소방시설의 내진설계 기준 완벽분석

 

소방시설의 내진설계 기준에 대하여 알아보자.

 

소방시설의 내진설계 기준: 완벽한 가이드

1. 서론

소방시설의 내진설계 기준은 지진 발생 시 소방시설이 정상적으로 작동하여 화재를 예방하고 피해를 최소화하는 것을 목적으로 한다. 국내외에서 지진에 의한 피해 사례가 증가하면서, 소방시설의 내진설계 기준의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 본 문서는 소방시설의 내진설계 기준의 적용 범위, 주요 용어, 설계 방법, 법적 요구사항 등을 종합적으로 다루어 보다 전문적인 이해를 돕기 위해 작성되었다.

2. 소방시설의 내진설계 기준 개요

소방시설의 내진설계 기준은 지진 발생 시 소방설비가 손상되지 않도록 구조적으로 보강하는 설계 원칙을 포함한다. 내진설계가 적용되는 주요 소방설비는 다음과 같다.

• 옥내소화전설비: 건물 내부에서 화재 발생 시 즉각적인 대응이 가능하도록 설계됨.
• 스프링클러설비: 자동화재진압 시스템으로 건물 내부 화재 확산을 방지하는 핵심 설비.
• 물분무등소화설비: 특정 유형의 화재에 대응하는 자동화된 소화설비.

소방시설의 내진설계 기준은 기존 건축물과 신축 건축물 모두에 적용될 수 있으며, 특수한 구조를 갖춘 건축물에 대해서는 중앙소방기술심의위원회의 심의를 거쳐 예외적인 설계가 가능하다.

3. 소방시설의 내진설계 기준에서 사용되는 주요 용어 정의

소방시설의 내진설계 기준을 정확히 이해하기 위해서는 관련 용어의 정의를 명확히 숙지해야 한다.

1. 내진(耐震): 면진 및 제진을 포함하여 지진으로부터 소방시설의 피해를 줄이는 개념.
2. 면진(免震): 건축물과 소방시설을 분리하여 지진력을 최소화하는 기술.
3. 제진(制震): 감쇠 장치를 활용하여 지진력을 분산 또는 흡수하는 기술.
4. 수평지진하중(Fpw): 흔들림 방지 버팀대에 전달되는 배관의 동적 또는 정적 지진하중.
5. 지진분리이음: 배관의 변형을 최소화하고, 배관 축방향 변위 및 회전을 허용하는 이음 장치.
6. 가요성이음장치: 가압송수장치와 배관 사이에서 변위를 허용하는 플렉시블 조인트.
7. 지진스토퍼: 지진하중에 의해 과도한 변위가 발생하지 않도록 제한하는 장치.
8. 지진하중: 지진으로 인해 구조물에 작용하는 하중.

4. 소방시설의 내진설계 기준에 따른 지진하중 산정 방법

소방시설의 내진설계 기준에서는 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)의 지진구역 및 지진구역계수를 따르며, 중요도계수(Ip)를 1.5로 적용한다.

소방시설의 내진설계 기준에 따른 수평지진하중(Fpw)은 다음과 같은 방법으로 산정된다.

• Fpw = Cp × Wp
  • Fpw: 수평지진하중
  • Wp: 가동중량
  • Cp: 소화배관의 지진계수(별표 1 참조)

또한, 수평설계지진력이 특정 임계값을 초과하는 경우 흔들림 방지 버팀대의 내력을 강화해야 한다.

5. 소방시설의 내진설계 기준에 따른 배관 설계

배관 시스템은 소방시설의 내진설계 기준에서 가장 중요한 요소 중 하나이다. 배관의 내진 성능을 보장하기 위해 다음과 같은 설계 기준을 준수해야 한다.

• 지진분리이음 설치: 모든 수직직선배관의 상부 및 하부 단부에 설치해야 하며, 층간 이동이 있는 경우 추가 설치 필요.
• 흔들림 방지 버팀대 사용: 배관의 흔들림을 방지하기 위해 횡방향 및 종방향 버팀대를 설치.
• 벽 및 바닥 관통부의 이격거리 유지: 배관의 손상을 방지하기 위해 충분한 간격 확보.

