소방펌프의 기동압력과 정지압력 설정 원리를 주펌프·충압펌프 작동순서, 자연낙차압, 압력스위치 Range와 Diff 계산문제로 쉽게 정리했습니다.
소방펌프 기동압력 계산문제
문제. 스프링클러설비의 압력챔버에서 최고위 헤드까지의 자연낙차압이 0.45MPa일 때, 시험용 계산기준에 따른 주펌프의 적정 기동압력은?
① 0.30MPa
② 0.45MPa
③ 0.60MPa
④ 0.90MPa
정답: ③ 0.60MPa
해설: 소방안전관리자 강습교재형 문제에서 스프링클러 주펌프의 기동압력은 다음과 같이 계산합니다.
주펌프 기동압력 = 자연낙차압 + 0.15MPa
따라서 0.45MPa + 0.15MPa = 0.60MPa입니다.
이 계산에서 자연낙차압은 압력챔버가 설치된 위치부터 최고위 스프링클러헤드까지의 높이 차이로 생기는 압력을 말합니다.
높이 차이가 클수록 낮은 곳의 압력챔버에는 더 높은 정수압이 걸립니다.
따라서 펌프 기동압력을 자연낙차압보다 낮게 설정하면 최고위 배관에서 압력이 부족해지기 전에 펌프가 제대로 기동하지 못할 수 있습니다.
시험에서는 일반적으로 다음과 같이 구분합니다.
- 옥내소화전 주펌프 기동압력: 자연낙차압 + 0.20MPa
- 스프링클러 주펌프 기동압력: 자연낙차압 + 0.15MPa
다만 위 공식은 소방안전관리자 시험과 강습교재에서 설정 원리를 이해하기 위해 사용하는 대표적인 계산방식입니다.
실제 건축물에서는 최고위 방수구나 헤드에서 확보해야 하는 압력, 배관 마찰손실, 펌프의 정격토출압력, 압력스위치 형식, 설계도서 및 제조사 설정방법을 함께 확인해야 합니다.
주펌프와 충압펌프의 작동순서
소방배관은 평상시 일정한 압력을 유지합니다.
하지만 배관의 미세한 누수, 밸브 조작 또는 온도 변화로 압력이 조금씩 내려갈 수 있습니다.
이때마다 큰 용량의 주펌프가 기동하면 전력 소모가 커지고 펌프가 지나치게 자주 작동하게 됩니다.
이를 방지하기 위해 설치하는 것이 충압펌프입니다.
충압펌프는 화재를 직접 진압하기 위한 주된 펌프가 아니라 배관의 작은 압력손실을 보충하는 펌프입니다.
압력이 낮아질 때의 정상적인 기동순서는 다음과 같습니다.
배관 압력 저하 → 충압펌프 기동 → 압력 회복 → 충압펌프 자동정지
누수량이 많거나 소화전·스프링클러가 작동하여 충압펌프만으로 압력을 회복하지 못하면 압력이 더 내려갑니다.
배관 압력 저하 → 충압펌프 기동 → 압력 계속 저하 → 주펌프 기동
따라서 충압펌프 기동압력은 주펌프 기동압력보다 높게 설정해야 합니다.
예를 들어 다음과 같이 설정할 수 있습니다.
- 주펌프 기동압력: 0.60MPa
- 충압펌프 기동압력: 0.65MPa
- 충압펌프 정지압력: 0.85MPa
- 정상 배관압력: 약 0.90MPa
배관압력이 0.65MPa까지 떨어지면 충압펌프가 먼저 기동합니다.
충압펌프로 압력이 0.85MPa까지 회복되면 충압펌프가 자동으로 정지합니다.
그러나 압력이 계속 내려가 0.60MPa에 도달하면 주펌프가 기동합니다.
시험에서는 보통 주펌프와 충압펌프의 기동점 사이에 0.05MPa 이상의 차이를 두는 방식으로 출제합니다.
주펌프 기동압력 + 0.05MPa 이상 ≤ 충압펌프 기동압력
이 간격이 너무 작으면 압력이 조금만 변해도 주펌프와 충압펌프가 거의 동시에 기동할 수 있습니다.
압력스위치 Range와 Diff 설정방법
기계식 압력스위치에는 주로 Range와 Diff라는 표시가 있습니다.
일반적인 시험문제에서는 다음과 같이 해석합니다.
