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소방시설 내진설계, 왜 하지?

 

소방시설의 내진설계는 건축물 내부에 설치된 소방시설이 내진성능을 확보하고 있는지, 그 안전성을 확인하기 위해 실시해야 합니다. 즉, 소방시설의 내진설계는 지진시 화재, 폭발 등 소방시설의 손상으로 인하여 발생할 수 있는 2차 지진피해를 최소화하기 위한 예방조치로서 필요합니다.

일상 생활에서 조리, 난방, 전기제품의 사용 중에 지진이 발생하면 가스배관 파괴, 전기 과부하 등으로 폭발 또는 누전에 의한 화재가 발생할 수 있고, 또는 발열·발화기기의 잠금조치 없이 황급한 대피 등으로도 화재가 발생할 우려가 상당히 높아집니다. 지진이 발생하더라도 꼭 지켜야 하는 것은 인명이고, 그 다음이 재산이며, 이러한 인명과 재산의 손실을 최소화하는 것이 내진설계의 목표입니다. 특히 소방시설의 내진설계 목표는 지진에 의한 1차 지진피해로 건물붕괴가 발생하지 않더라도 화재가 발생한다면 당초 소화를 목적으로 설치된 소방시설이 제 기능을 발휘하도록 하는 것입니다. 이때 소방시설이 제기능을 발휘하지 못한다면 방대한 공간에서 화재 또는 폭발의 심각한 2차 지진피해가 발생할 수 있습니다. 

이러한 소방시설은 건축물의 구조체에 정착되거나 지지되기 때문에 건축물의 지진시 거동(움직임)에 종속됩니다. 소방시설은 다양한 요소들의 구성으로 이루어지는데, 어떤 요소들은 건축물의 거동에 충분히 강하게 저항하도록 내진설계 되어야 하고, 어떤 요소들은 건축물의 거동에 영향받지 않도록 내진설계 되어야 하며, 또 어떤 요소들은 건축물의 거동과 동일하게 함께 거동하도록 내진설계 되어야 합니다. 각각의 개별 요소들은 설치목적과 지지형식에 따라 내진설계가 반영되어야 소방시설 전체 시스템이 지진중에도 그리고 지진후에도 정상작동할 것입니다. 그러나 이러한 요소가 연결된 소방시설 중 어느 하나라도 지진시 파괴된다면 전체 시스템이 제대로 작동하지 못할 것입니다.

때문에 「소방시설의 내진설계 기준」과 「건축물의 내진설계기준」 등에서 소방시설의 내진설계를 통한 구조안전 확인은 필수 의무사항입니다.

 

 


소방시설 내진설계 대상이 되는 건축물

 

「소방시설의 내진설계 기준」의 대상이 되는 건축물은 「건축법 시행령」 제32조에 따라 구조안전 확인 대상인 건축물에 설치되는 것으로서 아래 중 하나 이상에 해당하는 경우입니다.

1) 층수가 2층 이상인 건축물
2) 연면적 200㎡(목구조 건축물의 경우에는 500㎡) 이상인 건축물. 다만, 창고, 축사, 작물재배사는 제외
3) 높이가 13m 이상인 건축물
4) 처마높이가 9m 이상인 건축물
5) 기둥과 기둥 사이의 거리가 10m 이상인 건축물
6) 건축물의 용도 및 규모를 고려한 중요도가 높은 건축물로서 국토교통부령으로 정하는 건축물
7) 국가적 문화유산으로 보존할 가치가 있는 건축물로서 국토교통부령으로 정하는 것
8) 동 시행령 제2조 제18호 가목 및 다목의 건축물
9) 동 시행령 별표1 제1호의 단독주택 및 같은 표 제2호의 공동주택
10) 동 시행령 제6조 제1항 제6호 다목에 따라 기존 건축물을 건축 또는 대수선 등을 하는 건축물

「건축물의 내진설계기준」에서도 소방설비는 기계·전기 비구조요소로서 가장 중요하게 취급되고 있습니다.

즉 소방설비는 인명안전에 직결되는 것이기 때문에 건물이 내진특등급이 아닌, 내진Ⅰ등급 또는 내진Ⅱ등급에 해당하는 일반건축물이어도 비구조요소 중요도계수 IP를 1.5로 부여함으로써 반드시 실시해야 하는 비구조요소로 정의하고 있습니다.

