소방설비기사 실기 - 스프링클러

📌 스프링클러 종류

종류	1차	2차	밸브 명칭	감지기 설치 유무
습식 (폐쇄형 헤드)	가압수	가압수	알람체크밸브	X
건식 (폐쇄형 헤드)	가압수	압축공기(질소)	드라이밸브	X
준비작동식 (폐쇄형 헤드)	가압수	대기압	프리액션밸브	O
일제살수식 (개방형 헤드)	가압수	대기압	델류지밸브	O
부압식 (폐쇄형 헤드)	가압수	부압	프리액션밸브	O

📌 습식 스프링클러

• 가압송수장치에서 폐쇄형 스프링클러헤드까지 배관 내에 항상 물이 가압되어 있다가 헤드가 개방되면 배관 내에 유수가 발생하여 습식 유수검지장치가 작동하게 되는 스프링클러
• 간단한 방식이고 유지 관리비가 저렴하다. 즉시 방사, 빠른 소화가 가능하다.
• 동결위험이 있으며 감지기가 없고, 수동 기동도 불가능하다.
• 배관 손상시 바로 누수와 부식이 발생한다.
• 층고가 높으면 화재감지가 늦어져 개방시간이 지연된다.

📌 습식 스프링클러 주요 장치

명칭	특징
알람체크밸브	자동경보 클래퍼 1차측과 2차측은 항상 같은 압력으로 균형을 이루고 있으나, 화재시 2차 측 압력이 감소하면서 알람체크밸브가 개방되면서 화재표시등과 화재경보가 동시에 발생한다.
리타딩챔버	순간압력변동으로 밸브가 잠시 열려 발생하는 압력스위치의 잘못된 알림을 방지하기 위한 오동작 방지용 안전창지로 압력스위치를 20초간 작동지연한다.
압력스위치	액체나 기체의 압력이 설정치 이상 또는 이하에 도달하면 전기신호를 내보낸다.
경보정지밸브	알람체크밸브와 압력스위치의 연결배관에 설치하여 가압수를 차단하여 경보를 멈춘다.

📌 건식 스프링클러

• 2차측에 압축공기 또는 질소로 충전된 배관에 폐쇄형 스프링크럴헤드가 개방되어 배관내의 압축공기가 방출되면서 건식유수검지장치 1차측의 수압에 의하여 건식유수검지장치가 작동하게 되는 스프링클러

📌 건식 스프링클러 주요 장치

명칭	특징
드라이밸브	클래퍼를 기준으로 하여 1차측은 가압수가 충전되어 있고, 2차측은 압축공기가 충압되어 서로 균형을 이루고 있다. 화재발생 시 폐쇄형 헤드가 개방되면 2차측의 압력이 저하되어 클래퍼가 개방된다. 이 때 경보용 압력스위치가 작동하여 수신반에 신호를 송출하면 경보가 울린다. 건식밸브 2차측 클래퍼 상부와 압축공기 사이에는 일정량의 물이 차있고 유지되므로 공기가 누설되지 않고 클래퍼가 잘 열리지 않도록 하므로 일종의 체크밸브 역할을 하게 된다.
공기압축기	드라이밸브의 2차측에 연결되어 압축공기를 공급한다.
엑설레이터 (Accelerator)	클래퍼 위쪽의 2차측 공기를 신속히 제거해서 클래퍼가 빨리 열리게 한다.
이그조스터 (Exhauster)	건식밸브의 2차측에 있는 공기를 즉시 배출시켜 건식밸브의 작동속도를 빠르게 한다.

📌 스프링클러헤드 배치

설치장소	수평거리 R	정항병(정사각형) 헤드간격 S
무대부, 특수 가연물 저장소	1.7m 이하	2.4m 이하
기타구조	2.1m 이하	2.97m 이하
내화구조	2.3m 이하	3.25m 이하
공동주택, 아파트	2.6m 이하	3.68m 이하

📌 스프링클러헤드 설치 기준

• 살수가 방해되지 아니하도록 스프링클러헤드로부터 반경 60 cm 이상의 공간을 보유한다. (단, 벽과 스프링클러헤드 간의 공간은 10cm 이상)
• 스프링클러헤드와 그 부착면과의 거리는 30cm 이하로 한다.
• 스프링클러헤드의 반사판은 그 부착면과 평행하게 설치한다.
• 천장기울기가 1/10을 초과하는 경우 가지관은 천장마루와 평행하게 설치한다.
• 천장 최상부를 중심으로 가지관을 서로 마주보게 설치하는 경우는 최상부의 가지관 상호간의 거리는 가지관상의 스프링클러헤드 상호간 거리의 1/2 이하 (최소 1m 이상)가 되게 헤드를 설치하고, 가지관의 최상부에 설치하는 헤드는 천장의 상부로부터 수직거리 90cm 이하가 되도록 한다.
• 습식 스프링클러 설비 및 부압식 스프링클러 설비 외에는 상향식 스프링클러헤드를 설치한다. 다만, 드라이펜던트 스프링클러헤드를 사용하는 경우, 스프링클러헤드의 설치장소가 동파의 우려가 없는 경우, 개방형 스프링클러헤드를 사용한느 경우에는 제외한다.

