화재 유량 계산기 | 소방을 위한 필요 GPM 계산

소화 용수량이란?

소화 용수량 계산기는 특정 건물의 화재를 통제하는 데 소방관에게 필요한 물의 양을 추정합니다. 그 결과를 필요 소화 용수량이라고 하며, 분당 갤런 또는 GPM으로 측정합니다. 소방서, 상수도 기술자, 건물 설계자는 이 수치를 사용해 소화전, 상수도 본관, 펌프 용량을 계획합니다.

필요 소화 용수량은 건물의 크기, 건축 재료, 내부 물품이 얼마나 쉽게 타는지라는 세 가지 요소에 따라 달라집니다. 작은 주택에는 가연성 물품이 가득한 대형 창고보다 훨씬 적은 물이 필요합니다.

소화 용수량 계산 방법

이 계산기는 보험서비스국(ISO)의 필요 소화 용수량 산정 지침에 나온 방법을 따르되, 건물 유형 세 가지와 위험 등급 세 가지로 단순화했습니다. 건물 유형, 바닥 면적, 층수, 위험 등급을 입력받습니다. 대부분의 건물은 두 단계 공식을 거칩니다. 소형 주택은 별도의 거리 표를 사용하며, 이는 아래에서 설명합니다.

1단계: 구조 계수(Ci)를 구합니다.

$C_i = 18 \times F \times \sqrt{\text{면적}}$

면적은 건물의 총 바닥 면적으로, 제곱피트 단위이며 모든 층을 합산한 값입니다. ISO 지침에서 F는 구조 등급에 따라 달라집니다. 목조는 1.5, 보를 쓴 조적조는 1.0, 불연 구조와 조적 불연 구조는 0.8, 내화 건물은 0.6입니다. 이 계산기는 구조 등급을 묻지 않습니다. 앞의 세 값을 세 가지 건물 유형에 다음과 같이 배정합니다:

제곱근 관계와 계수 18은 모든 건물 유형에서 같습니다. 달라지는 것은 F뿐입니다. Ci는 가장 가까운 250 GPM 단위로 반올림한 뒤, 하한 500 GPM과 위에 표시된 상한을 적용합니다. ISO는 구조 등급과 관계없이 1층 건물의 Ci 상한을 6,000 GPM으로 정하므로 단층 건물에는 8,000 GPM 상한이 적용되지 않습니다. 층수 입력의 기본값은 1입니다.

2단계: 위험 계수를 적용해 필요 소화 용수량(NFF)을 구합니다.

$\text{NFF} = C_i \times O$

O는 수용물의 가연성을 기준으로 하는 용도 위험 계수입니다.

결과가 2,500 GPM 미만이면 가장 가까운 250 GPM으로 반올림하고, 2,500 GPM 이상이면 가장 가까운 500 GPM으로 반올림합니다. 건물 유형과 관계없이 모든 건물의 최종 필요 소화 용수량은 500 GPM 이상 12,000 GPM 이하로 제한됩니다.

한 가구 및 두 가구 주택의 소화 용수량

ISO는 높이가 2층 이하인 한 가구 또는 두 가구 단독 주택에는 이 공식을 사용하지 않습니다. 가장 가까운 건물까지의 거리만 봅니다. "1가구 또는 2가구 주택" 상자를 선택하고 주택이 1층 또는 2층이면 계산기도 같은 방식으로 처리합니다. 그러면 거리 입력란이 나타나며 기본값은 30피트 (9.1 m)입니다. 이때 바닥 면적과 위험 등급은 무시됩니다.

이 값들은 ISO의 주택 표에서 가져온 것으로, 지속 시간 1시간을 기준으로 정해져 있습니다. 2층보다 높은 주택은 표의 범위를 벗어납니다. 이런 주택에는 계산기가 다시 공식을 사용하고, 그 사실을 알리는 짧은 안내를 표시합니다.

예시: 소화 용수량 계산 방법

면적 2,000제곱피트인 주택, 중간 위험.

Ci = 18 × 1.5 × √2,000 = 18 × 1.5 × 44.7 ≈ 1,208, 이를 반올림하면 1,250 GPM입니다. 주거용 상한인 8,000 GPM보다 낮으므로 그대로 적용합니다.

