시스템 설계와 계산

System Design & Calculation

시스템 설계 계산은 유량·수원량·양정·마찰손실·펌프 선정이 한 묶음이에요. 수원량과 펌프 양정을 맞추지 않으면 방수 성능이 법 기준에 못 미쳐요. 관경 선정과 손실 저감이 동력·비용을 동시에 좌우해요. 양정·유량·마찰 계산 칸에 숫자를 넣어 설계 흐름을 연습해 봐요.

펌프 양정(H) 계산

건물 층수15층

마찰손실 h_f10 m

펌프 전양정 공식

H = h_s + h_f + h_p

H: 전양정(m), h_s: 실양정(낙차), h_f: 마찰손실수두, h_p: 방수압 환산수두(17m = 0.17MPa)

💡 양정 계산의 핵심

①h_s는 수조 수면에서 최고층 방수구까지의 높이 차

②h_f는 배관 길이·구경·유량에 따른 마찰손실

③h_p는 노즐에서 필요한 최소 방수압을 수두로 환산

④실제 설계에서는 여유율(10~20%)을 추가

유량과 수원량 산정

Water 유량·수원량

List설비별 기준 유량과 수원량

옥내소화전

수원: 130×2×20분 = 5,200 L

130 L/min × 2개

스프링클러

N=기준개수(10~30), 20분간

80 L/min × N개

물분무

바닥면적 기준 L/min·m²

설계밀도 × 방호면적

옥외소화전

수원: 350×2×20분 = 14,000 L

350 L/min × 2개

수원량 공식

Q_w = N × q × T

Q_w: 수원량(L), N: 기준개수, q: 기준유량(L/min), T: 방수시간(min)

배관 마찰손실 계산

하젠-윌리엄스 공식

h_f = 6.05 × 10⁵ × Q^1.85C^1.85 × d^4.87 × L

Q: 유량(L/min), C: 관 마찰계수(강관 120), d: 관 내경(mm), L: 배관 길이(m)

Rul 배관 구경

Chart설비별 최소 배관 구경

설비	주배관	가지배관
옥내소화전	65A 이상	40A 이상
스프링클러(습식)	가지 25A~	헤드 연결 25A
연결송수관	100A 이상	-

⚠️ 마찰손실 줄이는 방법

①배관 구경을 크게: 마찰손실은 d^{4.87}에 반비례

②배관 길이를 짧게: 직선 경로가 유리

③밸브·이음관의 등가 길이를 반드시 포함

④루프(loop) 배관은 편도 배관보다 마찰손실 감소

수조와 펌프 선정

️ 수조·펌프

List수조 및 펌프 선정 기준

수조 용량

소화용 전용 확보, 다른 설비와 겸용 시 합산

Q_w × 1.0 이상

펌프 토출량

기준개수 × 기준유량, 여유율 포함

Q(L/min)

펌프 양정

h_s + h_f + h_p + 여유

H(m)

충압펌프

배관 내 상시 충압 유지, 주펌프 기동 방지

소량 토출

펌프 축동력

P = 0.163 × Q × Hη

P: 축동력(kW), Q: 유량(m³/min), H: 양정(m), η: 펌프 효율(0.6~0.8)

총정리

기계설비 설계 3대 계산

① 양정 H = h_s + h_f + h_p ② 수원량 Q_w = N × q × T ③ 축동력 P

양정·유량·동력을 산출해야 펌프와 수조를 선정할 수 있다

🎯 시험 포인트

①펌프 전양정 공식 H = h_s + h_f + h_p 각 항의 의미

②설비별 기준유량과 기준개수: 옥소 130L/2개, SP 80L/N개

③하젠-윌리엄스 공식의 변수 의미와 마찰계수 C값

④수원량 산정: 기준개수 × 기준유량 × 방수시간

⑤충압펌프의 역할: 상시 배관 충압, 주펌프 불필요한 기동 방지