(초)고층 재난현장 대응기술 개발에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

< 국 문 초 록 >

(초)고층 재난현장 대응기술 개발에 관한 연구

권 용 준


가천대학교 산업환경대학원 소방방재공학전공


지도교수 민 세 홍


최근 초고층 건축물에 대한 소방시설 설치기준이 강화되었지만 초고층 특별법 시행 이전의 초고층 건축물과 특별법의 적용을 받지 않는 준초고층 건축물은 안전관리의 사각지대이며, 이러한 (초)고층 건축물에서 재난사고 발생 시 자체 소방시설로 초기 진화가 되지 않을 경우, 현재의 인력 중심의 대응방식으로는 소방공무원의 역량을 초과하여 대응이 불가능한 경우가 발생한다.
이에, 외국의 최신 기술을 적용한 고가의 장비들이 수입․배치되고 있으나, 극소수의 장비로 불특정 지역에 예고 없이 발생하는 재난현장에 즉시 대응할 수 없다. 전국 소방기관에서 보유하고 있는 소방펌프차는 대형, 중형, 소형, 미니, 산불용 등 5종 2,012대가 있으며, 소방펌프차 중 가장 많이 보유하고 있는 중형펌프차(1,356대)이다.

따라서, 소방관서에 일반적으로 배치되어 있는 중형 소방차를 이용하여 다양한 소방펌프차의 성능시험 등 실증적 시험을 통해 (초)고층 재난현장 대응기술 개발에 관한 연구를 하였다.
성능시험을 위해 경기도 소방관서 161개 119안전센터에 배치된 소방펌프차의 펌프 동작시간, 화재현장에서 사용하는 소방호스의 종류, 펌프방수압력 등 운용현황을 분석하였으며, 그 결과를 반영하여 중계방수시험, 호스마찰손실 측정시험, 방수성능시험 등 3종류로 나누어 소방펌프차의 성능을 시험하였다.
시험 결과 펌프의 직렬연결을 통해 초고압방수가 가능하나, 소방펌프와 연결금속구에 대한 내압기준을 초과하므로 소방대원이 안전하게 사용할 수 있도록 인정기준 등의 개정이 필요하고, Y카플링을 이용한 호스전개 시 마찰손실은 46.5%로 40 mm 호스만 사용할 경우의 마찰손실(74.6%) 보다 37.7% 낮으므로 마찰 감소로 펌프의 불필요한 고압방수를 줄일 수 있으며, 표준방수압력은 0.3 MPa로 측정되었으며 40 mm 호스 3본의 연결하여 표준방수압력으로 방수할 경우 방수량은 333 LPM이다.
다양한 성능시험 결과로 (초)고층 재난현장에서 고압으로 방수할 수 있는 대응기술을 다음과 같이 제시한다.
1) Y카플링을 이용한 소방호스 전개
2) 중계구를 이용한 소방펌프차 운용방식
3) 고가 및 굴절차를 이용한 고압방수방식
4) 이동식 동력펌프를 이용한 중계방수방식
상기 방식은 현재 소방관서에서 가장 많이 배치된 중형펌프차로 대응이 가능한 기술로 일부 방식은 법령 등의 개정을 통해 장비의 안전성 확보가 필요한 부분이 있다.
따라서, 다양한 방법으로 실증적인 시험을 통한 본 연구의 결과는 소방공무원의 현장활동 기본서인 소방전술 표준교범과 재난현장 표준작전절차(SOP) 중 (초)고층 재난현장 대응기술에 포함하여 재난현장에 체계적이고 신속하게 대응할 수 있도록 반복적 훈련이 필요하다.
또한, 극소수의 고가 장비보다 일반적인 중형펌프차에 장착하여 초고압 방수가 가능한 펌프의 개발이 필요하고 이를 개발하고 사용할 수 있도록 관련 규정을 개정하여, 소방대원이 일반적으로 사용하고 있는 소방펌프차의 성능을 강화하여 불특정장소에서 동시 다발적으로 발생하는 재난에 대응할 수 있는 장비와 기술을 갖춰야 한다.

핵심용어 : 초고층, 재난현장, 대응기술, 소방펌프, 화재진압, 중계방수

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

< ABSTRACT >

A study on the Development of Reaction
Tactics at disaster zone of high-rise building

Kwon Yong Joon
Major in Fire & Disaster Protection Engineering
Graduate School of Industry & Environment
Gachon University

