2021년도 소방 시설의 설계 및 시공 문제 풀이

2021년도 소방 시설의 설계 및 시공 문제 풀이

【문제 1】  다음 물음에 답하시오. (40점)
  물음 1)  아래 그림과 같이 관 속에 가득 찬 40 ℃의 물이 중량 유량 980N/min으로 흐르고 있다. B지점에서 공동현상이 발생하지 않도록 하는 A지점에서의 최소 압력(kPa)을 구하시오. (단, 관의 마찰 손실은 무시하고, 40 ℃ 물의 증기압은 55.32 mmHg이다. 계산 값은 소수점 다섯째 자리에서 반올림하여 소수점  넷째 자리까지  구하사 오.) (10점)

물음1

   ①베르누이 정리 적용

   ②중량 유량 적용 유속 산출

     V1=4*980*(1/60) / 3.14*9800*0.5^2 = 0.00848 m/s

     V2=4*980*(1/60) / 3.14*9800*0.3^2 = 0.02357 m/s

   ③압력 환산 및 산출

     P2=(55.32/760) * 101325 = 7.37 kPa

     P1=P2 + 비중량 + (V^2-V^2)/2g

        =7.37+9.8+(0.02357^2 - 0.00848^2)/2*9.8 = 7.3756 kPa
  물음 2)  도로터널의  화재안전기준 (NFSC  603)에 대하여 아래 조건에 따라 다음 물음에 답하시오. (15점)

조건

   (1)  물분무 소화설비가  작동하여 소화수가  방사되는  경우 수원의 용량( m3)을 구하시오.  (단,  방사된  소화수와  생성된  수증기의  40%만  냉각소화에 이용되는  것으로 가정한다.) (10점)

    ①Q [kJ] = C1m△T1 + rm + C1m△T2

         C1=물의 비열[kJ/kg℃], C2=수증기의 비열[kJ/kg℃], m=질량[kg),  △T=온도변화, r=물의 증발 잠열

    ②Q=20,000kJ/s * 300s = 600,000 [kJ]

    ③m=Q / (C1△T1 + r + C1△T2)= 600,000/ ( 4.18*80 + 2253.02 + 1.85*300) = 1909.36 [kg]

    ④총 방수량 = 1909.36 / 0.4 = 4773.4 [kg]

                    =4.77 [㎥]
   (2)  방사된 수원을  보충하기  위해 필요한 최소 시간 (s)을 구하시오. (5점)

    ①P [kW] = (rHQ /◇t  ) * K

           r=비중량, H=전양정[m], Q=토출량[㎥], ◇=효율, t=시간[s], K=전달 계수

    ②t =  (rHQ /◇P  ) * K = [ (9.8*25*4.77)/(30*. 8) ] * 1.2 = 58.43 [s]

   
  물음 3)  다음은 소방시설 자체점검사항  등에  관한 고시에서  정하고  있는 소방시설 도시 기호에 관한 것이다. (    )에 알맞은 명칭을 쓰고, 도시 기호를 그리시오. (5점)

명칭과 도시기호

ㄱ. 분말, 탄산가스, 할로겐 헤드

ㄴ. 포 헤드 평면도

ㄷ. 방수구

ㄹ.

 

 

ㅁ.

 

 

  물음 4)  스프링클러 헤드의  특성에  대하여 다음 물음에 답하시오. (10점)
   (1)  화재 조기진압용  스프링클러설비의  화재안전기준 (NFSC  103B)에서 화재 조기진압용  스프링클러설비를  설치할 장소의 구조 중 해당 층의 높이와 천장의  기울기 기준을 쓰시오. (2점)

    ①해당층의 높이가 13.7m 이하일 것. 다만, 2층 이상일 경우에는 해당층의 바닥을 내화구조로 하고 다른 부분과 방화 구획할 것

    ②천장의 기울기가 1,000분의 168을 초과하지 않아야 하고, 이를 초과하는 경우에는 반자를 지면과 수평으로 설치할 것 
   (2)  화재 조기진압용  스프링클러설비의  화재안전기준 (NFSC  103B)에서 화재 조기진압용  스프링클러  가지배관 사이의 거리를 쓰시오. (2점)

