스프링클러가 설치된 건물에서 설계화재는 ?

아래의 표와 내용들은 다소 오래된 자료를 근거로 작성하였으나 큰 틀에서는 합리적인 내용이라 생각됩니다. 참고 정도로만 이해 하시기 바랍니다.

 

공간의 용도		화재면적, m2	화원의 둘레, m	단위면적 당 열방출률, kW/m2	총 대류열방출률
소매 상점	표준스프링클러	10	12	625	5,000
	속동형스프링클러	5	9	625	2,500
	스프링클러미설치	실 전체	개구부의 폭	1,200	?
넓게 개방된 사무실	표준스프링클러	16	14	255	2,700(화재플럼가까이) 1,000(창문에서)
	스프링클러 미설치 : 연료지배형 화재	47	24	255	8,000(화재플럼가까이) 6,000(창문에서)
	스프링클러 미설치 : 구획전체 번짐	실 전체	개구부의 폭	255	?
호텔의 침실	표준스프링클러	2	6	250	400(화재플럼근처) 300(창문에서)
	스프링클러 미설치	실 전체(약 20m2)	개구부의 폭	100	1,000(창문에서)
주차장(자동차화재)		10	12	400	3,000(화재플럼근처)

주의:

• 스프링클러설치 실험결과 중 몇몇 화재는 표에 나타난 값보다 작은 경우도 있었으나 적용하기에 충분한 정보가 부족하였음
• 사무실과 호텔화재의 결과는 많이 사용함에도 불구하고 공식적인 값은 아님
• 최근의 제공된 값에 의하면 현대의 차는 표에서 제공된 값보다 화재크기가 더 큰 것으로 알려짐. 따라서 주차장의 자동차화재의 설계화재크기는 새로 개정되어야 함

 

위의 표는 영국의 BRE에서 발간한  "Design methodologies for smoke and heat exhaust ventilation, BRE, 1999" 에서 제연설비를 설계하기위해 결정해야할 화재크기를 제시하기위해 작성된 것입니다.

 

위 자료를 근거로 하자면, 사무실의 경우에는 1 MW, 호텔침실의 경우 0.5 ~ 1 MW, 소매상점의 경우에는 5 MW를 스프링클러가 설치되었다면 초과하지 않는 최대 열방출률로 정의하고 있습니다.

 

즉 일반적으로 스프링클러가 설치된 건물에서 설계화재는 특별히 명시하거나 승인하지 않을 경우에는 최대 5,000 Btu/s(5275 kW)를 기준으로 합니다. 화재크기 5,275 kW에 대한 가정은 일반적인 층고를 가진 공간, 일상적인 가연물이 적재된 곳에서 스프링클러가 작동한 상태를 가정할 때 실제로 매우 큰 화재에 해당됩니다.

 

 

그리고 층고와 관련된 내용으로 살펴보면 NFPA 92B에 보통층고(7.6 m)보다 낮은 장소에서는 스프링클러가 작동할 경우 화재로부터 열방출율은 5,275 kW 이하로 낮출 수 있다고 언급되어 있습니다.

 

또 Fire Protection Handbook 17th Edition 에서 층고가 9 ~ 15 m 공간에서의 화재를 제어하기 위한 방수밀도를 8.1 L/min/m2 으로 언급하고 있습니다. 이는 UL 의 연구에 의한 것이며, Fire Technology, 1968, May 에 게재되어 있습니다. 이 연구에 의해 층고가 높은 공간의 스프링클러설계는 층고의 100배 면적을 설계면적으로 한다고 되어있습니다.

 

층고가 15 m 이상인 곳에서 스프링클러의 효과에 대해서는 다음과 같은 사항이 고려되어야 한다.

 

• 스프링클러의 작동시간 지연이 발생하여 작동실패와 동일한 결과를 초래할 수 있다.
• 화재로부터 발생한 상승기류 속으로 스프링클러의 물방울이 충분히 침투하기 어렵다.
• 스프링클러의 개방 개수가 설계수량을 초과하여 개방될 수 있다.
• 천정의 형상과 공간내 공기의 기류 영향으로 화재위치 상부의 스프링클러헤드가 개방되지 않을 수 있다.
• 화재크기는 5,275 kW를 초과할 것으로 예상되며, 이는 가연물의 양과 특성에만 의존될 것이다.

IBC 에 의하면 층고가 높은 공간에서 스프링클러와 관련된 기술적인 검토는 전문적인 분석에 의하여 수행되도록 요구하고 있으며, 층고가 9.1 m를 초과하지 않는 경우를 기준으로 하는 것이 합리적일 것이다. 12.2 m를 초과하는 경우에는 보다 추가적인 분석을 요구하고 있다.

 

층고는 스프링클러의 작동시간에 지연을 가져오기 때문에, 스프링클러에 의해 제어되지 않는 화재크기를 산정하는데 있어 고려되어야 한다.