6. 주요 소방시설의 내진설계 기준

1. 수조 및 가압송수장치
   • 지진 시 파손되지 않도록 구조적 안전성을 확보해야 함.
   • 기초(패드 포함)와 본체가 안정적으로 고정되어야 함.
2. 제어반 및 비상전원
   • 건축물의 내력벽, 바닥 또는 기둥에 견고하게 고정.
   • 지진 시 기능이 유지될 수 있도록 설계.
3. 가스계 및 분말소화설비
   • 저장용기가 전도되지 않도록 앵커볼트로 고정.
   • 기동장치는 지진하중으로 인해 오작동하지 않도록 보호.

7. 소방시설의 내진설계 기준의 법적 요구사항

소방시설의 내진설계 기준은 법적으로 규정된 안전 기준을 준수해야 한다. 주요 법적 요구사항은 다음과 같다.

• 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00) 준수
• 소방시설의 내진설계 기준 적용 대상 특정소방대상물 포함
• 앵커볼트 설치 시 구조적 안전성 검토 필수
• 비구조요소(소방설비 포함)의 지진하중 산정 필요

8. 소방시설의 내진설계 기준 개선 및 재검토

소방시설의 내진설계 기준은 최신 지진 공학 연구 결과를 반영하여 주기적으로 개정된다. 소방청은 매 3년마다 타당성을 검토하고, 필요 시 개정을 진행한다. 이는 소방시설의 내진 성능을 지속적으로 향상시키고, 건축물의 지진 대응력을 강화하기 위함이다.

 

별표1. 단주기 응답지수별 소화배관의 지진계수 (제3조의 2제 2항 제3호 관련)

단주기 응답지수(SS)	지진계수(Cp)
0.33 이하	0.35
0.40	0.38
0.50	0.40
0.60	0.42
0.70	0.42
0.80	0.44
0.90	0.48
0.95	0.50
1.00	0.51
1. 표의 값을 기준으로 SS의 사이값은 직선보간법 이용하여 적용할 수 있다. 2. SS : 단주기 응답지수(Short period response parameter)로서 최대고려 지진의 유효지반가속도 S를 2.5배한 값

별표2. 소화배관의 종류별 흔들림 방지 버팀대의 간격에 따른 영향구역의 최대허용하중(N)(제10조제1항제8호 관련)

1. KSD3507 소화배관의 흔들림 방지 버팀대의 간격에 따른 영향구역의 최대허용하중(N)

재료의 항복강도 Fy: 200MPa

배관구경(mm)	횡방향 흔들림 방지 버팀대의 간격(m)
	6	8	9	11	12
25	450	338	295	245	212
32	729	547	478	397	343
40	969	727	635	528	456
50	1,770	1,328	1,160	964	832
65	2,836	2,128	1,859	1,545	1,334
80	4,452	3,341	2,918	2,425	2,094
100	8,168	6,130	5,354	4,449	3,842
125	13,424	10,074	8,798	7,311	6,315
150	19,054	14,299	12,488	10,378	8,963
200	39,897	29,943	26,150	21,731	18,769

2. KSD3562(#40) 소화배관의 흔들림 방지 버팀대의 간격에 따른 영향구역의 최대허용하중(N)

재료의 항복강도 Fy: 250MPa

배관구경(mm)	횡방향 흔들림 방지 버팀대의 간격(m)
	6	8	9	11	12
25	597	448	391	325	281
32	1,027	771	673	559	483
40	1,407	1,055	922	766	661
50	2,413	1,811	1,581	1,314	1,135
65	5,022	3,769	3,291	2,735	2,362
80	7,506	5,663	4,920	4,088	3,531
100	13,606	10,211	8,918	7,411	6,400
125	22,829	17,133	14,962	12,434	10,739
150	34,778	26,100	22,794	18,943	16,360
200	70,402	52,836	46,143	38,346	33,119

