결과를 관할 소방서에 소방용 설비 등(특수 소방용 설비 등) 점검 결과 보고서를 제출해야 한다.^[23]

주요 점검 사항은 다음과 같다.

• 송수 중단에 특히 주의해야 한다. 밸브가 닫혀 있거나 펌프가 작동하지 않으면 스프링클러 설비가 전혀 기능하지 않기 때문이다.
• 스프링클러 헤드 근처에 칸막이를 설치하거나 물건을 놓으면 유효하게 살수하지 못할 가능성이 있으므로 주의해야 한다.
• 스프링클러 헤드에 도색을 하면 제대로 작동하지 않을 수 있으므로 도색해서는 안 된다.^[23]

참조

_[1] 웹사이트 Industrial Fire sprinklers http://www.firesafe.[...] Fire Safety Advice Centre 2013-02-06
_[2] 웹사이트 US Experience with Sprinklers http://www.nfpa.org/[...] NFPA 2013-06
_[3] 서적 How to Think Like Leonardo da Vinci https://books.google[...] Dell Publishing 2000
_[4] 문서 History of Sprinkler Systems Associated Fire Protection
_[5] 특허 US patent 248828
_[6] 특허 US patent 431971
_[7] 웹사이트 The Birth of NFPA http://www.nfpa.org/[...] National Fire Protection Association 1996
_[8] 웹사이트 Sprinkler History http://www.meritspri[...] 2006-08-11
_[9] 웹사이트 Hotels and motels http://www.nfpa.org/[...] National Fire Protection Association (NFPA) 2015-01-22
_[10] 뉴스 Builders Smokin' Mad Over New Sprinkler Rules https://blogs.wsj.co[...] 2010-12-22
_[11] 웹사이트 Pennsylvania repeals automatic sprinkler requirement http://americancitya[...] 2015-07-08
_[12] 웹사이트 Sprinkler requirements by state http://firesprinkler[...] 2015-07-08
_[13] 간행물 Building Bulletin 100 https://assets.publi[...] Department for Children, Schools and Families 2021-06-01
_[14] 뉴스 Fire sprinklers compulsory for all new homes in Wales https://www.bbc.co.u[...] 2011-02-16
_[15] 웹사이트 The End of Antifreeze in Fire Sprinkler Systems http://www.nortechsy[...] Fire Safety Advice Centre 2018-03-16
_[16] 문서 NFPA 13 2007 ed. Sections 7-2 and A7-2
_[17] 문서 NFPA 13 2010 ed. Table 7.2.3.6.1
_[18] 웹사이트 Fundamental Corrosion Control Strategies for Fire Sprinkler Systems https://www.sfpe.org[...] 2016-06
_[19] 문서 NFPA 750
_[20] 문서 NFPA 750,1.2.1
_[21] 웹사이트 Guide to OS&Y Valves for Fire Protection Systems https://blog.qrfs.co[...] Quick Response Fire Supply, LLC 2022-03-16
_[22] 문서 Home Fire Sprinkler Cost Assessment Fire Protection Research Foundation 2008
_[23] 웹사이트 A Brief Introduction to Sprinkler Systems for Life Safety Code Users https://www.nfpa.org[...] 2006
_[24] 웹사이트 NFPA Journal – The Case for Home Fire Sprinklers https://www.nfpa.org[...]
_[25] 논문 535 建築物の防火費用とその効果に関する研究 : 自動火災報知設備、スプリンクラー設備、屋内消火栓設備、防火扉、防火シャッターによる評価モデル(建築計画) 社団法人日本建築学会 1995-06-13
_[26] 논문 3057 室火災における燃焼抑制効果に関する研究 : その 1 スプリンクラー設備を対象とした実大規模実験の解析 社団法人日本建築学会 2002-08-02
_[27] 웹사이트 「予作動式（湿式）流水検知装置」株式会社 立売堀製作所 http://www.itachibor[...]
_[28] 웹사이트 「予作動式（湿式）システムへ改修のご提案」株式会社ニチボウ http://www.nitibou.c[...]
_[29] 웹사이트 「放水型ヘッド等を用いるスプリンクラー設備」ホーチキ株式会社 Webカタログ http://www.hochiki.c[...]
_[30] 논문 新しい消火設備(2)水系消火設備 http://www.shasej.or[...] 空気調和・衛生工学会
_[31] 웹사이트 消防用機器等の国際動向への対応に関する 調査検討事業に係わる資料文献調査事業 最終報告書 https://www.fdma.go.[...] 消防庁予防課 2019-01-05
_[32] 웹사이트 文化財防災システム {{!}} 能美防災株式会社 https://www.nohmi.co[...] 2019-12-15
_[33] 웹사이트 「水噴霧消火設備とは」社団法人 東京消防設備保守協会 http://www.hosyu-kyo[...]
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