    가지배관 사이의 거리는 2.4m 이상 3.7m 이하로 할 것. 다만, 천장의 높이가 9.1m 이상 13.7m 이하인 경우에는 2.4m 이상 3.1m 이하로 한다. 
   (3)  필요 방사 밀도 (RDD: Required  Delivered  Density)의 개념을 쓰시오. (2점)

    화재진압에 필요한 물의 양[lℓpm/㎡] = (방사된 물의 양 / 연소물 산단의 표면적)
   (4)  실제 방사 별도 (ADD:  Actual  Delivered  Density)의 개념을 쓰시오. (2점)

    헤드로부터 방사된 물이 화면에 실제 도달한 양 lℓpm/㎡] = (침투한 물의 양 / 연소물 상단의 표면적)
   (5) 필요 방사 밀도와 실제 방사 밀도의 관계를 설명하시오. (2점)

    시간이 지남에 따라 화염이 커지면 필요한 RDD는 커지며, 화염이 커짐에 따라 증발되는 물의 양이 증가되므로 ADD는 작아진다. 소화가 잘 되기 위해서는 ADD는 RDD 이상이어야 한다.

【문제 2】  다음 물음에 답하시오. (30점)
  물음  1)  이산화탄소 소화설비  화재안전기준 (NFSC   106)에  대하여  다음  물음에 답하시오. (8점)
   (1) 이산화탄소 소화설비의 분사 헤드 설치 제외 장소 4가지를 쓰시오. (4점)

    ①방재실ㆍ제어실 등 사람이 상시 근무하는 장소 

    ②니트로셀룰로스ㆍ셀룰로이드 제품 등 자기 연소성 물질을 저장ㆍ취급하는 장소 

    ③나트륨ㆍ칼륨ㆍ칼슘 등 활성금속물질을 저장ㆍ취급하는 장소 

    ④전시장 등의 관람을 위하여 다수인이 출입ㆍ통행하는 통로 및 전시실 등

   (2) 가연성 액체 또는 가연성 가스의 소화에 필요한 설계농도에 관하여 (    )에 들어갈 내용을 쓰시오. (4점)

방호대상물과 설계농도

    ㄱ. 아세틸렌

    ㄴ. 에탄

    ㄷ. 53

    ㄹ. 36
  물음 2)  바닥면적 600 m2   높이 7m인 전기실에  할론 소화설비 (Halon  1301)를 전역 방출 방식으로 설치하고자  한다. 용기의 부피 72L,  충전비는 최댓값을 적용하고, 가로 1.5 m,  세로 2m의 출입문에 자동폐쇄장치가  없을 경우,
다음 물음에 답하시오. (12점)
   (1)  할론 소화설비의 화재안전기준 (NFSC  107)에 따른 최소 약제량(kg) 및 저장용기 수(개)를 구하시오. (4점)

    ①약제량[kg] = (600m2 * 7m)*0.32kg/㎥ + (1.5m*2m)*2.4kg/㎡ = 1351.2 [kg]

    ②용기당 약제량[kg] = 용기 내용적 [ℓ] / 충전비 = 72/1.6 = 45 [kg]

       저장용기 수 = 1351.2 /45=30.026

                       = 31병
   (2)  할론 소화설비의  화재안전기준 (NFSC  107)에 따라 계산된 최소 약제량이 방사될 때 실내의 약제 농도가 6 % 라면 Halon  1301 소화약제의 비체적 (m3/kg)을  구하시오.  (단,  비체적은  소수점  여섯째 자리에서  반올렴하여 다섯째 자리까지  구하시오.)  (5점)

    ①가스농도[%] = [ 방사된 소화 가스양 / (실체적 + 방사된 소화 가스 양) ] *100

                    6 =  [ 방사된 소화가스량 / (600*7 + 방사된 소화가스량) ] *100

       방사된 소화 가스 양[㎥] =   6*(600*  7)/94  = 268.085  

    ②비체적[m3/kg] = 268.085 / 1351.2 = 0.198403

                           =0.1984

   (3)  저장용기에  저장된 실제  저장량이  모두  방사된  경우, (2)에서 구한 비체적 값을 사용하여  약제 농도(%)를  계산하시오. (단, 계산 값은 소수점 셋째 자리에서  반올림하여  둘째 자라까지  구하시오.) (3점)