 


내진설계 대상이 되는 소방시설 적용범위

 

옥내소화전설비, 스프링쿨러설비, 물분무등소화설비 등은 「소방시설의 내진설계 기준」 및 기타 기준들에서 정하는 규정에 적합해야 합니다.

구분 소방청
「소방시설의 내진설계 기준 해설서」
상세대상
국토교통부
「건축물의 내진설계기준」 비구조요소 의무대상
한국전기기술기준위원회
「내진설계지침」(KECG 6701-2021)
옥내
소화전
설비
수조(소화용 물탱크),
가압송수장치,
수직직선배관,
수평직선배관,
옥내소화전함,
동력제어반,
감시제어반,
비상전원 등 
「건축물의 내진설계기준」(KDS 41 17 00)
18.1.1 적용범위(비구조요소 내진설계 수행)
   (1) 중요도계수 IP가 1.5인 비구조요소
18.1.2 중요도계수
   다음에 해당할 경우 IP 1.5로 한다.
   (1) 소화배관과 스프링쿨러 시스템 등 인명안전을 위해 지진 후에도 반드시 기능하여야 하는 비구조요소, 비상유도등.
제10조 ⑦항 6호 : 다음의 전기 및 계제어설비는 대상설비의 손상이 설비의 보호 및 안전 정지에 지장을 초래하고 2차 피해를 일으우려가 있는 가장 중요한 장치에 해당하로 최상위의 등급으로 분류한다.

가. 유해화학물질 저장 및 취급설비,
나. 보일러 안전정지 장치,
다. 발전기 안전정지 장치 및 비상용 전원설비,
라.비상용 예비발전설비,
마.조명설비(비상등)
스프링
쿨러
설비
수조(소화용 물탱크),
가압송수장치,
수직직선배관,
수평직선배관,
65mm 이상 가지배관,
동력제어반,
감시제어반,
비상전원(비상발전기) 등 
물분무등
소화설비
가스계소화설비,
분말소화설비

※  성능시험배관, 지중매설배관, 배수배관은 내진설계 적용을 제외합니다. 즉, 실험실에서 성능을 시험하는 중의 시험배관, 건축물의 지진거동과 상관없이 지반의 지하에 설치되는 매설배관, 지진에 파괴되어도 원래의 배수 목적을 달성할 수 있는 배수배관은 해당하지 않습니다.

※ 주의 : 소방시설과는 별도로 「건축물의 내진설계기준」에 따라 소화용이 아닌 '일반급수용 물탱크'도 내진설계 대상이므로 누락되지 않도록 주의하시기 바랍니다. 사용승인시 반려(보완요구)될 수 있습니다.

 


구조안전성 확인은 누구에게 의뢰할까?

 

구분 2016 2022
구조안전성 확인 건축구조기술사 건축구조기술사,
소방기술사

건축구조기술사 : 기술사사무소 개설등록증을 제출할 수 있는 건축구조기술사

소방기술사 : 소방시설설계업 등록증을 제출할 수 있는 소방기술사

※ 인용 : 「소방시설의 내진설계 기준 해설서」(2022)

    - 주의 : 2022년 해설서에서는 건축구조기술사 뿐만아니라, 소방기술사의 자격도 인정하고 있습니다. 다만, 해설서의 적용일자는 명시되어 있지 않으며, 참고도서로서 다툼의 기준으로 사용할 수 없다고 명시되어 있는 바, 시공자 또는 감리자는 소방시설에 대한 구조안전성 용역을 의뢰하기 전에 소방서 및 지방자치단체 인허가 담당자에게 구조안전성 확인의 유효한 자격범위(즉 건축구조기술사만 인정하는지, 아니면 소방기술사도 함께 인정하는지)를 미리 확인하고 건축허가 및 사용승인시 구조안전에 관련한 서류(소방시설 내진설계 구조계산서 및 안전확인서)를 제출하시기 바랍니다. 소방서 또는 지방자치단체에서 요구하는 자격범위가 해설서에서 안내하는 내용과 다를 수 있으며, 이 경우 해설서는 다툼의 기준이 되는 것을 거부하고 있으므로, 결국 다른 자격의 기술사에게 재차 의뢰해야 하는 상황이 벌어질 수 있어서 일정과 비용에 부담이 증가될 수 있습니다.

