1.머리말

물류창고에 적재되는 물품은 산업발달에 따라 그 양이 증가하고 종류 또한 다양해지고 있다. 현재는 바탁에 랙크를 수직으로 설치한 후 물건을 적재하여 좁은 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 랙크식 형태의 물류창고가 급격히 증가하고 있다. 이러한 물류창고는 일반적으로 층고가 높고, 저장품의 양과 종류가 다양하며 배치상태가 특이하여 일반 건축물과 동일한 화재감지시스템으로는 화재발생 시 조기감지에 어려움이 있다. 또한, 자동화 랙크식 물류창고 내에는 모터, 전선, 제어장치 등 많은 전기시설이 설치되어 있기 때문에 전기시설의 관리미흡으로 인한 발화위험이 상존하며, 대부분의 물류창고 내에는 화재하중이 높은 물품이 적재되어 있어 소화활동에도 어려움이 많다.

본 원고에서는 물류창고에 적재될 수 있는 가연물을 모사한 화원을 이용하여 화재를 발생시키고, 물류창고에 가장 많이 설치되어 화재감지기를 가지고 화재실험을 실시하여 응답특성을 분석한 논문의 일부를 소개한다. 실험에 사용된 화재감지기는 물류창고에 흔히 설치되는 정온식 스포트형, 차동식 스포트형 및 광전식 스포트형 감지기이다. 화재실험장은 ISO 7240에 규정되어 있는 10m(L)×7m(W)×4m(H)크기의 화재감지기 전용 실험장을 이용하였다. 이 실험장에 화재감지기를 각각 20개씩 설치하여 열이 많이 발생하는 화원과 연기가 많이 발생하는 화원을 발생시킨 다음 응답시간을 측정하고, 물류창고의 조기 화재감지를 위해 최적화된 화재감지를 고찰하였다.

2. 실험장치 및 방법

가. 실험에 사용된 화재감지기

물류창고 가연물의 연소시 응답특성 분석을 위한 실험에 사용된 화재감지기는 열감지기로 정온식 스포트형 1종(공칭작동온도 : 70℃), 차동식 스포트형 2종(15℃/min)이고, 연기감지기는 광전식 스포트형 2종(15%/m)이다. [그림 1]은 실험에 사용된 화재감지기를 나타낸 것으로 각 감지기별로 천장에 20개씩 설치하고 가연물을 연소시켜 응답특성을 분석하였다.

나. 가연물

실험에 사용한 가연물은 ISO 7240-9에서 규정하고 있는 화원의 일부를 이용하였다. 열감지기 응답특성분석용으로 n-heptane을, 연기감지기 응답특성 분석용으로 면심지(Cotton)를 이용하였다. N-heptane의 경우 순도 95 %이상의 n-heptane 650 g을 33cm(가로) × 33cm(세로) × 5cm(깊이)의 정방형 강철트레이에 붓고 점화봉으로 점화시킨 다음 열감지기의 응답특성을 확인하였다.

화원의 위치는 실험장 중앙이고 감지기 작동시간은 점화봉으로 점화시킨 순간부터 측정하였다. 면심지의 경우 길이 약 80cm, 무게 약 3g의 면심지 90개를 [그림 2]와 같이 링에 고정시키고 불연 플레이트 약 1m위에 매단다. 그리고 각 심지의 아래 쪽 끝에서 연속적으로 훈소하도록 점화기로 점화시키고, 감지기 작동시간은 모든 면심지가 점화된 순간부터 측정하였다. 면심지 화원의 위치는 중앙이다.

다. 화재감지기 배치

화재실험장에 화재감지기 배치는 화원으로부터 대각선으로 화재감지기를 배치하였고, 감기지 사이의 거리는 화원으로부터 감지기 사이 중앙선으로부터 1m 간격으로 배치하였다. [그림 3]은 화재감지기 배치도를 나타낸 것으로 그림에서 보는 바와 같이 천장에 화재감지기 20개를 설치하였다. 화재감지기 번호는 화원에서 가장 가까운 것을 1로 가장 먼 것을 5로 하였고, 다음 5개는 6~10순으로 번호를 부여하였다.

