항공기 격납고의 스프링클러설비 적용 방안 연구

국문 초록 (Abstract)

항공기 격납고에는 대형 항공기를 수용할 수 있는 넓은 공간에 항공유, 윤활유, 유압유 등 가연성 액체가 다량 함유되어 있고 다양한 장비와 자재로 인해 특수한 화재 위험 환경을 갖고 있다. 이에 화재 시 일반 건축물과 달리 단기간에 대규모 피해가 발생할 수 있다.
현재 국내 항공기 격납고의 소화설비 대부분은 포소화설비에 크게 의존하고 있다. 포소화설비는 가연성 액체 화재에 효과적이지만 높은 유지보수 비용, 환경 오염, 오작동 시 항공기 손상 가능성 등 여러 한계가 있다.
이에 따라 최근 국외에서는 이러한 포소화설비의 한계를 인식하고 포소화설비를 단독으로 적용하기보다는 스프링클러설비를 보완하고 대체하여 적용하는 추세가 나타나고 있다. 이에 격납고 구조·화재 위험요인·국내외 기준을 검토하고, 포소화설비와 스프링클러설비의 성능·경제성·환경성을 비교 분석하여 연구를 수행한 결과, 다음과 같은 복합시스템을 제안하고자 한다.
첫 번째 대안은 상부에는 스프링클러설비, 하부에는 ILDFA, 위험지역에는 HPWM, 이 외에 이동식 F3 Foam을 사용하는 복합 체계를 사용한다. 이 대안은 환경성과 운영 연속성을 우선으로 확보한다.
상부에는 스프링클러를 설치하여 초기 화재의 HRR(Heat Release Rate)을 신속하게 억제하며 화염 확산을 지연시킨다. 하부에는 ILDFA를 적용하여 연료 누출에 따른 Pool Fire를 원천적으로 배제하고, 누유 감지와 배수·차단 기능을 동시에 수행할 수 있도록 한다. 국부 위험구역에는 HPWM(High Pressure Water Mist)을 설치하고 고압 미세수분무를 방사하여 기계·전자장비의 부식과 수침 피해를 최소화한다. 이동식 F3 Foam은 PFAS-Free 기반의 비불소포(F3)를 사용하며 필요 시 제한적으로 방출하여 잔여 화재 및 구조물 내부의 진압에 활용한다.
두 번째 대안은 상부에 스프링클러설비, 하부에 수동 포소화설비를 설치하며 인터록 제어 기반을 적용한다. 이는 기존 포소화설비를 즉시 철거하기 어려운 시설에서 실현 가능한 과도기적 방안이다,
상부 스프링클러는 초기 화재 감지 및 진압을 담당하며, 스프링클러가 성공적으로 열방출률을 억제할 경우 포소화설비는 자동 방출되지 않는다. 반대로 스프링클러가 화재를 완전히 제어하지 못하거나 화재가 급격히 확대되는 경우에만 포소화설비가 작동하도록 인터록 제어로 구성한다. 이로써 기존 포소화설비의 핵심 문제인 비화재 방출 위험을 줄이고, PFAS 기반 약제 방출로 인한 환경오염을 최소화할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Aircraft hangars contain a large amount of combustible liquids such as aircraft oil, lubricating oil, and hydraulic oil in a large space that can accommodate large aircraft, and have a special fire risk environment due to various equipment and materials. As a result, in case of fire, large-scale damage can occur in a short period of time, unlike general buildings.
Currently, most of the fire extinguishing facilities in domestic aircraft hangars rely heavily on fire extinguishing facilities. Although the fire extinguishing facility is effective against combustible liquid fires, it has several limitations, such as high maintenance cost, environmental pollution, and the possibility of aircraft damage in case of malfunction.
Accordingly, there is a recent trend in foreign countries to recognize the limitations of these encapsulation facilities and to supplement and replace sprinkler facilities rather than apply them alone. As a result of reviewing the hangar structure, fire risk factors, and domestic and foreign standards, and conducting a study by comparing and analyzing the performance, economy, and environmental performance of the encapsulation facilities and sprinkler facilities, I would like to propose the following complex system.
The first alternative is the upper sprinkler–lower ILDFA–HPWM–F3 Foam complex system, which prioritizes environmental and operational continuity.
Sprinklers are installed at the top to quickly suppress the heat release rate (HRR) of the initial fire and delay the spread of flames. ILDFA is applied to the lower part to fundamentally exclude pool fires caused by fuel leakage, and simultaneously perform leakage detection and drainage and blocking functions. HPWM (High Pressure Water Mist) is installed in the local risk area to radiate high-pressure fine moisture to minimize corrosion and waterlogging damage to mechanical and electronic equipment. The mobile F3 foam is limitedly discharged using PFAS-Free-based non-fluorinated foam (F3), and is used for residual fire and suppression inside structures.
The second alternative is the sprinkler facility – manual fire extinguishing facility – interlock control based system. This is a transitional solution that can be realized in facilities where it is difficult to remove existing fire extinguishing facilities immediately,
The upper sprinkler is responsible for initial fire detection and suppression, and if the sprinkler successfully suppresses the heat release rate, the fire extinguishing facility is not automatically discharged. Conversely, it is configured with interlock control so that the fire extinguishing facility operates only when the sprinkler does not fully control the fire or the fire rapidly expands. This reduces the risk of non-fire release, which is a key problem of existing encapsulation facilities, and minimizes environmental pollution caused by the release of PFAS-based drugs.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 범위 및 방법 3
• 1.3 기존의 연구 6
• 제 2 장 이론적 배경 8
• 2.1 포소화설비의 구조적 특성과 분류체계 8
• 2.1.1 포소화설비의 개요 8
• 2.1.2 포소화설비의 작동원리 9
• 2.1.3 포소화설비의 분류체계 10
• 2.2 스프링클러설비의 구조적 특성과 분류체계 12
• 2.2.1 스프링클러설비의 개요 12
• 2.2.2 스프링클러설비의 작동원리 13
• 2.2.3 스프링클러설비의 분류체계 14
• 2.3 항공기 격납고 소방시설 관련 기준 17
• 2.3.1 항공기 격납고의 특성과 화재 위험요인 17
• 2.3.2 국내 19
• 2.3.3 국외 20
• 제 3 장 격납고 내 소화설비 현황 및 문제점 분석 30
• 3.1 기존 포소화설비 현황 및 문제점 분석 30
• 3.1.1 포 소화설비 적용 실태 30
• 3.1.2 포 소화설비 오작동 사례 31
• 3.2 포 소화설비 문제점 분석 37
• 3.2.1 기술성 신뢰성 및 비화재 방출 위험 37
• 3.2.2 경제적 비효율성 및 자산 손상 42
• 3.2.3 환경 오염/인체 유해성 문제 및 대체 약제의 한계 45
• 3.3 포소화설비와 스프링클러설비의 비교·분석 48
• 3.3.1 설비 구조 및 작동원리의 차이 48
• 3.3.2 경제성 및 유지관리 측면의 차이 51
• 3.3.3 환경 및 안전성 측면의 차이 52
• 제 4 장 항공기 격납고 스프링클러설비 설치 방안 55
• 4.1 항공기 격납고 소화설비 개선 방향 55
• 4.2 복합 소화시스템 구축 56
• 4.2.1 시스템 구성 및 작동 개념 56
• 4.2.2 장점 및 효과 분석 60
• 4.3 상·하부 소화설비의 인터록 기반 복합 운영체계 62
• 4.3.1 시스템 구성 및 작동 개념 63
• 4.3.2 장점 및 효과 분석 65
• 제 5 장 결 론 67
• 참고문헌 69
• Abstract 71