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이 글의 목적은 대형 공장에서 화재감지기를 합리적으로 배치하기 위한 기준과 계산법, 공정별 적용 팁, 시공·검수 포인트를 체계적으로 정리하여 실무자가 즉시 적용하도록 돕는 것이다.
1. 대형 공장 화재감지 시스템 개요
대형 공장은 구조가 복잡하고 화재 하중이 높아 감지기 선정과 배치가 성능에 직접적인 영향을 미친다. 생산동, 물류창고, 위험물 취급소, 공조실, 전기실 등 구역별 화재 특성이 다르므로 복합 감지 전략이 필요하다. 일반적으로 연기감지기, 열감지기(정온·차동), 선형감지기(광·열), 빔타입 연기감지기, 공기흡입식(ASD), 불꽃감지기의 장단점을 조합하여 사용한다.
2. 감지기 선정 로드맵
- 화재 시 초기 징후가 무엇인지 규정한다(연기, 온도상승, 불꽃, CO 등)이다.
- 천장 높이, 보 구조, 기류, 분진, 수분, 전자간섭 등 환경 조건을 평가한다.
- 허용 오경보율과 요구 탐지시간(알람 목표시간)을 설정한다.
- 구역별로 1차 감지 수단과 보완 감지 수단을 정한다.
- 경보 구역화(Zone)와 제어 로직(설비 정지, 댐퍼 폐쇄, 배연, 살수 연동)을 정의한다.
3. 감지기 유형과 적용 구역
| 감지기 유형 | 주요 특징 | 적용 권장 구역 | 주의사항 |
|---|---|---|---|
| 연기감지기(점형, 이온·광전) | 연무·초기 연기 민감하다 | 사무동, 조립라인, 전산실, 케이블 덕트 | 분진·수증기 환경에서 오경보 위험이 크다 |
| 열감지기(정온·차동) | 온도 임계 또는 상승률에 반응한다 | 주방, 보일러실, 먼지·오염 환경 | 초기 연기에는 둔감하다. 상한온도 등급 검토가 필요하다 |
| 빔타입 연기감지기 | 광 빔 차광률로 연기를 감지한다 | 고천장 창고, 대공간 생산동 | 광로 직사광선·진동·막음물 관리가 필요하다 |
| 공기흡입식(ASD) | 초미세 연기 입자 조기 감지한다 | 고가치 설비, 클린룸, 전기실, 무정전 요구 구역 | 배관 설계와 샘플포트 균등화가 핵심이다 |
| 불꽃감지기(UV/IR/다파장) | 불꽃 복사에너지에 반응한다 | 용접·도장·용제 취급, 가스 터빈, 위험물 창고 | 태양광·용접광 분별 기능과 시야각 유지가 필요하다 |
| 선형 열감지 케이블(LHD) | 장거리 연속 감지한다 | 컨베이어, 케이블 트레이, 발전기실, 사일로 | 고정 클립 간격과 굴곡 반경 관리가 필요하다 |
4. 설계 입력값 정의
- 천장고 H(m), 유효 높이 Heff(보 하부 기준)이다.
- 보 깊이 b와 보 간격 s이다.
- 기류 속도 v(m/s), 설비 상부 난류 유무이다.
- 열 하중 q̇″(kW/m²) 또는 예상 화염 성장 속도 t² 계수이다.
- 허용 탐지시간 Td와 목표 알람 농도·온도 상승량이다.
주의 : 대공간과 고천장에서는 천장면까지 연기 플럼이 도달하는 시간 지연이 크므로 천장 감지기만으로는 목표시간 내 알람이 불가능할 수 있다. 중간층 보조 감지(인터미디어트 레벨) 또는 ASD를 검토해야 한다.
5. 점형 감지기 배치 기본 규칙
5.1 연기감지기
- 표준 배치 간격 S는 제조사 데이터시트와 규정 허용 최대 커버리지 Amax를 따른다. 일반 사무·조립공정에서 Amax=75~80㎡/대 범위를 보편 적용한다.
- 실 배치 간격은 S=√Amax×K로 계산하며, K는 격자 형태 보정계수이다. 정사각 격자에서 K≈1.1로 본다.
