화재의 1차 진화, 스프링클러

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▣화재가 감지되면 작동하는 ‘스프링클러’

지난 7월, 광주의 한 병원에서 화재가 발생했다. 환자 100여명이 입원해 있었고, 새벽 시간대에 화재가 발생했습니다. 다행히 스프링클러가 작동해 불은 약 9분 만에 자체 진화되며 큰 피해로 이어지지 않았습니다. 이렇듯 화재의 초기 진압에 기여하는 스프링클러는 현재 건축에서 빼놓을 수 없는 장치입니다. 사무실이나 빌딩의 천장에 보면 금속 쇠붙이 같은 것이 매달려 있는 것을 볼 수 있는데, 이것이 바로 스프링클러입니다.

‘스프링클러(sprinkler)’는 물을 일정한 강도와 방향으로 분사해 불을 끄거나 주변 온도를 낮추는 등의 목적으로 사용됩니다. 우리에게 익숙한 소방용 외에도 농업, 조경, 냉각등의 용도로 쓰입니다. 스프링클러는 수리학적으로 설계된 배관과 헤드, 유수검지장치 등으로 구성되어 있습니다.

화재가 발생해 온도가 70℃ 이상이 되면 헤드의 감열 부분 또는 다른 형태의 화재 감지 장치가 작동해 배관 내의 압력수나 압축공기가 방출되어 배관 내의 압력을 저하시키고, 유수검지장치가 작동합니다. 이어서 가압송수장치가 작동해 헤드에서 물이 방수됩니다. 조금 더 쉽게 설명하면 우리 눈에 보이지 않지만, 스프링클러 배관에는 압력을 받고 있는 물이 들어있는데, 평소에는 이 물을 막고 있는 마개가 있어 이동이 없으나 화재가 발생해 열이 스프링클러에 도달하면 헤드에서 마개를 막고 있는 고체 연결체나 유리구가 파손되면서 물이 뿜어져 나오는 것입니다.

 

▣설비 형태에 따른 스프링클러의 종류

스프링클러 설비는 크게 습식, 건식, 준비 작동식, 일제 살수식이 있습니다. 이는 2차측 배관에 소화수가 충만한 상태인지 아니면 공기로 되어 있는 지의 여부, 헤드가 폐쇄형 또는 개방형인지의 여부와 관련이 있습니다. ‘습식 스프링클러’는 가장 일반적인 스프링클러 설비로, 1차측과 2차측에 가압수가 들어있으며 유수검지장치로 알람밸브를 사용합니다. 화재가 발생해 열로 인해 폐쇄형 헤드가 스스로 파손되면 2차측의 가압수가 2차측으로 유입하여 방사되는 원리입니다.

감지기나 솔레노이드 밸브 없이 스스로 작동하는 간단한 구조 입니다. 스프링클러 설비 중 가장 신뢰성이 높으며, 가압수가 즉시 방수되어 신속한 화재 진압이 가능합니다. 하지만 겨율철에 동파의 우려가 있어 상시 난방이 되는 곳에 설치되거나, 배관에 대한 보온조치가 필요합니다.

‘건식 스프링클러’는 주로 난방이 되지 않는 공간에 설치하는 설비로, 건식이라는 이름에 맞게 유수검지장치 2차측에 소화수가 없고 압축 공기 또는 질소 등의 기체가 들어있는 방식입니다. 폐쇄형 헤드를 사용하는데 화재로 인해 헤드가 개방되면 압축공기가 새어 나가면서 유수검지장치가 개방되고 1차측의 소화수가 2차측으로 이동하면서 소화수가 방사됩니다.

‘준비 작동식 스프링클러’는 1차측에는 가압수, 2차측에는 대기압 상태의 폐쇄형 헤드가 설치되어 있습니다. 작동 신호를 받으면 1차측의 솔레노이드 밸브가 열리면서 물이 1차에서 2차로 넘어갑니다. 유수검지장치로는 준비 작동식(프리액션)밸브를 사용합니다. 구조는 건식 스프링클러와 비슷하나 입구나 열리는 전에 내부 밸브가 열린다는 차이가 있습니다.

