소방시설업에 기반한 위험물시설의 안전관리 제도 도입에 관한 연구

노정엽 전주대학교 대학원 2023 국내석사

As of 2021, there are a total of 108,344 dangerous goods facilities such as factories installed in Korea. It was investigated that there were 81,338 storage locations, 24,511 handling centers, and 2,495 manufacturing facilities. There are 12,891 facilities requiring prevention regulations, accounting for 11.9[%] of all dangerous goods facilities, and the number of facilities requiring technical review and completion inspection by the Korea Fire Institute is 4,751, accounting for 4.4[%] of all dangerous goods facilities. There are 3,592 dangerous goods facilities that store and handle more than 3,000 times the designated quantity, accounting for 3.3[%], but they are managed as important facilities and are classified as facilities that require the installation of their own fire brigade. Design, construction, supervision, and management of buildings, firefighting facilities, electrical facilities, power communication facilities, gas facilities, etc. are implemented separately in accordance with the Building Act and each individual statute. However, it was analyzed that the 「Dangerous Goods Safety Management Act」 had no basis for the regulations on design, construction, and supervision of dangerous goods facilities and the scope of technical manpower and business. Design and construction of dangerous goods facilities can be performed by anyone with the ability, without special restrictions, and there is no need to be supervised for construction. In addition, the duty of periodic inspection or safety diagnosis of dangerous goods facilities by experts is limited to outdoor tank storages of 500,000 liters or more that store liquid dangerous goods, and the safety of other objects depends on regular inspections by related persons. In order to resolve institutional irrationality in the design, construction, and supervision of dangerous goods facilities and to improve the safety management of dangerous goods facilities, the introduction of a registration system for design, construction, supervision, and management of dangerous goods facilities was proposed. Based on the “firefighting facility business” under the 「Fire Protection Facility Construction Business Act」, the design, construction, supervision, and management of dangerous goods facilities were defined as “dangerous goods facility business”. The following are required as specific implementation plans for the introduction of dangerous goods facility business. By analyzing the results of a fact-finding survey on the design and construction entities of 1,267 dangerous goods facilities licensed in the Jeonbuk region during 2020~2022, it was used as a basis for the claim of introducing the design, construction, and supervision of dangerous goods facilities. In addition, by analyzing the results of a fact-finding survey on the safety inspection of dangerous goods facilities by the fire department in the Jeollabuk do region, it was used as a basis for introducing the dangerous goods facility management business. In order to listen to the opinions of on-site workers on the introduction of dangerous goods facility business, a questionnaire consisting of 16 optional questions and 1 descriptive question was distributed to dangerous goods safety managers, etc., and the responses of 110 recovered people were analyzed. Based on the results of the fact-finding survey and questionnaire, we have prepared specific implementation plans for the introduction of the dangerous goods facility industry, and the following are required. First, in order to establish a legal basis for the dangerous goods facility business, it is proposed to subdivide the current single legal system, the 「Dangerous Goods Safety Management Act」 into tentatively named 「Dangerous Goods Control Act」, 「Dangerous Goods Facility Act」, 「Dangerous Goods Facility Construction Business Act」, etc. . It is judged that it is effective to operate the “Dangerous Goods Facility Construction Business Act” as the legal basis for the dangerous goods facility business. Second, the classification of dangerous goods facility business into specialized and general industries based on technical manpower and capital, and a plan to limit the scope of business was proposed. The scope of business was determined based on the subject of prevention regulations in the field of design, construction, and supervision, and the field of management was divided into specialized and general industries based on the subject of technical review by the Korea Fire Institute. Third, it is necessary to recognize the expertise of the dangerous goods facility by composing a combination of a dangerous goods technician and a person who has obtained qualifications in other fields for the standard of technical personnel to be equipped in the dangerous goods facility business. Fourth, it is proposed to establish new national technical qualifications related to dangerous goods, such as dangerous goods technicians, dangerous goods engineers, and dangerous goods facility managers, to increase safety and efficiently manage dangerous goods facilities. Fifth, the installation and management of firefighting facilities installed in dangerous goods facilities must be included in the business scope of the dangerous goods facility business. 2021년 기준 대한민국에 설치된 제조소등 위험물시설은 총 108,344개소이다. 저장소가 81,338개소, 취급소가 24,511개소, 제조소가 2,495개소 설치된 것으로 조사되었다. 예방 규정을 작성하여야 하는 시설은 12,891개소로 전체 위험물시설의 11.9[%]이며, 한국소방산업기술원의 기술검토와 완공검사를 받아야 하는 시설은 4,751개소로 전제 위험물시설의 4.4[%]로 분석되었다. 지정수량 3,000배 이상을 저장 및 취급하는 위험물시설은 3,592개소로 3.3[%]이지만 국가 중요시설로 관리되고 있어서 자체소방대를 설치해야 하는 시설로 분류된다. 건축물, 소방시설, 전기설비, 전력통신설비, 가스시설 등의 설계·공사·감리·관리에 대한 실태조사 결과 건축법과 각각의 개별 법령에 의해 설계·공사·감리·관리가 분리되어 시행되고 있다. 하지만 「위험물안전관리법」에는 위험물시설에 대한 설계·공사·감리의 규정과 기술인력 및 영업의 범위에 대한 근거가 없는 것으로 분석되었다. 위험물시설에 대한 설계와 시공은 능력이 된다면 특별한 제한 없이 누구나 할 수 있으며, 공사에 대한 감리를 받지 않아도 된다. 전문가에 의한 위험물시설의 주기적 점검이나 안전진단의 의무는 액체 위험물을 저장하는 50만리터 이상의 옥외탱크저장소에 한정되어 있으며, 기타 대상의 안전은 관계인에 의한 정기점검에 의존하고 있다. 위험물시설의 설계·공사·감리에 대한 제도적 불합리 해소와 위험물시설에 대한 안전관리 제고를 위해 위험물시설에 대한 설계업·공사업·감리업·관리업 등록제 도입을 제안하였다. 소방시설공사업법에 의한 “소방시설업”을 기반으로 하여 위험물시설에 대한 설계업·공사업·감리업·관리업을 “위험물시설업”으로 정의하였다. 2020년~2022년 동안 전북지역에서 허가된 위험물시설 1,267개소의 설계와 공사 주체에 대한 실태조사 결과를 분석함하여 위험물시설 설계업·공사업·감리업 도입 주장의 근거로 제시하였다. 또한, 전북지역 소방서의 위험물시설 안전점검에 대한 실태조사 결과를 분석함하여 위험물시설 관리업 도입의 근거로 활용하였다. 위험물시설업 도입에 대한 현장 근로자의 의견을 듣기 위해 위험물안전관리자 등에게 선택형 16문항과 서술형 1문항으로 구성된 설문지를 배부하여 회수된 110명의 응답을 분석하였다. 실태조사와 설문조사 결과를 바탕으로 위험물시설업의 도입을 위한 구체적 실행방안을 마련하였으며, 다음과 같은 것들이 요구된다. 첫째, 위험물시설업에 대한 법적인 근거를 마련하기 위해 현재 단일 법령체계인 「위험물안전관리법」을 가칭 「위험물관리법」, 「위험물시설법」, 「위험물시설공사업법」 등으로 세분화하여 제정할 것을 제안한다. 위험물시설업에 대한 법적 근거는 「위험물시설공사업법」으로 운용하는 것이 효과적이라고 판단한다. 둘째, 위험물시설업에 대한 업종의 구분은 기술 인력과 자본금 등을 기준으로 하여 전문업종과 일반업종으로 구분하고, 영업의 범위를 제한하는 방안을 제시하였다. 영업의 범위는 설계, 공사 및 감리 분야는 예방규정 작성 대상을 기준으로 구분하였고, 관리 분야는 한국소방산업기술원의 기술 검토 대상을 기준으로 전문업종과 일반업종으로 구분하여 제시하였다. 셋째, 위험물시설업에서 갖추어야 할 기술 인력의 기준은 위험물기능장과 다른 분야 자격 취득자의 조합으로 구성하여 위험물기능장의 위험물시설에 대한 전문성을 인정할 필요가 있다. 넷째, 위험물시설에 대한 안전성을 높이고 효율적인 관리를 위해 위험물기술사, 위험물기사, 위험물시설관리사 등 위험물과 관련된 국가기술자격의 신설을 제안한다. 다섯째, 위험물시설에 설치되는 소방시설에 대한 설치와 관리를 위험물시설업의 업무범위에 포함되도록 하여야 한다.

