지하 대형주차장 스프링클러 적응성 검토

 

 

          ( 서울특별시 2007년 화재 및 대상물 통계 자료사용)

 

□ 지하주차장 스프링클러 안전성 검토

   ○ 지하주차장 차량화재 시 스프링클러 작동분석

      - 차량 화재시 스프링클러가 효과적으로 작동됨

       - 연소확대 방지에 대한 뛰어난 효과를 보였으며 화재차량만 연소됨

       - 스프링클러에 의한 자체진화는 없으나 이는 차량연소 특성에 기인함

       - 화재는 자체 종사자 및 관 소방대에 의해 피해확산 없이 진압됨

   ○ 테러 및 방화에 대한 안전성 검토

      - 심층화 대형화된 지하주차장에 대한 광범위한 테러시 일시적 상황전개로 방어 불가

      - 대형대상 지하 전층에 대한 일제 방화는 현실적으로 불가능 함

      - 일정면적 부분 방화시 자체 소방시설을 활용한 연소저지 및 출동소방대에 의한 화재진압 가능

        ※ 스프링클러 방호면적은 최소 228㎡ ~ 최대 318㎡임

□ 전문가 검토의견

   ○ 한국소방기술사회 박승민 회장

     - 지하주차장의 화재위험등급(NFPA)으로 5단계의 화재위험등급 기준을 정하고 있으며 지하 주차장의 경우 Ordinary 1 Group에 해당하는 화재위험 등급임.(방화의 경우 Extra hazard 1 또는 2 Group)

     - 현행 특정소방대상물에 적용되고 있는 화재안전기준은, 방수압(살수밀도), 방호면적, 수원량의 기준으로 Ordinary Group과 Extra hazard Group 사이에 해당하는 기준으로 방화에 적응성이 있다고 봄.

       ※ 보다 개선된 설비 필요시 포 소화설비 변경도 바람직하며, 방화, 테러와 같이 일시적으로 급격히 화재온도가 상승하여 최성기에 이르는 화재에 대응하기 위해 연기감지기+불꽃감지기+개방형 foam head를 적용하는 것을 고려할 수 있음.

    - 속동형 헤드(Quick-Response Type)는 일반적으로 Light hazard 등급에 사용하며, Extra hazard등급에는 적합하지 않음(NFPA 13-8.4.1에서 금지)

   ○ 경민대 김엽래 교수

     - 방화를 대비한 지하주차장의 특별한 대체설비는 없으며 외국기준도 동일함

     - 국내기준은 최대 기준개수 30개를 적용하고 있으며 성능위주설계(PBD) 도입시 지하주차장에 설치된 스프링클러 소화설비의 헤드개수를 화재의 위험도(상, 중, 하)에 따라 달리 적용이 가능함.

      ※외국기준은 상급, 중급, 경급의 분류에 따라 방호면적, 방수량 등으로 위험도에 따라 적용하며 방화를 방어하기 위한 지하주차장의 화재에 대한 수원양 산정은 기존의 최대양 48,000리터 보다 증대가 가능하리라 판단함.

      - 지하주차장에 설치된 스프링클러 소화설비의 헤드간 거리 국내기준은 5가지의 수평거리로 구분되어 있음

        (수평거리 최대 3.2m, 최소 1.7m)

     - 방화로 인한 화재시 지하 차고, 주차장에 설치된 스프링클러 헤드의 수평거리는 도입 예정인 화재영향평가 및 성능위주설계(PBD)로서 위험도에 따라 수평거리를 좁힐 수 있음.

□ 스프링클러 방호능력에 대한 검토의견

   ○ 테러 및 방화를 대비한 특별한 대체설비는 없음

     - 대체설비로 포소화설비를 들 수 있으나 관리상 제약 등으로 보급률 저조

   ○ 현법규에 의한 스프링클러 설비로도 제한적 방화 등에는 화재대응성이 있다고 판단됨

   ○ 심층화 대형화하고 있는 대형주차장 안전강화를 위해 일정 지하층 이상에 대해서는 헤드거리 기준개수 등 심도있는 검토가 필요함

   ○ 차량화재 특성상 스프링클러에 의한 완전진압이 곤란하므로 자체소방활동 강화 등 관련직원 훈련이 필요함

       

따로붙임 : 1. 한국소방기술사회 박승민 회장 의견서 1부

           2. 경민대 김엽래 교수의견서 1부

           3. (주)신담엔지니어링 정진호 기술사 방호면적 검토서 1부

            4. 스프링클러 법적 설치대상 1부. 끝.