 


소방시설 여러 요소 중 기술사에게 의뢰해야 하는 대상은?

 

1. 기술사에게 구조안전성 확인을 의뢰해야 하는 요소 및 포함하여야 하는 검토내용

대상 검토내용 등
수조 대상  철근콘크리트(일체형 포함), STS, SMC, FRP, PDF, 기타 특수강 등의 본체
검토
내용
 1. 가동중량 산정
 2. 동수압을 고려한 지진하중 산정
 3. 본체 상판의 슬로싱효과에 대한 안전성 검토
 4. 본체 측판의 정수압 및 동수압에 대한 안전성 검토
 5. 받침 강재틀에 대한 안전성 검토
 6. 앵커볼트의 인발, 전단, 조합에 대한 안전성 검토
 7. 기초패드에 대한 안전성 검토
가압송수장치
 / 
비상전원의 비상발전장치
대상  전동기 또는 내연기관의 펌프 및 모터(+비상전원의 비상발전장치)
검토
내용
 1. 가동중량 산정
 2. 내진스토퍼 당 지진하중 산정
 3. 앵커볼트의 인발, 전단, 조합에 대한 안전성 검토
비상전원의 전원저장장치
/
수신함(전기캐비넷 등)
대상  비상전원의 UPS 또는 비상전원저장장치
검토
내용
 1. 가동중량 산정
 2. 고정용 앵커볼트의 인발, 전단, 조합에 대한 안전성 검토
흔들림 방지 버팀대 대상  수평 또는 수직 소화배관의 횡방향, 종방향, 4방향 흔들림 방지 버팀대
검토
내용
 1. 소화배관 가동중량 산정
 2. 소화배관 지진하중 산정
 3. 버팀대의 지지대 안전성 검토
 4. 버팀대의 고정장치 안전성 검토
 5. 버팀대의 앵커볼트 인발, 전단, 조합에 대한 안전성 검토
가스계 및 분말소화설비 대상  저장용기의 프레임과 바닥 연결부
검토
내용
 1. 저장용기 가동중량 산정
 2. 저장용기 지진하중 산정
 3. 저장용기 프레임 안전성 검토
 4. 프레임 고정용 앵커볼트 인발, 전단, 조합에 대한 안전성 검토
비상유도등
(피난구유도등 / 통로유도등)
대상 정착부
검토
내용
 1. 비상유도등 가동중량 산정
 2. 비상유도등 지진하중 산정
 3. 비상유도등 정착부 안전성 검토

※ 수조(물탱크)는 소화용수를 저장하는 용기로서 본체, 앵커볼트뿐만 아니라 이를 지지하는 기초패드까지 모든 부위가 파괴, 변형, 전도되지 않아야 합니다. 소화용 물탱크에 대한 내진설계는 「소방시설의 내진설계 기준」에서 요구하는 것입니다. 그러나 소화용뿐만 아니라 일반급수용 물탱크까지 모든 물탱크는 「건축물의 내진설계기준」에서 '건물외구조물'로서 용도 및 규모와 상관없이 모두 내진설계하도록 되어 있다는 것을 유념하여야 합니다. 예전의 「소방시설의 내진설계 기준에서는 방파판을 설치하는 것이 의무사항이었지만, 이를 물탱크 제작설치업체나 현장에서 방파판을 설치하기만 하면 내진성능을 갖춘 것으로 오해하여 2012년 개정된 기준에서는 방파판 의무설치조항을 없애고, 더욱 중요한 패드에 대한 안전확인을 새롭게 포함 시켰습니다.

가압송수장치는 수조의 소화용수를 배관에 가압하여 공급하는 장치로서 이동, 전도되지 않아야 합니다.

비상전원은 예기치 못한 원인으로 주전원 공급이 상실되었을 때 소방설비 중 특히 가압송수장치에 전원을 공급하는 설비이므로 지진시 또는 지진발생 후에도 기능이 유지되어야 합니다. 비상전원은 자가발전설비, 축전지설비, 전기저장장치로 구분되고 비상발전장치는 가압송수장치를 준용하여 구조안전성을 확인하여야 하고, UPS 또는 비상전원저장장치는 지진하중에 대하여 전도가 되지 않아야 합니다.