소방전원보존형 자가발전 시스템(EPS-F)의 개발 및 특성 분석에 관한 연구

이원강 전주대학교 일반대학원 2013 국내박사

The purpose of this study is to examine the development and performance characteristics of a dual-purpose emergency power system that serves as a firefighting power source and a standby power source. This emergency power system for reserved firefighting power(EPS-F) is an emergency generator that selects its rating output capacity based on the power load for the firefighting system. Because the EPS-F can supply both the power load for the firefighting system and the power load for the standby system, it can prevent an overload during a fire that occurs simultaneously with a prime power outages and keep the firefighting system operational. Power outages caused by natural disasters, planned power cut-offs for renovations, and power outages due to a fire in the building are likely to occur. In case of a fire during a power outage, an overloaded emergency generator can cause a disastrous situation in which the power supply to the firefighting system is cut off. According to statistics published by the National Emergency Management Agency, the failure of firefighting systems can lead to very high mortality rates. Thus, a stable power supply from an emergency power source composed of a firefighting power source and standby power source is necessary to prevent such disasters. The power load for firefighting systems is the electric load required to supply the firefighting and fire prevention systems installed in a building as required by the safety laws. In case of a fire during a power outage, the power load is used in emergency alarms, evacuation, fire suppression, and firefighting. The power load for the standby system is the electric load required to keep the basic operation of the building running. These two types of power loads are necessary to fulfill the needs of the IT work environment and modern buildings that continue to be taller, bigger, and more complex. This paper analyzed the risk of overload faced by the existing emergency generators and those being developed because of their limited capacity. Traditionally, an emergency generator used in a building should have a load capacity that can supply both the power load for the firefighting system and the standby system. However, it was discovered that many buildings use emergency generators that have the capacity to supply only one or the other system in order to reduce costs. These generators can provide a building with sufficient power load for a standby system during relatively frequent power outages. However, if a fire occurs during a power outage, a standard generator cannot supply both the power load needed for the both firefighting system and the standby system. The emergency power source is drained by both systems and eventually fails to supply either. In the past, this serious danger has been a latent problem that lacked apparent countermeasures. Thus, the field of emergency power sources has been considered a blind spot in terms of fire safety operations. The EPS-F is an economic emergency generator that can resolve the dangers of overload by supplying both the power load needed for a firefighting system and the standby system during a simultaneous fire and prime power outage. Even when the combined power load for both systems exceeds the operating capacity of the generator, it can restrict the supply to the standby system to ensure continuous power supply to the firefighting system and also indicate how the power is being directed. The EPS-F is an In-house power generation system that guarantees fire safety and effective power regulation. 본 논문은 소방전원이 요구되는 소방부하 및 예비전원이 요구되는 비상부하 겸용의 발전기에서 소방부하 기준의 과부하 조건으로 용량을 선정한 비상발전기에 있어서, 화재 및 정전 시에 초래되는 과부하를 방지하여 소방시설 작동을 유지하는 소방전원보존형 자가발전 시스템(EPS-F)의 개발과 그 특성 분석에 관한 연구이다. 자연 재해에 의한 불시 정전 및 개보수를 위한 계획 정전 그리고 화재 시 건축물의 내부 요인 등으로 발생되는 정전은 피할 수 없다. 화재 및 정전 시 비상발전기에 과부하가 초래되면 전원 공급이 중단되어 소방시설의 미 작동에 의한 재난 상황이 초래된다. 소방방재청 통계에 의하면 소방시설의 미작동에 의한 막대한 인명 손실 사례가 보고되고 있다. 소방전원과 예비전원 등으로 구성되는 비상전원의 안정적인 공급은 재해 예방과 밀접한 관계를 갖고 있다. 소방부하는 건축물의 소방안전을 위해 법령에 의해 설치되는 소방시설과 방화 시설의 전력부하이다. 이는 화재 및 정전 시에 소방시설 등에 의한 신속한 경보와 대피, 화재 진압 및 소화활동에 요구되는 전력부하이다. 비상부하는 정전 시 건축물의 기본적인 기능 유지를 위한 시설의 전력부하이다. 이들 부하는 현대 건축물의 다양화, 고층화, 거대화, 심층화, 복합화 및 IT 사무 환경 등의 보편화에 의해 상존하는 화재 위험성 및 사용자의 민감한 요구에 따른 필수적인 부하이다. 따라서 이들 부하에 대응하여 기존에 설계 및 시공되고 있는 비상발전기의 용량 적용사례를 분석하여 과부하를 유발시키는 메커니즘을 제시하였다. 건축물에서 소방부하와 비상부하를 겸용으로 사용하는 비상발전기는 그 두 부하의 합산용량으로 사용하는 것이 과거의 방법이다. 그런데 소방부하 및 비상부하겸용 발전기를 적용하면서 설치비 절감을 목적으로 한쪽 부하 용량을 기준으로 비상발전기의 정격출력용량을 적용하여 시스템을 운용하는 사례가 있다. 이와 같은 시스템으로 설비가 운영되면 사용 빈도가 높은 비화재 정전 시에는 비상부하만 사용되므로 문제가 없다. 그러나 화재 상황의 정전 시에는 소방부하와 비상부하에 모두 비상전원이 공급되어 과부하로 인해 결국에는 비상전원의 공급 중단이 초래된다. 따라서 이와 같은 문제점의 발굴과 해결 대책이 없는 상태로 비상전원이 공급 되었기 때문에 안정적인 소방방재 운용의 한계점이 있었던 것으로 판단된다. 소방전원보존형 자가발전 시스템은 시공비 절감을 위한 과부하 설계 조건에서도 과부하의 위험성 해소를 위해 제공되는 비상발전기로서, 정전 시 또는 화재 상황의 정전 시에 소방부하와 비상부하에 비상전원을 동시에 공급하고, 과부하 발생시에 한하여 비상부하를 자동으로 제어하여 소방부하에 비상전원을 연속 공급하고 그 작동 상태를 표시함으로써 어떠한 경우에도 소방안전 성능 및 효율적인 관리 성능을 보장하는 자가발전설비이다.