- Range: 압력스위치의 상한 설정값
- Diff: 상한 설정값과 하한 설정값의 차이
- 기동압력: Range – Diff
계산식은 다음과 같습니다.
Diff = Range – 기동압력
예를 들어 충압펌프를 0.70MPa에서 기동하고 0.90MPa에서 정지하도록 설정한다고 가정하겠습니다.
- Range: 0.90MPa
- Diff: 0.90MPa – 0.70MPa = 0.20MPa
- 기동압력: 0.90MPa – 0.20MPa = 0.70MPa
따라서 Range는 0.90MPa, Diff는 0.20MPa로 설정합니다.
여기서 반드시 구분해야 할 것이 있습니다.
현재 옥내소화전설비와 스프링클러설비의 화재안전기준에서는 가압송수장치가 기동한 경우 자동으로 정지되지 않도록 규정하고 있습니다. 다만 충압펌프는 예외입니다.
따라서 충압펌프는 설정한 상한압력까지 회복되면 자동으로 정지할 수 있지만, 화재진압을 담당하는 주펌프는 압력이 회복됐다는 이유만으로 자동정지하면 안 됩니다.
주펌프는 일반적으로 제어반의 자기유지회로에 의해 계속 운전하고, 화재가 진압되어 펌프 정지가 안전하다고 확인한 후 관계자가 수동으로 정지합니다.
시험자료에서 주펌프의 Range를 ‘정지점’이라고 표현하는 경우가 있지만, 이를 주펌프가 실제로 자동정지하는 압력이라고 단순하게 이해하면 안 됩니다.
Range와 Diff는 압력스위치의 접점 작동 범위를 설명하는 용어이고, 실제 주펌프의 정지는 제어반의 자기유지와 수동정지 기준까지 함께 확인해야 합니다.
또한 압력스위치의 눈금 표시와 조정방식은 제품마다 다를 수 있습니다.
실무에서 임의로 설정값을 변경하지 말고 설계도서, 펌프 성능표, 제조사 설명서 및 기존 시운전 기록을 확인해야 합니다.
시험에 나오는 중요 포인트
첫째, 압력이 조금 내려가면 충압펌프가 먼저 기동해야 합니다.
충압펌프 기동압력 > 주펌프 기동압력
둘째, 충압펌프는 배관의 미세한 압력손실을 보충해 주펌프가 빈번하게 기동하는 것을 방지합니다.
셋째, 일반적인 시험문제에서 Range는 상한 설정압력이고 Diff는 상한압력과 기동압력의 차이입니다.
기동압력 = Range – Diff
넷째, 주펌프 기동압력의 교재형 계산은 다음과 같이 구분합니다.
- 옥내소화전: 자연낙차압 + 0.20MPa
- 스프링클러: 자연낙차압 + 0.15MPa
다섯째, 높이 10m의 수두는 약 0.098MPa이며 시험에서는 약 0.1MPa로 계산하는 경우가 많습니다.
예를 들어 높이 차이가 40m라면 자연낙차압은 약 0.4MPa입니다.
여섯째, 충압펌프는 압력이 회복되면 자동정지할 수 있습니다.
일곱째, 주펌프는 기동 후 자동으로 정지되지 않도록 해야 합니다.
주펌프의 압력이 회복됐다는 이유만으로 자동정지한다는 설명은 틀린 지문입니다.
여덟째, 주펌프와 충압펌프가 동시에 기동한다면 설정압력 간격, 압력스위치 접점, 배관 누수, 체크밸브 및 제어반 상태를 확인해야 합니다.
아홉째, 압력설정값을 점검할 때는 숫자만 보지 말고 다음 순서를 확인해야 합니다.
- 정상 배관압력 확인
- 충압펌프 기동압력 확인
- 충압펌프 자동정지압력 확인
- 주펌프 기동압력 확인
- 주펌프 자기유지 확인
- 제어반에서 주펌프 수동정지 확인
- 시험 후 모든 스위치를 자동 위치로 복구
1. 배관압력이 정상 상태에서 계속 낮아질 때 펌프의 일반적인 기동순서로 옳은 것은?
2. 충압펌프의 기동압력 설정으로 가장 적절한 것은?
3. 압력스위치의 Range가 0.90MPa이고 Diff가 0.20MPa일 때 기동압력은?
4. 소방 주펌프의 정지방법에 관한 설명으로 옳은 것은?
5. 자연낙차압이 0.50MPa인 스프링클러설비에서 교재형 계산기준에 따른 주펌프 기동압력은?