화재 유량 계산기 | 소방을 위한 필요 GPM 계산

화재용수량이란?

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

필요 화재용수량은 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.

화재용수량 계산 방법

이 계산기는 보험 서비스 사무소(ISO)의 『필요 화재용수량 결정 지침』에 따른 방법을 세 가지 건물 유형과 세 가지 위험 수준으로 단순화해 적용합니다. 계산은 두 단계로 이루어집니다.

1단계: 건축 계수(Ci)를 구합니다.

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

면적은 제곱피트 단위의 유효 면적입니다. 단층 건물에서는 단순히 바닥 면적을 뜻합니다. 내화 구조가 아닌 다층 건물의 경우 ISO는 가장 큰 층의 면적에 다른 모든 층 면적의 절반을 더합니다. F는 건물 유형에 따라 결정되는 구조 계수입니다.

제곱근 관계식과 계수 18은 모든 건물 유형에서 동일합니다. 달라지는 것은 F뿐입니다. 각 유형은 ISO 건축 등급을 대표합니다. 주거용은 목구조(등급 1)를 뜻합니다. 상업용은 장선식 조적조(등급 2)를 뜻합니다. 산업용은 비가연성 구조(등급 3)를 뜻합니다. 등급에 따라 Ci의 상한도 정해집니다. Ci는 가장 가까운 250 GPM으로 반올림한 뒤, 최저 500 GPM과 위에 표시된 상한 사이로 제한합니다.

2단계: 위험 계수를 적용해 필요 화재용수량(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 화재용수량은 500 GPM 이상 12,000 GPM 이하로 제한됩니다.

예시: 화재용수량 계산 방법

면적 2,000제곱피트인 주택, 보통 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 GPM입니다. 이미 2,500 미만이므로 가장 가까운 250 단위로 반올림해 1,250 GPM을 유지합니다.

면적 25,000제곱피트인 소매점, 보통 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.

화재용수량이 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 화재용수량을 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 화재용수 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 화재용수량 감소

많은 건축 및 소방 법규에서는 건물에 NFPA 13을 충족하는 자동 스프링클러 시스템이 설치된 경우 화재용수량 요구치를 낮출 수 있도록 허용합니다. 스프링클러는 화재가 크게 번지기 전에 통제할 수 있으므로, 일부 관할 기관은 소방대의 수동 진압에 필요한 화재용수량을 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 ISO의 전체 여섯 건축 등급과 다섯 위험 등급 대신 세 가지 건물 유형과 세 가지 위험 수준을 사용하는 단순화된 ISO 방법을 적용합니다. 인접 건물로의 화재 노출, 스프링클러 공제, 지역 법규 개정, 상수도 공급 지속 시간 요건은 고려하지 않습니다. 여기서 얻은 결과는 초기 계획에 유용합니다. 인허가와 시공에 사용할 최종 수치는 소방기술사와 관할 소방 당국이 확인해야 합니다.

자주 묻는 질문

화재용수량 공식은 무엇인가요? 필요 화재용수량은 건축 계수(Ci)에 용도 위험 계수(O)를 곱한 값입니다. Ci는 18에 건축 계수 F와 건물 바닥 면적(제곱피트)의 제곱근을 곱한 값입니다. F는 주거용 건물에서 1.5, 상업용 건물에서 1.0, 산업용 건물에서 0.8입니다.

필요한 최소 화재용수량은 얼마인가요? 이 방법은 주거용, 상업용, 산업용을 포함한 모든 건물 유형에 500 GPM의 최저 기준을 적용합니다.

최대 화재용수량은 얼마인가요? 최종 필요 화재용수량의 상한은 12,000 GPM입니다. 계산 과정에서 건축 계수 자체에도 주거용 및 상업용 건물은 8,000 GPM, 산업용 건물은 6,000 GPM의 상한이 적용됩니다.

공식이 같은 것처럼 보이는데도 건물 유형에 따라 결과가 달라지는 이유는 무엇인가요? 면적 공식(면적의 제곱근에 18을 곱하는 방식)은 모든 유형에서 동일합니다. 건물 유형은 건축 계수 F를 바꾸고, 간접적으로 Ci의 상한도 다르게 만들어 결과를 바꿉니다.

스프링클러가 건물에 필요한 화재용수량을 줄일 수 있나요? 대부분의 관할 기관에서는 가능합니다. 다만 이 계산기는 그 감소를 자동으로 적용하지 않습니다. 감소를 승인하기 전에 법규 담당자가 스프링클러 시스템을 검토합니다.

스프링클러 용수량과는 어떻게 다른가요? 화재용수량은 소방관이 사용하는 호스와 소화전에 필요한 물을 뜻합니다. 스프링클러 용수량은 자동 스프링클러 시스템이 사용하는 물을 뜻하며, NFPA 13에 따라 별도로 계산되는, 대개 더 적은 수치입니다.

참고 문헌

1. 보험 서비스 사무소(2014). 『필요 화재용수량 결정 지침』. 뉴저지주 저지시티: ISO.
2. 국제 법규 위원회(2021). 『국제 소방 법규』 부록 B.
3. 미국 방화 협회. 『NFPA 13: 스프링클러 시스템 설치 표준』.
4. 미국 방화 협회. 『NFPA 1142: 교외 및 농촌 소방을 위한 수원 표준』.
5. 미국수도협회(2017). 『M31: 소방용 배수 시스템 요건』, 5판. 콜로라도주 덴버: AWWA.