대규모 재난대비 광역소방동원체계 구축방안에 관한 연구

최형호 전주대학교 대학원 2021 국내박사

한국 소방은 2020년 4월 1일자로 소방공무원의 신분이 지방직에서 국가직으로 전환되었다. 그러나 소방행정체제는 아직도 시•도 광역체제로 운영되다보니 대규모 재난 대응에 미흡한 점이 많다. 이에 본 연구에서는 국가차원에서 대응해야 할 대규모 재난의 경우 초기 소방력 총동원을 위하여 새로운 광역소방동원체계 구축안을 제시했다. 현행 광역소방동원은 2019년 8월에 이르러서야 “소방청장 지시사항”으로 그 기준을 개략적으로 정하였다. 이듬해 5월 “동원 및 운영관리에 관한 사항”을 훈령으로 정하였으며, 같은 해 8월에 “전국 특수구조단 권역별 통합대응체계”를 마련하여 현재 시범운영하는 과도기 단계에 있다. 현행 제도의 문제점을 간략하게 살펴보면 첫째, 재난유형과 특성에 관계없이 동일자원이 편성되기 때문에 동원자원 활용이 비효율적이다. 둘째, 동원자원에 대한 책임 있는 지휘자가 없어 방면별 지휘통제가 불가능하다. 셋째, 동원자원이 체계적으로 관리되지 않아 출동과 초기대응이 지연된다. 넷째, 실질적인 동원훈련과 유관기관 간 협력체계가 미흡하다. 잦은 지진 발생으로 광역소방동원체계가 발전한 일본의 제도를 요약하면 다음과 같다. 일본은 1995년 1월 고베대지진을 계기로 1995년 6월 긴급소방원조대를 창설하였고 2003년 6월 소방조직법에 법제화시켰으며 평상시부터 동원자원 등록제를 실시하고 있다. 일본의 긴급소방원조대 운영의 특징으로는 ① 기본동원부대 외에 특수재난을 대비한 부대를 편성 운영하고 있다. ② 지휘통제는 재난발생지역의 소방본부장이 하고 중앙은 주로 지원업무를 담당한다. ③ 각 동원부대에는 지휘대와 후방지원부대를 두어 방면별 지휘가 가능하고 자급자족을 원칙으로 한다. ④ 지역과 중앙은 재난발생 도도부현 재해대책본부에 소방응원활동조정본부와 지휘지원부대를 두어 상호간에 정보제공, 부대배치, 업무의 통합 및 조정 등을 원활하게 하고 있다. ⑤ 동원은 재난 규모에 따라 단계별로 확장된다. 즉, 재난발생지역을 중심으로 인근 4개의 도도부현이 1차 동원되고 확대 시에는 12개의 도도부현이 2차로 동원되며, 이보다 더 큰 대규모 재난은 별도의 액션플랜을 수립하여 전국에서 동원하고 있다. ⑥ 동원자원은 평상시 등록관리 하며 재난발생지역을 가정하여 응원부대의 배치, 진출거점, 연료보급, 숙영 등 수원(受援)계획까지 미리 작성하여 관리하고 있다. ⑦ 훈련에 있어서도 전국과 광역(지역블록)단위 실제 동원훈련을 실시하며 유관기관도 경찰의 광역긴급원조대, 국토교통성의 긴급재해파견대 등과 같이 단순 지원역할이 아닌 공동대응에 직접 참여하고 있다. ⑧ 소방청 장관의 지시로 동원되는 경우 소요되는 비용은 모두 국가가 부담한다. 본 연구에서는 이상과 같은 현 제도의 문제점과 일본의 긴급소방원조대의 운영을 참고하여 한국 재난환경에 적합한 새로운 광역소방동원체계를 다음과 같이 제시하였다. 첫째, 재난 유형에 적합한 동원부대의 편성이다. 공통재난에 대응 가능한 기본동원부대와 특수재난을 대비한 특수임무부대를 편성한다. 기본동원부대는 시•도별로 편성하되 지휘팀과 후생팀을 두어 독자적으로 활동 및 방면별 지휘가 가능토록 한다. 특수임무부대는 중앙119구조본부를 공통으로 편성하되 동원자원이 있는 시•․도만 부대를 편성한다. 둘째, 출동(동원)은 재난발생지역을 기준으로 거리와 시•도 소방본부 지휘체계를 고려하여 6개 기본권역과 확장권역으로 나눈다. 재난 시에는 가장 인접한 기본권역이 1차 출동하고 확대 시에는 근거리의 시•도 본부가 2차 출동하도록 한다. 동원규모는 1호부터 3호까지 3단계로 구분하며 인접한 지역은 최대 10%, 먼 지역은 5% 출동하는 것으로 한다. 셋째, 현장지휘는 긴급구조통제단 운영을 중심으로 시•도 소방본부장 지휘를 원칙으로 하되 필요에 따라 소방청장이 직접지휘 할 수 있도록 한다. 특수임무부대는 중앙119구조본부장이 총괄 지휘하며 필요에 따라 해당권역 특수구조대장이나 시•도 특수구조단장을 지정하여 운영한다. 동원자원 관리는 중앙과 지역통제단의 총괄지휘부 내에 광역동원담당을 신설하여 동원자원의 배치와 이동 등 업무를 지원한다. 넷째, 체계적인 자원관리와 재난대응 소요비용의 국가부담이다. 동원자원은 기본동원부대와 특수임무부대로 구분하여 평상시 등록관리 한다. 권역별 필수장비는 국고부담으로 보강하며 동원자원에 소요된 장비운용, 근무수당, 후생지원 등 비용은 국가가 부담한다. 다섯째, 동원자원 훈련과 유관기관의 협력체계 강화이다. 대규모 재난을 대비한 기본, 확장, 전국권역 등 재난확장 단계별 실제 자원동원 훈련을 유관기관과 협력하여 주기적으로 실시한다. 훈련 시는 수원계획에 따른 동원자원의 배치, 이동, 지휘, 후생지원, 유관기관과의 협력 등 전반에 걸쳐 실제 훈련을 실시하고 결과를 점검한다. 유관기관의 역할도 인명구조, 장애물 제거, 의료지원 등 직접 현장 활동에 참여토록 제도를 개선한다. 마지막으로 이상과 같은 구축방안은 실효를 거둘 수 있도록 소방기본법과 재난안전법 등을 제•개정하여 제도로 정착되도록 한다. 소방은 시대적 전환기를 맞이하고 있다. 이상과 같은 광역소방동원체계 구축방안이 정책으로 입안된다면 한국은 대규모 재난대비 대응체계를 한 단계 격상시킬 것으로 기대된다. The status of fire officials in Korea was changed from a local status to a state status on April 1, 2020. However, as a fire administrative system is still operated in the wide-area system such as city or province, there are not sufficient responses for large-scale disasters. Thus, this study proposes a new wide-area fire mobilization system for the initial mobilization of firefighting forces in the case of large-scale disasters to be responded at the state level. The current wide-area fire mobilization roughly set the standard of “the direction of Fire Commissioner” in August 2019. In May 2020, “matters concerning mobilization and operation and management” were given as instructions. In August of the same year, “the integrated response system of national special rescue units” was prepared. The system is currently in the transitional stage of pilot operation. To summarize the problems of the current system briefly, first, mobilization resources are not efficiently used because the same resources are organized regardless of disasters type and characteristics. Second, as there is no responsible commander for mobilization resources, command and control is impossible in each field. Third, as mobilization resources are not systematically managed, mobilization and initial responses are delayed. Fourth, substantial mobilization training and cooperative system between related agencies are insufficient. Japan has developed an inter-prefectural fire support system owing to frequent earthquakes. The system of Japan is as follows. Taking Kobe earthquake in January 1995, Japan established the Emergency Fire Response Team(EFRT) in June 1995 and it was legislated in the Fire Organization Law in June 2003. The mobilization resource registration system is enforced on a regular basis. The operational characteristics of EFRT in Japan are as follows. ① Units for special disasters are organized and operated in addition to basic mobilization units. ② Command and control is performed by the head of the fire department of the disaster area and the state fire agency mainly takes charge of supports. ③ Each support unit has a command unit and a rear support unit for command in each division. ④ Local and state fire departments have command support units to facilitate mutual provision of information, unit deployment, and integrated coordination of work. ⑤ Mobilization is expanded by stages in accordance with a disaster scale. For example, four nearby prefectures are mobilized around the disaster area at the first stage and 12 other prefectures are dispatched when the situation is extended. A separate action plan is established for larger scale disasters to be mobilized from all over the country. ⑥ Mobilization resources are registered and managed on a regular basis and plans to receive are made and managed including the placement of support units, entry point, fuel supply, and camping in the supposed disaster area. ⑦ Real mobilization training is performed in national and regional block units and related agencies also directly participate in joint responses, not playing simple support roles, such as the Inter-Prefectural Emergency Rescue Unit(IERU) of the police and the Technical Emergency Control Force of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism(MLITT). Referring to the problems of the current system and the operation of Japan's EFRT, the new wide-area fire mobilization system is presented to fit the disaster environment of Korea. First, a mobilization unit suitable for disaster types should be organized. In other words, basic mobilization units for common disasters and special mission units for special disasters should be organized. The basic mobilization unit is organized by city and province and has a command team and a welfare team for independent activities and command by division. In the special mission unit, the National 119 Rescue Headquarters should be organized in common only in the city or province that has mobilization resources. Second, mobilization should be divided into six basic and extended regions in consideration of distance based on the disaster area and the command system of city and provincial fire departments. In the event of disasters, the nearest basic region is firstly mobilized and in the event of further expansion, the city and provincial fire departments at close ranges are secondarily mobilized. The scale of mobilization should be divided into three stages from No. 1 to No. 3 with maximum 10% of mobilization for nearby areas and 5% for remote areas. Third, the fire scene should be operated by the emergency rescue control unit under the command of the head of city and provincial fire department in principle. However, the Fire Commissioner can directly command if necessary. The special mission unit should be commanded by the Commander of the National 119 Rescue Headquarters. If necessary, the chief of special rescue unit of a relevant region or the head of a city or provincial special rescue unit could be designated for operation. Moreover, the department in charge of managing mobilization resources should be established within the general command of the national or regional control unit to support the arrangement and movement of mobilization resources. Fourth, the state should bear the costs for systematic resource management and disasters response. Mobilization resources should be registered and managed on a regular basis separately in basic mobilization units and special mission units. Essential equipment costs for each region should be covered by the National Treasury. In addition, the state should cover the expenses of equipment operation, work allowance, and welfare support required for mobilization resources. Fifth, the training of mobilization resource and the cooperation system of related agencies should be enhanced. The real training of resource mobilization should be periodically performed by stages of basic, expanded, and national regions in cooperation with related agencies for large-scale disasters. The training session should include placement, movement, command, welfare support, and cooperation with related agencies in accordance with the plan to receive and the results should be inspected. Moreover, it is necessary to improve a system in order that related agencies can directly participate in field activities such as saving lives, removing obstacles, and providing medical support. Finally, the Framework Act on Firefighting Services and the Framework Act on Disaster and Safety Control should be enacted or amended and settled as a system in order that the above measures become effective. Firefighting is facing a turning point in the times. If the plan to establish a wide-area fire mobilization system is drafted as a policy, Korea is expected to upgrade its large-scale disaster preparedness system to the next level.

