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미국 방재규정의 이해 (4)

- 화재경보설비 설치기준 -

글 유호정
KFPA 조사연구팀 과장, 미국소방기술사(FPE)



1. 머리말

미국에서의 화재경보설비 설치기준에 대해서는, 스프링클러설비 기준인 NFPA 13과 마찬가지로 미국 모든 주에서 채택하고 있는 미국건축법(IBC)에서 화재경보설비 설치시 NFPA 72, National Fire alarm and signaling cod 에 의거하여 설치하도록 규정1) 하고 있기 때문에, 미국 전역에서 NFPA 72의 기준을 따르고 있다고 할 수 있다. 이하 NFPA 72(2013년판 기준)의 주요 내용에 대한 국내 기준과 비교를 통해 설명하겠다. <표 1>은 화재경보설비 관련 규정들에 대한 법적 관계에 대해 보여준다.
<표 1> NFPA 72의 법률상 위치(국내법과의 대응관계

2. NFPA 72의 구성

총 29개장 351쪽으로 구성된 NFPA 72는 자동화재탐지설비를 구성하는 모든 요소(기기)들에 대해 규정하고, 이와 통합되어 설치될 수 있는 비상대응 시스템과의 관계에 대해서도 기술하고 있다.(<표 2>, [그림 1] 참조) 즉 3장부터 18장까지는 기본적인 정의, 배선, 감지·경보장치에 대해 기술하고 21장부터는 자동화재탐지설비와 연동되거나 통합되어 설계되어야 하는 설비들, 즉 비상엘리베이터, 중앙감시 센터, 대규모 시설의 비상방송설비 등에 대해 규정하고 있다. [그림 2]는 감지 설비의 작동과 연동되어야 하는 설비들을 표시한 매트릭스인데, 이와 같이 경보신호의 개시로 인해 건물 내외의 많은 설비들이 반응해야 하므로 관련된 사항을 규정하고 있는 것이다. NFPA 72에 대한 좀 더 구체적인 해석자료는 핸드북을 통해 알 수 있으며, 국내에서의 점진적인 NFPA 72 활용 수요에 부응하여 KFPA는 조만간 NFPA 72 핸드북 한글판을 발간할 예정이다.([그림 3] 참조)


[그림 1] NFPA 72가 다루고 있는 내용들센터



<표 2> NFPA 72의 장별 내용



[그림 2] 감지설비와 건물설비들의 작동 시퀀스(순서도) 매트릭스

1) IBC 907.2 Where required—new buildings and structures. An approved fire alarm system installed in accordance with the provisions of this code and NFPA 72 shall be provided in new buildings and structures in accordance with Sections 907.2.1 through 907.2.23 and provide occupant notification in accordance with Section 907.5, unless other requirements are provided by another section of this code.


3. 화재경보설비 설치대상

미국 건축법은 용도 및 재실자의 특성에 따라 건축물 공간의 용도분류를 한 후, 이에 대한 내화부재성능의 요건과 면적, 높이의 제한, 소방설비의 설치 등에 대한 규정 등이 정해진다. ‘IBC 907.2 Where required’에서는 화재경보설비를 설치해야 하는 건물의 대상에 대해 명시하고 있다.

가. 높이에 따른 설치 장소

미국 건축법(IBC)에서 고층건물로 분류2) 하는 23미터 이상인 건물에 자동식 화재경보설비 및 소방대 통신설비, 비상음성/경보 통신설비를 함께 설치3)하도록 한다.

나. 용도별 설치: 예(집회용도)

IBC에서는 각 용도별로 일정면적 또는 요건에 해당하는 경우에 화재경보설비를 설치하도록 하고 있으며, 예를 들어 공연장, 교회, 극장 등 많은 사람들이 일시에 모이는 장소인 Assembly(집회) 용도에서는 아래와 같이 설치하도록 의무화하고 있다.

[그림 3] 근간 예정인 미국화재경보 및 신호코드 핸드북 한글판

<표 3> 집회용도에서의 화재경보설비 설치 대상


4. NFPA 72의 주요 내용

NFPA 72의 주요 내용에 대해 필자의 실무 경험과 관점에서 볼 때 국내 기준과 큰 차이를 보이는 중요사안들에 대해 소개하겠다.

