조기감지형 연기감지기 소고

                                    - 전기차 화재안전관리 대책 -

 

국가화재평가원
전성호 원장(소방기술사 / 소방시설관리사)

 

전기차 화재안전관리 대책 발표 – 조기감지형 연기 감지기 

240906_전기차 화재 안전관리 대책 보도자료 中 또한, 신축 건물 등에 대한 화재감지기 설치기준도 강화하고, 의무설치 대상을 확대하는 방안을 검토한다.  * 예 : (감지기) 열 감지기 → 조기감지형 연기감지기 / (대상) 모든 지하주차장 등

 

1. 현재, 국내에 ‘조기감지형 연기감지기’ 라는 명칭의 감지 기준이나 감지기는 확인되지 않습니다. - 향후 추가적으로 감지기 배치 기준이나 성능 기준이 제시될 것 같습니다.

2. 국가화재평가원으로 조기감지형 연기감지기 관련 질의 등이 있어, 저널 지면을 통하여 의견을 드리지만, 저널 내용은 개인적인 견해임을 인지 부탁드립니다.

 

NFPA 72에서 제시하는 Early Warning

NFPA72 HandBook (2013)  17.7 Smoke-Sensing Fire Detectors A.17.7.1.1 해설 부분 With the increasingly widespread acceptance of performance-based design, the Code incorporates defifi in 3.3.269 for the mode of operation of each type of smoke detection. a performance-based design alternative for the design of fire detection systems using smoke detectors. The designer is afforded two alternative routes in the design process. One route is the prescriptive process, in which the designer follows the prescribed spacing and location criteria provided in the Code. The second route is the use of the performance-based design methods outlined in Annex B. In either case, 17.7.1.1 requires the performance objective of the system to be stated in the smoke detection design documentation. Smoke detectors are required by the relevant building code where a life safety objective is to be achieved. Smoke detectors are often also used where a property conservation objective justifi es early warning. “Early warning” is not defi ned and often means different things to different people. Usually, fi res are measured by their heat release rate in British thermal units per second or kilowatts. Is the detection of a 100 kW fire early enough? Customarily, smoke detectors are spaced using a 30ft (9.1 m) spacing.

 

1. 위의 NFPA 72 해설서 내용의 조기 감지(Early warning)에는 두 가지 방법을 사용할 수 있습니다.

2. 첫 번째, 성능설계 방법으로 감지 시점의 목표 화재 크기(HRR-kW)를 선정하고, 성장하는 화재가 목표 HRR에 도달하기 전 감지하도록 감지기를 배치하는 방법입니다. 이 경우 화재성장속도, 비상대응팀 도착 시간, 피난 완료시간, 스프링클러 방수 목표 시점 등이 목표 HRR 선정에 고려되어야 합니다.

3. 두 번째, 시방적인 방법으로서 연기감지기 간 간격을 규정된 거리(NFPA는 9.1m 이내)를 준수하여 시방대로 배치 하는 방법입니다. 다만, 이 경우 천정 보의 깊이가 깊을 경우 감지 지연이 발생하지 않도록 감지기 배치를 조정해야 합니다. 

 

구분	성능 위주 조기감지형 연기감지기 설계	시방 위주 조기감지형 연기감지기 설계
화재 성장속도	반영	미반영
화재크기(kW)	반영	미반영
감지 목표 화재크기(kW)	반영	미반영
감지기 배치	시방 기준과 상관 없이 감지 목표 HRR 이내에 감지 가능하도록 배치함. (예시 : 감지 목표 HRR을 100kW로 설정하면 100kW 도달 전 감지가 가능하도록 감지기 간격 조정)	시방 기준대로 배치 (예시 : 9.1m 간격 배치)
설계 난이도	높음	낮음
유효 감지 성능	매우 만족	만족

 

NFPA 76에서 제시하는 Early Warning

1. NFPA72 외에도 NFPA76에서도 Early Warning 기술 기준(이하 “EWFD”)을 제시하고 있으며 NFPA72 보다 더욱 구체적으로 기술 되어 있습니다. 

2. NFPA76의 EWFD 기준이 더 구체적인 이유는 NFPA 72가 인명 보호를 주요 목표로 가지고 있는 반면, NFPA76은 인명 보호 외에도 통신 설비 보호, 통신 지속, 통신 복구 등을 추가 목표로 제시하고 있기 때문입니다.

3. NFPA76도 EWFD 적용에 성능 설계와 시방 기준을 명기하고 있으며, 아래는 그 중 시방 기준에 대한 내용입니다.

 

NFPA76 Standard for the Fire Protection of Telecommunications Facilities -2015 3.5* Detection Systems Definitions. 3.5.1 Early Warning Fire Detection (EWFD) Systems. Systems that use smoke, heat, or flame detectors to detect fires before high heat conditions threaten human life or cause significant damage to telecommunications service. 8.5.3.2 EWFD. 8.5.3.2.1 Smoke Detection Systems. 8.5.3.2.1.1 Where required by Chapters 6 and 7, EWFD systems shall be in accordance with 8.5.3.2.1.2 through 8.5.3.2.1.5. 8.5.3.2.1.2* The area of coverage for a single sensor or port shall be limited to a maximum coverage area of 37.2 m2 (400 ft2). 8.5.3.2.1.3 The minimum alarm sensitivity setting at the sensor or port used for EWFD in telecommunications equipment areas shall be 1.5 percent per foot. (5 percent per m) 8.5.3.2.1.4 Maximum transport time from the most remote port to the detection unit of an air-sampling system shall be a maximum of 90 seconds. 8.5.3.2.1.5* Where air-sampling systems are installed, the systems shall be designed using manufacturer-provided listed criteria. A.8.5.3.2.1.2 In general, one sensor or port per 6.1 m × 6.1 m (20 ft × 20 ft) building bay will be necessary. This size bay is typical but not universal. The sensors or ports do not need to be located directly in the center of the bay but should be located so that they are exposed to the movement of smoke.  The sensor or port should not be located within 0.9 m (3 ft) of supply duct registers. Locations selected should be visible from the floor and accessible for maintenance.