NFF = 1,250 × 1.00 = 1,250 GPM. 이미 2,500보다 낮으므로 가장 가까운 250 단위로 반올림하며, 결과는 1,250 GPM으로 유지됩니다. 이것은 주택 상자를 선택하지 않은 공식 결과입니다.

같은 주택을 1가구 주택으로 선택하고 이웃집과의 거리가 25피트 (7.62 m)인 경우.

이 주택은 1층이므로 주택 표가 적용됩니다. 거리 25피트 (7.62 m)는 21~30 ft (9.1 m) 구간에 해당하므로 750 GPM이 됩니다. 8피트 (2.4 m) 떨어져 있으면 결과는 1,500 GPM이 됩니다.

면적 25,000제곱피트인 소매점, 중간 위험.

Ci = 18 × 1.0 × √25,000 = 18 × 158.1 ≈ 2,846, 이를 반올림하면 2,750 GPM입니다.

NFF = 2,750 × 1.00 = 2,750 GPM입니다. 이 값은 2,500 이상이므로 가장 가까운 500 단위로 반올림하면 3,000 GPM입니다.

면적 75,000제곱피트인 공장, 높은 위험.

Ci = 18 × 0.8 × √75,000 = 14.4 × 273.9 ≈ 3,944, 이를 반올림하면 4,000 GPM입니다. 산업용 상한인 6,000 GPM보다 낮으므로 여기에는 상한 제한이 적용되지 않습니다.

NFF = 4,000 × 1.25 = 5,000 GPM이며, 이미 500의 배수이므로 최종 결과는 5,000 GPM입니다.

바닥 면적이 150,000제곱피트인 상업용 건물, 중간 위험.

Ci = 18 × 1.0 × √150,000 = 18 × 387.3 ≈ 6,971이며, 7,000 GPM으로 반올림됩니다. 건물이 1층이면 Ci는 6,000 GPM으로 제한되며, NFF = 6,000 × 1.00 = 6,000 GPM입니다. 2층이면 대신 8,000 GPM 상한이 적용되므로 Ci는 7,000으로 유지되고 결과는 7,000 GPM입니다.

소화 용수량이 중요한 이유

소방차의 펌프는 보통 1,000~1,500 GPM을 공급합니다. 계산된 필요량이 4,000 GPM이라면 소방차 한 대가 아니라 여러 대가 동시에 물을 공급해야 합니다. 소방서는 출동 전 조사를 계획하고, 신고에 몇 대의 소방 차량을 보낼지 결정하며, 소화전이 건물에 필요한 양을 실제로 공급할 수 있는지 확인할 때 필요 소화 용수량을 사용합니다.

상수도 기술자는 같은 수치를 사용해 관로와 저장 탱크의 규모를 정합니다. 가정용으로만 설계된 상수도 본관은 화재 때 충분한 물을 운반하지 못할 수 있으므로, 본관의 크기는 일상적인 수요보다 소화 용수 수요에 따라 결정되는 경우가 많습니다.

건물 설계자는 프로젝트 초기 단계에서 이 수치를 계산합니다. 계획 중인 창고에 지역 상수도 시스템이 공급할 수 있는 양보다 많은 물이 필요하다면, 일반적인 대안은 건물을 더 작게 짓거나, 스프링클러 시스템을 설치하거나, 상수도 본관을 고가로 증설하는 것입니다.

스프링클러와 소화 용수량 감소

많은 건축 및 소방 법규에서는 건물에 NFPA 13을 충족하는 자동 스프링클러 시스템이 설치된 경우 소화 용수량 요구치를 낮출 수 있도록 허용합니다. 스프링클러는 화재가 크게 번지기 전에 통제할 수 있으므로, 일부 관할 기관은 소방대의 수동 진압에 필요한 소화 용수량을 50~75퍼센트 줄이는 것을 허용합니다. 정확한 비율은 지역 법규와 소방 당국자의 승인에 따라 달라지므로 건별로 확인해야 합니다. 이 계산기는 스프링클러에 따른 감소를 자동으로 적용하지 않습니다.