가. 감지기 배치

NFPA 72는 감지기 배치 간격 등에 대한 사항을 17장에서 세부적으로 규정하고 있다. 천장의 기울기, 천장 형상(보, 빔, 격자 천장 등)에 따른 배치방법, 천장 높이에 따른 간격 조정 등에 대해 기술하고 있는데, 국내법과는 다르게 감지면적(감지기 1개당 면적)에 대해서는 규정하지 않고, 감지기의 인증시험시 결정된 Listed spacing을 사용한다. 즉, 국내 화재경보설비 규정에서는 감도별로 특, 1, 2종으로 분류하여 감지 면적을 규정하고 있는 것과 다르게, 각 제품별 성능시험에 의해 설치간격을 규정하고 있다. 제품 카탈로그에는 UL이나 FM에서 받은 인증시험에서 결정한 간격계수(spacing) 수치를 보여준다.([그림 4] 참조)
[그림 4] 평천장에서의 스포트형 열감지기 설치간격 예시

나. 화재경보설비의 구성

NFPA 72(National Fire Alarm and Signal Code)에서는 경보설비의 구성을 국내와 같이 수신기, 발신기, 중계기, 감지기 등으로 구분하지 않고, 기동장치 · 통보장치 · 신호선로장치를 사용하는 3가지 기본적인 회로로 구분하고 있다. 3가지 기본 회로로 구성하는 이유는 단선, 단락, 지락 등의 고장상태에서도 해당구역의 고장을 표시하고 경보를 할 수 있도록 하기 위함이다.
  • 1) IDC (Initiating Device Circuits, 기동장치회로)
    감지기, 수동발신기, 감시스위치(Supervisory Switch)와 같은 기동장치에 사용하는 회로이며, 입력장치(Initiating Device)의 종류는 다음과 같다.
    • ① Supervisory Signal-Initiating Device(감시용 신호입력장치)
    • ② Automatic Extinguishing System Supervisory Device(자동식 소화설비용 감시장치)
    • ③ Analog Initiating Device(아날로그형 입력장치)
  • 2) NAC (Notification Appliance Circuits, 통보장치회로
    입력장치에 의한 화재발생신호에 대응하여 수신반에서 관계자에게 화재의 발생을 통보하고 대피와 소화활동에 필요한 신호를 발생시키는 장치에 사용되는 회로이며, 통보장치(Notification Appliance)의 종류는 다음과 같다.
    • ① Audible Notification Appliance : 청각을 이용한 통보장치
    • ② Tactile Notification Appliance : 촉각이나 진동을 이용하는 통보장치
    • ③ Visible Notification Appliance : 시각을 이용한 통보장치
  • 3) SLC (Signaling Line Circuits, 신호선로회로
    Addressable 기기와 Analogue Type Addressable기기 혹은 Addressable 기기(Analogue Type Addressable기기 포함)와 수신반, 수신반과 수신반, 수신반과 중계기간의 Data 통신에 사용되는 선로로, 단일선로로 통해 자동화재탐지설비에 필요한 다수 신호의 송수신이 일시에 대량으로 이루어지는 선로이다.

다. 경로 등급의 의미

  • 1) Class A 배선
    • ● NFPA 배선 설계방식은 시스템의 주요 선로(Signaling Line Circuit 등)를 Loop 배선방식(Class A 배선방식)으로 배선함으로써 선로 고장 시 고장에 대한 모든 정보를 정확히 통보하고 선로가 단선, 지락, 단락, 단선과 지락 시에도 수신반에서 선로의 화재발생 신호가 동작될 수 있다.
    • ● 4선식 배선5)으로 구성하여 양방향 통신에 의한 Loop Back기능을 유지하며, 한쪽 방향에 Trouble이 발생해도 시스템은 정상적으로 동작할 수 있는 배선 방식이다.
    • ● Trouble 발생 시 수신기에 장애신호를 보내어 경보 및 메시지를 표시한다
    • ● 배선비용이 큰 반면 시스템의 안전성이 높아진다.
    A 클래스 배선 정상상태
    배선이 단선된 경우, 패널은 남아있는 이중 배선을 이용해 기기들과 통신을 유지한다

    [그림 5] Class A 배선의 화재 시 작동 개념
  • 2) Class B 배선
    중요건축물이 아닌 일반 건축물에는 기기 말단까지 배선을 연결하여 한쪽 방향으로만 통신이 가능한 Class B 배선을 한다. 이 배선은 고장이 발생되더라도 통신을 계속할 수 없는 단점이 있다.
    • a. Redundant Path가 없음
    • b. 일선 단선 시 설비 작동 정지
    • c. Path의 의도된 작동에 영향을 주는 경우 표시

