고층 건축물 연결송수관 설비의 효과적 활용에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

고층건축물은 화재 시 소방차 도달 높이의 한계로 인해 구조 및 소화 활동이 어렵고 연돌효과로 인해 연기와 열이 상층부로 빠르게 확산되어 인명피해를 증가시킬 수 있어 화재 시 조기 피난 및 초기진압이 매우 중요하지만, 초기진압에 실패하고 소화수가 고갈된 경우, 소방대가 화재를 진압하기 위해서는 연결송수관설비를 신속하고 효과적으로 활용하는 것이 중요하다.
건축물의 최상층에 설치된 방수구의 높이가 지표면으로부터 70m 이상이면 연결송수관설비의 가압송수장치를 설치하도록 하고 있으나 연결송수관설비의 가압송수장치 설치 대상에 대한 이러한 규정을 가압송수장치 설치 높이를 제한하는 것으로 잘 못 해석하여 지하층과 지상층에 2대의 가압송수장치를 설치하여 시스템이 복잡해지고 불안전성이 증가하고 있다.
이에 본 연구에서는 연결송수관설비 가압송수장치 설치기준 검토와 소방자동차 펌프 제원 분석, 기존 고층건축물 설계 사례 분석을 통해 시스템의 불안정성을 증가시키고 있는 문제점에 대해 검토하여 연결송수관설비의 효과적 활용방안을 제시하고자 하였다.
가압송수장치 설계 시 수리계산을 통해 소방펌프차의 성능을 고려한 합리적 설계가 이루어질 수 있도록 하고, 지하층에 연결송수관설비 가압송수장치를 설치할 경우, 펌프 흡입측 배관에 이르는 송수구 배관을 건식으로 할 때 발생할 수 있는 문제점을 검토하여, 충수 방안을 제시하였다. 또한, 가압송수장치가 작동 불능인 상태에서도 연결송수관설비를 활용할 수 있도록 바이패스 배관의 설치방안을 제시하고 수리계산을 통해 유효성을 검증하였으며 연결송수관설비 배관의 압력배관 사용 필요성을 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

High-rise buildings pose significant challenges for firefighting operations due to the limited vertical reach of fire apparatus and the rapid upward movement of smoke and heat caused by the stack effect. These conditions heighten the risk of casualties, underscoring the importance of early evacuation and initial fire suppression. When initial suppression fails and the building’s water supply is depleted, the rapid and effective use of the fire department connection system becomes essential for fire response operations.
Although current regulations require the installation of a pressure-boosting pump for fire department connection systems when the top-floor hose outlet is located more than 70m above ground level, this requirement is often misinterpreted as a limitation on pump installation height. Consequently, some buildings install two pumps—one in the basement and one at ground level—resulting in unnecessary system complexity and increased operational instability.
This study reviews fire department connection pressure-boosting pump installation standards, analyzes fire apparatus pump performance, and examines existing high-rise building system designs to identify factors that contribute to system instability. Based on these analyses, the study proposes measures to enhance the effective use of fire department connection systems.
Key recommendations include performing hydraulic calculations that incorporate fire engine pump capabilities to support rational pump design, evaluating issues arising from dry piping between the fire department inlet and pump suction line when pumps are installed in basements, and presenting a water-filling method to address such issues. Additionally, the study proposes a bypass piping configuration that ensures fire department connection functionality even when the pressure-boosting pump is inoperable, verifies its effectiveness through hydraulic analysis, and emphasizes the need for pressure-rated piping in fire department connection installations.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 범위 및 방법 2
• 1.3 기존의 연구 2
• 제 2 장 이론적 고찰 5
• 2.1 연결송수관설비 5
• 2.1.1 설비의 개념 5
• 2.1.2 국내 기준 5
• 2.1.3 해외 기준 8
• 2.2 소방자동차 펌프 성능 기준 19
• 2.2.1 소방청 소방장비 기본규격 19
• 2.2.2 소방자동차용 소방펌프의 KFI 인증기준 23
• 2.2.3 소방펌프의 성능기준 비교 25
• 2.3 화재 사례 분석 28
• 2.3.1 화재 사례 28
• 2.3.2 화재 사례 분석 33
• 제 3 장 연결송수관설비 문제점 분석 35
• 3.1 가압송수장치 설계 문제점 37
• 3.2 소화 활동상 문제점 38
• 3.2.1 펌프 흡입측 충수 38
• 3.2.2 가압송수장치 작동 불능 시 대안 부재 40
• 3.3 배관 설치 기준 문제점 41
• 3.4 펌프 토출량 문제점 42
• 3.4.1 수리계산 개요 42
• 3.4.2 수리계산 결과 분석 52
• 제 4 장 연결송수관설비 개선방안 55
• 4.1 가압송수장치 설계 55
• 4.2 가압송수장치 작동 불능 시 대안 57
• 4.3 배관 설치기준의 보완 57
• 4.4 펌프 토출량 58
• 제 5 장 결론 61
• 참고문헌 63
• Abstract 64