소방펌프(옥내소화전, 스프링클러) 기동·정지점 설정 바이블

소방펌프(옥내소화전, 스프링클러) 기동·정지점 설정 바이블

소방펌프의 기동·정지점 설정 방법에 대해 알아보겠습니다. 2007. 12. 28. 부로 화재안전기준이 개정·시행되었으므로, 이후 건축허가 신청(건축심의신청 포함)된 특정소방대상물은 모두 여기에 포함됩니다.

 

화재안전기준 개정 시 소방펌프의 운전압력이 정격압력에서 체절압력으로 변경되었습니다. 하지만 일부에서는 아직도 이에 대한 이해 부족으로 펌프의 기동·정지점 설정에 오류가 있는 것이 현실입니다.

 

특히, 기동점을 과거의 정격운전시스템과 동일하게  『H(자연낙차압력)＋0.15(옥내소화전은 0.2) MPa』 을 적용하는 것은 잘못 설정하는 대표적인 예라 하겠습니다.

 

 

1. 소방펌프 기동·정지점 설정 방법에 말이 많은 이유

    ① 국내에서는 소방펌프 기동․정지 압력 설정 방법과 관련한 법규적이거나, 정형화된 기준은 아직 없다. 다만 국내에서 통상적으로 적용하고 있는 방법 중 잘못 적용하고 있는 부분을 알아보고 해법을 설명한다

 

    ② 국가화재안전기준에서 소화펌프가 기동 된 후 자동으로 정지되게 하지 않도록 규정됨에 따라 소화배관시스템의 최대사용압력이 과거 펌프 정격압력에서 체절압력으로 변경되었다. 그러므로 소방펌프 기동․정지점은 체절압력으로 설정하여야 운용해야 한다

 

 

2. 국가화재안전기준 변경 전/후 소방펌프 운전압력 설정 방법

   아래와 같이 [우측의 기준 변경 후] 방법으로 설정할 경우 펌프(충압펌프는 제외)가 기동 된 후 자동정지가 되지 않기 때문에 화재안전기준의 자동정지금지 규정을 충족하게 된다. 이때 전기적인 방법인 자기유지회로기능을 적용(설치)할 필요가 없다. 하지만 Fail-Safe 관점에서 두 방법을 함께 적용해도 문제는 없다

 

소방펌프 기동 ․ 정지 압력 설정 방법 (좌) 기준 변경 전, (우) 기준 변경 후

    ★최소흡입정압이란

       아래 그림과 같이 펌프 중심축에서 소화수조 급수구까지의 수직거리를 말한다. 펌프와 소화수조 급수구 높이가 유사하고 같을 경우에는 흡입정압은 무시해도 된다

 

    1) 주펌프 기동점

        ① 화재안전기준 변경 전 적용한 기동점

            여기서, H：펌프로부터 최고위 헤드까지 수직거리의 자연낙차압[MPa]

 

       - 위 기준에 따라 설정할 경우 발생하는 문제점

         배관 내 상시 유지압력은 펌프가 운전될 때 예상되는 높은 압력에서 평시에도 유지관리 되어야 하는데 위와 같이 설정할 경우 배관 내 상시압력이 너무 낮게 유지되게 되어 문제가 발생한다. 이것이 문제가 되는 이유는 평상시 낮은 압력으로 장기간 유지되다 화재 등으로 펌프가 기동 되고 배관에 고압(체절압력)이 걸리게 되면 눈에 보이지 않던 취약한 부분에서 파손, 누수 등의 문제가 발현할 수 있기 때문이다. 이러한 이유 때문에 NFPA(NFC 20)에서도 배관 내 상시압력을 주펌프의 체절압력으로 유지하도록 규정하고 있는 것이다.

 

        ② 개선된 기동점

             ㉠ 주펌프의 기동점

                  화재 시 신속하게 기동 될 수 있도록 충압펌프의 기동압력 및 주펌프의 체절압력보다 너무 낮게 설정하지 않아야 한다. 즉, 주펌프의 기동점은 체절압력보다 최대 0.2 MPa 이상 낮지 않아야 하며 또한, 정격압력보다는 반드시 높아야 한다

 

             ㉡ 주펌프가 2대일 경우

                  주펌프 1번과 2번의 기동점 차이가 0.05～0.1 MPa 되게 설정하여야 한다. 다만, 이 경우에도 2대 모두 펌프의 정격압력 이상에서 기동 되게 설정하여야 한다.

