소방전원 보존형 발전기

소방전원 보존형 발전기는 소방부하(화재 시 부하)와 비상부하(정전 시 부하)의 겸용의 발전기로서 용량 산정시 소방부하용량 기준 또는 두 부하 중 더 큰 한쪽 부하용량기준으로 정격출력용량을 선정하여 적용하는 비상용발전기이다.

한쪽의 단일 용량으로 소방부하 및 비상부하 양쪽 용도에 기능적인 만족을 제공하고 소방안전성을 확보하여 저용량 저비용의 경제적인 발전기 시스템이다.

비상발전기의 설계 및 설치 절차 
1. 소방부하(화재시 부하)와 비상부하(정전시 부하)를 각각 구분하여 부하일람표(또는 부하설비 개요표) 및 기준 수용률을 적용한 ‘비상발전기 부하계산서’를 작성한다.

2. 자가발전설비로서 비상발전기 선정은 소방부하 및 비상부하의 용량을 비교하여 안전성과 경제성 원칙에 따라 기종을 선정한다.

3. 비상발전기 부하계산서에 의한 부하용량을 기준으로 PG방식 등 계산식을 적용하여 자가발전설비의 비상정격출력용량을 산정한다.

4. 전원단선결선도를 작성한다. 소방전원보존형 발전기를 적용할 경우 제어방식(일괄제어, 순차제어)을 임의 선정하여 도면에 명칭을 표기한다.

5. 소방전원보존형 발전기로서 순차제어방식의 경우 화재시의 제어대상 비상부하용차단기를 지정하여 전원단선결선도에 표시한다.

6. 비상발전기 기종의 제품 승인 및 현장 적용 시 발전기 및 제어장치의  성능시험성적서 등으로서 적정성 여부를 확인한다.

7. 설계도서에 준한 자가발전설비의 조건 확인 및 현장시공후 시운전한다.

기존 비상발전기 과부하 조건의 문제점과 위험성 
비상발전기는 정전시 또는 정전 및 화재시에 자동으로 비상전원을 공급하여 건축물의 최소한의 기능확보 및 소방시설 작동이 가능하게 하는 중요시설이다.

비상전원의 결함의 주요 원인은 첫째, 구조적인 결함, 둘째, 관리 소홀에 기인되는 것이다.

구조적인 결함은 설계 및 시공 단계에서 용량 부족 조건과 제어장치의 품질의 문제이다.

용량 부족의 문제는 통상적으로 시공비 절감을 위해 소방부하와 비상부하 중 한쪽 부하를 적용하는 비상발전기를 설치하는데,

이 경우 일반 정전시는 문제 없으나 화재시에는 소방시설이 가동됨에 따라 소방전원을 보존하는 제어장치를 설치하지 않은 경우에 발생된다.

즉, 소방부하및 비상부하 겸용의 발전기로서 한쪽 부하용량만 적용하면서 소방전원보존형 발전기가 아닌 일반 발전기를 적용하여 발생되는 것이다.

이러한 문제점은 화재시 소방시설 작동 불능을 초래하는 조건이 되며 인명 손실과 직결되는 위험이 초래된다.

실제로 2008년 소방방재청 통계에 의하면 소방시설 미작동 등에 의한 사고 건수는 1,007건이고, 사망 53명, 부상 95명의 손실을 초래한 사례도 있다.

또한 현재에도 비상부하 중 일부나 전부를 비상발전기 용량계산서에서 누락시키거나 도면에서 배제시키는 방법, 또는 비상부하에 수용률을 기준 수용률 보다 적게 적용하여 소방부하 겸용 발전기로 오적용하는 사례가 있다.

이 경우 실제 화재 시에는 과부하 초래로 작동불능의 무용지물이 되어 형식적인 전시 설비로 전락하여 위험한 조건이 되고 화재안전기준에 위반이 된다.

제어장치 결함의 문제는 비상발전기의 가동의 제어장치의 제어에 의해 수행되는데, 공인시험을 필하지 않는 미비한 제품 적용시 발생된다.

그러므로 설치 단계에서 소홀하여 결함을 지닌 비상발전기로 인해 화재시 위험 초래를 막기 위한 화재안전기준의 명확한 확립과 철저한 확인이 요구된다.