흔들림 방지 버팀대는 소화용수를 화재 위치로 이송하는 소화배관 중, 지진분리이음(가요성배관) 외 소화배관이 건물 구조부재와 일체 거동하도록 고정하는 장치로서, 소화배관별 작용하는 지진하중에 대하여 파괴되지 않아야 합니다. 흔들림 방지 버팀대가 안전하면 이에 지지되는 수직직선배관, 수평직선배관, 65㎜ 이상 가지배관도 안전합니다.

가스계 및 분말소화설비의 종류로는 이산화탄소소화설비, 할론소화설비, 할로겐화합물 및 불활성기체소화설비 및 분말소화설비 등이 있습니다. 가스계 및 분말소화설비의 제어반은 하중이 450N 이하이면서 내력벽이나 기둥에 직경 8㎜ 이상의 내진성능이 인정된 앵커볼트로 고정되는 경우에는 구조안전성 검토대상은 아닙니다. 그러나 저장용기는 지진동에 의해 구조적으로 파괴, 이동, 전도, 변형이 발생하지 않도록 구조안전성을 검토하여야 합니다. 

비상유도등은 화재 또는 지진 등으로 상용 전원이 정전되었을 때에 자체 비상전원으로 켜져서 야간에는 전체 피난경로를, 주간에는 계단실 등 암실에서 정확하고 신속하게 대피할 수 있도록 피난경로를 안내하는 조명설비(비상등)으로서 2차 피해를 일으킬 우려가 있는 가장 중요한 장치에 해당하므로 한국전기기술기준위원회 「내진설계지침」(KECG 6701-2021)에서는 최상위 등급인 '등급 1'로서 내진설계 대상이며, 인명안전 등에 영향이 없는 '등급 4'의 '중량 100N 이하이고 단위길이 당 중량이 70N/m 이하인 설비'에 해당하지 않습니다.

 

2. 기술사에게 구조안전성 확인을 의뢰하지 않아도 되는 대상요소의 조건

아래 조건을 모두 총족하는 대상은 기술사에게 구조안전성 확인을 의뢰하지 않아도 됩니다.

대상 조건
지진분리이음  1. 제품인증 : KFI, UL, FM, KAS, KS에서 인정하는 제품을 사용하여야 하고,
 2. 성능기준 : 최소한 1˚이상 각도변위가 가능할 것(단, 관경 200㎜이상은 0.5˚이상)
지진분리방치(가요성배관 등)  1. 제품제한 : KFI, UL, FM에서 인정하는 제품 사용
 2. 성능기준 : 1) 분리구간 배관길이를 실제 이격거리의 2배 이상이 되도록하거나,
    2) 건축물 내진변위를 검토하여 예상되는 변위량 이상으로 해당제품 시험성적서의 인증변위량이 만족하는지를 기술사의 구조안전성 확인으로 검토되어야 함.
옥내소화전함  1. 제품제한 : 1) 함 또는 반은 공인기관의 성능인증된 제품을 사용하여야 하고,
   2)공인시험기관에서 성능이 확인된 앵커볼트를 사용하여야 하며,
 2. 성능기준 : 제어반 등의 하중이 450N(=45.9kg) 이하인 경우, 내력벽면 또는 기둥에 직경 8㎜ 이상의 내진성능 인정된 앵커볼트로 고정할 것.
※ 옥내소화전함 또는 제어반 등의 하중이 450N을 초과하거나, 바닥에 설치하는 경우에는 기술사의 구조안전성 확인으로 검토되어야 함.
동력제어반
감시제어반
비상전원제어반
유수검지장치 조치 : 축 중심방향으로 받침대(수직)를 설치하고, 유수검지장치의 수직직선배관에 4방향 흔들림 방지 버팀대를 설치하여야 함.

