수계소화설비 수리해석기반 시뮬레이션 프로그램 개발

Development of simulation program based on hydraulic analysis of water-based fire extinguishing facilities

급격한 도시화로 인해 건축물이 대형화, 수직화, 복합화됨에 따라 재해 발생 시 피해 규모가 증가하고 있다. 선진국에서는 화재로 인한 피해를 최소화하기 위해 초기 화재 자동진압 설비인 스프링클러 설치를 의무화하였고, 소화 성능은 물론 시공 및 유지관리의 경제성을 개선하기 위해 컴퓨터 프로그램을 통한 수계소화설비의 설계를 수행하고 있다. 국내의 경우 소방법에 수리계산방식 설계에 대한 기준이 명시되어 있으나 적용 범위가 제한적이고, 관련 국산 프로그램의 부재로 고가인 외산 제품이 독점적인 지위를 가지고 있어 저변확대가 쉽지 않은 상황이다. 이러한 문제점을 개선하기 위해 성능위주설계 대상 시설물을 확대하고 컴퓨터 프로그램에 의한 수리계산설계를 적용하도록 법과 제도적 장치의 개선이 필요하다. 본 연구에서는 유체역학 원리 기반으로 필요한 방수압력⋅방수량⋅배관의 유속 등을 공학적 근거에 따라 정확하게 분석하여, 적정한 배관 구경과 소화 펌프 용량을 산정하는 성능위주설계 방식의 ‘수계소화설비 수리 해석기반 시뮬레이션 분석 프로그램’을 개발하고자 한다. 이를 위해 국내설계기준을 만족하는 수계소화설비 수리계산을 해야 하므로 국가화재안전기준(NFSC)과 소방기술사회의 수리계산절차가 반영된 배관계통도 작도 모듈을 개발하고, 국내표준을 준수하는 배관 및 부속 관련 라이브러리를 추가 구축할 것이다. 또한, 오리피스 감압압력 계산방식과 Hazen-Williams 방정식이 적용된 수리해석 알고리즘 모듈을 개발하고, 계산 결과를 시각화하고 분석할 수 있는 검증 모듈을 개발할 예정이다. 최종 도출된 보고서 및 배관계통도는 사용자의 문서양식에 따라 MS-Excel 문서로 출력되어 수리계산결과를 쉽게 검토할 수 있게 될 것이다. 이처럼 쉽고 편리한 수리계산결과의 검토를 통해 설계오류를 최소화하여 소방설비의 소화 성능에 대한 신뢰성을 향상할 수 있을 것이다. 본 연구를 통해 개발될 수계소화설비 수리해석기반 시뮬레이션 프로그램은 국내표준 준수 및 사용자 친화적 기술을 적용함으로써 사용성과 활용성이 뛰어날 것이며, 국내시장을 선점하고 있는 외산제품대비 상대적으로 저렴하게 제품을 보급함으로써 초기도입 및 유지관리 비용면에서 뚜렷한 절감효과를 가져올 것이다. 또한, 이를 통해 유관분야 담당자와 전문가는 물론 비숙련자들도 국내 실정에 적합한 프로그램을 활용하여 수계소화 설비의 설계를 수행함으로써 소방시설 설계역량 강화와 대외적 기술경쟁력 확보에 이바지할 것이다.