‘일제 살수식 스프링클러’는 다른 설비와 다르게 개방형 헤드를 사용합니다. 1차측에는 가압수가, 2차측에는 대기개방 상태이며  일제 살수식 밸브를 사용합니다. 주로 연소할 우려가 있는 개구부 또는 무대부 등에 사용한다. 쉽게 말하자면 내부 밸부만 작동한는 것으로, 대량의 물이 파이프 한 개에 일제히 연결되어 한 번에 열리기 때문에 초기 화재에 신속하게 대응하여야 하는 장소에 설치합니다. 다만, 센서가 고장 나면 수손(水損)피해가 크다는 단점이 있습니다.

▣스프링클러의 핵심, 헤드의 종류

-스프링클러에서 중요한 역할을 하는 헤드는 종류별과 형식에 따라 모양은 다르지만, 기본적인 구조는 거의 같습니다. 열에 의해 작동하는 감열체와 방수되는 물이 규정된 방호반경 내에 유효하게 살수되고, 소화에 유효한 물 입자를 생성하도록 만들어 주는 디플렉터, 그리고 소정의 유량을 방출하도록 해 방수 성능을 유지하는 방수구로 구성됩니다.

헤드는 화재가 발생하면 가입된 물이 내뿜어져 분산되어 수화 기능을 합니다. 정상 상태에서 방수구를 막고 있는 감열체가 일정 온도에서 자동적으로 파괴·용해 또는 이탈되면서 방수구가 개방되는 폐쇄형과 감열체 없이 방수구가 항상 열려있는 개방형으로 크게 나뉩니다. 하지만 분사 형태에 따라 상향형(컨벤셔널형), 하향형(스프레이형), 측벽으로 나뉘기도 합니다. ‘상향형’은 유렵에서 주로 사용되며, 미국에서는 창고나 특수목적용으로 사용하고 있습니다. 천장 방향으로 40%를, 60%는 천장 하부 바닥으로 방사되는 형태의 헤드입니다. 일반적으로 사용되는 ‘하향형’은 80%를 아래 방향으로 방사하는 헤드로 광범위한 화재에 대응할 수 있습니다.

‘측벽형’은 천장이 아닌 벽에 설치해 한 방향으로만 방사하는 헤드이다.천장 마감이 없는 보일러실이나 복도 등 천정에 헤드를 설치할 수 없는 특수한 경우에 설치합니다.

스프링클러는 초기 화재 진압에 중요한 역할을 하지만, 여전히 물만 뿌려주는 냉각소화 방식입니다. 화재가 발생하면 불보다 무서운 것이 연기와 유독가스입니다. 연기는 시야 확보를 방해해 대피를 어렵게 하고, 유독가스를 마시면 15초 안에 의식을 잃습니다. 이러한 문제를 신속히 제거해 인명 피해를 막을 수 있는 스프링클러도 개발되고 있습니다.

단순히 살수장치가 아닌 더욱 진화 된 스프링클러가 기대되는 시점입니다. 화재의 진압도 중요하지만 그 무엇보다 중요한 것은 화재 사고를 막는 예방입니다. 언제, 어디서 일어날지 모르는 화재에 항상 대비하는 자세가 필요합니다.

스프링클러의 장단점
	장점 -자동 소화 설비로 초기 화재 소화율이 높다. -경보 기능이 있고, 오동작이 적다. -소화 재료가 물이므로 경제적이고, 수명이 길다. -취급 및 조작이 간편하고, 소화 후 목구가 쉽다.
	단점 -초기 투자비가 많이 든다. -물로 인한 2차적인 피해가 발생할 수 있다. -소화 후 반드시 제어 밸브를 잠가야 한다.

글. 황혜민