자가발전설비의 용도별 기종과 특징
화재안전기준에서 자가발전설비는 정격출력용량 확보를 위해 부하용도별로 세 기종으로 구분하고 있다.

기종별 적용 대상 부하와 조건 및 고유한 특징을 지닌다.

1.소방전용 발전기

① 정격출력용량 산정 대상부하 : 소방부하

② 특징 : - 소방전용, - 비상전용발전기는 별도 설치, 건축면적 증대 수반(고비용)

2.소방부하 겸용 발전기(합산용량 발전기)

① 정격출력용량 산정 대상부하 : 소방 및 비상 부하의 합산부하

② 특징 : - 소방 및 비상 겸용(고용량, 고비용), - 화재안전기준 개정 시점과 무관하게 법적으로 허용되는 전통적인 기종

3.소방전원보존형 발전기

① 정격출력용량 산정 대상부하 : 소방부하

다만, 비상부하가 소방부하보다 큰 경우 비상부하 기준으로 산정

② 특징 : - 소방 및 비상 겸용(저용량, 저비용), - 소방부하 겸용 발전기 대비 용량 감소로 설치비용 약 30~40% 절감

- 기존의 용량부족 비상발전기에도 제어장치 설치로 치유 가능한 신규기종

- 설치비 절감, 운영비 절감, 상용전력 피크부하 시 활용, 장래 건축물의 증설 등에 대응 가능한 유일한 기종

안전성 및 경제성 원칙에 의한 기종 선정 방법

비상발전기의 기종 선정은 안전성과 경제성 원칙에 의한다.

설계, 시공, 감리로 합리적으로 하여 시공비용의 과다와 자원낭비 초래를 피해야 한다.

경제성에 의한 합리적인 기종 선정의 판단기준은 다음과 같다.

1.안전성과 경제성 조건 기종 구분

① 안전성 제공 기종 : 소방전용 발전기, 소방부하 겸용 발전기(합산용량), 소방전원보존형 발전기

② 안전성 및 경제성 동시 제공기종(일반 건축물) : 소방전원보존형 발전기

2. 소방 및 비상 겸용 발전기에서 조건별 경제성 판단 기준

비상발전기 정격출력용량의 규모에 따라 소방 및 비상 어느 한쪽 부하용량이 합산부하 용량 중에 차지하는 비중에 의해 기종을 선정한다.

① 5~10%이상:소방전원보존형 발전기

② 5~10%미만:소방부하 겸용 발전기 또는 소방전원보존형 발전기(건축물의 장래 증설, 용도변경 고려)

③ 정격출력용량 300 kW 미만이면 10%, 그 이상이면 5%를 적용한다.

3. 일반 건축물의 부하 조건

① 일반건축물의 조건은 소방부하와 비상부하가 대부분 비슷하다.

② 특별히 한쪽 부하가 합산부하의 5~10%이하인 경우는 거의 없다.

③ 따라서 일반건축물에서는 소방전원보존형 발전기 적용이 타당하다.
소방전원 보존형 발전기는 소방부하 겸용 발전기보다 용량이 약 절반 정도로 적용되므로 그 만큼 설치비와 운영비가 대폭 절감된다.

정격출력용량 산정 절차

1. 정격출력용f량 산정은 소방청 고시의 스프링클러설비의 화재안전기준(NFSC-103) 제12조제3항제7호에 의한다. 다만, 여기에 상세 공식 제시는 없으므로 한국산업안전공단(KOSHA CODE E21-2004) 의 계산식(PG방식)을 사용하되, 이에 문제점이 한국전기학회 논문(저자: 이종혁, 김종오)에 의해 지적된 바 있으므로 이를 수정 보완한 다음 공식으로 계산하여 그 중 가장 큰 값으로 산정한다. 

1) 정격 운전상태에서 부하설비의 가동에 필요한 발전기 용량 (PG1)

PG1 =

2) 부하 최대용량의 전동기를 기동할 때에 허용압 강하를 고려한 발전기 용량 (PG2)

PG2=

3) 부하 최대용량의 전동기를 기동순서상 마지막으로 기동할 때에 필요한 발전기 용량(PG3)

PG3=

 

2. 비상발전기 부하계산서에 나타난 소방부하, 비상부하 용량을 다음과 같이 적용한다. 