외국인 건설근로자의 안전관리 개선방안에 관한 연구

이연환 서울과학기술대학교 2019 국내석사

The objective of this study is to investigate the actual condition of foreign construction workers and to propose improvement plans and to provide safe work environment, therefore, fostering comfortable work environment by improving the competitive power of the company and country. The prior work site investigation and interview are done for A company’s twenty-five nationwide sites in this study. Among twenty-five sites, nine of them are sites of the country’s conglomerate and enterprise of middle standing. From April, 2018 to October, 2018, on-site interviews were completed based on the prior site investigation. Interviewees were foreign construction workers, work leader, manager form subcontractor, managing supervisor form general contract enterprise, on-site HSE manager, and foreign employees in HQ HSE division. The total number of participants in the prior investigation is 423, and the total number of participants in the interview is 67. One-to-one interviews with foreign construction workers were done with numerous times of visits. One-to-one or group Interviews with work leader, manager form subcontractor and managing supervisor form general contract enterprise were completed when visiting. With above methodology and procedure, safety management improvement plans for foreign construction worker are drawn. First, Organic site-support system must be established by headquarters. In order to improve the safety condition of foreign workers in domestic site which continuously grow in number, headquarters’ safety personnel must be assigned and their role and responsibility should be set. Second, Actual effective and practical HSE training must be implemented on site. As well as obeying the notice duty of Industrial Safety Law, stable education must be carried out by producing educational resource related to construct ability, and giving various experience and practice though various educational methodologies. Third, improvement of the safety attitude of the long- stay functionality personnel is required. The safety awareness of subcontractor’s domestic managerial supervisor must be reinforced with the same safety awareness enhancement which is mainly executed for general contract enterprise’s managerial supervisor in order to improve the safety attitude of the long- stay functionality personnel. Forth, the riskiness assessment based on the characteristic of foreign construction worker must be executed. Workers with various nationalities are participated in the construction site. Therefore, managerial supervisor in charge of work must fully check the different physical features of workers and revise the permitted range of risky work while analyzing the property of work. Lastly, various on-site safety facilities must be installed as well-visible standardized facilities. Writing only Chinese has limitation because workers have various nationalities. Pictogram, standardized visual information, with commonly understandable colors and shape must be taught and recognized. This will enable enhancement on cognitive ability and adapting ability to site so that industrial disaster will be prevented. 본 연구는 외국인 건설근로자의 안전관리 실태를 파악하여 개선방안을 제시하고, 안전한 일터를 제공하며 기업과 국가 경쟁력의 신뢰도를 향상시킴으로써 쾌적한 작업환경을 만드는데 그 목적이 있다. 본 연구는 A사의 전국 25개 현장을 중심으로 사전 현장조사와 인터뷰를 실시하였고, 국내 대형 건설사와 중견 건설사 9개 현장도 포함되었다. 국내 현장에 종사하는 외국인 건설근로자와 작업반장, 협력업체 관리감독자, 원청업체 관리감독자, 현장 안전관리자, 보건관리자, 본사 외국인 안전직원을 대상으로 2018년 4월부터 10월 말까지 사전 현장조사를 토대로 현장 인터뷰를 진행하였다. 본 연구에 참여한 사전 참여자는 423명이며, 현장 인터뷰 참여자는 67명이다. 현장을 수차례 방문하여 외국인 건설근로자들과 1:1 인터뷰를 진행하였고, 작업반장과 협력업체 내국인 관리감독자, 원청업체 관리감독자들도 현장 방문 시 사전 현황을 토대로 1:1 또는 집단 인터뷰를 진행하였다. 이상의 연구방법과 절차를 토대로 외국인 건설근로자의 안전관리 실태에 대한 개선방안을 도출하였다. 첫째, 건설업 본사의 현장에 대한 유기적 지원체계 구축이 필요하다. 점차 증가하는 국내 현장의 외국인 근로자에 대한 지속적인 안전관리 실태를 개선하기 위해 본사의 안전조직에 전담 또는 담당할 인력을 배치하고, 그 역할과 책임을 설정할 필요가 있다. 둘째, 실효성 있고 현장에서 실질적으로 작동되는 안전교육이 실시되어야 한다. 아울러 산업안전보건법 상 주지 의무가 준수되어야 하고, 현장 공정과 연계된 교육자료 제작과 이에 부합하는 교육형식의 다양한 체험 및 실습형 교육이 필요하다. 셋째, 장기체류 외국인 건설기능 인력에 대한 안전의식과 태도 개선이 필요하다. 현재 원청업체 직원 중심으로 이루어지는 관리감독자의 의식 개선을 협력업체 내국인 관리감독자 역시 동일하게 강화함으로써 외국인 건설기능 인력의 안전의식과 태도를 개선시키도록 하여야 한다. 넷째, 외국인 건설근로자의 특성을 반영한 위험성평가가 실시되어야 한다. 다양한 국적의 외국인 건설근로자가 현장에 투입되고 국적별 특징과 신체적 특성을 고려한 내용이 위험성평가에 반영되어야 한다. 또한 작업을 지시하는 관리감독자가 충분히 확인하고 작업의 특성을 분석하여 지속적으로 위험성의 허용 범위를 수정하고 개정하여야 한다. 끝으로, 현장에 설치되는 각종 안전시설물은 식별과 시인성을 높이는 통일된 안전시설물을 제작하여 설치하여야 한다. 현장의 다양한 국적 근로자가 여러 곳으로 이동하며 작업을 실시함에 따라 중국어 표기만을 병기하는 것에는 한계가 있고, 공통된 색체와 모양을 활용한 표준화된 시각 정보 픽토그램을 이용하여 인지시키고 교육함으로써 현장 적응력과 인지력을 향상시켜 재해를 예방하여야 한다.