 

    2) 주펌프 정지점

        ① 과거에 적용하였던 정지점： 주펌프 정격압력

             ㉠ 화재안전기준 개정 전에는 주펌프의 정지점을 정격압력으로 설정하였다. 이렇게 하면 헤드 1개 개방 등 시스템 최소유량이 방출될 경우에는 펌프의 기동·정지가 짧은 시간에 반복되는 Hunting 현상 발생 및 동력제어반의 마그네트 단자손상 등의 문제가 발생하여 정상운전이 불가능하게 된다

스프링클러헤드 개방에 따른 펌프성능곡선

             ㉡ 또, 시스템 배관의 사용압력한계도 펌프의 정격압력을 기준으로 하여 1.2 MPa 이상일 경우 압력배관(KSD 3562)을 적용하였었다.

 

        ② 개선된 정지점

           ★ 여기서, “체절압력＋ 0.05 MPa 이상”은 체절압력보다 조금이라도 높게 설정하면 된다는 의미로 보면 된다

 

             ㉠ 시스템의 최소유량(헤드 1개 개방 등)이 방출될 경우에도 기동 된 주펌프가 자동으로 정지되지 않도록 정지점을 체절운전점의 초과압력으로 설정함으로써 체절운전이 가능하도록 하여야 한다.

 

             ㉡ 또, 시스템 관내의 사용압력한계를 정격압력으로 하는 과거의 설계·시공관행을 모두 개선하여 관내의 사용압력한계를 주펌프의 체절압력까지로 하여야 한다. 즉, 주펌프의 정지점을 체절압력 이상으로 설정하므로, 배관 및 그 부속류의 사용압력한계를 체절압력에 맞추어 설계 및 시공하여야 한다.

 

 

    3) 충압펌프 기동·정지점 설정

        평상시 배관 내 압력을 주펌프 체절압력에 근접한 압력으로 유지되게 하려면 충압펌프의 기동․정지점을 다음과 같이 설정하여야 한다.

         ① 기동점：주펌프 기동점＋ (0.05～0.1) MPa

         ② 정지점：충압펌프 기동점＋ 0.1 MPa

 

 

    4) 예비펌프 기동 ․ 정지점 설정

        예비펌프는 주펌프 대용 Spare(Reserve) 개념으로서 주펌프가 고장 등으로 작동할 수 없는 경우에 사용하는 것이므로 아래와 같이 설정한다

        ① 주펌프 기동점보다 (0.05∼0.1) MPa 정도 낮은 압력에서 기동 되게 설정하거나,

        ② 기동점을 주펌프 기동점과 동일하게 설정하고, 동력제어반의 동작 Sequence를 주펌프에 기동신호를 주어도 기동 하지 못하는 경우에만 예비펌프가 기동 하도록 구성하면 된다.

 

 

3. 소화펌프 오작동에 대비한 운전압력 설정방법

    ① 주펌프 정지점을 체절압력보다 높게 설정할 경우 펌프가 기동 된 후 자동으로 정지되지는 않는다. 그러나 화재가 아닌 상황에서 오작동(비화재 시 기동) 등으로 펌프가 기동 되었다면 관리자가 수동으로 정지할 때까지 계속해서 장시간 동안 운전될 수 있는 문제가 있다.

 

    ② 이러한 상황에는 충압펌프 정지점을 주펌프의 정지점보다 높은 값으로 설정하면 된다. 단, 충압펌프를 웨스코펌프로 설치하였을 경우에만 가능하다.

         - 웨스코펌프 특성

            웨스코펌프는 압력상승곡선이 가파른 형태의 운전특성을 가지고 있으므로 체절압력이 주펌프보다 훨씬 높기 때문에 이러한 설정이 가능하다. 이 경우에는 배관 내의 압력이 주펌프의 체절압력보다 조금 더 상승(약 0.05～0.1 MPa 정도)하므로 배관시스템 계획 시 이를 고려하여야 한다. 또, 충압펌프를 고압으로 운전 시 동력 소요가 많으므로, 충압펌프의 동력선정 시 계산서상의 동력보다 한 단계 올려서 선정하면 보다 안정된 운전을 할 수 있다.

펌프 오작동에 대비한 운전압력 설정 예

 

 

4. NFPA 기준(NFC 20)에 의한 설정

    ① 충압펌프 정지점：주펌프 체절압력＋최소급수정압(상수도 직결식인 경우의 최소급수압력)

    ② 충압펌프 기동점：충압펌프 정지점－10 psi(0.07 MPa)

    ③ 주펌프 정지점：충압펌프 정지점과 동일(수동정지가 원칙)

    ④ 주펌프 기동점：충압펌프 기동점－5 psi