    ① 방사된 소화 가스양[m3] = 0.1984 [m3/kg] * (45kg/병 * 31병) = 276.768

    ② 약제 농도 = 276.768 / [(600*7) + 276.768] * 100  = 6.18 [%]

  물음 3)  고층건축물의  화재안전기준 (NFSC  604)에 대하여 다음 물음에 답하시오.(10점)
   (1)  피난안전구역에  설치하는  소방시설  중  인명구조기구,  피난유도선을 제외한 나머지 3가지를 쓰시오. (3점)

        제연설비, 비상조명등, 휴대용 비상조명등

   (2)  피난안전구역에  설치하는  소방시설  설치기준  중  피난유도선  설치기준 3가지를 쓰시오. (3점)

    ①피난안전구역이 설치된 층의 계단실 출입구에서 피난안전구역 주 출입구 또는 비상구까지 설치할 것

    ②계단실에 설치하는 경우 계단 및 계단참에 설치할 것

    ③피난유도 표시부의 너비는 최소 25mm 이상으로 설치할 것

   (3)  피난안전구역에  설치하는 소방시설 설치기준 중 인명구조기구 설치기준 4가지를 쓰시오. (4점)

    ①방열복, 인공 소생 기를 각 2개 이상 비치할 것

    ②45분 이상 사용할 수 있는 성능의 공기호흡기(보조마스크를 포함한다)를 2개 이상 비치하여야 한다. 다만, 피난안전구역이 50층 이상에 설치되어 있을 경우에는 동일한 성능의 예비용기를 10개 이상 비치할 것

    ③화재 시 쉽게 반출할 수 있는 곳에 비치할 것

    ④인명구조기구가 설치된 장소의 보기 쉬운 곳에 “인명구조기구”라는 표지판 등을 설치할 것

【문제  3】  다음  물음에  답하시오,  (30점)
  물음 1)  경보설비의 비상전원으로 사용되는 축전지가 방전할 때 아래 그림과 같이 시간에 따라 방전전류가 감소하는 경우, 이에 적합한 축전지의 용량(Ah)을 구하시오. (단, 보수율 0.8,  용량 환산 시간 K는 아래 표와 같다.) (9점)

축전지 용량

    ①L=0.8, K1=5, K2=3.8, K3=1.4

    ②축전지 용량[Ah] = 1/0.8 * [(5*1) + (0.06-1) 3.8 + (0.02-0.06) 1.4] = 1.715

                            = 1.72                

    
  물음 2)  자동화재탐지설비  회로에 감지기,  경종, 사이렌  등이  전선으로  연결되어 있을  경우,  각  기기에  흐르는  전류와  개수는  다음과  같다.  각  기기에 인가되는 전압을 80 %  이상으로 유지하기 위한 전선의 최소 공칭 단면적
(mm2)을   구하시오.   (단,  수신기 공급 전압: 24 V,  감지기:  20 mA 10개, 경종: 50 mA  5개, 사이렌: 30 mA  2개, 전션의 고유 저항률:  1/58 Ωmm2 /m,  도전율: 97  %,  수신기와 기기간 거리: 250 m)  (8점)

    ①전압강하[V] = 24-(24*0.8) = 4.8

    ②전 부하 전류[I] = (0.02*10) + (0.05*5) + (0.03*2) = 0.51

    ③전선의 최소 공칭 단면적[mm2] = 35.6LI / 1000e = 35.6*250*0.51 / 1000*4.8 = 0.945 = 0.95

  물음 3)  자동화재탐지설비  및  시각 경보장치의  화재안전기준 (NFSC  203)에  의한 정온식 감지선형 감지기의 설치기준이다. (    )에 들어갈 내용을 쓰시오.(5점)

감지기 설치기준

 ㄱ. 보조선, ㄴ.10, ㄷ. 5, ㄹ. 4.5, ㅁ. 3

 

  물음 4)  아래 그림은 전동기 시 권스 제어회로 중 일부 회로의 타임 차트이다. 이에 맞는  회로의  명칭을  쓰고, 그림의 회로를 완성하시오. (8점)

타임차트

   (1) 회로의 명칭: 인터록 회로

스퀸스 제어회로

   (2) 제어회로 완성: 

 

인터록 회로