Even though the Korean fire codes have been recently tighten up for high-rise buildings there is dead zone on super high-rise buildings which were built before enforcing the special law for super high-rise buildings and semi super high-rise buildings about which the special law is not required.
In case of disaster, if initial suppression with fire extinguishing system is failed, the cases which fire fighters can't handle could be happened with the current manpower centered-response strategy due to exceeding capability of fire fighters.
Therefore, high technology and expensive equipments have been imported and have been arranged but the expensive equipments were just few. So, it is not able to correspond immediately in a disaster field occurred in unspecified places unexpectedly
There are Fire pump trucks owned by fire stations all over the nation are 5 types and 2012 vehicles such as full sized, midsize, compact sized and mini. and most vehicles are midsize pump truck(1,356 vehicles) among fire pump trucks.
So, it has been conducted a study of reaction technology development for high rise buildings disaster through practical test such as various performance test of fire pump trucks, using midsize fire pump trucks which are generally placed in fire stations.
For the performance test, it was analyzed the operational status such as the pump operation time of fire pump trucks deployed 119 fire station in Gyeonggi-do, fire hose type using at the fire and pump water pressure. And reflecting the result, the replay waterproof test, the hose friction loss measurement test and water proof performance test divided into three types were tested for the performance of fire fighting pump trucks.
It is possible to use the super high pressure water pump through a serial connectin. But because it exceeds the internal pressure criteria of the fire pump and metal components, the revision of certification standards are needed to be used safely by fire fighters.
When using hose with Y coupling, the friction loss is 46.5%, it is 37.7% lower than the friction loss(74.6%) of using diameter 40 mm hose. So unnecessarily high pressure water of the pump can be reduced on.
Standard water pressure was measured in 0.3 MPa and if the 3pair of 40mm hose are connected each other and make water discharge in standard waterproof pressure, the flow rate is 333LPM.
In the result of the various performance test results, those corresponding technique which is able to supply high pressure into high rise building disaster can be presented.
1) unfolding of fire hose, using Y coupling
2) operation system of fire pump truck, using a relay connector
3) high pressure supplying system of using aerial trucks for fire fihting
4) relay pumping system of using portable power-driven pump
The types ,which are mentioned above, are a technology available to support by midsize pump trucks which are deployed the most in fire stations at present. Some of types are necessary to obtain the stability of the equipment through the statute revision.
Therefore, the result of the study through the practical performance test with various ways are needed to be used for repetitive training to correspond quickly and systematically on disaster site, including correspond tactics on high rise building disaster, operational procedures and a fire tactics standard manual which is a basic manual of field activity for fire fighters.
In addition, it is necessary to develop a high pressure pump which is able to mount on general midsize pump trucks rather than few expensive equipments. It is needed to revise the relevant provisions of fire pump trucks to develop and use them. And, it is necessary to enhance performance of fire pump trucks which are generally used by fire fighters and it must prepare the equipments and tactics which are able to correspond disasters occurred in unspecified places and multiple simultaneous.

Key words : High-rise Building, Disaster Zone, Reaction Tactics, Fire Engine Pump, Fire Fighting, Relay Stream

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 제 1 장 서 론
• 제1절 연구 배경 1
• 제2절 연구 필요성 2
• 제3절 연구 방법 5
• 제 2 장 초고층 건축물의 특성 및 대응기술
• 제1절 초고층 건축물의 특성 7
• 1. 초고층 건축물 현황 9
• 2. 고층 건축물 화재사례 13
• 제2절 초고층 건축물 제도적 규정과 화재진압 작전전술 21
• 1. 초고층 건축물 제도적 규정 22
• 2. 시‧도별 초고층 건물에 대한 화재진압 작전전술 30
• 제 3 장 소방대응장비 운용현황
• 제1절 소방대응장비 현황 35
• 제2절 소방펌프차 운용 현황 36
• 1. 소방펌프 동작시간 36
• 2. 화재진압시 사용하는 소방호스의 크기 및 수량 37
• 3. 소방펌프차 기본사용압력 및 최고사용압력 38
• 4. 운용현황 분석 결과 40
• 제 4 장 소방호스 마찰손실 및 펌프차 운용방식에 따른 성능 시험
• 제1절 소방호스 전개방법 개선 41
• 1. Darcy 방정식을 이용한 마찰손실 계산 41
• 2. 소방호스 마찰손실 실측 시험 46
• 3. 소방호스 마찰손실 감소 방안 56
• 제2절 소방펌프차의 직렬운용 방식을 통한 고압방수 60
• 1. 방수펌프 압력변화에 따른 시험 60
• 2. 방수펌프 및 중계펌프 압력변화에 따른 시험 63
• 제 5 장 (초)고층 재난현장 대응기술
• 제1절 소방펌프차의 효율적 운용을 통한 재난현장 등 대응기술 66
• 1. Y카플링을 이용한 소방호스 전개방식 66
• 2. 중계구를 이용한 소방펌프차 운용방식 68
• 3. 고가 및 굴절차를 이용한 고압방수방식 69
• 4. 이동식 동력펌프를 이용한 중계방수방식 71
• 제2절 소방펌프차용 소방펌프 74
• 1. 소방차용 고압펌프 개발의 필요성 74
• 2. 소방펌프차의 펌프 구조 및 기능 74
• 3. 기존 소방펌프차의 방수성능시험 77
• 4. 초고압용 펌프의 성능 기준(안) 83
• 제 6 장 결 론 85
• 참 고 문 헌 87
• ABSTRACT 89
• 국 문 초 록 90