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1. 개요
Sprinkler주변에 물을 뿌리는 장치로 화재의 초기 소화나 농업, 조경, 냉각 등의 목적으로 사용된다. 한국어로는 살수장치라고 주로 번역된다.
2. 어원
장치 주변에 물을 뿌리는 역할을 하므로 '흩뿌리다'라는 뜻의 영단어 'Sprinkle'에서 파생된 단어이다. 즉 '스프링클+ 러(er)'이다. 그러나 물→시원하다의 이미지를 연상해서인지 '스프링 쿨러' 라고 알고 있는 사람이 많지만 이는 잘못된 표기다. 냉각장치를 뜻하는 Cooler와는 무관하다.3. 소방용
초기 화재 진압에 기여하는 소화용 스프링클러는 현대 건축에서 빼놓을 수 없는 장치이다. 스프링클러는 대략 70도 전후에 녹는 합금 내지는 유리벌브로 된 감열부로 막혀진 반사판을 이용한 살수구조로 되어 있다. 평소에는 2차 배관에 가압수가 일정 압력을 가하고 있다. 화재가 발생하여 스프링클러의 감열부가 녹으면 이 2차 배관의 가압수가 쏟아지면서 배관 내 압력이 감소한다. 이것을 발화층[1]의 '유수검지장치'가 감지[2]하여 경보를 발하며, 화재에 의한 살수로 배관내 압력이 떨어지면 기동용수압개폐장치가 검지하여 스프링클러 펌프가 작동된다. 또한 자동화재속보기가 되어 있는 곳에서는 유수검지장치에서 배관내 유수를 검지할 경우 대표화재 신호를 이용하여 자동으로 인근 소방서에 연락이 간다. 작동 중인 스프링클러 펌프의 중단은 수동으로 한다.[3]2015년 1월 중순 주말에 의정부역 서쪽면과 남쪽면에서 발생한 화재 사건들을 보면 중요성을 확연히 실감할 수 있다. 없을 때 있을 때
3.1. 역사
최초의 자동식 스프링클러는 17세기 초 앰브로스 고드프리(Ambrose Godfrey)라는 화학자가 최초로 상품화를 하였다. 화약통에 화염으로 점화되는 퓨즈와 연결되어있고 화약이 점화되면 물통이 파괴되면서 물이 방출되는 단순한 구조였다. 즉 도화선이 현재 화재의 감지기능와 기동의 역할을 한 것이고 자동으로 소화를 한다는 기능적인 측면에서 볼 때 소방학에서는 최초의 스프링클러로 인정되고 있다.19세기 초에는 배관을 이용한 스프링클러 설비가 존 캐리(John Carey)에 의해 발명되었다. 고가탱크에 연결된 급수배관에 밸브를 설치하고 이 밸브에 명주실이 연결된 추를 달아서 평상시에는 밸브가 닫혀있는 상태고, 화재로 인해 실이 끊어지면 추의 무게에 의해 밸브가 개방되면서 물이 공급되어 소화하는 원리이다. 배관을 이용한 최초의 방식이었으나 온도, 노후화로인해 실이 늘어나는 경우 물이 누설되는 비화재보(오작동)가 있었고 밸브가 고착되어 실용화에는 문제가 많았었다.
19세기 중반에는 파이프에 구멍을 내어 다공관으로 된 스프링클러 설비가 개발되었다. 물이 방사되면 천장에 부딪혀서 분산되었고 구멍의 크기, 위치 등에 대한 공학적인 연구가 시작되었다. 이 시스템은 1885년까지 산업현장, 공장을 중심으로 광범위하게 설치되었다. 다만, 이 방식은 한번 방출이 되면 전역방출이 되어 화재가 난 부분만 방사하는 것이아니라 배관이 설치된 모든 실에 물을 방사시켜 부차적인 피해(물난리)가 발생하기도 하였고 무엇보다 수동으로 작동되므로 사람이 없는 때에는 작동이 불가능했다. 또 배관 내에 이물질이 있게 되면 구멍을 막아버려 방수가 원활하게 되지 않는 문제도 있었다.
19세기 후반부터는 스프링클러에 대해 본격적인 개발이 시작된다. 헨리 파믈리(Henry S. Parmelee)가 1874년에 최초의 스프링클러 헤드를 발명하였고 1875년에 상용화되었다. 그후 최초의 감열기능이 있는 스프링클러 헤드(1881), 최초의 알람밸브(1881), 최초의 스프링클러 설치 법령(1896, Report of Committee on Automatic Sprinkler Production), NFPA의 스프링클러 설비 기준 제정(1896), 건식시스템 개발(1920), 준비작동식 개발(1933), 디플렉터 스프레이형 헤드 개발(1953), 조기반응헤드 개발(1958), 멀티사이클 헤드 개발(1967), 온/오프 헤드 개발(1972) 이 되었다.