1) 소방전원보존형 발전기는 소방부하 또는 비상부하 중 한쪽 부하용량

2) 소방부하 겸용 발전기(합산용량 발전기)는 소방부하 및 비상부하를 합산한 부하용량

3) 소방전용 발전기는 소방부하 

3. 수용률은 소방부하는 1.0, 비상부하는 0.4(0.35)~1.0 의 범위에서 다음과 같이 기종별로 적용한다. 

1) 소방전원보존형 발전기 : 0.4(아파트는 0.35 가능)~1.0 중 선택 적용

2) 소방부하 겸용 발전기 : 1.0  

3) 소방전용 발전기 : 1.0

4) 비상전용 발전기 : 1.0 

참고사항 : KOSHA CODE E21은  KDS-31 60 20에 제시된 PG1, PG2, PG3을 참고할 수 있다.

정격출력용량은 부하용량 보다 대략 1.5~1.8배 정도 크다.

부하 용도별 소방부하와 비상부하의 구분
소방부하와 비상부하의 구분은 화재 여부에 의해 구분되며 인명과 재산의 피해와 손실인가, 아니면 생산 손실, 생활에 불편을 초래하는 정도인가로 구분된다.

1. 소방부하 : 화재 시 사용되는 부하이다.
「소방시설 설치유지 및 안전관리에 관한 법률」시행령 [별표1]에 의한 소방시설(소화설비, 피난설비, 소화용수설비, 소화활동설비 등) 및 건축법령에 의한 방화·피난시설(비상용승강기, 피난용승강기, 배연설비, 방화구획시설 등)이며, 의료법령에 의한 의료시설 및 소방시설 작동으로 침수 우려가 있는 지하실에 전기실, 기계실이 있는 경우 배수펌프가 포함된다.

2. 비상부하 : 소방부하 이외의 비상용 전력부하이다.
즉, 항온항습시설, 급수펌프, 보안시설, 급기팬, 배기팬, 냉장·냉동시설, 공용전등, 승용승강기, 비상용승강기(공동주택), 급탕순환펌프, 주방동력, 정화조동력, 기계식주차장 구동장치, 냉·낭방시설(난방용 보조전원장치), 동파방지시설 등이 포함된다.

소방전원 보존형 발전기의 특징
소방전원 보존형 발전기는 소방용과 비상용 겸용의 발전기로서 용량 부족에 의한 문제점에 대한 해결책으로서 적은 용량에서도 과부하를 방지하여 소방안전을 확보하기 위해 개발된 발전기다.

발전기의 구비조건은 정전 및 화재시에는 소방부하 및 비상부하에 비상전원이 자동으로 동시 공급되고, 주전원 선로의 전류값을 계측하여 소방부하 증가로 발전기가 과부하에 가까운 정격출력 또는 비상출력 부근의 설정된 전류 값에 도달되면 제어기기에 의해 즉시 소방부하 이외의 비상부하를 일괄 또는 순차 제어함으로써 비상부하용 차단기가 차단되기 전에는 주전원 차단기가 차단되지 않게 하여 소방부하에 비상전원의 연속 공급을 보장하는 발전기이다.

발주자나 건축주의 입장에서는 당연히 안전성과 경제성을 동시에 추구하게 되므로 설계시 경제성을 무시한다는 것은 발주자인 건축주의 이익에 반하므로 불합리하다. 국가적으로도 경제성을 무시하는 설계 적용을 가정하면 연간 약 1,000억원의 비용이 증가되어 심한 자원낭비가 초래된다.

수용률
화재안전기준에 의하면, 소방부하의 수용률은 100%를 적용한다.

<소방하 겸용 발전기의 비상부하 적용 기준 수용률>  100%

<소방전원보존형 발전기의 비상부하 적용 기준 수용률> 40~100%.