 

 

<한국소방기술사회 박승민 회장>

  1. 지하주차장의 화재위험등급 (NFPA 13-A.5.3 ~ A.5.4 참조)

     - Light, Ordinary 1, Ordinary 2, Extra hazard 1, Extra hazard 2 등으로 5단계의 화재위험등급 기준을 정하고 있으며 지하 주차장의 경우 Ordinary 1 Group에 해당하는 화재위험 등급임.(다만, 방화의 경우 Extra hazard 1 또는 2 Group)

     - 현행 화재안전기준에 단일의 기준으로 모든 특정소방대상물에 적용되고 있으며, 방수압(살수밀도), 방호면적, 수원량의 기준은 Ordinary Group과 Extra hazard Group 사이에 해당하는 기준임.

     - 따라서, 현행 화재안전기준에 의한 스프링클러설비의 설계기준으로도 적응성이 있으며 보다 개선된 설비 필요시, 포 소화설비로 변경하는 것이 바람직함.

     - 방화 또는 테러와 같이 일시적으로 급격히 화재온도가 상승하여 최성기에 다다르는 화재에 대응하기 위해서는 연기감지기+불꽃간지기+개방형 foam haed를 적용하는 것을 고려할 수 있다.

  2. 스프링클러설비의 설계 기준비교

▶ 헤드간 최소거리 : Skipping현상을 방지하기 위하여 NFPA 13에서 1.8m로 제한하고 있으나 국내기준은 제한규정 없음

  3. 소화성능 검토

     스프링클러소화설비의 소화성능은 상기 조건을 만족하는 경우에 살수밀도(단위 면적당 살수량)에 따라 좌우됨.

 

  4. 살수밀도를 충족시키기 위한 검토 (Extra hazard 기준)

     12.2ℓpm 충족조건

     = 10.56㎡ × 12.2 ℓpm  = 129 ℓpm

   ▶ 스프링클러 헤드의 방사압을 2.6 kg/㎠로 상향조정

  5. 살수면적(동시 개방수량) : 살수밀도에 따라 달라짐

  6. 속동형 헤드(Quick-Response Type)은 일반적으로 Light hazard 등급에 사용하며, Extra hazard등급에는 적합하지 않음 (NFPA 13-8.4.1에서 금지)

 

 

<경민대 김엽래 교수>

  1. 현재 지하 차고, 주차장에는 대부분 스프링클러 소화설비가 설치되어 있음. 스프링클러 소화설비 대체설비로서 적합한 소화설비는

   - 스프링클러 소화설비 대체설비로서 물분무소화설비, 포소화설비를 설치하도록 화재안전기준에 명기되어 있음.

   - 방화로 인한 지하 차고, 주차장의 화재시 특별한 대체설비는 없음.(외국 기준도 동일함)

   - 외국기준은 상급, 중급, 경급의 분류에 따라 방호면적, 방수량 등으로 위험도에 따라 적용함.

2. 방화로 인한 화재시 지하 차고, 주차장에 설치된 스프링클러 소화설비의 헤드개수 및 수원에 대하여

   - 국내기준은 최대 기준개수 30개를 적용하고 있음.

   - 성능위주설계(PBD) 도입시 지하 차고, 주차장에 설치된 스프링클러 소화설비의 헤드개수를 화재의 위험도(상, 중, 하)에 따라 달리 적용이 가능함.

   - 따라서 방화로 인한 지하 차고, 주차장의 화재에 대한 수원양 산정은 기존의 최대양 48,000리터 보다 증대가 가능하리라 판단함.

3. 지하 차고, 주차장에 설치된 스프링클러 소화설비의 헤드간 거리 조정에 관하여

   - 국내기준은 5가지의 수평거리로 구분되어 있음.(수평거리 최대 3.2m, 최소 1.7m)

   - 국내기준으로 현재 5가지 이외의 방법은 없음.

   - 방화로 인한 화재시 지하 차고, 주차장에 설치된 스프링클러 헤드의 수평거리는 도입 예정인 화재영향평가 및 성능위주설계(PBD)로서 위험도에 따라 수평거리를 좁힐 수 있음.

