유리벌브형식 스프링클러 헤드 부식 원인에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

현대 과학기술의 발전과 건축기술 혁신이 건축물의 규모와 복잡성이 크게 증가하였다. 특히 반도체·디스플레이와 같은 첨단 제조 공장은 고가의 설비와 민감한 제품이 밀집된 특수 환경으로 변모하면서, 화재 발생 시 인명·재산 피해 위험이 크게 확대될 수 있다. 이러한 위험성을 최소화하기 위해 수계 소화시설인 스프링클러가 필수적인 안전장치로 인식되고 스프링클러는 온도 상승에 감응하여 헤드에서 자동으로 물을 방사함으로써 화재 초기 단계에서 급속히 냉각·질식을 유도하고, 화재 확산을 효과적으로 차단한다.
스프링클러 설비에서 헤드는 화재 안전성 확보의 핵심 부품이며, 프레임, 반사판(디플렉트), 감열체, 밸브캡 등으로 구성되며, 감열체(유리벌브 또는 금속체)가 고온에 노출되면 파손·변형되어 방수구가 개방되고 소화용수가 방출되면서 살수 되는 구조이다. 그러나 헤드는 주로 금속 재질이기 때문에 장기 운용 시 내부·외부 부식으로 미세누수와 소화수 방출을 초래하여 수손 피해를 야기한다. 또, 화재 발생시 정상적인 소화를 방해할 수 있어 헤드의 내구성과 신뢰성을 확보하는 것이 화재 안전을 위한 필수 요소이다〔1〕.
선행 연구에서는 제조·시공 단계의 환경 분석, 성분·전기화학 분석, 부식 이론 고찰 등을 통해 부식 원인을 규명하고, 부식 억제제를 주입하는 방안 등이 제시되지만 일반 현장에서 적용에는 제약이 따른다. 따라서 스프링클러 헤드의 구조·재질·성분을 분석하여 실효성 있는 대안을 제시하고자 한다.
이에 본 연구는 부식이론을 통해 근본 원인을 찾고, 유리벌브형 스프링클러 헤드의 부식 예방을 위한 대책으로 헤드 구성품의 재질변경을 통한 전위차 해소, 비금속 재질코팅 등 방안을 도출하였고, 주기적 점검을 통해 부식으로 인한 염의 생성 등 관찰하여 누수 현상을 예방하는 방안을 제시하므로 산업 현장에서 활용되는 헤드 부식에 따른 수손 피해를 예방하고자 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

While responsible for the maintenance of fire protection facilities at electrical and electronic manufacturing sites, I became deeply aware of the risks posed by fire accidents. This experience led me to develop a keen interest in fire detection and suppression systems, particularly focusing on fire detectors and sprinkler systems. Among these suppression systems, I discovered that salt formation and minor leakage from sprinkler heads were causing significant damage in high-density electrical and electronic manufacturing environments, underscoring the critical need for preventive maintenance.
Although sprinkler heads are manufactured, transported, and managed under uniform conditions across various manufacturers in terms of their structure and performance, the selection of materials for individual components within the head is dictated by each manufacturer's specific technological capabilities.
At Manufacturing Site A, salt formation and corrosion were observed exclusively in downward-facing glass bulb-type sprinkler heads. The challenge of visual inspection for upward-facing types, due to their elevated installation locations, was also a contributing factor to this specific observation.
Microscopic observation and XRF elemental analysis provided a valuable opportunity to investigate the process of salt formation. Through this research, we established the objective of preventing galvanic corrosion caused by dissimilar metals and proceeded to devise effective countermeasures.
While it may not be feasible to inspect every piece of equipment installed and operated on-site, the progression of corrosion can be monitored through sample inspections, water quality management, continuous monitoring, and cumulative data management. This approach facilitates proactive preventive maintenance, which can effectively prevent leaks resulting from head corrosion and mitigate potential damage.
By standardizing these processes and implementing them correctly, it will be possible to prevent accidents.

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 3
• 제 2 장 이론적 배경 4
• 2.1 소방시설의 부식 특성 4
• 2.1.1 부식의 발생원인 4
• 2.1.2 부식의 종류 6
• 2.1.3 부식의 영향 인자 15
• 2.1.4 구리(Cu)의 부식 20
• 2.2 소방 배관의 국내·외 관리 기준 현황 23
• 2.2.1 국내 규정 23
• 2.2.2 국외 소방법 및 기준(미국 NFPA) 24
• 제 3 장 원인 분석 및 문제점 도출 28
• 3.1 실험절차 및 실험방법 28
• 3.2 사례 분석을 통한 문제점 도출 29
• 3.3 스프링클러 헤드 부식 분석 고찰 37
• 3.4 관리적 문제점 도출 39
• 제 4 장 개선방안 40
• 4.1 기술적 개선방안 40
• 4.2 관리적 개선방안 41
• 제 5 장 결 론 42
• 참고문헌 44
• Abstract 45