📌 스프링클러헤드 설치 제외

• 계단실, 경사로, 승강기의 승강로, 비상용승강기의 승강장, 파이프덕트 및 덕트피트, 목욕실, 수영장, 화장실, 직접외기에 개방되어있는 복도
• 통신기기실, 전자기기실
• 발전실, 변전실, 변압기 등 이와 유사한 전기설비가 설치되어 있는 장소
• 병원의 수술실, 응급처치실
• 천장과 반자 양쪽이 불연재료이며 천장과 반자 사이의 거리가 2m 미만이거나 2m 이상이면서 그 사이에 가연물이 존재하지 않는 경우
• 천장/반자 중 한쪽이 불연재료로 되어 있고 천장과 반자 사이의 거리가 1m 미만인 경우
• 천장 및 반자가 불여재료 외의 것으로 되어있고 천장과 반자 사이의 거리가 0.5m 미만인 경우
• 펌프실, 물탱크실, 엘리베이터 권상기실
• 현관 또는 로비 등으로서 바닥으로부터 높이가 20m 이상인 장소
• 영하의 냉장창고의 냉장실 또는 냉동창고의 냉동실
• 고온의 노가 설치된 장소 또는 물과 격렬하게 반응하는 물품의 저장소
• 공동주택 중 아파트의 대피장소
• 실내에 설치된 테니스장 처럼 실내바닥, 벽, 천장이 불연재료 또는 준불연재료로 구성되어 있고 가연물이 존재하지 않는 장소로서 관람석이 없는 운동시설 (지하층은 제외)

📌 스프링클러 배관

명칭	특징
주배관	수조와 연결된 배관으로 급수를 차단할 수 있는 개폐밸브를 설치한다.
수평주행배관	주배관으로 연결되어 수평으로 물이 흐른다.
교차배관	가지배관과 수평으로 설치하거나 가지배관 밑에 설치한다.
가지배관	스프링클러헤드가 부착되는 배관으로 토너먼트 방식이 아니어야 한다.

📌 스프링클러 헤드 수 별 급수관 구경

구분	25mm	32mm	40mm	50mm	65mm	80mm	90mm	100mm	125mm	150mm
폐쇄형	2	3	5	10	30	60	80	100	160	161 ~
개방형	1	2	5	8	15	27	40	55	90	91 ~

📌 교차배관

• 최소 구경은 40mm 이상으로 교차배관 끝에 개폐밸브를 설치하고, 청소구는 호스접결이 가능한 나사식 또는 고정배수배관식으로 한다.
• 하향식헤드를 설치하는 경우에 가지배관으로부터 헤드에 이르는 접속배관은 가지관 상부에서 분기한다.

📌 가지배관

• 교차배관에서 분기되는 지점을 기저믕로 한쪽 가지배관에 설치되는 헤드의 개수는 8개 이하로 한다.

📌 배수를 위한 배관의 기울기

• 습식 스프링클러 또는 부압식 스프링클러의 배관은 수평으로 설치한다.
• 습식 스프링클러 또는 부압식 스프링클러 외의 설비는 헤드를 향하여 상향으로 수평주행배관의 기울기를 1/500 이상, 가지배관의 기울기를 1/250 이상으로 한다.

📌 물올림장치

• 펌프의 설치위치가 수원보다 높은 경우에는 펌프 및 흡입측 배관에 상시 물을 보급할 수 있도록 하는 물올림장치를 설치하여야 합니다.
• 수조의 유효수량은 100L 이상으로 하되, 구경 15mm 이상의 급수배관에 따라 해당 수조에 물이 계속 보급되도록 할 것

📌 가압송수장치

• 정격토출압력은 하나의 헤드선단에 0.1 ~ 1.2 MPa 의 방수압력이 될 수 있게 하는 크기일 것
• 송수량은 0.1 MPa의 방수압력 기준으로 80 L/min 이상의 방수성능을 가진 기준개수의 모든 헤드로부터의 방수량을 충족시킬 수 있는 양 이상인 것으로 한다. 이 경우, 속도수두는 계산에 포함하지 않을 수 있다.
• 수리계산에 따르는 경우, 가지배관의 유속은 6 m/s, 그 밖의 배관의 유속은 10 m/s을 초과할 수 없다.