 

 

<(주)신담엔지니어링 정진호 기술사>

국내기준의 스프링클러 헤드의 배치간격과 포용면적(방호면적)

1. 스프링클러 헤드의 배치와 수평거리

   국내화재안전기준에서 스프링클러의 배치는 건물의 용도에 따라 기준 헤드의 수량을 법적으로 정하고 있으며,

헤드간의 배치는 헤드의 수평거리(r)에 따라 배치하도록 되어있다.

  [스프링클러 헤드의 수평거리]

  - 무대부,소방기본법시행령 별표2의 특수가연물을 저장 또는 취급하는 장소에 있어서는 1.7m이하

  - 랙크식 창고에 있어서는 2.5m이하

  - 아파트에 있어서는 3.2m이하

  - 제1호 내지 제3호외에의 소방대상물에 있어서는 2.1m 이하(내화구조일 경우2.3m이하)

 

2. 포용면적(방호면적)

 포용면적이란 헤드 1개가 방호하는 면적을 의미하며, 다른말로 방호면적이라고 할수도 있다. 이 포용면적은 사각형으로 표현하여 계산을 하는데 가지배관상의 헤드간 거리S와 가지배관과의 거리 L을 곱한 값이 헤드 하나당 방호하는 면적이 된다. 즉 포용면적은=S*L로 표현할 수 있다. 그런데...NPFA13에서는 헤드의 배치기준이 최대포용면적과 헤드간의 최대배치거리와 최소배치거리로 규정되어 있어, 헤드의 배치가 용이하나 국내의 경우에는 수평거리를 기준으로 정해져 있기 때문에, 실제 헤드간의 배치거리가 얼마나 될 것인지 별도의 계산이 필요하다.

 

             헤드의 포용면적 개념

 

3. 헤드배치에 따른 포용면적 계산 예 (2.3m 경우)

 1) 수평거리가 2.3m 이며 정방형으로 배치하였을 경우 헤드간의 최대거리를 3.3m까지 할 수 있다

   - 정방형이므로 가지배관과의 거리도 3.3m, 포용면적은  3.3 * 3.3 = 10.89m²

 

2) 수평거리가 2.3m 이며 직사각형으로 배치하였을 경우 헤드간의 거리를 2.4m로 하고

  - 수평거리를 고려하여 가지배관의 거리를 구하면 3.9m 포용면적은 2.4 * 3.9 = 9.36m²

 

 3) 헤드간의 거리를 정하였을 경우 다른 한변 길이(가지배관과의 거리)를 구하는 방법

 

  - 피타고라스의 정리를 이용 (2R)² = S² + L²

   

    R : 헤드의 수평거리

    S : 헤드간의 거리 (임의로 설정)

    L : 다른쪽 헤드간의 최대거리   

  - NFPA13에서는 이 헤드간의 최소, 최대거리가 방호대상물의 종류에 따라 정해져 있으나 국내기준에서는 정해져 있지 않다.

4. 헤드 30개의 방호면적 산정

1) 헤드의수평거리 및 헤드배치에 따른 최소~최대 방호면적

 - 방호면적의 산정은 앞에서 검토되어진바와 같이 헤드의 배치에 따라서 그 방호면적이 달라진다는 것을 알 수 가 있다.

 - 다만 헤드간의 거리 S 가 너무 가까울 경우 skipping 현상이 발생될 수 있으므로 NFPA13에서는 1.8m 이상이 되도록 요구하고 있다.

 - 헤드간의 간격을 1.8m에서 점차 수평거리에서 허용하는 한도까지 최대한 넓히고, 그에 따른 다른쪽 헤드간의 최대거리를 피타고라스의 정리에 의해서

   구하여, 두 변수를 곱한 값이 바로 방호면적되며, 이는 두 변수의 변화에 따라 같이 변하게 된다. 

 - 일반적으로 정방형으로 배치할 경우 방호면적이 최대로 이루어진다.

 - 이에 따라 각 값들을 계산해보면

    수평거리 1.7m : 5.1 ~ 5.8m²

    수평거리 2.1m : 6.8 ~ 8.8m²

    수평거리 2.3m : 7.6 ~ 10.6m²

    수평거리 2.5m : 8.4 ~ 12.5m²

    수평거리 3.2m : 11.1 ~ 20.5m²

 2) 지하주차장 헤드 30개의 방호면적

   - 지하주차장으로서 아파트가 아닌 시설이므로 헤드의 기준수량은 30개이며, 헤드의 수평거리는 2.3m(내화구조건물) 적용

   - 따라서 최소 7.6 * 30 = 228m² 최대 10.6 * 30 = 318m²

   - 최대방호면적 318m2 는 정방형으로 배치하였을때 기대할 수 있는 최대방호면적이나, 지하주차장의 경우 ‘보’ 등의 살수장애로 인한

     헤드 재배치로 인해 사실상 이 최대값 보다는 작은 유효방호면적을 가지게 된다.

