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문철환,최유정,최재욱 한국화재소방학회 2021 한국화재소방학회논문지 Vol.35 No.2
Copper pipes used in fire sprinkler systems are somewhat superior to steel pipes in terms of corrosion resistance. Theyhave been widely used in apartments since 2010, but their firefighting performance has not been firmly established due toleakage caused by pitting. In order to solve this problem, copper pipes need to be replaced by pipes made of other materialssuch as STS or C-PVC, which, however, would impose an economic burden on the party responsible for maintenance, aswell as economic loss to other relevant parties and inconvenience to residents. Although 27 leakages occurred in the Eregion in 2018, it was found that the number of incidents was reduced to just one case after an application of corrosioninhibitor. Therefore, for 2 months beginning in October 2020, a second project to reduce piping corrosion was conductedwith 2,000 households in five regions nationwide. During this period, the standing fire water of five apartment buildingsin the A region was measured as having a pH 8.34–9.08, an ORP -94.9–-135.8 mV, and an EC 0.097–0.137 ms/cm, whichindicated a need for improvement. Subsequently, a corrosion inhibitor was poured into the fire water, resulting in improvedvalues of pH 11.13–11.26, ORP -257–-265.5 mV, and EC 4.189–5.769 ms/cm, which demonstrated the effect of preventingpipe corrosion. It was evident that water-soluble silicate was adsorbed on the metal pipe of the anode to form a thinmonolayer, which induced basicity by increasing the pH and by decreasing the ORP, which eventually minimized corrosion. 소방용 수계시스템에 적용되고 있는 동(Copper)배관은 철(Steel)에 비해서 상대적으로 내식성이 우수한 제품으로2010년도를 전후로 공동주택에 많이 적용하였으나, 공식(Pitting)에 따른 배관 누수로 인해 소방의 성능이 확보되지못하고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 배관을 다른 재질(STS, C-PVC 등)로 교체 할 경우 관계자들의 경제적 손실과 입주자들의 불편함이 확대될 수밖에 없는 실정이다. 2018년 E지역에서 27건의 누수가 발생하였으나 부식억제제를 투입한 결과 1건으로 감소하는 것을 확인하였다. 따라서 2020년 10월부터 2개월 동안 전국 5개 지역 2,000여 세대에 대하여 2차 배관 부식 개선 연구를 통해 A 지역 5개 동의 정체된 소화수(수돗물)에서 pH 8.34~9.08, ORP-94.9~-135.8 mV, EC 0.097~0.137 ms/cm의 범위 값이 도출되어 개선이 필요함을 확인하였다. 부식억제제를 주입한결과 pH 11.13 ~ 11.26, ORP -257~-265.5 mV, EC 4.189~5.769 ms/cm로 나타났다. 수용성규산염은 양극부분의 금속배관 표면에 흡착되어 얇은 단분자막을 형성하여, pH를 증가시켜 알칼리화를 유도하고 ORP를 낮추어 환원성을 높임으로써 부식방지에 효과가 있는 것으로 판단된다.
소방용 강관배관 부식계수를 고려한 수리계산 적용방안에 관한 연구
문철환,강호정,최재욱 한국화재소방학회 2020 한국화재소방학회논문지 Vol.34 No.4
With the recent enlargement and complication of buildings, damage caused by the incidents of fires breaking out areescalating. Consequently, the use of sprinkler facilities is increasing among water-based fire extinguishing systems. Pipingmaterials used in fire prevention systems include carbon steel (for general or pressure pipeline), CPVC, copper, andstainless-steel. Among these, the steel and CPVC pipes, which are commonly employed in fire prevention, were consideredfor testing the reliability of the water-based systems. This analysis was performed using the PIPENET software to performhydraulic calculations in order to examine the flow and pressure at the terminal head when the corrosion coefficient wasapplied; this coefficient was applied considering the aging of pipes. Assuming a uniform pipe diameter in the steel pipes,the rated flow in the pump installed on the first floor of the basement was reduced by over 10% after 20 years had passed(C value of 90); moreover, the reduction in pressure and flow at its terminal head exceeded 30% and 16.5%, respectively. The results indicate that it is difficult to ensure the reliability of these fire prevention facilities. Furthermore, according toour estimation, considering 30 years had passed (C value of 80), the rated flow of the pump was reduced by over 15%,and the corresponding reduction in pressure and flow at its terminal head exceeded 42% and 24%, respectively. 최근 건축물의 대형화, 복잡화로 인하여 화재 발생 시 그 피해가 증가하고 있어 수계소화설비에서 스프링클러설비의 중요성이 확대되고 있다. 소방용 배관재로는 탄소강관(일반배관용᛫압력배관용), CPVC관, 동관, 스테인리스강관등이 있으며, 소방용 배관으로 널리 사용되고 있는 강관배관 및 CPVC관에 대하여 배관의 노화를 고려한 부식계수적용 시 말단헤드에서의 유량과 압력을 분석하기 위해 PIPENET 수리계산프로그램을 사용하여 수계시스템의 신뢰성을 분석하였다. 강관을 적용하였을 경우 배관 구경이 동일한 조건에서 20년경과(C값 90)후 지하 1층에 설치된 펌프에서의 정격유량은 10% 이상 감소하였으며, 말단헤드에서의 압력과 유량은 각각 30%, 16.5% 이상 감소하여 소방시설의 신뢰성 확보에 문제가 있는 것으로 확인되었다. 또한 30년(C값 80) 경과 시 펌프에서의 정격유량은 15% 이상감소하였으며, 말단헤드에서의 압력과 유량은 각각 42%, 24% 이상 감소하는 것으로 결과 값이 도출되었다.