화재용수량과 스프링클러 용수량의 차이

화재용수량과 스프링클러 용수량은 서로 다른 두 수치입니다. 화재용수량은 소방관이 현장에 도착한 뒤 호스와 소화전에 사용하는 물의 양입니다. 스프링클러 용수량은 자동 스프링클러 시스템의 작동에 필요한 물의 양으로, 저장 물품의 종류, 적재 높이, 스프링클러 설계를 기준으로 NFPA 13에 따라 별도로 계산합니다. 스프링클러 용수량은 보통 훨씬 적으며, 대개 수십 GPM에서 수천 GPM 정도입니다. 상수도 공급 설계에 어느 수치를 적용할지는 법규 담당자가 결정합니다.

이 계산기에 포함되지 않는 사항

이 도구는 ISO 방법을 단순화한 버전을 사용하며, ISO의 구조 등급 여섯 가지와 위험 등급 다섯 가지 대신 건물 유형 세 가지와 위험 등급 세 가지를 씁니다. 인근 건물에 대한 노출, 스프링클러 감면, 지역 건축 규정 개정, 급수 지속 시간 요건은 반영하지 않습니다. 다만 ISO의 6,000 GPM 상한(1층 건물 대상)과 ISO의 거리 표(1가구 및 2가구 주택, 최대 2층 대상)는 적용합니다. 이 표의 범위를 벗어나면 다른 건물까지의 거리는 결과에 영향을 주지 않습니다. 여기의 결과는 초기 계획 단계에 유용합니다. 허가와 시공에 사용할 최종 수치는 면허를 가진 소방 설계 기술자와 관할 당국이 확인해야 합니다.

자주 묻는 질문

소화 용수량 공식은 무엇입니까? 필요 소화 용수량은 구조 계수(Ci)에 용도별 위험 계수(O)를 곱한 값입니다. Ci는 18에 구조 계수 F와 건물 바닥 면적(제곱피트)의 제곱근을 곱한 값입니다. F는 주거용 건물은 1.5, 상업용 건물은 1.0, 산업용 건물은 0.8입니다.

필요한 최소 소화 용수량은 얼마입니까? 이 방법은 주거용, 상업용, 산업용을 가리지 않고 모든 건물 유형에 500 GPM의 하한을 둡니다. 1가구 또는 2가구 주택이 다른 건물에서 30피트 (9.1 m) 넘게 떨어져 있으면 마찬가지로 500 GPM이 적용됩니다.

단독 주택에는 소화 용수량이 얼마나 필요합니까? 1층 또는 2층 주택에는 ISO가 가장 가까운 건물까지의 거리를 사용합니다. 소화 용수량은 500 GPM(30피트 초과)부터 1,500 GPM(10피트 이내)까지입니다. 이 표를 사용하려면 주택 상자를 선택합니다.

최대 소화 용수량은 얼마입니까? 최종 필요 소화 용수량은 12,000 GPM으로 제한됩니다. 계산 과정에서 구조 계수는 주거용과 상업용 건물에서 8,000 GPM, 산업용 건물에서 6,000 GPM으로 제한됩니다. 유형과 관계없이 모든 1층 건물은 6,000 GPM으로 제한됩니다.

공식이 같아 보이는데 건물 유형에 따라 결과가 달라지는 이유는 무엇입니까? 면적 공식(면적의 제곱근에 18을 곱함)은 모든 유형에서 같습니다. 건물 유형은 구조 계수 F를 통해, 그리고 간접적으로는 Ci의 서로 다른 상한을 통해 결과를 바꿉니다.

스프링클러가 건물에 필요한 소화 용수량을 낮출 수 있습니까? 대부분의 관할 지역에서는 그렇지만, 이 계산기는 그 감면을 자동으로 적용하지 않습니다. 감면을 허용하기 전에 건축 담당 공무원이 스프링클러 설비를 검토합니다.

참고 자료

1. 보험서비스국(ISO). Guide for Determination of Needed Fire Flow (06-2014판). 필요 소화 용수량 산정 지침 — 공식 C = 18F√A, F 값 1.5, 1.0, 0.8, C에 대한 8,000 GPM과 6,000 GPM 상한(6,000 GPM 상한이 모든 1층 건물에 적용되는 것을 포함), 1가구 및 2가구 주택의 거리 표, 용도 계수 0.751.25, 50012,000 GPM 한도, 250/500 GPM 반올림 규칙.