 

< 스프링클러소화설비 법적 설치대상 >

  가. 문화집회 및 운동시설(사찰․제실․사당 및 동식물원은 제외한다)로서 다음의 1에 해당하는 경우에는 전층

      (1) 수용인원이 100인 이상인 것

      (2) 영화상영관의 용도로 쓰이는 층의 바닥면적이 지하층 또는 무창층인 경우 500제곱미터 이상, 그 밖의 층의 경우에는 1천제곱미터 이상인 것

      (3) 무대부가 지하층․무창층 또는 4층 이상의 층에 있는 경우에는 무대부의 면적이 300제곱미터 이상인 것

      (4) 무대부가 (3)호 외의 층에 있는 경우에는 무대부의 면적이 500제곱미터 이상인 것

  나. 판매시설 및 영업시설로서 다음의 1에 해당하는 경우에는 전층

      (1) 층수가 3층 이하인 건축물로서 판매시설 및 영업시설의 바닥면적 합계가 6천제곱미터 이상인 것

      (2) 층수가 4층 이상인 건축물로서 판매시설 및 영업시설의 바닥면적 합계가 5천제곱미터 이상인 것

      (3) 수용인원 500인 이상인 것

  다. 층수가 11층 이상인 특정소방대상물의 경우에는 전층 다만, 주택법령에 의하여 기존의 아파트를 리모델링하는 경우로서

      건축물의 연면적 층고가 변경되지 아니하는 경우에는 당해 아파트의 사용검사 당시의 소방시설 적용기준을 적용한다.

  라. 다음의 어느 하나에 해당하는 경우에는 전층

      (1) 노유자시설 또는 「정신보건법」 제3조제2호에 따른 정신보건시설(이하 “정신보건시설”이라 한다)로서 연면적 600제곱미터 이상인 것

      (2) 교육연구시설 중 숙박이 가능한 청소년시설로서 연면적 600제곱미터 이상인 것

  마. 천장 또는 반자(반자가 없는 경우에는 지붕의 옥내에 면하는 부분)의 높이가 10미터를 넘는 랙크식창고(선반 또는 이와 비슷한 것을 설치하고

      승강기에 의하여 수납물을 운반하는 장치를 갖춘 것을 말한다)로서 연면적 1천5백제곱미터 이상인 것

  바. 지하가(터널을 제외한다)로서 연면적 1천제곱미터 이상인 것

  사. 가목 내지 마목에 해당하지 아니하는 특정소방대상물(냉동창고를 제외한다)의 지하층․무창층 또는 층수가 4층 이상인 층으로서

       바닥면적이 1천제곱미터 이상인 층

  아. 가목 내지 사목의 특정소방대상물에 부속된 보일러실 또는 연결통로 등

  자. 복합건축물 또는 교육연구시설 내에 있는 학생수용을 위한 기숙사로서 연면적 5천제곱미터 이상인 경우에는 전층

  차. 마목에 해당하지 아니하는 공장 또는 창고로서 다음의 어느 하나에 해당하는 시설

      (1) 「소방기본법 시행령」 별표 2에서 정하는 수량의 1천 배 이상의 특수가연물을 저장·취급하는 시설

      (2) 「원자력법 시행령」 제2조제1호에 따른 중·저준위방사성폐기물(이하 “중·저준위방사성폐기물”이라 한다)의 저장시설 중

         소화수를 수집·처리하는 설비가 있는 저장시설

  카. 교정시설 중 다음의 어느 하나에 해당하는 경우에는 해당 장소

      (1) 교도소(구치소·소년원·소년분류심사원을 포함한다) 및 치료감호소의 수용거실

      (2) 「출입국관리법」 제52조제2항에 따른 보호장소(외국인보호소의 경우에는 피보호자의 생활공간으로 한정한다. 이하 같다)로 사용하는 부분.

          다만, 보호장소가 임차건물에 있는 경우는 제외한다.

      (3) 「경찰관직무집행법」 제9조에 따른 유치장

 

      스프링 클러가 설치되어 있지 않은 빌라 주차장에서 화재가 발생하여 주차된 차가 타고있다