- 벽에서의 이격은 통상 S의 0.5~0.7배 또는 4~5m 중 작은 값으로 제한한다.
- 보가 깊이/천장고 비가 0.1 초과이거나 보 간격이 1.2m 미만이면 보마다 별도 구획으로 본다.
- 공조 급기 직접 분사 영역과 상부 환기구 바로 아래는 비배치 영역으로 처리한다.
5.2 열감지기
- 정온형은 정격 작동온도와 주변 최고온도에 20~30℃ 여유를 둔다.
- 차동형은 RTI(Response Time Index)와 기류 보정을 반영한다.
- 천장고 상승 시 커버리지 Amax를 보수적으로 축소한다. 고천장은 빔타입 또는 LHD 전환을 검토한다.
| 천장고(Heff) | 연기감지기 권장 Amax | 열감지기 권장 Amax | 비고 |
|---|---|---|---|
| ≤4 m | 75~80 ㎡ | 45~50 ㎡ | 일반 대공간 제외 |
| 4~8 m | 50~60 ㎡ | 30~40 ㎡ | 빔타입 보완 고려 |
| 8~12 m | 빔타입·ASD 권장 | 20~30 ㎡ | 점형 단독은 비권장 |
| >12 m | ASD·빔타입 필수 | 선형열감지 우선 | 층상 배치 병행 |
6. 고천장·대공간 해법
6.1 빔타입 연기감지기
- 보정 범위는 광로 길이와 차광률 민감도에 따라 결정한다.
- 보 구조물로 인한 광로 차단 가능성을 도면으로 검증한다.
- 열 배출구, 채광창 인접 배치는 피한다.
6.2 ASD(공기흡입식)
- 샘플 포트 간격을 균등하게 배치하고 각 포트 유량을 20~30 L/h 수준으로 설계한다.
- 배관은 폐루프 또는 말단 블리드 방식으로 압력 평형을 확보한다.
- 분진 환경에서는 듀얼 스테이지 필터와 지연 로직을 구성한다.
6.3 중간층 인터미디어트 감지
랙 상부나 설비 캐노피 하단에 추가 연기 또는 열 센서를 배치하여 천장 도달 지연을 보완한다.
7. 불꽃감지기 시야 설계
- 감시 대상의 최대 거리와 감지기의 파장대역에 따른 시야각을 고려해 격자 배치를 수행한다.
- 장애물로 인한 가림과 자체 유지보수 공간을 확보한다.
- 용접·절단 공정과 동선이 겹치는 경우 마스킹 또는 로직 지연을 추가한다.
8. 선형 열감지 케이블(LHD) 설계
- 컨베이어 길이 방향으로 케이블을 0.3~0.6 m 상단에 평행 부착한다.
- 케이블 트레이에는 외측 에지 따라 연속 배치한다.
- 정격 온도와 재가동 가능 여부를 공정 최고온도보다 높게 선정한다.
9. 계산 예시와 절차
9.1 기본 파라미터
- 생산동 A: 120 m × 80 m, 유효 천장 10 m, 보 깊이 1.2 m, 보 간격 6 m이다.
- 물류창고 B: 90 m × 70 m, 랙 높이 11 m, 천장 14 m이다.
- 용제 저장실 C: 30 m × 20 m, 국소 환기 8 ACH, 용접 작업 없음이다.
9.2 생산동 A 점형+빔 혼합안
- 보 구조 평가: b/Heff=1.2/10=0.12로 0.1 초과이므로 보 간 구획으로 처리한다.
- 연기 점형 Amax=50 ㎡ 가정 시 격자 간격 S≈√50×1.1≈7.8 m이나, 보 간격 6 m에 맞춰 6 m로 제한한다.
- 벽 이격 3 m, 라인 장비 상부에 인터미디어트 포인트를 추가한다.
- 빔 감지기를 주 경간 방향 60 m마다 설치하여 천장 중앙부 광로를 구성한다.
9.3 물류창고 B 빔+ASD
- 점형은 12 m 초과 고천장에 비효율이므로 제외한다.
- 랙 상부에 ASD 샘플 포트를 12 m 간격 격자로 설치한다.