    [그림 6] Class B 배선의 화재시 작동상황
5) NFSC 604에서 도입: 50층 이상인 건축물에 설치하는 통신·신호배선은 이중배선을 설치하도록 하고 단선(斷線) 시에도 고장표시가 되며 정상 작동할 수 있는 성능을 갖도록 설비를 하여야 한다. 1) 수신기와 수신기 사이의 통신배선 2) 수신기와 중계기 사이의 신호배선 3) 수신기와 감지기 사이의 신호배선


라. 잔존능력(생존능력, Pathway Survivability)

국내기준에는 없는 개념으로, 화재시 화열 등으로 인하여 피해를 보지 않고 경보설비가 정상적인 기능을 수행하는 데 필요한 성능을 표시한 것으로, Level 0~3까지 4단계로 구분한다. 이는 화재시 화열로 인한 경로(Pathway)에 대한 내화，내열 성능과, 경로가 설치된 공간이나 장소에 대한 방화성능을 가지고 다음과 같이 구분하고 있다. 이것은 관할기관이나 발주처에서 그 등급을 결정하거나, 설계시 재산, 인명안전의 관점에서 어떠한 등급으로 해야 할지에 대해 결정할 수 있다.
  • 1) Level 0
    경로에 대한 잔존능력이 어떠한 경로에도 해당되지 않는 경우를 말한다

  • 2) Level 1
    금속제 선도(Race way) 등 물리적 경로 등에 설치되고 자동식 스프링클러가 설치된 경우이다.

  • 3) Level 2
    다음 중 어느 하나 이상의 기능을 가지고 있는 경로를 말한다.
    • a. 2시간 내화도 능력의 회로 케이블
    • b. 2시간 내화도 능력의 케이블설비(전기적인 보호기능을 보유한 설비)
    • c. 2시간 내화도의 방호구역이나 방화구획
    • d. 관계 기관에 의해 승인된 2시간 내화성능의 대체설비(Alternative
  • 4) Level 3
    자동식 스프링클러설비에 의해 방호되는 건축물에 설치된 경로로서 다음 중 어느 하나 이상의 기능을 가지고 있는 경로를 말한다.
    • a. 2시간 내화도 능력의 회로 케이블
    • b. 2시간 내화도 능력의 케이블설비(전기적인 보호기능을 보유한 설비)
    • c. 2시간 내화도의 방호구역이나 방화구획
    • d. 관계 기관에 의해 승인된 2시간 내화성능의 대체설비(Alternative)

마. 음량

NFPA는 공간의 성격에 따라 해당 장소의 소음수준보다 조금 더 높은 음량의 신호를 발신하도록 하고 있어, 신호전달의 확실성을 담보하고 있다. 즉 공공장소 및 수면공간에서는 평균 주변소음도보다 최소 15dB6) 이상, 공공장소가 아닌 곳에서는 최소 10dB 이상 높은 소리를 출력하도록 하고 있다. 이에 반해 국내 법규7)에서는 공간별 특성이나 상황에 대한 고려가 없어, 소음이 큰 장소(공장 등)에서는 소음에 묻힐 가능성이 있다. 또한 너무 소음이 심한 장소에는 부가적으로 시각경보장치를 설치하도록 하고 있다.

바. 예비 전원의 용량 8)

NFPA의 경우 일단 대기모드로 24시간을 지속할 수 있어야 하고, 최소 5분에서 15분까지 작동할 수 있는 용량을 요구하고 있다. 또한 대중 경보방송설비를 사용시에는 최대 방송 부하에서 15분 이상을 가동할 수 있어야 한다. 이는 60분간 감시상태 유지를 요구하는 국내설비보다 예비전원 배터리 용량을 휠씬 크게 만드는 요구조건인데, 국내와 다른 건물 관리, 인구집적도, 전원공급 시스템 등 여러 요소들의 차이들로 인함인 듯하다.


5. 한국 기준과의 비교


지금까지 논의한 주요 사안에 대해 국내기준과 간략하게 비교해 보면 아래 <표 4>와 같다.

<표 4> 미국과 한국의 화재경보설비 기준 비교


6. 맺음말

지금까지 미국 화재경보설비 설치기준에 대해 간략하게 알아보았다. 미국 화재경보설비 기준의 가장 큰 특징으로는 여러 가지 상황, 환경을 가정하여 화재경보설비의 신뢰성 능력을 조절할 수 있으며, 다른 비상대응설비와의 통합에 완전성(Integrity)를 구현하기 위한 규정을 기술하고 있다는 것이라고 보여진다.


참고문헌
IBC 2012 handbook, ICC
National Fire Alarm and signaling code handbook, 7th edition, NFPA