[23회 관설] 무유출(No efflux) 자유유출(Free efflux)

	[할로겐 및 불활성기체 107A]
	[23회 관설] 무유출(No efflux) 자유유출(Free efflux)] [관예 178] 가스계소화설비 방호구역 설계농도(C) [관리사 2차 기출문제분석]

[문제2] 할로겐화합물 및 불활성기체 소화약제량 산출식에 관한 다음 물음에 답하시오. (10점)  (1) 할로겐화합물 소화약제량 산출식은 무유출(No efflux) 방식을 기초로 유도하는데 그 이유를 쓰고, 산출식을 유도하시오. (5점)  (2) 불활성기체 소화약제량 산출식은 자유유출(Free efflux) 방식을 기초로 유도하는데 그 이유를 쓰고, 산출식을 유도하시오. (5점)

[ㅁㅇㅂ] ① 무유출 (No Effux)  ㄱ. 약제 방출 후 설계농도의 혼합가스(약제+공기)를 버린 후 약제량을 계산하는 개념  ㄴ. 무유출식의 유도  .약제농도(C) = (약제량[ m³] / 방호구역체적[ m³] + 약제량[ m³] )   x 100= [가스체적 (WXS)/ 방호구역체적(V) + 가스체적(WXS) ]X 100 . 무유출(No efflux)에 따른 약제량(할로겐화합물소화설비의 약제량[kg])  　W = V / S × [C / (100 - C)] ··· (2.4.1.1) 　여기에서 　W: 소화약제의 무게(㎏) 　V: 방호구역의 체적(m³) 　C: 체적에 따른 소화약제 설계농도(%) 　S: 소화약제별 선형상수(K1 + K2 × t)(m³/㎏) 　 ※ t: 방호구역의 최소예상온도(℃)

[ㅇㄷㅍㅇㅇ] ㉠ 무유출 (No Effux) : 할로겐 계열의 경우로서 불활성가스계와는 달리 연쇄반응 차단에 의해 소화되고 상대적으로 소화약제의 양이 작으며 유실이 적다. 이를 "무유출"이라고 하며, 다음과 같이 유도한다.  위 식에서 v[㎥] = S[㎥/kg ] X W[kg] 를 대입  　W = V / S × [C / (100 - C)]      여기서, W: 소화약제의 무게(㎏) 　              V: 방호구역의 체적(m³) 　            S: 비체적 (m³/㎏) 　             C: 체적에 따른 소화약제 설계농도(%)

[ㄷㅇ] ① 무유출 (No Effux)  적용 이유 소화약제 농도가 저농도, 방사압이 낮은 관계로 개구부, 누설틈새를 통하여 미세한 누설이 있으나, 10초의 매우 짧은 시간동안 저농도로 방사가 되므로 정상누설에 대한 허용오차를 포함하므로 무유출을 적용한다.  ② 농도 C[%] = [방사한 소화약제 부피 / 방호구역체적 +  방사한 소화약제 부피 ] x 100 농도 C[%]  = (v /V+v  ) x100, v=S(소화약제 비체적) X W(소화약제 무게)  농도 C = (WS/ V+ WS ) X 100,

[ㅁㅇㅂ] ②자유유출 (Free Efflux) ㉠ 밀페공간에서 소화약제가 방출되는 동안 압력에 따른 유출되는 혼합물 (공기 + 소화약제)의 소화약제농도가 변한다 (0%에서 설계농도까지)  ㉡ 자유유출식의 유도.  . 밀폐공간에 압력으로 인한 공기 위부누설을 자유유출식으로 계산 방호구역의 체적 1 m³에 대한 약제량을 x[  m³/  m³] 라면, e^x =100/100-C . 양면에 자연로그를 취하면  x= log e (100/100-C) = ln (100/100-C) 여기서 lnx= 2.303 log x . 자연로그로 정리  x = 2.303 x 10g(100/100-c)  ㉢ 자유유출(Free Efflux)에 따른 약제량 (불활성기체 소화설비)  X = 2.303(Vs / S) × Log10 [100 / (100 - C)] ··· (2.4.1.2) 　여기에서 　X: 공간체적당 더해진 소화약제의 부피(㎥/㎥) 　C: 체적에 따른 소화약제 설계농도(%) 　Vs: 20 °C에서 소화약제의 비체적(㎥/㎏) 　S: 소화약제별 선형상수(K1 + K2 × t)(㎥/㎏) 　 ※ t: 방호구역의 최소예상온도(℃)

[ㅇㄷㅍㅇㅇ] ㉠ 자유유출(Free Efflux): 방호구역에 불활성소화약제 (CO2, IG 계열가스)와 같이 고압으로 많은 양의 가스를 방출하여 물리적인 농도를 낮추어 소화하는 경우 방호구역 내에서 순간적인 고압으로 인해 창문틈새, 문틈새, 전기배관, 덕트 등에 의해 소화약제가 누출이 되게 되는데 이를 "자유유출"이라 하여 다음과 같이 유도한다.  , e^x =100/100-C  -> x= log e (100/100-C)  -> x=2.303 X log (100/100-C)  여기서, x: 방호구역 체적당 소화약제의 체적 [ m³/  m³], C: 소화약제의 설계농도 [%] ㉡  불활성기체소화약제일 경우  　X = 2.303(Vs / S) × Log10 [100 / (100 - C)] ··· (2.4.1.2) 　여기에서 　X: 공간체적당 더해진 소화약제의 부피(㎥/㎥) 　C: 체적에 따른 소화약제 설계농도(%) 　Vs: 20 °C에서 소화약제의 비체적(㎥/㎏) 　S: 소화약제별 선형상수(K1 + K2 × t)(㎥/㎏) 　 ※ t: 방호구역의 최소예상온도(℃) ※ 소화약제별 선형상수(S) 와 20 °C에서의 비체적 ( Vs)은 온도 기준만 다르며, 화재안전기준에서는 특정 기준 온도에서의 비체적을 소화약제 선형상수라 하여 구분하고 있다. 그리고 Vs/S의 의미는 온도에 대한 보정치로써 온도가 높을 경우에는 체적이 커지고 온도가 낮을 경우에는 체적이 낮아진다. 즉, 온도의 변화에 따라 비체적은 달라지므로 20   °C를 기준으로 온도가 높거나 낮을 경우 보정하여 계산한다는 의미이다.

[ㄷㅇ] ① 자유유출 적용 이유 불활성 소화약제가 방호구역에 방사되는 경우 소화약제량이 매우 크므로 소화약제의 방사시 소화약제의 압력에 의해 방호구역 내 기체가 외부로 누출되므로 자유유출로 적용한다.  ② 공식유도  e^x =100/100-C  X: 방호구역에 방사된 방호구역 부피당 소화약제의 부피(㎥/㎥) e: 자연 대수  X= ln(100/100-c) = 2.303 log(100/100-C)  이 식에서 기준온도 20 °C에서 실제 온도를 보정하면  X = 2.303(Vs / S) × Log10 [100 / (100 - C)] 이 되며,  S: 소화약제의 비체적 (밀도의 역수) = (K1 + K2 × t[ ℃ ] )    (㎥/㎏) ∴ Q[ ㎥] =V[ ㎥] x X[ ㎥/ ㎥]