※ 지진분리이음은 소화배관과 건축 구조물의 상대변위가 발생할 때 소화배관에 발생하는 응력을 해소하는 역할을 하며, 고정식(Rigid) 커플링 또는 유동식(Flexible) 커플링이 사용됩니다. 소화배관에 사용되는 대부분의 금속배관은 어느 정도 유연성을 확보하고 있고 특히 관경이 작을수록 유연성은 더 커서 배관규격 50A 이하는 슬리브설치나 관통부 최소이격만 유지하면 그 유연성만으로도 건축 구조물의 층간변형에 대응이 가능하여 지진분리이음을 설치하지 않기도 합니다. 그리고 고층건물에서는 건축구조물의 기둥 축소변위 현상에 해서도 매우 중요하게 고려해야 합니다.

※ 지진분리장치는 건축 구조물의 Seismic Separation Joint 또는 지상노출배관이 건물로 인입되는 부위에 구조물의 지진시 수평변위에 대응하기 위하여 필요합니다. 지진분리장치는 일반적으로 6개의 엘보로 조합하거나 2개의 가요성배관과 1개의 U형배관과 2개의 엘보로 조합됩니다. 지진분리장치 지진분리장치의 양측에는 4방향 흔들림 방지 버팀대를 사용합니다. 지진분리장치의 변위범위는 지진 발생시 계산된 이동범위를 충분히 흡수할 수 있거나 실제 이격거리의 2배 이상을 유지하여야 하고, 제조업체에서 인증받은 변위 값을 확인하여 설치하여야 합니다.

※ 가요성배관은 지진분리장치 뿐만 아니라, 수조에 연결되는 배관, 가압송수장치의 연료공급배관 등에서도 사용됩니다.

※ 옥내소화전함은 지진 발생시와 그 이후에도 개폐에 장애가 발생하지 않아야 하고, 옥내소화전함은 구조부재 및 이와 동등한 부재에 견고하게 고정되어야 합니다. 또한 격내품(호스, 밸브 등)이 제멋대로 흐트러지면 이를 사용하려는 소방활동에 제약이 발생할 수 있고, 피난시 장애요소로 작용할 우려가 있으므로 격내품의 고정조치도 중요합니다.

※ 제어반은 수신기(중계반 포함), 동력제어반, 감시제어반, 비상전원(발전기 또는 엔진펌프), 가스계 및 분말소화설비 제어반, 자동식기동장치 등이며, 화재시 소화약제공급 및 전력공급 등을 지시·통제하는 역할을 합니다.

※ 유수검지장치는 수직직선배관에 설치되므로 수직직선배관 설치에 따른 보호보치로서 유수검지장치의 무게를 지탱하도록 받침대를 설치하고, 수직직선배관에 4방향 흔들림 방지 버팀대를 설치하여야 합니다. 수직직선배관에 4방향 흔들림 방지 버팀대 설치가 곤란한 경우에는 연결된 수평직선배관의 0.6m 이내에 4방향 흔들림 방지 버팀대를 설치하여야 합니다.

 

 


구조안전성 확인(내진설계) 요청시 의뢰인이 제공하여야 하는 자료목록

 

소방시설설계업 등록업체나 건축사 또는 건축주가 구조안전성 확인(내진설계)를 기술사에게 의뢰할 때, 제공하여야 하는 자료는 아래와 같습니다.

대상 내진설계 검토시 필요한 자료
수조(물탱크)  1. 수조 제작도면
 2. 콘크리트패드 위치/크기가 표시된 도면
 3. 수조 위치가 표시된 건축(또는 설비)도면
 4. 건축도면(설계개요/평면도/입면도/단면도)
 5. 구조계산서(건축 구조물)
 6. 지반조사보고서(권장)
가압송수장치
/
비상전원의 비상발전장치
 1. 장비별 방진효율계산서 또는 내진방진선정계산서
    (장비모델명/장비사양/장비도면/각종중량/내진스토퍼배치수량/내진스토퍼모델명)
 2. 장비 위치가 표시된 설비도면
 3. 건축도면(설계개요/평면도/입면도/단면도)
 4. 구조계산서(건축 구조물)
 5. 지반조사보고서(권장)
비상전원의 전원저장장치  1. 장치 모델도면
    (장치모델명/중량)
 2. 장치 위치가 표시된 설비도면
 3. 건축도면(설계개요/평면도/입면도/단면도)
 4. 구조계산서(건축 구조물)
 5. 지반조사보고서(권장)
흔들림 방지 버팀대  1. 소화배관 내진계통도(버팀대 배치위치)
 2. 영향구역 등이 표시된 선정Sheet결과서(Seismic Bracing Calculation)
 3. 흔들림방지버팀대 및 앵커볼트의 인증서와 시험성적서
 4. 건축도면(설계개요/평면도/입면도/단면도)
 5. 구조계산서(건축 구조물)
 6. 지반조사보고서(권장)
가스계 및 분말소화설비  1. 저장용기 제작도면(프레임 및 앵커볼트 규격/위치 표시)
 2. 저장용기 위치가 표시된 건축(또는 설비)도면
 3. 건축도면(설계개요/평면도/입면도/단면도)
 4. 구조계산서(건축 구조물)
 5. 지반조사보고서(권장)
비상유도등
(피난구유도등 / 통로유도등)
 1. 구조계산서(건축 구조물)
 2. 지반조사보고서(권장)
 3. 일반적으로 시중에서 구매하여 설치하는 제품이 아닌 '음성점멸복합' 및 '방수형'은,
     그 제품의 규격(폭×두께×높이, 무게)