3. KSD3576(#10) 소화배관의 흔들림 방지 버팀대의 간격에 따른 영향구역의 최대허용하중(N)

재료의 항복강도 Fy: 205MPa

배관구경(mm)	횡방향 흔들림 방지 버팀대의 간격(m)
	6	8	9	11	12
25	415	311	272	226	195
32	687	515	450	374	323
40	909	682	596	495	428
50	1,462	1,097	958	796	688
65	2,488	1,867	1,630	1,355	1,170
80	3,599	2,701	2,359	1,960	1,693
100	6,052	4,542	3,966	3,296	2,847
125	9,884	7,418	6,478	5,383	4,650
150	13,958	10,475	9,148	7,602	6,566
200	29,625	22,233	19,417	16,136	13,936

4. KSD3576(#20) 소화배관의 흔들림 방지 버팀대의 간격에 따른 영향구역의 최대허용하중(N)

재료의 항복강도 Fy: 205MPa

배관구경(mm)	횡방향 흔들림 방지 버팀대의 간격(m)
	6	8	9	11	12
25	443	332	290	241	208
32	736	552	482	401	346
40	943	708	618	514	443
50	1,738	1,304	1,139	946	817
65	2,862	2,148	1,876	1,559	1,346
80	4,635	3,479	3,038	2,525	2,180
100	7,635	5,730	5,004	4,158	3,592
125	14,305	10,736	9,376	7,792	6,729
150	20,313	15,245	13,314	11,064	9,556
200	46,462	34,870	30,453	25,307	21,857

5. KSD3595 소화배관의 흔들림 방지 버팀대의 간격에 따른 영향구역의 최대허용하중(N)

재료의 항복강도 Fy: 205MPa

배관구경(mm)	횡방향 흔들림 방지 버팀대의 간격(m)
	6	8	9	11	12
25	123	92	81	67	58
32	216	162	141	117	101
40	316	237	207	172	148
50	850	638	557	463	399
65	1,264	948	828	688	594
80	2,483	1,864	1,627	1,352	1,168
100	4,144	3,110	2,716	2,257	1,949
125	5,877	4,410	3,852	3,201	2,764
150	12,433	9,331	8,149	6,772	5,849
200	22,535	16,912	14,770	12,274	10,601

 

6. CPVC 소화배관의 흔들림 방지 버팀대의 간격에 따른 영향구역의 최대허용하중(N)

재료의 항복강도 Fy: 55MPa

배관구경(mm)	횡방향 흔들림 방지 버팀대의 간격(m)
	6	8	9	11	12
25	113	85	74	61	46
32	229	172	150	125	108
40	349	262	229	190	164
50	680	510	445	370	277
65	1,199	900	786	653	564
80	2,200	1,651	1,442	1,198	1,035

 

별표3. 가지배관 고정장치의 최대 설치간격(m)(제13조제1항제1호 관련)

 1. 강관 및 스테인레스(KSD 3576)배관의 최대 설치간격(m)

호칭구경	지진계수(Cp)
	Cp ≤ 0.50	0.5 < Cp ≤ 0.71	0.71 < Cp ≤ 1.4	1.4 〈 Cp
25A	13.1	11.0	7.9	6.7
32A	14.0	11.9	8.2	7.3
40A	14.9	12.5	8,8	7.6
50A	16.1	13.7	9.4	8.2

2. 동관, CPVC 및 스테인레스(KSD 3595)배관의 최대 설치간격(m)

호칭구경	지진계수(Cp)
	Cp ≤ 0.50	0.5 < Cp ≤ 0.71	0.71 < Cp ≤ 1.4	1.4 〈 Cp
25A	10.3	8.5	6.1	5.2
32A	11.3	9.4	6.7	5.8
40A	12.2	10.3	7.3	6.1
50A	13.7	11.6	8.2	7.0

9. 결론

소방시설의 내진설계 기준은 지진 발생 시 화재 안전을 보장하는 필수 요소이다. 배관, 가압송수장치, 제어반, 소화전함 등의 내진 성능을 강화하여 긴급 상황에서도 소방시설이 정상적으로 작동할 수 있도록 해야 한다. 소방시설의 내진설계 기준을 철저히 준수하는 것은 국민의 안전을 보호하는 가장 중요한 방안 중 하나이다. 따라서 건축 및 소방 설비 담당자들은 반드시 소방시설의 내진설계 기준을 숙지하고 적용해야 한다.

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