가전제품의 최적 설계를 위한 위험 요소 발굴 및 신뢰성 평가 기술에 관한 연구

박형기 전주대학교 대학원 2013 국내박사

본 연구는 가전제품의 위험 요소 발굴 및 신뢰성 평가를 통하여 고장 발생 원인을 추적하고 그 대책을 수립하는데 있다. 제품의 위험 우선 순위(RPN; Risk Priority Number)의 계수화는 고장 모드 영향 및 치명도 분석(FMECA; Failure Mode Effects and Critically Analysis)을 실시하여 추출하였다. 그리고 초가속내구성시험(HALT; High Accelerated Life Test)을 실시하여 제품의 사고 유발 인자를 추출하였고, 불량품의 내구 수명 비교는 미니탭 프로그램(Minitab PGM)을 적용하여 해석하였다. 영상 수신기용 전해커패시터의 전기적 특성을 측정하여 부품의 사고 발생 과정 및 용량 선정 방식에 따른 최적 용량 계수를 설정하였다. 사고 제품의 실체를 분석한 결과 교류 전원부의 소손에 의한 발화인 것을 알 수 있었다. 전해커패시터의 정전 용량이 기준치 180uF의 공차 밖에 있었고, 공정 능력 계수(Ppk)는 0.46으로 확인되었다. 전해커패시터의 정전용량 평균은 168uF으로 확인되었고, 설계 이론 정전용량인 217uF으로 설계 변경함에 따라 사고 발생을 방지할 수 있었다. 통신기능 내장형 인쇄기판의 고장 원인 해석에서 IC의 박리 현상 및 정전기에 의한 파괴 등이 확인되었다. 패턴 설계 및 부품 시정수를 변경하여 절연 내압의 한계를 향상시킬 수 있었다. 내전압 시험 결과 1차 생산품이 5.40kV, 2차 생산품이 5.85kV, 최종 생산품이 9.50kV로 개선하였다. 또한 통계적으로 등분산(equal variance) 검증 후, 일원 분산 분석(one-way ANOVA)을 통해 실험의 유의성 여부를 확인하였다. 세탁 건조기에 적용되는 전원 모듈의 발화 해석에서 최초의 출화점은 전동기의 구동 모듈로 확인되었다. 구동부의 부하 전류 변동에 따른 온도 감지 시간을 측정하여 개선안을 도출시켰다. 보호 동작 시간을 400sec에서 350ses로 변경함에 따라 시스템이 안정화되었고, 효과적으로 전원을 차단할 수 있었다. 컴프레서 구동 시간 제어용 능동소자의 고장 원인은 과전압의 유입으로 판정되었다. HALT에 의한 고장 재현 부품과 시장 고장 부품과의 고장 시간 관계성은 통계적 해석을 통해 확인하였다. 시장에서 발생한 사고 부품은 40,000hr, HALT에 의한 불량품은 820hr에서 사고 유사성을 확인하였다. 그리고 통계적 생존 확률은 95% 신뢰도에서 평균 24% 이었고, 제품의 90% 고장 발생 시간은 59,042hr로 확인되었다. The purpose of this study is to trace the causes of failures in home appliances and to establish measures against such failures by identifying the risk factors of home appliances and evaluating their reliability. This study digitalized the Risk Priority Number (RPN) of a product by performing the Failure Mode Effects and Critically Analysis (FMECA). In addition, a High Accelerated Life Test (HALT) was performed to obtain product risk factors and the comparison on the durability of defective products was performed by applying the Minitab Program. This study measured the electrical characteristics of an electrolytic capacitor for an image receiver to set the optimum capacity coefficient according to the accident occurring process of a part and its capacity selection method. The analysis result of products to which an accident occurred showed that a fire occurred due to damage to the AC power supply unit. It was found that the electrostatic capacity of the electrolytic capacitor exceeded the tolerance of the standard value of 180 uF and that the process capability index (Ppk) was 0.46. It was found that the average electrostatic capacity of the electrolytic capacitor was 168 uF and that an accident could be prevented by changing the electrostatic capacity to the design theoretical electrostatic capacity of 217 uF. From the analysis of the causes of the failure of communication function embedded PCBs, it was found that they were damaged by IC detachment, static electricity, etc. The limit of insulation and withstanding voltage could be increased by changing the pattern design and part time constant. The test result of the withstanding voltage showed that it was increased to 5.40 kV for the primary products, to 5.85 kV for the secondary products, and to 9.50 kV for the final products. In addition, this study examined the significance of the tests by performing the one-way analysis of variance (ANOVA) after verifying the equal variance statistically. The ignition analysis of a power supply module applied to a dryer of a washing machine found that the initial fire occurrence point was the driving module of the motor. An improvement scheme was derived by measuring the temperature detection time according to the load current variation of the driver. The system was stabilized when changing the protection operation time from 400 seconds to 350 seconds and the power supply could be cut off effectively. The cause of the failure of the element for the control of the compressor operation time was found to be the overvoltage applied. The relation regarding the failure time between a part reproducing the failure due to HALT and a part purchased from a market to which failure occurred was investigated through statistical analysis. It was found that the parts to which a failure occurred while in use and the defective parts due to the HALT had a similarity of accident at 40,000 hours and 820 hours, respectively. In addition, it was found that the statistical survival was 24% on average at a reliability of 95% and that the 90% failure occurrence time of products was 59,042 hours.