 


성과품으로 제공받아야 하는 서류들

 

1. 내진안전확인서
2. 내진설계 구조계산서
3. 자격증빙서류
- 건축구조기술사는 기술사사무소 개설등록증
- 소방기술사는 소방시설설계업 등록증

 


소방시설 내진설계 구조안전시 주의사항

 

구분 설명
1. 수조가 옥외에 설치되는 경우 수조가 건축물의 외부 즉, 지면 또는 옥상에 외기 노출되어 설치되는 경우에는 풍하중에 의한 영향도 함께 고려되어야 한다. Operating Weight에 대한 Seismic Design과 Empty Weight에 대한 Wind Proof Design을 동시에 수행하여 물탱크가 어떠한 Load Condition에 지배되는지 검토하여 모든 조건에서 안전성이 확보되도록 하여야 함.
2. 수조 중 특히 기성 FRP 물탱크의 경우
ANCHOR 설치가 필요없는 경우
미국기준을 살펴보면 바닥에 고정하는 앵커볼트의 소요가 없더라도 최소 4개는 설치하여야 함.
API650 p.5-79, number od anchors(a minimum of 4 is required)
3. 수조의 정의, 해석방법 수조는 「소방시설의 내진설계 기준」에서는 내진설계 대상의 여러 요소 중 하나이지만,
「건축물의 내진설계기준」에서는 '제19장. 건물외구조물'에 속하고, 수조 이외의 모든 소방설비는 '제18장. 비구조요소'에 속합니다.
지진하중(설계지진력) 산정시 '건물외구조물'은 본제와 내용물 중량이 지지구조물을 포함하는 전체 중량의 25% 미만의 극히 제한된 경우에만 비교적 손쉬운 '비구조요소에 대한 등가정적 계산법'을 적용할 수 있지만, 대부분 물탱크는 비교적 복잡한 '고유주기에 따른 유체거동을 반영한 계산법'으로 하여야 하는 차이가 있습니다. 
4. 소화배관 지진하중 산정시 고려사항 소화배관에 대하여 「소방시설 내진설계기준」에서는 '소화배관의 지진계수 Cp'를 가동중량에 곱하여 비교적 간단하게 수평지진하중을 산정할 수 있는 것을 허용하여 제시하고 있으나, 
비구조요소로서 「건축물의 내진설계기준」에서는 보다 다양한 계수를 적용하여 지진하중을 산정하도록 되어 있는 바,
소방시설로서 「소방시설 내진설계기준」과 비구조요소로서 「건축물의 내진설계기준」을 모두 충족하기 위해서는 이러한 두 가지 모두를 계산하여 가장 불리한 지진하중을 산정하여 적용하는 것이 타당하다고 사료됩니다.

 

.  끝.

 


문의하실 곳 : 코어건축구조기술사사무소


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비상유도등의 내진설계 안전확인

KDS 41 17 00 「건축물 내진설계기준」 18.1.2(1) 조항에 따르면, "소방배관과 스프링쿨러시스템 등 인명안전을 위해 지진 후에도 반드시 기능하여야 하는 비구조요소, 또한 피난경로상의 계단, 캐노

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