경기도의 2개 시·군 사례를 통한 농어촌지역 하수도 정비 추진 방안
문철환(Chul Hwan Moon),안지훈(Ji Hoon Ahn),장미정(Mi Jeong Jang),이상협(Sang Hyup Lee),조영무(Young Moo Cho),김연제(Yun Je Kim) 大韓環境工學會 2010 대한환경공학회지 Vol.32 No.6
2009년 환경부는 ‘농어촌지역 하수도정비 종합계획’을 발표하면서 도시지역과 농촌지역의 하수도 서비스 격차를 줄이고 농어촌지역의 생활환경을 개선하기 위하여 2015년까지 약 4조 7천억 원의 예산을 투입하여 농어촌지역의 하수도 보급률을 75%까지 향상하겠다고 밝혔다. 하지만 이번 종합계획은 소규모하수도의 문제점을 정확히 파악하지 못하고 있어 하수도 보급률 증가에 따른 수질개선 효과는 기대하기 어려울 것이다. 따라서 본 연구에서는 경기도의 2개 지역 마을하수도 정비사례를 중심으로 마을하수도의 문제점과 해결방안에 대해서 알아보고, 종합계획을 추진하는데 고려되어야 할 사항들에 대해서 논의하고자 한다. 현장조사를 통하여 하수의 불균등 유입, 저유량, 저부하 등의 문제가 공통적으로 발생하고 있는 것을 파악하였다. 유입되는 부하량에 맞게 처리시설의 운전 방법을 개선해야 하지만 대부분의 시설들이 설계시 제시된 운전인자로 운전되고 있어 처리효율이 저하되는 것으로 조사되었다. 정밀진단에서는 문제점에 대한 해결방안으로 유량균등화, 포기/비포기 비율 조절 등을 검토하여 현장에 적용하였으며, 그 결과 유기물 및 탈질산화 반응에 의한 T-N의 처리효율 개선되는 것을 확인할 수 있었다. In 2009 the Korea Ministry of Environment announced `A Comprehensive Plan for the Improvement of Sewer Service in Rural Area` aiming at reduction of the sewer service gap between urban and rural areas as well as improvement in the residential environment of the rural area. According to the plan, the sewer system supply rate for the rural area is expected to reach up to 75% until 2015 with the budget of 4.7 trillion won (Korean currency). It is not certain, however, that the increase in the sewer system supply rate will accompany improvement of water quality in receiving water because several veiled problems that can occur in small-scale sewer treatment plants are poorly addressed in the plan. In this study, those issues for the small-scale sewer treatment plants and their solutions were discussed based on a case study in which we investigated 19 treatment facilities at two rural regions in Gyeonggi province. This study also included strategies useful for the plan. From the results of investigation, some problems, e.g., high hourly variations but low in flowrates and low mass loading were commonly identified. Although operation parameters in sewer treatment plants require to be modified depending on the mass loading, most of the plants were operated with the initial design parameters which causes the decrease of removal efficiency. In the intensive diagnosis, we arranged and applied solutions (e.g., flow equalization, air on/off time control, etc) to the two selected plants and found out improvement of effluent water quality, especially organic matters (COD and SS) and T-N with better denitrification performance.