[그림 4]는 n-heptane화재 실험장면을 나타낸 것이고, [그림 5]는 면심지화재 실험장면을 나타낸 것이다.

3. 실험결과 및 분석

실험결과 열감지기는 연기만 다량으로 발생하는 면심지화재의 경우 작동하지 않았고, 연기감지기는 n-heptane화재에서 대부분 작동하지 않았다. 이러한 결과는 연기감지기의 경우 훈소 또는 연기가 다량으로 발생하는 화재에 적응성이 있고, 일정 열량이 발생하면 열감지기가 적응성이 있는 것을 나타낸다. 천장에 부착된 20개 화재감지기의 응답시간을 측정한 결과를 나타낸 것이 [그림 6] ~ [그림 9]이다. 그림들은 각 번호에 따른 화재감지기의 작동시간을 나타낸 것으로, 열감지기는 화원에서 가까운 감지기가 더 빠른 응답특성을 보이는 것을 알 수 있다. 연기감지기는 [그림 6]과 [그림 8]에서 보듯이 화원으로부터 이격거리별로 작동하지 않은 것을 볼 수 있다.

[그림 6]을 보면 3번 감지기는 같은 연기감지기인 4번이나 5번보다 훨씬 느린 응답특성을 보였고, 심지어 가장 멀리 설치된 정온식 감지기보다 더 느린 응답특성을 보였다.

정온식 감지기는 거리에 따라 선형적인 응답특성을 보였지만, 매우 느린 특성을 보이는 것으로 나타났다. 특히, 신속한 대피활동이라는 측면에서 4 m이상 이격시켜 설치된 감지기는 적합하지 않는 것을 확인할 수 있다.

차동식 감지기는 연기감지기보다 더 빠른 응답특성을 갖는 것을 확인할 수 있다. 물론, 화원이 전혀 다르기 때문에 직접적으로 응답특성을 비교하는 것은 무리가 있지만 실험에 사용한 화원이 ISO에서 규정한 연기감지기 작동을 위한 화원이기 때문에 응답특성에 대한 대략적인 경향을 유추할 수는 있다. 이러한 실험결과를 고려한다면, 차동식 감지기는 직접적으로 일정 열량이 감지기에 가해지는 경우 연기감지기보다 빠른 응답특성을 갖기 때문에 물류창고에서 발생 열량이 높은 가연물(연기는 비교적 적게 발생되는)이 적재되는 경우 조기 화재감지를 위해 차동식 감지기 설치가 더 바람직하다고 볼 수 있다.

일반적으로 연기감지기가 열감지기보다 빠른 응답특성을 보이지만, 유류화재 등과 같이 열량이 급격하게 많이 발생하는 화재의 경우에는 열감지기가 더 적합할 수도 있다. 따라서 물류창고의 가연물이 연소할 때 조기에 화재를 감지하는 것은 물류창고에 적재되는 가연물의 종류에 따라 적정한 화재감지기를 설치해야 할 것으로 판단된다.

또한 물류창고에서는 본 원고에서 소개한 실험장과 같은 환경이 아닌 랙크형태로 감지기가 위치한 곳까지 열, 연기기류가 도달하는데 시간이 오래 걸리므로 이를 고려한 감지기 최적 설치방법도 고려하는 것이 필요하다.

4. 맺음말

원고는 이전에 연구되었던 물류창고에서 사용되고 있는 화재감지기를 국제규격에서 규정하고 있는 화원을 가지고 화재실험을 통하여 열, 연기 반응특성을 분석한 연구결과를 소개한 것이다.

연구결과는 연기가 다량으로 발생하는 가연물에 의한 화재나 훈소와 같은 화재를 조기 감지용으로 연기감지기가 적합한 것으로 판단된다. 유류화재와 같이 열이 많이 발생하는 화재는 연기감지기가 조기 화재감지에 적합하지 않은 결과를 나타냈다. 일정한 열량이 발생하는 경우 차동식 감지기가 연기감지기보다 더 빠른 응답특성을 나타냈고, 이를 고려할 때 물류창고 화재를 조기에 감지하기 위해서는 적재되는 가연물의 종류에 따라 적절한 화재감지기 선정이 필요함을 알 수 있다.