축열식 지열설비 제어시스템의 안전성 평가에 관한 연구

유상효 전주대학교 2019 국내석사

본 연구에서는 축열식 지열설비 제어시스템의 제품을 제작하여 정밀저항, 절연저항, 내전압, 대기전력을 측정하고 제품 안전성을 평가하였다. 제작된 제어시스템은 KS 규격을 준수하여 제작하였다. 히트펌프의 설치기준은 KS B 6410, JIS C 9220, 한전설계기준 MS-4520-0006을 따르며 적용범위, 정격전압, 주파수, 소음, 재질, 절연재료, 축열조 등을 비교하였다. 축열식 지열설비는 여름철의 외부에 비해 낮은 대지속의 에너지를 열매체를 통해 얻고, 물을 축열조에 보관하였다가 필요한 시간에 열교환기를 통해 공급하는 방법이다. 겨울철은 외부에 비해 높은 대지속의 에너지를 동일한 방법으로 축열조에 보관하였다가 공급한다. 제어시스템은 배선차단기(MCCB; Molded Case Circuit Breaker), 누전차단기(RCD; Residual-current device), 퓨즈(Fuse), 노이즈필터(Noise Filter), 컨터버(Converter), 프로그램 가능 논리 제어장치(PLC; Programmable Logic Controller), 전자계전기(Electromagnetic Relay), 단자대(Terminal block), 접지(Ground) 등으로 구성된다. 제어시스템의 안전성을 평가하기 위한 실험실의 온도는 24[℃], 상대 습도는 18±2[%]에서 실시하였다. 정밀저항의 측정은 저항측정기(Resister Hitester, 3541, 0~1000[V], Hioki Corp., Japan)를 이용하였다. AC 220[V], 60[Hz]를 인가하였으며, 정밀 저항은 R상 및 N상을 측정한 결과 120~122[mΩ]로 확인되었다. 절연저항의 측정은 절연저항측정기(Insulation Resistance Tester, TOS 9201, Kikusui Electronics Corp., Japan)를 이용하였다. 실험은 R상과 접지(G) 사이, N상과 접지(G) 사이에 DC 500[V] 전압을 인가하여 측정한 결과 각각 969[MΩ], 983[MΩ]으로 확인되었다. 내전압의 실험은 내전압시험기(AC/DC Withstanding Voltage, TOS 9201, Kikusui Electronics Corp., Japan)를 이용하였다. AC 220[V], 275[V], 380[V]의 전압을 각각 인가하였고, 측정 결과 각각 40[mA], 51[mA], 70[mA] 등으로 측정되었다. 대기전력은 대기전력 측정기(Standby Power Test)를 이용하였다. 실험은 일반형차단기 및 절전형차단기를 각각 설치하여 진행하였다. 일반형의 평균 대기전력은 8.93[W], 절전형은 8.29[W]로 측정되었으며, 절전형이 일반형보다 약 0.64[W]의 대기전력을 절약 할 수 있는 것으로 확인되었다. 제어시스템의 신뢰성 검증은 미니탭 프로그램(Mini Tab PGM)을 이용하여 확률도, 히스토그램, 통계적 평균 등을 평가하였다. 판단의 근거는 평균, 표준편차, AD(Anderson Darling), P-값(P-value) 등을 이용하였다. AD는 0.418~0.817로 해석되어 모두 적합한 특정 분포를 나타냈다. 그리고 P-값은 신뢰수준 95[%]에서 0.031~0.308로 분석되어 모두 양호한 특성을 나타내는 것이 입증되었다. This study made a control system for thermal energy storage type geothermal equipment, measured the precision resistance, insulation resistance, withstanding voltage, and standby power of the control system, and evaluated its safety. The control system was made in compliance with the Korean Standard (KS). A heat pump is installed in accordance with the KS B 6410, JIS C 9220, as well as the MS-4520-0006, a design criteria of the Korea Electric Power Corporation (KEPCO). This study compared the application range, rated voltage, frequency, noise, material, insulation material, thermal energy storage tank, etc., between the above installation standards. Thermal energy storage type geothermal equipment obtains less underground thermal energy than above ground thermal energy in summer through a heating medium, stores water in the thermal energy storage tank, and also supplies water through a heat exchanger when required. In winter, it stores more underground thermal energy than above ground thermal energy in a thermal energy storage tank in the same manner before supplying it. The control system consists of a main circuit breaker (MCCB), residual current protective device (RCD), fuse, noise filter, converter, programmable logic controller (PLC), electromagnetic relay, terminal block, ground, etc. The temperature and relative humidity of the test room where the control system safety evaluation was performed were 24[℃] and 18±2[%], respectively. The precision resistance was measured using a resistance measuring device (Resister Hitester, 3541, 0~1000[V], Hioki Corp., Japan). AC 220V (60Hz) was applied to the control system. It was found that the measurement of the precision resistance of the R-phase and N-phase were 120~122[mΩ]. Insulation resistance was measured using an insulation resistance tester (TOS 9201, Kikusui Electronics Corp., Japan). Tests were performed applying DC 500[V] between the R-phase and ground as well as the N-phase and ground. It was found that the measurement of the insulation resistance was 969[MΩ] and 983[MΩ], respectively. The withstanding voltage test was performed using an AC/DC withstanding voltage tester (TOS 9201, Kikusui Electronics Corp., Japan). The result of measurement by applying AC 220/275/380[V] was 40/51/70[mA], respectively. The standby power test was measured using a standby power tester. The test for the standby power was performed by installing a general circuit breaker and power saving circuit breaker, respectively. The average standby power for the general and power saving circuit breakers was measured to be 8.93[W] and 8.29[W], respectively. It was found that the power saving circuit breaker could save more power by approximately 0.64[W] than the general circuit breaker. The reliability verification of the control system was performed by evaluating the probability plot, histogram, statistical averages, etc., using the Mini Tab Program. The averages, standard deviation, Anderson Darling (AD) value, P-values, etc. were used as the basis for the judgment. The AD was analyzed to be 0.418~0.817, showing appropriate, specific distribution for all cases. In addition, the P-value was analyzed to be 0.031~0.308 at a reliability level of 95[%], showing good characteristics for all cases.