그리고 초기의 스프링클러 개발 목적에는 재산피해 방지로, 섬유공장을 중심으로 설치되었다. 1970대에 들어서는 재산보호가 아닌 인명보호를 위한 목적으로 주거용 스프링클러설비가 개발되었다.
3.2. 설비종류
3.2.1. 습식 스프링클러 설비
일반적인 스프링클러 설비로 1차측과 2차측에 가압수가 들어있으며 유수검지장치로 알람밸브를 사용하는 설비이다. 화재가 발생하여 폐쇄형 헤드가 그 열로 인해 스스로 파손되면 2차측의 물이 방출되며 이때 알람밸브가 개방됨과 동시에 1차측의 가압수가 2차측으로 유입하여 방사되는 원리이다. 이 때문에 감지기나 솔레노이드 밸브(기동 선)가 필요없이 스스로 작동하는 간단한 구조다.스프링클러 설비 중에서 간단한 설비이며 신뢰성이 가장 높다. 그리고 가압수의 방수가 즉시 가능하므로 신속히 화재진압이 가능하다. 다만, 겨울철에 동결의 우려가 있어 외기와 직접 면하는 곳에 설치하는 경우 동파방지 대책을 고려하여야 한다.
3.2.2. 건식 스프링클러 설비
주로 난방이 되지 않는 공간(습식설비가 외기와 접하여 문제가 되는 부분을 생각하면된다)에 설치하는 설비로서 1차측에는 가압수, 2차측에는 압축공기가 들어있는 방식이며 유수검지장치로는 건식밸브(드라이밸브)를 사용한다. 화재가 발생하여 헤드가 개방되면 2차측에 들어있던 압축공기가 외부로 방출되며 차압이 생겨 피스톤 효과에 의해 건식밸브가 개방되어 1차측의 가압수를 2차측으로 공급하여 방사되는 설비이다. 단점은 압축공기가 빠지느라 습식에 비해 물이 늦게 발사된다. 그 대신 동파위험이 없어 실내든 실외든 설치할 수 있다.3.2.3. 준비작동식
난방이 되지 않는 옥내에 설치하는 스프링클러 설비이며, 1차측에는 가압수, 2차측에는 대기압상태의 폐쇄형 헤드가 설치되어 있다. 작동신호를 받으면 1차측의 솔레노이드 밸브가 열리면서 물이 1차에서 2차측으로 넘어간다.[4]유수검지장치로는 준비작동식(프리액션) 밸브를 사용한다. 구조는 건식 스프링클러와 비슷하다. 단지 입구가 열리기 전에 내부 밸브가 열린다는 것이 차이점.함부로 작동되면 온통 물바다가 되기 십상이라 수손피해가 크기 때문에 감지기를 교차회로방식으로 A, B회로를 둔다. 이 A, B회로 모두가 작동하던가 SVP(Supervisory Panel. 관리패널)에서 수동기동스위치를 누르면 스프링클러가 작동한다.
3.2.4. 부압식
습식의 수손방지, 건식의 시간지연, 준비작동식의 배관 및 헤드 손상유무, 경보시스템 문제 등을 개선하기위하여 개발된 설비이다. 준비작동동실 유수검지장치의 1차측까지는 항상 정압의 물이 가압되고, 2차측 폐쇄형 스프링클러 헤드까지는 소화수가 부압으로 되어있다가 화재 시 감지기의 작동에 의해 정압으로 변하여 유수가 발생하면 작동하는 방식이다.3.2.5. 개방형
초기화재에 신속하게 대응하여야 하는 장소에 설치하는 설비로서 1차측에는 가압수가, 2차측에는 대기개방상태이며 일제살수식 밸브를 사용한다. 주로 연소할 우려가 있는 개구부(드렌처설비)또는 무대부 등에 사용한다. 쉽게 말하자면 내부밸브만 작동한다는것. 외부 입구가 열고 닫히는 것은 폐쇄식, 계속 열려있는 것은 개방식이라고 한다. 그리고 대량의 물이 파이프 한개에 일제히 연결되어 한번에 열린다는 것이다. 단, 센서가 고장나면 물에 의한 피해가 크다.3.3. 스프링클러 헤드종류
3.3.1. 감열부에 따른 종류
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1. 퓨져블형
화재 시 열에 의해 녹는 금속을 레버형으로 조립하여 감열체로 이용하는 방식.