승강용 엘리베이터 수량에 따른 수용률(사용빈도가 큰 경우, 단위 : %)

엘리베이터의 수용율에서 비상부하겸용 발전기의 수용률 적용은 건축전기설비설계기준에 10대(62%)까지 제시되어 있으므로 62%까지 적용이 가능하고,
소방전원보존형 발전기는 이의 제한을 받지 않으므로 10대 초과 되는 상기 표의 수용률 적용이 가능하다.

따라서 소방 안전 확보를 위해 그 동안 있어 왔던 수용률 임의 적용이 배제되어, 적정 용량을 모호하게 산정하는 오적용을 예방할 수 있게 되었다.

소방전원 보존형 발전기의 출시 근거
이 ‘소방전원 보존형 발전기’는 2008년 10월 14일 ‘소방용도 이외의 전력부하 자동차단형 발전기’로서 최초로 공식 제안되었다.

비상전원의 구조적인 문제점의 독창적 발굴에 이은 해결책으로서 특허기술로 개발된 것이다.

같은해 12월 18일 특허청에서 사전공개(특허출원번호:10-2008-100844)되었고, 그 후 우선권 신청에 따라 2010년 4월 16일 ‘소방전원 보존형 자가발전기’(특허제10-0954604)로 등록되어 공개되기에 이르렀다.

기존 발전기와의 차이점 및 제품 공신력
일반적인 전력부하제어기는 기존에도 있었으나‘소방 및 비상 겸용 발전기’의 구조적인 용량 부족에 의한 과부하로 소방시설 가동중단의 위험성 해결을 위해 소방전원 연속 공급 보장을 위한 구분 작동 및 작동 내용의 표시장치를 소방용 비상발전기에 적용한 것이 새로운 기술이다..

소방전원보존형 발전기의 개발 기술은 (사)한국안전학회, (사)한국화재소방학회의 학술 논문으로 게재된 바 있으며, 전주대학교의 공학박사 학위논문으로 인증되었다.

방화공학실무핸드북(이원강 외 공저, 한국소방기술사회, 2012.12), 소방전기설비(최충석 저, 동화기술,2012년3월) 등 저서에도 게재되어 있다.

‘소방전원 보존형 발전기’의 기술은 2011년의 제3회 대한민국소방산업대상, (사)한국화재소방학회의 기술상 및 소방방재청의 청장상, 2012년 한국기술사회의 올해의 자랑스러운 기술사상 등을 수상한 것으로서 공신력이 확보되었다.

소방전원보존형 발전기는 기존의 ‘합산 용량 발전기’에 비해 거의 절반에 가까운 부담으로 설치가 용이하다는 이점이 있고, 기존 건물에 설치된 발전기의 용량 결함을 용이하게 치유할 수 있는 길이 열리게 되었다.

소방전원 보존형 발전기 채용시 주의 사항
소방법적인 요구에 의해 소방부하 및 비상부하 겸용으로 비상전원을 설치할 때, 안전성과 경제성을 동시에 고려할 경우에는 소방전원보존형 발전기 선정이 타당하다.

자가발전설비를 설치할 때는 발전기 시험성적서와 제어장치의 비영리 공인기관(한국전기연구원 등)의 시험성적서가 요구된다.

소방전원 보존형 발전기 제어장치는 소방전원 보존 작동 및 그 작동의 표시되는 성능이 시험성적서에 나타나야 한다.

소방전원 보존형 발전기를 적용할 경우에는 특허 제품이므로 해당 특허의 특허등록명부를 제출 받아서 발전기 공급자가 특허실시권 확보 업체인지 여부를 확인하여야 한다.

만약에 통상실시권이 없는 업체의 제품 또는 이용발명(개량발명) 제품을 기본이 되는 특허권자의 승인 없이 구입 설치하게 될 경우 특허권리 침해로 그 제품의 제거 및 철거 손해배상의 소를 당할 수 있고, 징역 1년 이하 또는 벌금 1,000만원의 형사처벌 될 수 있다.

이로 인한 건축 준공의 무기 지연이나 사용 불가능 조건이 될 수 있는 등의 공연한 불이익을 예방하고 발주자의 이익 보호를 위해 이를 사전에 방지하는 것이 중요하다.

같이 보기 

 비상발전기
 발전
 전동기

각주 

전기