원전 비상디젤발전기실의 공기 조기 방출식 저압 이산화탄소 소화시스템의 성능 평가

마진수 전주대학교 일반대학원 2013 국내박사

This research analyzed key variables that govern the performance of fire suppression (extinguishment) in the emergency diesel generator room of the nuclear power plant using the low pressure carbon dioxide (CO2) suppression system. The low pressure CO2 suppression system is suitable for suppressing fire in a large sized room utilized with a long pipe layout for the CO2 discharge. In addition, the implementation of an early-air-release method can enhance the discharge rate of the system by reducing the percent agent in the pipe. Based on the experiment methodology provided by NFPA 12, performance tests in the field at full scale discharges for the low pressure CO2 suppression systems with and without an early-air-release method were performed in the field. Computer aided simulations were also performed for the verification purpose. The performance test of low pressure carbon dioxide suppression system in the field at the full scale discharge was performed by discharging the CO2 gas agent directly to the targeted the emergency diesel generator room in the nuclear power plant and analyzing how the percent agent in the pipe and delay time were influenced to CO2 gas concentration in the room. Since the test result showed that the required percent agent in the pipe did not meet the manufacture’s recommended standards for the proper suppression of fire by exceeding its amount, the second set of performance test was performed utilizing with an early-air-release method. Using FDS, models of the existing low pressure CO2 suppression system and the low pressure CO2 suppression system with an early-air-release method in the emergency diesel generator room were studied in order to verify the performance trends of the fire suppression by comparing test results from the field. Furthermore, a model with the low pressure CO2 suppression system with an early-air-release method during an fuel oil fire was performed for the further verification. Both the performance test in the field at the full scale discharge and the simulation model show that the low pressure CO2 suppression system with an early-air-release method provides the significant improvement of the amount of CO2 release and its practical use in the long pipe layout. The salient conclusions for these studies are as follow: In the actual field test, the CO2 gas concentration in the room one minute after the discharge for the low pressure CO2 suppression system at the full scale discharge through 250 m pipe was 20.6 %, which was less than the surface fire design standard of 34 %. In addition, 72% of the target amount of CO2 was only discharged to the room. These outcomes are mainly caused by a long delay time of twenty two seconds and a shorter spray time of liquid CO2 to the system. Especially, a long delay time is resulted from a large percent agent in the pipe of 2.14 that is 3.9 times higher than the manufacturer’s recommendation. The simulation for the same type of model also had 22.5 % CO2 concentration. With the existing low pressure CO2 suppression system, an early-air-release method is implemented in order to decrease the percent agent in the pipe and increase the release time of liquid CO2. This implementation shortened the delay time to six seconds, and reduced the percent agent in the pipe to 0.22. As a result, discharging 93 % of target amount of CO2 was achieved. Furthermore, the CO2 gas concentration in the room was reached to 36.4 %, which exceeded 34 %. The simulation for the same type of model also resulted 35.1% CO2 gas concentration in the room. When the fuel oil fire was modeled in the simulation of the fire suppression in emergency diesel generator room using the low pressure CO2 suppression system with an early-air-release method, 40.2 % of the CO2 gas concentration was observed. This result is higher than the actual field test and the simulation results without the fuel oil fire. The higher CO2 gas concentration anticipates that diffusivity of CO2 gas is increased due to the fire, and more CO2 gas is generated by a byproduct of combusted materials. During the full scale discharge of low pressure CO2 suppression system with an early-air-release method in the field, indoor temperature was dropped to -85 ℃ that prevented instant sublimation of dry ice above -78.5 ℃ and generated high concentration of dry ice in the room. Although CO2 gas concentration was slowly recovered with time delay, the low sublimation rate of dry ice under the cryogenic condition caused the insufficient formation of CO2 gas in order to meet the required CO2 gas concentration one minute after the discharge. Beside the use of low pressure CO2 suppression system, the applicability of other gaseous fire suppression systems may be considered if substantive studies of detailed building characteristics for the targeted room and performance-based fire suppression designs using performance tests in the field at full scale discharges are followed. 원전의 비상디젤발전기는 원자로 출력운전 중 외부전원 상실사고, 냉각재 상실사고, 외부전원 상실사고 등이 발생할 경우 발전소 안전성 관련설비에 비상전원을 공급하기 위한 역할을 수행하는 중요 기기이며, 비상디젤발전기실 내에 설치되어 있다. 또한, 비상디젤발전기실 내부에서 발생하는 유류화재 진압과 비상디젤발전기의 직접적인 기기 건전성을 위하여 냉각작용과 함께 화재 심부까지 약제 침투가 용이한 이산화탄소 소화시스템을 표준원전과 수출형 원전에 사용하여 왔다. 본 연구에서는 장배관의 저압식 이산화탄소 소화시스템이 설치된 원전 디젤발전기실을 대상으로 소화성능을 분석하였으며, 배관내 용적비를 감소시킴으로서 방출유량을 증가시킬 수 있는 공기 조기 방출식 저압 이산화탄소 소화시스템에 대한 실규모 방출실험과 시뮬레이션도 수행하였다. 장배관을 갖는 저압식 이산화탄소 소화시스템의 실규모 방출실험 결과, 이산화탄소 농도는 표면화재 설계기준에 미치지 못하였으며, 이는 배관내 용적비가 제조사 권고기준을 초과하게 됨에 따라 이산화탄소 가스 분사시간인 Delay Time 길어지고, 이산화탄소 액체 분사시간이 단축되었기 때문이다. 배관내 용적비를 감소시키고 액체 상태의 이산화탄소 유동시간을 증가시킬 수 있는 공기 조기 방출식 저압 이산화탄소 소화시스템으로 변경하여 실규모 방출실험을 실시한 결과, Delay Time은 단축되었고, 배관내 용적비도 축소할 수 있었으며, 방호공간의 이산화탄소 농도는 표면화재 설계기준을 초과하여 만족할 수 있었다. 방출실험 결과와 시뮬레이션 결과를 종합하여 볼 때 배관내 용적비가 허용기준보다 큰 장배관으로 설계된 이산화탄소 소화시스템에서 공기 조기 방출식 저압 이산화탄소 소화시스템으로 설비를 변경할 경우, 이산화탄소 방출량은 현저하게 증가되는 것을 확인할 수 있었으며, 유류 화재가 발생한 상태에서 공기 조기 방출식 저압 이산화탄소 소화시스템의 시뮬레이션 결과는 방출실험보다 높은 이산화탄소 농도를 나타내었다. 공기 조기 방출식 저압 이산화탄소 소화시스템의 방출실험에서 실내온도는 하강에 따라 생성되었던 드라이아이스가 단시간에 승화하지 못하고 실내에 고농도로 축척되었다. 방출실험 결과에서 극저온 하에서 드라이아이스의 낮은 승화율은 가스농도 형성에 필요한 이산화탄소의 양을 부족하게 하였으며, 1분 방출 종료 후에 서서히 승화됨으로써 농도측정기에 의한 농도표현이 지연되는 것을 확인할 수 있었다. 결론적으로 이산화탄소 소화설비의 국가화재안전기준에는 별도로 규정되어 있지 않지만 공기 조기 방출식 저압 이산화탄소 소화시스템은 장배관을 갖는 저압 이산화탄소 소화시스템에 적용할 수 있다. 또한, 이상의 연구에서 제시된 성능 평가 결과에 따라 공기 조기 방출식 저압 이산화탄소 소화시스템을 기존 이산화탄소 소화시스템에 적합하게 적용할 경우, 원전 비상디젤발전기실의 화재 안전성에 크게 기여할 수 있을 것이다.

물리·화학적 특성분석을 통한 주방화재소화시스템 및 고체에어로졸자동소화시스템의 성능평가

김영근 전주대학교 대학원 2015 국내박사

The fire extinguishing system consist of scientific and technical elements in order to operate for the various fire fighting phenomenon. The adequate quality control through the performance evaluation test is very significant because the fire extinguishing system should be certainly operated in the event of fire. In this study, breaking away from the traditional methods which have been relay on the basic measures in the meantime, the performance evaluation of the fire extinguishing system was characterized by measuring the physical and chemical properties. The quantitative data measured by physical and chemical analysis of the performance fire extinguishing systems plays an important role for performance improvement and efficiency advancement of the fire extinguishing systems. This dissertation describes the novel technic and physicochemical characteristics analysis method for the performance prediction of the kitchen equipment fire extinguishing systems and pyrogenic condensed-aerosol fire extinguishing systems. The performance of kitchen equipment fire extinguishing system was tested using a novel nozzle distribution test in relation to a point of visual approach. The visual nozzle distribution data was obtained from the mapping of the collected fire extinguishing agent to each position and the gradient was given in accordance to the visually collected amount. The effective discharge time of fire extinguishing systems was determined by the nozzle structure and size. The visual nozzle distribution test provided relevant information regarding the performance evaluation of the kitchen equipment fire extinguishing system, including the nozzle coverage area, the effective amount and the distribution uniformity of fire extinguishing agents. The performance evaluation was conducted to study the extinction effectiveness of pyrogenic condensed-aerosols in gaseous fire extinguishing systems through the ISO 15779. The thermal characteristics of solid aerosols as an extinguishing agents were evaluated by using thermal gravity and differential thermal analysis. The modified closed pressure vessel test of the solid aerosol extinguishing agent was also measured to ensure the safety of extinguishant. Consequently, the results indicated the visual nozzle distribution test was an excellent method for analyzing the performance efficiency of the kitchen equipment fire extinguishing system and the calculations for the proper amount of a fire extinguishing agent to improve the kitchen equipment fire extinguishing system. The thermal analysis results showed that the resin added to the main component of potassium nitrate has the effectiveness to mitigating the exothermic reaction of the pyrogenic condensed?aerosol extinguishing agent. The results of fire extinguishing test revealed the extinguishing capability of a pyrogenic condensed-aerosol extinguishing agent as a total flooding gaseous extinguishing system. Key Words Fire extinguisher, Fire extinguishing system, Kitchen fire extinguishing systems, Nozzle, Nozzle distribution, Performance test, Performance evaluation, Pyrogenic condensed-aerosol extinguishing system, Halon 1301, Gaseous extinguishing system, GWP 소화시스템은 다양한 화재현상에 적합하게 작동하도록 과학적이고 기술적으로 구성되어 있다. 화재상황에서 정확하고 즉각적으로 작동해야하는 소화시스템의 특성상 성능평가를 통한 적절한 품질관리가 매우중요하다. 본 연구에서는 소화시스템의 성능평가와 관련하여 그간에 사용되어온 전통적인 기초 측정 장비에 의한 성능평가방법에서 벗어나 물리적 특성 분석과 화학적 특성분석을 통하여 소화시스템의 성능을 분석하였다. 이러한 물리화학적 분석은 소화시스템의 성능을 정량적으로 평가 할 수 있으며 이러한 정량적인 데이터는 소화시스템의 성능개선 및 효율 향상을 위해 매우 중요한 역할을 한다. 본 학위논문은 주방화재소화시스템과 고체에어로졸소화시스템에 대한 물리화학적 분석과 새로운 성능분석 기술을 통하여 성능을 평가하고 예측할 수 있는 성능평가방법에 대하여 기술하고 있다. 주방화재소화시스템의 노즐성능과 관련하여 소화약제량 분포를 시각적으로 한눈에 분석 가능한 노즐분포시험을 통하여 소화성능을 정량적으로 분석하였다. 소화약제 분포 데이터는 소화약제 방출량을 채수된 각각의 위치에서 방출량 지도를 작성하여 분석하였으며 유효방출시간 측정을 통하여 주방화재소화시스템의 노즐 구조와 형상이 방출성능에 어떤 역할을 하는지 분석하였다. 시각적 방사분포시험을 통하여 노즐방호면적, 효율적인 소화약제량 산정, 방사분포의 균일성 확인 등 소화시스템의 방출성능을 확인할 수 있었다. 고체에어로졸소화시스템은 ISO 15779 및 UL 2775의 관련 시험방법을 통하여 소화성능을 평가하였다. 고체에어로졸 소화약제의 특성은 열중량분석법(TG) 및 시차열분석법(DTA)을 통하여 열적거동을 분석하였고 제한폐쇄압력용기시험(MCPVT)을 통하여 고체에어로졸소화약제의 안전성을 확인하였다. 시각적 노즐 분포시험이 주방화재소화시스템의 성능효율을 측정하는 매우 유효한 시험방법임을 확인하였고 측정된 분포데이터를 통하여 주방화재소화시스템의 성능개선을 위한 최적의 소화약제량을 산출하였다. 고체에어로졸소화시스템의 열적거동분석을 통하여 수지가 첨가된 질산칼륨이 주성분인 고체에어로졸소화약제는 발열반응에 매우 효과적인 소화약제임을 알 수 있었으며 소화시험을 통하여 고체에어로졸소화시스템이 전역방출방식에서 가스계소화약제로서의 우수성을 확인하였다.