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2. 글라스벌브형
화재 시 열에 의해 파열되는 유리관 내에 알코올 등의 액체를 밀봉하여 감열체로 이용하는 방식. 감열체의 액체 속 기포의 크기에 따라 동작시간을 조정할 수 있다. 액체가 가열되면 액체가 팽창하면서 유리가 파손되는데, 이때 오리피스가 노출되어 스프링클러 헤드가 작동하는 것이다.
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3. 화학센서형
아메리슘이라는 화학물질이 연기의 이산화탄소에 반응하여 산화해 무게가 늘어나는 것을 감지해 물을 뿌릴지를 결정하는 것이다.
3.3.2. 분사형태에 따른 종류
1)컨벤셔널형 : 유럽에서 사용되고 있는 스프링클러 헤드이며 미국에서는 창고나 특수목적용으로 사용하고 있다. 천장방향으로 40%를 방수하고 60%는 천장 하부바닥으로 방사되는 형태의 헤드이다.2)스프레이형 : 일반적으로 사용되는 헤드이며 80%를 아래방향으로 방사하는 헤드이다. 광범위한 화재에 대응할 수 있다.
3)측벽형 : 천장이 아닌 벽에 설치하여 한 방향으로만 방사하는 헤드이다. 천장에 헤드를 설치할 수 없는 특수한 경우(천장마감이 없는 보일러실 이나 복도 등)에 설치한다.
3.4. 설치 기준
「소방시설 설치 및 관리에 관한 법률 시행령」 별표 4에 따라 스프링클러를 설치하여야 하는 특정소방대상물(건축물)(위험물 저장 및 처리 시설 중 가스시설 또는 지하구는 제외한다)은 다음의 어느 하나와 같다.- 문화 및 집회시설(동/식물원은 제외한다), 종교시설(주요구조부가 목조인 것은 제외한다), 운동시설(물놀이형 시설은 제외한다)로서 다음의 어느 하나에 해당하는 경우에는 모든 층
- 수용인원이 100명 이상인 것
- 영화상영관의 용도로 쓰이는 층의 바닥면적이 지하층 또는 무창층인 경우에는 500m² 이상, 그 밖의 층의 경우에는 1,000m² 이상인 것
- 무대부가 지하층/무창층 또는 4층 이상의 층에 있는 경우에는 무대부의 면적이 300m² 이상인 것
- 무대부가 다) 외의 층에 있는 경우에는 무대부의 면적이 500m² 이상인 것
- 판매시설, 운수시설 및 창고시설(물류터미널에 한정한다)로서 바닥면적의 합계가 5,000m² 이상이거나 수용인원이 500명 이상인 경우에는 모든 층
- 층수가 6층 이상인 특정소방대상물(건축물)의 경우에는 모든 층. 다만, 주택 관련 법령에 따라 기존의 아파트등을 리모델링하는 경우로서 건축물의 연면적 및 층높이가 변경되지 않는 경우에는 해당 아파트등의 사용검사 당시의 소방시설 적용기준을 적용한다.
- 다음의 어느 하나에 해당하는 용도로 사용되는 시설의 바닥면적의 합계가 600m² 이상인 것은 모든 층
- 의료시설 중 정신의료기관
- 의료시설 중 요양병원(정신병원은 제외)
- 노유자시설
- 숙박이 가능한 수련시설
- 영유아 보육법 시행규칙 별쵸1에 따라, 600m² 이상이 아니더라도 4층, 5층에 어린이집이 있으면 전층 스프링클러 설치
- 창고시설(물류터미널은 제외한다)로서 바닥면적 합계가 5천제곱미터 이상인 경우에는 모든 층
- 천장 또는 반자(반자가 없는 경우에는 지붕의 옥내에 면하는 부분)의 높이가 10m를 넘는 랙식창고(Rack warehouse)(물건을 수납할 수 있는 선반이나 이와 비슷한 것을 갖춘 것을 말한다)로서 바닥면적의 합계가 1,500m² 이상인 것.
