ESFR 스프링클러 실패 사례의 대형화재에서 얻은 교훈

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Lessons Learned from a Large-Loss Fire Involving an ESFR Sprinkler System

2020년 6월 6일, 로스앤젤레스에서 동쪽으로 약 58마일 떨어진 캘리포니아 레드랜즈에서 이른 아침 화재로 60만 제곱피트 규모의 창고가 파괴되어 2억 달러 이상의 손실이 발생했습니다. 시설 전체가 ESFR 스프링클러 시스템으로 보호되어 ESFR 스프링클러 시스템과 관련된 교훈을 연구하고 발견하기에 좋은 사례의 화재였습니다.

 

[요약]

창고 구역의 전체 크기는 약 615피트(187m)(A/C면) x 937피트(285m)(B/D면)였습니다. 

건물 구조는 기울어진 콘크리트 벽과 강철 기둥으로 구성되어 강철 트러스/거더 시스템을 지지하고, 노출된 합판 지붕 다이어프램 위에 빌트업 지붕이 얹혀 있습니다. 지붕 구조 전체에 고정 플라스틱 렌즈가 있는 4 x 8피트 스카이라이트가 있습니다. 지붕에 장착된 배기 팬 15개는 필수적이지 않은 연기 배출 시스템의 일부였습니다. 

건물을 보호하는 자동 스프링클러 시스템은 16개의 별도 시스템에서 공급되는 천장 장착 스프링클러를 특징으로 합니다. 랙 내부 스프링클러는 없습니다. 초기 계획에 따르면 랙 보관은 최대 34피트(10.4m) 높이까지 허용되었고 팔레트화된 보관은 24피트(7.3m)를 초과할 수 없었습니다. 허용되는 보관 높이는 40피트(12.2m)였습니다. 건물은 정점에서 45피트(13.7m) 높이였습니다.

스프링클러 시스템은 ESFR 설치 기준을 충족하도록 설계되었습니다. 이 시스템은 1980년대 후반에 처음 도입되었습니다. 건물 소유주는 인랙  스프링클러를 설치하지 않아도 되기 때문에 선호하고, (이름에서 알 수 있듯이) 소방대가 도착하기 전에 화재를 진압할 수 있는 기회를 제공하기 때문에 소방서에도 효과적입니다. 그리고 바닥에서 30~40피트(9.1~12.2m) 높이에 있는 화재를 진압하기 위한 노력을 없앨 수 있습니다.

 

 

화재가 엄청나게 빠르게 번진 가장 중요한 요인 중 하나는 이 스위치가 방화 규정에서 요구하지 않는 연기 배출 팬을 작동시켰다는 것입니다. 스위치의 열쇠가 부러져서 팬은 계속 배기 모드로 작동했습니다.

조사 결과 초안 보고서에 따르면 모든 방화 시스템은 화재 당시 제대로 작동하고 있는 것으로 나타났으므로, 화재가 빠르게 번진 데 기여한 요인은 다른 요인에서 비롯되었을 가능성이 큽니다.

조사관들은 화재 당시 모든 연기 배출 팬이 켜져 있었고 스위치의 열쇠가 팬이 배출 모드에 있을 때 부러져 있었다는 것을 발견했습니다. 이로 인해 분당 약 399,000입방피트(678,000 CMH)의 공기 흐름이 생성되었습니다. 보고서는 모든 팬이 작동하면서 100% 환기 흐름이 생성되었으며, 이는 과거의 대규모 손실 화재와 일치한다고 지적합니다. 

또한 배기 시스템 흡입 루버는 외벽의 천장 높이에 있었는데, 이는 방화 규정을 준수하지 않았습니다. 방화 규정은 루버를 바닥 높이에 설치하도록 규정하고 있습니다.

이 창고의 연기 배출 시스템 배치, 특히 화재가 시작되었을 때 팬이 최대 배기 모드에 있었다는 사실은 ESFR 스프링클러 시스템이 정상적으로 작동하는데 방해합니다 . ESFR 시스템은 천장의 공기흐름이 제한된 상태에서 빠른 화재진압을 달성할 수 있도록 설계되어 있기때문에 이 사고에서 ESFR의 성능에 좋지않은 영향을 미친것으로 보입니다.

 

부적절한 상품 보관도 대규모 손실 화재에 영향을 미칠 수 있습니다. 높은 더미 보관 계획이 Redlands에 제출되었을 때, 해당 계획에는 노출된 발포 플라스틱과 노출된 비발포 플라스틱에 대한 언급이 없었습니다. 그러나 조사팀은 소유자가 제공한 감시 비디오와 데이터를 사용하여 화재 당시 창고에 발포 플라스틱과 비발포 플라스틱이 존재했음을 확인했습니다. 또한 발포 플라스틱은 25피트(7.6m)보다 높은 곳에 보관된 것으로 나타났습니다. 25피트 보관 표시는 이 높이를 넘는 보관은 National Fire Protection Association(NFPA) 13, Standard for the Installation of Sprinkler Systems 의 범위를 벗어나기 때문에 중요합니다 . 따라서 스프링클러 시스템은 화재 당시 존재했을 가능성이 있는 모든 보관 장치에 맞게 설계되지 않았습니다.

 

자동 스프링클러 시스템에 대한 물 수요가 결정될 때, NFPA 13은 스프링클러 수요에 호스 스트림 허용량을 추가하도록 요구합니다. 이 창고의 경우 250gpm(950 LPM)의 허용량이 추가되었습니다. 보고서는 현재 보관 구성에 따라 500gpm(1,900LPM)의 호스 스트림이 필요하다고 지적합니다.

