고압용 무반동관창의 반발력 개선에 관한 연구 = A Study on the Improvement of Repulsive Force to the High pressure nozzle

국문 초록 (Abstract)

소방대원이 화재진압을 위해 화재현장으로 들어갈 때, 소방펌프차에 연결된 소방호스와 관창은 화재진압을 위한 소방대원의 필수적인 소방장비 중의 하나이다.
일반적으로 관창을 사용목적에 분류하면, 소방대상물의 내부와 외부에 설치하는 옥∙내외 관창, 포소화설비의 포 발포를 위한 폼 관창, 그리고 소방대원이 가장 많이 사용하는 소방자동차용 관창 등으로 구분할 수 있다. 이들 관창 중에서 소방대원이 가장 많이 사용하는 소방자동차용 관창이 일반화된 제품으로 우리가 흔히 알고 있는 관창이라고 볼 수 있다. 소방자동차용 관창에는 권총식 손잡이가 없는 일반 관창과, 권총식 손잡이가 있는 피스톨 관창으로 보통 나뉘는데, 또한 이를 세부적으로 분류하면 장비의 재질, 용도, 그리고 그 성능 및 기능성에 따라 종류를 나눌 수 있다. 화재가 일어난 대상물 또는 화재공간에서 진압작전을 펼칠 때 가장 많이 사용되고 화재진압 최전선에서 그 역할을 수행하기 위한 도구인 만큼 이 장비에 대한 다양한 기술 정보가 존재할 뿐만 아니라, 사용자와의 면담 결과 제품에 대한 문제점이 많이 있는 것으로 확인할 수 있었다. 가장 심각하게 대두되는 현장 사용자들의 문제점으로 수압에 의한 반발력으로 해결해야할 우선 과제로 파악이 되었으며, 특히 각 제조상의 제품 간 성능차이는 물론 외국산 제품과의 격차가 아직 매우 크기에 연구의 목적을 두었으며 앞으로 국내에서 본 제품에 대한 발전가능성 또한 매우 높다고 판단하고 연구를 수행하였다.
화재진압에 있어서 소방관창은 다양한 소화활동작전을 수행하기 위한 가장 기본적으로 갖춰야 할 장비로서 화재를 제압하는 역할이 그 주된 임무이지만, 그 주수 방법에 따라 화재의 확대방지, 배연효과, 소방대원의 안전 확보 등 다양한 성능이 있기 때문에 여러 목적으로 사용된다. 특히, 소방대원이 가장 많이 취하고 있는 주수형태가 3D 주수로서 본 주수방법은 Short Pulse, Medium Pulse, Long Pulse, Painting, Penciling 중 하나로서 매우 위험한 화재현상 중 하나인 Roll over화재에 적용하기 위한 주수 방법이라 할 수 있다. 이러한 주수방법에 의한 외벽을 따라 확산되는 수직화재, 초고층 화재, 대형유류화재 등 장시간 많은 유량을 주수해야하는 현장에 투입된 소방대원들이다. 이와 같은 화재 진압시의 가장 큰 문제인 반발력에 대해서 반드시 개선되어야 할 문제라고 입을 모은다. 이는 화재진압을 하는 소방대의 안전에 치명적이며, 체력적인 손실을 더하게 되기 때문이다.
본 실험연구를 통해 기존제품의 반발력 대비 개발된 제품의 반발력이 약 70 % 이상 감소되고, 향상된 배연기능과 유수의 와류(vortex)현상 감소 기능을 탑재한 무반동관창을 개발하였다. 본 제품은 화재를 진압하는 소방대원의 체력적 손실을 줄여주고, 사용 시 안전성을 올려주며, 관창의 다양한 퍼포먼스를 가능하게 할 것이라고 기대한다.
핵심용어 : 피스톨 관창, 무반동관창, 반발력 감소, 주수기법

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 제1장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 연구 방법 및 범위 2
• 1.3 사전 연구 현황 4
• 제2장 소방용 관창의 종류 및 관련 이론 해석 5
• 2.1 관창의 종류 5
• 2.2 관련 이론 해석 12
• 2.2.1 1인이 견딜 수 있는 최대 반발력 12
• 2.2.2 반발력 계산 13
• 2.2.3 기존 고압용 관창의 문제점 20
• 2.2.4 반발력이 화재성상에 미치는 영향 21
• 제3장 관창을 이용한 화재진압 전술 24
• 3.1 직사 주수기법 25
• 3.2 분무 주수기법 29
• 3.3 3D 주수의 종류 및 개요 31
• 3.3.1 Short pulse 32
• 3.3.2 Medium pulse 33
• 3.3.3 Long pulse 33
• 3.3.4 Painting 33
• 3.3.5 Penciling 34
• 제4장 소방용 관창의 구조 36
• 4.1 관창 선정기준 37
• 4.1.1 피스톨 관창 37
• 4.1.2 다목적 피스톨 관창 38
• 4.2 다목적 피스톨 관창의 구조 39
• 4.2.1 작동 원리 39
• 4.2.2 배연 원리 40
• 4.2.3 유량조절 원리 42
• 4.2.4 꼬임방지 원리 45
• 제5장 무반동관창의 개발연구 47
• 5.1 무반동관창 개발 Concept 51
• 5.1.1 반발력 감소 51
• 5.1.2 유수 흐름 조절 51
• 5.1.3 향상 된 배연기능 52
• 5.2 무반동관창 구조적 원리 53
• 5.2.1 반발력 감쇄 원리 53
• 5.2.2 유수 흐름 조절 원리 58
• 5.2.3 배연기능 향상 원리 59
• 제6장 무반동관창의 반발력 실험 66
• 6.1 반발력 시험기기 제작 66
• 6.1.1 시험조건 및 시험기기 제작 66
• 6.1.2 반발력 측정 방법 72
• 6.2 반발력 시험 72
• 6.2.1 다목적 피스톨관창 72
• 6.2.2 무반동 피스톨관창 73
• 6.2.3 Data 분석 74
• 제7장 결 론 75
• 참고문헌 77
• Abstract 78
• 감사의 글 80