성능위주설계가 적용된 고층건축물의 연결송수관설비 가압송수장치 과압 원인과 하한압 범위 연구

Causes of Overpressure and Lower Pressure Range of Booster Pump Systems in Standpipe Instalations of Performance-Based High-Rise Buildings

본 연구는 성능위주설계가 적용된 고층건축물의 연결송수관설비에서 가압송수장치 설계기준 차이로 인해 발생하는 과압 문제를 분석하고, 소방펌프차의 최소 하한 공급압력 범위를 제시하고자 하였다. 이를 위해 최근 6년간 신축된 30층 이상 건축물 9개소를 조사하고, 이 중 가압송수장치의 설치 높이(72.1∼74.9 m)와 명판 송수압력 범위(0.8∼1.2 MPa)가 유사한 3개소를 선정하여 고층부 방수 실험과 수리계산을 수행하였다. 실험 결과, 명판의 하한압력 조건에서도 고층부에서 0.4∼0.9 MPa의 다양한 방수압력이 측정되었으며, 흡입측의 최대 마찰손실은 10 m 부근으로 확인되었다. 이러한 결과를 바탕으로, 가압송수장치 설계 시 전양정 여유율을 축소하고 전동기 용량을 합리적으로 산정할 필요가 있음을 제시한다. 또한, 현장 운용에서는 가압송수장치 설치층의 층고 높이에 0.1 MPa를 가산한 압력으로 단계적 송수 방식을 적용함으로써 고층부 과압을 효과적으로 방지할 수 있음을 제시한다.

This study analyzed the overpressure issues arising from differences in the design standards of pressurized water supply devices in standpipe systems installed in performance-based high-rise buildings and proposes a minimum lower-limit supply pressure range for fire pump trucks. Nine buildings over 30 stories constructed within the past six years were investigated, and among them, three buildings with similar pressurized water supply device installation heights (72.1∼74.9 m) and nameplate pressure ranges (0.8∼1.2 MPa) were selected for high-rise water discharge experiments and hydraulic calculations. Experimental results showed that, even under the nameplate lower-pressure conditions, discharge pressures ranging from 0.4 to 0.9 MPa were observed at the upper floors, with a maximum friction loss of approximately 10 m on the suction side. These findings suggest that the safety margin of total head should be reduced and motor capacity should be rationally determined in the design of pressurized water supply devices. Furthermore, for field operations, a stepwise water supply method adding 0.1 MPa to the elevation pressure corresponding to the installation floor of the pressurized water supply device is proposed to effectively prevent overpressure on the upper floors.