- 1)부터 6)까지의 특정소방대상물에 해당하지 않는 특정소방대상물의 지하층.무창층(축사는 제외한다) 또는 층수가 4층 이상인 층으로서 바닥면적이 1,000m² 이상인 층
- 6)에 해당하지 않는 공장 또는 창고시설로서 다음의 어느 하나에 해당하는 시설
- [소방기본법 시행령] 별표 2에서 정하는 수량의 1,000배 이상의 특수가연물을 저장/취급하는 시설
- [원자력안전법 시행령] 제2조제1호에 따른 중/저준위방사성폐기물(이하 "중/저준위방사성 폐기물" 이라 한다)의 저장시설 중 소화수를 수집/처리하는 설비가 있는 저장시설
- 지붕 또는 외벽이 불연재료가 아니거나 내화구조가 아닌 공장 또는 창고시설로서 다음의 어느 하나에 해당하는 것
- 창고시설(물류터미널에 한정한다) 중 2)에 해당하지 않는 것으로서 2,500m² 이상이거나 수용인원이 250명 이상인 것
- 창고시설(물류터미널은 제회한다) 중 5)에 해당하지 않는 것으로서 바닥면적의 합계가 2,500m² 이상인 것
- 랙식 창고시설 중 6)에 해당하지 않는 것으로서 바닥면적의 합계가 750m² 이상인 것
- 공장 또는 창고시설 중 7)에 해당하지 않는 것으로서 [소방기본법]시행령 별표2에서 정하는 수량의 500배 이상의 특수가연물을 저장/취급하는 시설
- 지하가(터널은 제외한다)로서 연면적 1,000m² 이상인 것
- 기숙사(교육연구시설/수련시설 내에 있는 학생수용을 위한 것을 말한다) 또는 복합건축물로서 연면적 5,000m² 이상인 경우에는 모든 층
- 교정 및 군사시설 중 다음의 어느 하나에 해당하는 경우에는 해당 장소
- 보호감호소, 교도소, 구치소 및 그 지소, 보호관찰소, 갱생보호시설, 치료감호시설, 소년원 및 소년분류심사원의 수용거실
- [출입국관리법] 제52조제2항에 따른 보호시설9외국인보호소의 경우에는 보호대상자의 생활공간으로 한정한다. 이하 같다)로 사용하는 부분. 다만, 보호시설이 임차건물에 있는 경우에는 제외한다.
- [경찰관 직무집행법] 제9조에 따른 유치장
- 1)부터 12)까지의 특정소방대상물에 부속된 보일러실 도는 연결통로 등
4. 농업용·조경용
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물을 뿌리는 장치인 스플링클러는 전체적으로 볼 때는 농업용이나 조경용으로 가장 많이 쓰인다. 대한민국은 아파트나 연립주택이 많으므로 넓은 마당 자체를 보기 힘들지만 미국처럼 집집마다 정원이나 마당이 딸린 곳에서는 아주 흔하게 볼 수 있는데, 화재진압용과는 달리 사용자가 직접 수도관에 호스를 연결시켜 사용한다. 360도 회전하면서 물을 칙칙 뿌려대는데 여름엔 시원하기도 하지만 가끔 식물이 아니라 사람이 물을 맞는 경우가 있어 주의해야 한다.
사막 근처 밭에선 원형 스프링클러가 보급되어 원 모양 밭이 많다. 특히 미국 텍사스, 오클라호마, 캔자스, 콜로라도나 나일 강 근처 등에서 자주 보인다.
한국은 정원 있는 집이 워낙에 드물다 보니 조경용을 찾아보기는 힘들고 일반 주택보다는 대학교 캠퍼스나 골프장, 목장, 농작물을 키우는 밭, 경기장 등 넓은 풀밭이 있는 곳에서 볼 수 있으며, 넓은 의미로는 분수의 부품도 스프링클러로 분류할 수 있다. 또 풀밭이 아닌 모래 운동장이라도 운동부에 투자 좀 하는 학교라면 먼지가 날리는 일을 방지하고 여름에 지면을 좀 식힐 용도를 겸해 설치하는 경우도 있다.
5. 철도용
이 밖에 철도 레일 주위에 설치된 경우도 있다. 한여름에 기온이 높아지면 열팽창 때문에 레일이 변형되어 열차가 탈선할 위험이 높아지는데 이를 방지하기 위한 것. 인천국제공항철도에서 사용 중이며, 일부 고속철도나 전라선 등에서도 사용하고 있다.일본에서는 강설량이 많은 홋카이도나 고신에쓰에서 영업하는 JR 홋카이도, JR 동일본이 사용하고 있다. 눈 많이 오는 지역으로 유명한 니가타 에치고유자와 부근과 아오모리, 아키타, 하코다테, 이와테 부근의 신칸센&간선 재래선에 제설용 스프링클러가 있으며, 눈이 많이 올때 온수 스프링클러를 작동시켜 쌓이는 눈을 녹이고 있다. 역 승강장과 역 인근 선로(유치선)등에도 스프링클러를 작동시킨다. 눈 많이 오는 니가타는 니가타 신칸센 차량센터 ( 죠에츠 신칸센 차량기지)의 유치선에도 지붕을 씌워놓고 온수 스프링클러를 작동시켜 얼지않게 유지하고 있다.