준비작동식 스프링클러의 작동시점에 관하여

 

국가화재평가원

여용주 원장(소방기술사 / 공학박사)

 

 

소화설비 중 가장 신뢰도가 높은 설비는 스프링클러 설비로 알려져 있다. 그 이유는 설비의 구성이 매우 단순하게 이루어져 있기 때문이다. 화재에 의해 즉시 물을 방수하는 단순한 구조로 되어 있어 작동실패로 이어지는 요소들이 적기 때문이다.

 

스프링클러는 화재 시 적절한 시간 내 작동하고 적절한 방수량(방수밀도)을 확보할 경우 대부분의 화재를 제어 또는 진압할 수 있다. 현재까지도 스프링클러를 대체할 만큼 뛰어난 소화효과와 작동신뢰성을 동시에 가진 소화설비는 없다.

 

지금까지 언급한 스프링클러는 습식설비에만 해당된다. 준비작동식, 건식, 일제개방식설비는 시스템의 구성이 복잡해 습식설비에 비해 신뢰도가 낮다. 그렇기 때문에 특정 공간에만 한정해서 사용해야 하는데, 국내에서는 매우 광범위하게 설치되어 있어 그 중 준비작동식설비의 작동시점에 관한 것을 다뤄볼 까 한다.

 

준비작동식설비는 수손피해가 심각하게 예상되는 곳, 동결우려(어떠한 방법으로도 동결을 해결할 수 없는 공간으로 한정)로 습식을 설치할 수 없는 공간 등에 제한적으로 습식설비를 대체하기 위해 개발된 설비다. 습식설비에 비해 밸브구조가 복잡하고 주변설비가 추가로 구성되어야 하기 때문에 습식설비의 높은 신뢰도를 따라 갈 수 없다. 그럼에도 불구하고 제대로 설치된 준비작동식설비(Single Interlock만 해당)는 습식설비가 가진 신속한 방수의 장점을 함께 가질 수 있다. 참고로 건식설비의 경우 헤드가 감열 되어도 물이 방수되기까지의 지연이 불가피한 문제점이 있다. 헤드작동 후 ‘1분 내 방수’라는 시간제한이 있으나 화재상황에서의 1분은 매우 긴 시간아다.

 

준비작동식설비는 화재 시 방수시점이 습식설비와 같아야 한다는 것을 전제하고 있다. 즉 화재 시 습식설비와 동일한 방수시점을 가짐으로써 습식설비와 같은 높은 소화성공률을 확보할 수 있다. 그러기 위해서는 스프링클러헤드가 감열되기 전에 밸브가 개방되도록 설계하는 것이 매우 중요한데, 화재감지기의 작동시점이 헤드의 감열시점보다 늦어지는 경우가 종종 확인되었다.

 

다음 그림은 국가화재평가원 F-SM 평가 결과 중 공학적 분석 결과의 일부 사례 중 스프링클러 밸브 개방시점(11분 41초)이 헤드의 작동시점(7분 1초)보다 현저하게 늦는 것을 알 수 있다.

 

< 국가화재평가원 FSM(공간별 위험평가) 프로그램 결과 예>

 

이와 같은 경우 다음과 같은 문제점을 예상할 수 있다.

 

①  스프링클러헤드의 감열개수가 설계기준개수를 초과할 가능성이 커지며, 방수가 시작되어도 방수밀도부족으로 이어져 소화실패에 이를 수 있다.

 

② 화재가 확대된 상황에서 갑작스러운 방수는 수증기 팽창과 더불어 열과 화염을 동시에 팽창시켜 주변의 초동대응 인력에게 심각한 위협을 가할 수 있다.

 

③ 화재크기가 제어하지 못할 정도로 성장한 시점에서 방수가 이루어질 경우 소화실패로 이어질 수 있다.

 

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 열감지기보다 연기 또는 불꽃 등에 의해 작동하는 화재감지기를 설치하는 것이 좋다. 열감지기를 설치한다면 층고와 천정의 열기류 장애물 등에 많은 영향을 받기 때문에, 스프링클러의 작동시점보다 빠를 수 있도록 배치와 수량을 적절히 조정하는 것도 좋은 방안일 수 있다.

그러나 근본적인 대안은 습식설비만이 스프링클러설비의 최대 성능을 이끌어 낼 수 있는 소화시스템임을 인식하는 것이 더 중요하다.