열동전자식 MCCB의 소손 패턴 및 작동 기구부의 메커니즘 판정에 관한 연구

이재혁 전주대학교 대학원 2013 국내석사

The purpose of this study is to examine the damage pattern of a thermal-magnetic molded case circuit breaker (MCCB, 1Φ 2W, AC 220V, 30A, 60Hz, DACO, DBE 32BE, Korea) as well as its operation mechanism. The purpose of the MCCB is presented in KS C 8321, IEC 60947-1 and 60947-2. However, NFPA 70, which specifies the requirements for the safety of MCCB users, is different from KS C, IEC, etc. When the MCCB is turned on, the metal operation pin inside the MCCB moves to the front and the up/down movement bar is located at the bottom. When it is turned off, the metal operation pin is in the same state as it is when the MCCB is turned on but the up/down movement bar is located at the top. When the MCCB is tripped, theoperation handle is in the horizontal position and the metal operation pin moves to the rear, with the up/down movement bar is in the same state as it is when the MCCB is turned off. The non-flammability test performed in accordance with the UL 94 showed that it took approximately 240∼300 seconds until the MCCB surface was half burnt while it took 480∼540 second until it was completely burnt. In addition, it was found that even though overcurrent was not applied, if the thermal-magnetic MCCB was exposed to a flame for a certain period of time, its trip device operated. The combustion test performed in accordance with the KS C standard showed that it took approximately 60 seconds until the MCCB surface was half burnt while it took approximately 120 seconds until it was completely burnt. With the trip bar of the operating mechanism inside the MCCB being damaged, when approximately 3 seconds elapsed after supplying 600A for 5 seconds with a primary current injection test system (PCITS, ODEN AT/1X BH-62421, Programma, Sweden), it was observed that white smoke occurred inside the MCCB and the trip device operated. It was found that when heat resistance treatment of an MCCB was performed at 180℃ for 6 hours, the operating handle was severely deformed, the trip bar was melted and the metal operation pin had moved to the trip position. That is, in the case of a thermal-magnetic MCCB, not only overcurrent flows through it, but it is also tripped if it is exposed to temperatures higher than 180℃ for a certain period of time. This study performed tests by short-circuiting the power supply side and load side of an MCCB and applied withstand voltage of 6kV repeatedly for 60seconds, all of which showed good characteristics. In addition, both the MCCB insulation performance test and withstand voltage test, which were performed after conducting a normal waterproof test for 900 seconds in accordance with KS C 0284, showed outstanding characteristics. As can be seen from the above, if a thermal-magnetic MCCB is subject to overcurrent and is short-circuited, and it is exposed to temperatures higher than certain temperature, the trip device of the operation mechanism may operate. Therefore, in order to reduce errors, it is recommended that any judgments be made by taking situations into consideration comprehensively. 본 연구는 열동전자식 배선용차단기(MCCB; Molded Case Circuit Breaker, 1 Φ 2 W, AC 220 V, 30 A, 60Hz, DACO, DBE 32BE, Korea)의 소손 패턴 및 작동 기구부의 메커니즘을 판정하는데 있다. MCCB의 용도 및 목적은 KS C 8321, IEC 60947-1, 60947-2 등에 제시되어 있다. 그러 나 NFPA 70은 MCCB 사용자의 안전에 관한 규정으로 KS C, IEC 등과 차 이가 있다. MCCB가 켜짐(ON) 상태일 때 내부의 금속 작동핀은 전면부로 이동하 고, 상하 가동편은 아래에 위치한다. 꺼짐(OFF) 상태일 때는 내부의 금속 작동핀은 ON 상태와 동일하고, 상하 가동편은 상부에 위치한다. 트립 (Trip) 상태일 때는 작동 손잡이가 수평으로 위치하며, 내부의 금속 작동핀 은 후면으로 이동하고, 상하 가동편은 OFF 상태와 동일하다. UL 94에 의한 난연성 실험에서 MCCB의 표면이 반소되는데 240∼300 sec 정도 소요되었고, 전소되는데 480∼540 sec이 걸렸다. 또한 과전류가 흐르지 않아도 화염에 열동전자식 MCCB가 일정 시간 노출되면 트립 장치 가 작동되는 것을 알 수 있었다. KS C를 적용한 연소 실험에서 MCCB의 표면이 반소되는데 약 60 sec, 전소되는데 약 120 sec 소요되었다. MCCB의 내부 작동기구부 트립바(Trip bar)가 소손된 상태에서 대전류 공급장치(PCITS; Primary Current Injection Test System, ODEN AT/1X BH-62421, Programma, Sweden)로 600 A를 5 sec 동안 공급한 후 약 3 sec가 경과되었을 때 MCCB 내부에서 흰색의 연기가 발생하였고, 트립 장치가 작 동되는 것을 확인할 수 있었다. MCCB를 6 hr 동안 180 ℃에서 내열 처리하였을 때 작동 손잡이는 심하 게 변형되었고, 내부의 트립바가 녹았으며 금속 작동핀은 트립 상태로 이동 한 것으로 확인되었다. 즉, 열동전자식 MCCB는 과전류의 통전뿐만 아니라 180 ℃ 이상의 온도에서 일정 시간 노출되면 트립 현상이 발생한다. MCCB의 전원측 및 부하측을 각각 단락시키고, 내전압 6 kV를 60 sec 동안 5회 반복 인가한 실험에서 모두 양호한 특성을 보였다. 또한 KS C 0284에 의한 일반 방수 실험을 900 sec 동안 실시한 후 MCCB의 절연 성능 및 내전압 실험 등을 실시한 결과 모두 우수한 특성을 보였다. 이상의 결과에서 알 수 있듯이 열동전자식 MCCB는 과전류 및 단락뿐만 아니라 일정 온도 이상에 노출되면 작동기구의 트립 장치가 작동할 수 있으 므로 종합적인 상황을 고려하여 판정하는 것이 오류를 줄일 수 있다.

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