 

4. NFPA76의 EWFD 시방 기준을 요약하면 연기 감지기의 감지 면적은 37.2㎡ 이하로 설치하여야 하며,

5. 연기감지기의 감도 성능은 m당 5% 이하이어야 합니다.

6. 만약, EWFD로 ASD(공기흡입형 감지기)를 적용하는 경우 파이프 이송시간은 90초 이내로 파이프 길이를 설정하여야 합니다.

7. 아래 표는 조기 감지형 연기 감지기(스포트 형) 시방 기준의 비교표 입니다.

 

연기감지기 시방기준	NFTC 203	NFPA 72(Early Warning)	NFPA 76(EWFD)
감지 목적	인명보호, 재산보호	인명보호, 재산보호	인명보호, 통신시스템 보호
감지 면적	4m 이상 : 75m2 4m 미만 : 150m2	127.4m2	본문 : 37.2m2 부록 A : 57.3m2
감지 감도	15%·m-1	15%·m-1	5%·m-1
감지기 간 거리 (정사각형 배치 시)	4m 이상 : 6.9m 4m 미만 : 9.8m	9.1m 이내	본문 : 5m 이내 부록 A : 6.1m 이내
구역과 감지기 간 최대 이격거리(S)	4m 이상 : 4.9m 4m 미만 : 6.9m	6.4m 이내	본문 : 3.5m 이내 부록 A : 4.3m
천정 보 깊이 반영	반영 안함 (경상남도 및 성능 위주설계 일부 보 깊이 0.1H 반영)	보 깊이 0.1H 반영 보 간 거리 0.4H 반영	보 깊이 0.1H 반영 보 간 거리 0.4H 반영

 

[NFPA 72 - 연기감지기 시방(9.1m) 배치 예시(왼쪽), NFPA 72 - 천정 보가 깊어(0.1H 이상) 연기감지기를 각각의 보 포켓마다 배치한 예(오른쪽)]

 

소고

위의 열거한 시방과 성능 내용을 살펴봤을 때 조기감지형 연기 감지기 성능과 배치에는 다음과 같은 내용들이 적용되면 합리적인 조기감지 성능 확보가 가능할 것으로 판단됩니다.

 

1. 조기감지형 연기감지기에 스포트형을 적용하는 경우  

  1) 단순 감지 면적이 아닌 감지기간 이격 거리를 제시하여 감지 사각 제거 및 일정한 조기 감지 범위(시간) 확보(예시 : NFPA 72 – 9.1 x 9.1m  , NFPA 76 – 6.1 x 6.1m)
  2) 주차장 천정의 깊은 보에 의한 감지 지연을 방지하기 위하여 보 깊이 > 0.1 H 일 경우 보 포켓마다 감지기 설치(http://tool.kfsl.co.kr - 감지 설비 - 감지기 배치 에서 계산 가능) 
  3) 보 포켓마다 감지기 설치 시에도 1)의 이격 거리 준수

 

2. 조기감지형 연기 감지기에 ASD(공기흡입형) 적용하는 경우

  1) Obscuration은 0.32 %·m-1 이하로 권장합니다 (최대 0.5 %·m-1 이하)
  2) 샘플링 파이프 이송시간은 최대 90초 이내로 제한

 

3. 조기감지형 연기 감지기에 성능 위주(performance-based methods) 감지기 배치를 적용하는 경우

  1) 감지 목표 성능을 제시하여야 합니다.(예시 : 감지 목표 HRR, 비상대응팀 도착시점의 목표 HRR, 소방대 도착시점의 목표 HRR, 스프링클러 방수 목표 시간 등)
  2) 주차장 전기차 화재의 화재성장속도를 구체적으로 제시하여야 합니다.(현재는 Ft-Md을 주로  적용하고 있으나, 향후 Fast 이상으로 조정이 필요할 것으로 판단됨.)
  3) 전기차 화재 HRR을 제시하여야 합니다.
  4) 전기차 화재시 Soot 수율을 제시하여야 합니다.(현재는 PU를 주로 적용하고 있습니다.) 
  5) 위의 내용이 확인되거나 제시되면 감지기 감지 시간 Tool(http://tool.kfsl.co.kr - 감지 설비 - 감지기 감지시간)로 1)항의 감지 목표성능에 적합한 감지기와 화원과의 이격거리를 산출할 수 있습니다.  
  6) 산출된 이격거리를  통하여 감지기 배치 거리를 도출하여 적용 합니다.
  7) 주차장 천정의 깊은 보에 의한 감지 지연을 방지하기 위하여 보 깊이 > 0.1 H 일 경우 보 포켓마다 감지기 설치하며, 보 포켓마다 감지기 설치시에도 5)항의 이격거리 준

 

-본 칼럼은 국가화재안전저널 제42호에 기고된 글입니다.