📌 시험장치

• 습식 스프링클러설비 및 부압식 스프링클러설비에 있어서는 유수검지장치 2차측 배관에 연결하여 설치하고 건식 스프링클러설비인 경우 유수검지장치에서 가장 먼 거리에 위치한 가지배관의 끝으로부터 연결하여 설치한다.
• 유수검지장치 2차측 설비의 내용적이 2,840L를 초과하는 건식 스프링클러설비의 경우, 시험장치 개폐밸브를 완전개방 후 1분 이내에 물이 방사되어야 한다.
• 시험장치 배관의 구경은 25mm 이상으로 하고, 그 끝에 개폐밸브 및 개방형헤드 또는 스프링클러헤드와 동등한 방수성능을 가진 오리피스를 설치한다. 이 경우, 개방형헤드는 반사판 및 프레임을 제거한 오리피스만으로 설치할 수 있다.
• 시험배관의 끝에는 물받이 통 및 배수관을 설치하여 시험 중 방사된 물이 바닥에 흘러내리지 아니하도록 한다. 다만, 목욕실, 화장실 등 배수처리가 쉬운 장소에 시험배관을 설치한 경우에는 제외한다.

📌 방호구역

• 방호구역은 스프링클러설비의 소화범위에 포함된 영역
• 하나의 방호구역의 바닥면적은 3,000m²를 초과하지 않는다. 다만, 폐쇄형 스프링클러설비에 격자형배관방식을 채택하는 때에는 3,700m² 범위 내에서 펌프용량, 배관의 구경 등을 수리학적으로 계산한 결과 헤드의 방수압 및 방수량이 방호구역 범위에서 소화목적을 이루는 데 충분하도록 한다.
• 하나의 방호구역에는 1개 이상의 유수검지장치를 설치하되, 화재발생 시 접근이 쉽고 점검하기 편리한 장소에 설치한다.
• 하나의 방호구역은 2개 층에 미치지 아니하도록 한다. 다만, 1개 층에 설치되는 스프링클러헤드의 수가 10개 이하인 겨웅와 복층형 구조의 공동주택에는 3개 층 이내로 할 수 있다.
• 유수검지장치를 실내에 설치하거나 보호용 철망 등으로 구획하여 바닥으로부터 0.8 ~ 1.5m 의 위치에 설치하되, 그 실 등에는 개구부가 가로 0.5m 이상, 세로 1m 이상의 출입문을 설치하고 그 출입문 상단에 "유수검지장치실" 표지를 설치한다.

📝 8층 백화점 건물의 습식 스프링클러 설비

• 펌프의 진공계 눈금 : 500mmHg
• 펌프의 체적효율 = 0.95, 기계효율 = 0.85, 수력효율 = 0.75
• 전동기의 전달계수 = 1.2
• 배관 및 부속류의 총 마찰손실은 펌프 자연 낙차압의 40%

1) 전양정 (H)

• $전양정 (H) = h_1 + h_2 + 10m$

• $h_1 (~실양정~)=\dfrac{500mmHg }{760mmHg }×10.332m + 40m ≈ 46.8m$

• $h_2 (~배관마찰손실수두~)=(40 + 5)m×0.4 = 18m$

• $전양정 (H) = h_1 + h_2 + 10m=46.8m~+18m~+10m=74.8m$

2) 토출량 (Q)

• $Q=N×80L/min~~~~(백화점 : N = 30개)$

• $Q=30×80L/min=2400L/min$

3) 펌프의 효율 ($\eta$)

• $펌프의 효율 (\eta) = 체적효율 × 기계효율 × 수력효율 = 0.95×0.85×0.75≈0.6056$

4) 수동력, 축동력, 모터동력

• $수동력 = 0.163×2.4m³/min×74.8m≈29.26kW$

• $축동력 = \dfrac{0.163×2.4m³/min×74.8m}{0.6056}≈48.32kW$

• $모터동력 = \dfrac{0.163×2.4m³/min×74.8m×1.2}{0.6056}≈57.98kW$

📝 2층의 근린생활시설에 간이스프링클러를 설치

• 공간 : 30×20m²
• 지상 1, 2층에 간이 스프링클러헤드를 정방형으로 배치하여 동일하게 설치한다.

1) 전용수조 설치 시 최소 수원의 양

• $Q=N×50L/min×T(min)=5×50×20=5000L=5m³$

2) 헤드의 최소 설치 수량

• $S=2Rcos45=2×2.3×cos45≈3.25m$
• $R: 수평거리,~ A: 헤드간격$
• 간이헤드를 설치하는 천장, 반자, 천장과 반자 사이, 덕트, 선반 등의 각 부분으로부터 간이헤드까지의 수평거리(R)는 2.3m 이하가 되도록 한다.

📝 랙식 창고에 라지드롭형 스프링클러헤드 설치

• 공간 : 15×26×8m³ 인 특수가연물을 저장하는 랙식창고
• 스프링클러헤드를 정방형으로 설치

1) 다른 소방시설의 설치를 고려하지 않을 때, 설치해야 할 헤드의 최소개수

• 특수가연물이므로 수평거리(R) : 1.7m
• 헤드간격 (S) = $2Rsin45≈2.4m$

• 가로 헤드 수 : $\dfrac{15m}{2.4m}≈6.25 → 7개$

• 세로 헤드 수 : $\dfrac{26m}{2.4m}≈10.83→ 11개$

• 열 헤드 수 : $\dfrac{8m}{3m}≈2.7 → 3개$

• 최소 헤드 개수 : 7×11×3 = 231개