지하구 미분무수 소화설비 적용에 관한 연구

An Application of the Water Mist System for Underground Utility Tunnel

본 연구는 지하구 미분무수 소화설비 적용에 관한 것으로, 화재 초기에 신속한 소화를 통한 케이블 열적손상의 최소화와 신속한 본래 기능의 회복을 위한 소화 시스템의 최적화에 그 목적이 있으며, 이를 위해 미분무수 노즐개발을 위한 화재실험을 수행하였다. 실험은 2.5m(H)<TEX>$\times$</TEX>2.5m(W)<TEX>$\times$</TEX>25m(D)의 콘크리트 지하구에서 소화설비가 작동되지 않는 경우와 2가지 종류의 미분무수노즐이 적용되는 경우를 수행하였다. 실험 결과 소화설비의 개입이 없는 경우, 2분 이내에 열적 변형에 의한 치명적인 손상을 입었으며, 2～3분 경과 후 케이블의 내부까지 손상되었다. 노즐적용실험의 결과, 타입 1(입자분포 약 470<TEX>$\mu{m}$</TEX>)노즐과 타입 2(입자분포 약 650<TEX>$\mu{m}$</TEX>) 노즐은 모두 케이블의 피해 온도제어(<TEX>$4000^{\circ}c$</TEX> 이하)를 만족하였다. 실험을 통하여 지하구 공간특성에 적합한 미분무수 헤드의 특성을 설정할 수 있었으며, 그 성능을 입증할 수 있었다.

This paper includes new nozzle design, basic design factors of water mist system that minimize a thermal damage of cable causing business interruption and applying underground utility tunnel. A underground concrete structure (2.5 m(H)<TEX>$\times$</TEX>2.5 m(W)<TEX>$\times$</TEX>25 m(D)) is constructed in order to test a nozzle performance. Under the designing fire scenario, critical thermal damage of cable sheath (<TEX>$400^{\circ}c$</TEX>) reached within a 2 minutes with unsuppressed fire, but type 1 nozzle (SMD 470 <TEX>$\mu{m}$</TEX>) and type 2 nozzle (SMD 650 <TEX>$\mu{m}$</TEX>) control cable temperature below <TEX>$400^{\circ}c$</TEX>. A system performance and fundamental design factors; K factor, flow rate, spray angle, size distribution, nozzle pressure, spray density are analyzed and proposed for system optimization.