 

보고서에서 제기한 질문 중 하나는 자동 스프링클러 시스템에 대한 궁극적인 의존성입니다. 이 시스템이 적절하게 작동하지 않으면 소방서에서 화재 진행을 막을 수 있는 옵션이 거의 없습니다. 과거에 방화벽은 소방서가 주어진 화재 상황에서 손실을 제한하기 위해 입장을 취하는 데 도움이 될 수 있었습니다. 그러나 대부분의 규정은 소방 스프링클러 시스템이 있는 경우 건물 건설을 위한 무제한 개방 구역을 허용하는 방향으로 전환되었으므로 스프링클러가 있는 경우 방화벽이 필요하지 않습니다.

 

West Lugonia 창고에서는 600,000제곱피트(55,700m2) 규모의 건물 내부에 경적/스트로브가 두 개만 있었습니다. 화재 후 인터뷰를 받은 거주자들은 화재 경보를 듣지 못했고 대피해야 한다는 경고를 거의 받지 못했다고 보고했습니다. 

 

[교훈]

• 검사. 소방서는 정기적으로 높은 더미 보관이 특징인 창고 시설을 검사하는 방법을 수립해야 하며, 여기에는 불필요한 연기 배출 팬의 적절한 사용도 포함됩니다. 스프링클러 시스템에 해로운 영향을 미칠 수 있으므로 이러한 팬의 설치를 금지하는 것을 고려하세요.
• 스프링클러 증강. 자동 스프링클러 시스템을 증강하는 것은 항상 현명합니다. 이 조치는 알려지지 않은 결함을 극복하는 데 도움이 될 수 있습니다. FDC의 위치를 ​​미리 알고 사전 화재 계획에 이 정보를 포함하면 적시에 그렇게 할 수 있습니다.
• 거주자 알림. 이 화재와 유사한 화재는 대형 박스/창고 점유에 거주자 알림 시스템이 없는 것에 대한 의문을 제기합니다.
• 개인용 주요 제어 밸브. 개인용 소방 본관을 제공하는 모든 주요 제어 밸브에 라벨을 붙입니다. 밸브가 두 개 이상인 경우 각 연결부에 "1/2", "2/2" 등으로 라벨을 붙입니다. 소방대는 소방 지중수 공급 상황에 따라 이러한 밸브를 신속하게 찾아 닫을 수 있어야 합니다. 소방 지휘부는 깨진 스프링클러 파이프를 통해 손실된 물이 사용 가능한 물 공급에 부담을 줄 때 이러한 제어 밸브를 닫는 것의 긍정적, 부정적 측면을 고려해야 합니다. 이와 같은 대규모 프로젝트를 설계할 때 개인용 소방 본관을 폐기해야 하는 시나리오를 고려하세요. 설계 프로세스에서 이 시나리오에 대한 솔루션을 적절하게 다루지 못할 가능성이 있는 경우 사전 계획을 사용하여 문제를 해결해야 합니다.
• 포스트 인디케이터 밸브 위치 . 각 개별 스프링클러 시스템을 제공하는 밸브는 붕괴 구역 내에 위치해서는 안 됩니다.
• 방화 차선. 대형 창고의 경우 방화 차선 설계를 고려해야 하며, 특히 방화 차선이 외벽 붕괴 구역 내에 위치해야 하는지 여부를 고려해야 합니다.
• 수색 및 구조. 이 화재는 과도한 환기가 화재 확산을 극적으로 증가시킬 때 수색 및 구조가 소용없음을 보여주었습니다. 이 경우, 거주자는 탈출했거나 탈출하지 못했습니다. 사건 지휘부가 1차 수색을 생각할 수 있을 때쯤에는 구조적 붕괴가 발생하기 시작했고 회사들이 건물에서 철수하고 있었습니다.

*역자 생각

대형사고로 발전한 원인은 많은 문제가 복합적으로 작용하였으나 그 중 ESFR의 문제가 가장 크게 와 닿았습니다.

보고서에 따르면 화재시 연기배출시스템이 작동중에 있었고 이것이 ESFR의 신속한 작동을 방해하였으며, 다량의 급기로 인해 화재가 급격히 확산되었다는 점입니다.

ESFR은 화재시 환기장치가 작동되지 않도록 요구하고 있으나 이러한 규정을 지키지 않은 것입니다.

 

위의 사례를 토대로 다른 예지만 국내의 성능설계 가이드의 주차장 배연을 화재감지기와 연동하여 운전한다면 다음과 같은 문제점이 예상됩니다.

 

 1. 주차장 배연은 상부배연이 아닌 수평으로 멀리 떨어진 배출구로 이동시키기 때문에 스프링클러의 감열지연을 일으킬 수 있다. 대부분의 주차장은 층고가 매우 낮아 천정열기류의 흐름을 방해하는 정도가 더 커져 스프링클러 감열지연 문제가 더 커질 수 있다.

2. 연기층을 더 멀리 확산 및 냉각시켜 안정적인 연기층 유지가 불가능하다. 이는 피난에 오히려 장애를 초래할 수 있다.

3. 연소공기를 다량으로 공급하여 연소확대가 더 빨라질 수 있다.

 

결론 주차장 배연은 소방대가 상황을 판단한 후 수동으로 운전하여 소화활동에만 사용되어야 한다.