- 천장부에는 빔 감지기를 25~80 m 광로길이로 배치하고 교차 커버리지를 형성한다.
9.4 용제 저장실 C 불꽃+열
- 그림자 영역 제거를 위해 불꽃감지기를 대각 배치한다.
- 정온 열감지기를 탱크 크라운 상부에 추가하여 이중 확인 로직을 구성한다.
- 환기 배출구 방향의 오경보를 피하도록 시야를 바닥 쪽으로 5~15° 틸트한다.
10. 공정별 추천 배치 요약
| 구역 | 권장 1차 감지 | 보완 감지 | 특이사항 |
|---|---|---|---|
| 조립·가공 라인 | 연기 점형 | 인터미디어트 열, ASD | 공조 급기 회피 |
| 고천장 창고 | 빔 감지 | ASD | 랙 상부 포트 균등화 |
| 위험물 저장 | 불꽃 감지 | 정온 열, LHD | 이중 확인 로직 |
| 전기·UPS실 | ASD | 연기 점형 | 미세 누설에 민감 |
| 보일러·난방 | 열 감지 | LHD | 배기 열 영향 보정 |
| 도장·용접 | 불꽃 감지 | 열 감지 | 용접광 분별 기능 |
11. 배치 도면 작성 규칙
- 평면도는 1:100 또는 1:200 축척으로 통일한다.
- 감지기 기호, 주소번호, 회로번호, 존번호를 레이어로 분리한다.
- 광로·배관·케이블 트레이 경로를 별도 레이어로 표현한다.
- 시스템 구성도에 전원, 통신, 릴레이, 인터록을 포함한다.
레이어 예시: FAS_DET_SMK 연기감지기 FAS_DET_HEAT 열감지기 FAS_DET_FLAME 불꽃감지기 FAS_BEAM_PATH 빔 광로 FAS_ASD_PIPE ASD 배관 FAS_ZONE 경보존 FAS_CTRL 제어선 12. 오경보 최소화 설계
- 분진·오염 구역은 연기 대신 열 또는 ASD 고급 필터를 적용한다.
- 공조 급기 토출에서 최소 1.5 m 이격한다.
- 불꽃감지기는 태양광 반사면과 고정식 용접부스를 피한다.
- 소프트웨어적으로 다단계 알람과 지연시간, 교차확인을 설정한다.
13. 성능 검증 방법
- 연기감지기는 인증된 에어로졸로 기능 시험을 수행한다.
- 열감지기는 열풍기 또는 기능시험 키트로 승온 응답을 확인한다.
- 불꽃감지기는 시험 램프 또는 소형 화염 시뮬레이터로 시야 및 응답을 검증한다.
- 빔 감지기는 차광판으로 차광률 단계 시험을 한다.
- ASD는 포트별 희석곡선으로 균등 유량을 확인한다.
14. 유지관리 주기와 기록
| 항목 | 점검주기 | 주요 점검 내용 | 기록 |
|---|---|---|---|
| 연기·열 점형 | 월 1회 외관, 분기 1회 기능 | 오염, 파손, 표시등, 응답 | 설비점검표 |
| 빔 감지 | 분기 1회 | 광로 정렬, 차광 시험 | 교정기록 |
| ASD | 월 1회, 반기 1회 필터 교체 | 배관 누설, 펌프 상태 | 유량·민감도 로그 |
| 불꽃감지 | 분기 1회 | 시야 장애, 시험램프 응답 | 시험 성적 |
| LHD | 반기 1회 | 절연·연속성, 고정 클립 | 절연저항 기록 |
주의 : 설비 청소나 레이아웃 변경 시 감지기 위치가 가려지는 경우가 많다. 변경관리(MOC) 절차에 화재감지기 영향평가 항목을 포함해야 한다.
15. 배치 계산 실무 팁
- 격자 배치 시 가장자리 편차를 중앙부로 흡수하고 벽 이격 조건을 먼저 맞춘다.
- ‘설치 가능한 곳’이 아니라 ‘연기·열이 모이는 곳’을 기준으로 위치를 정한다.
- 높은 천장은 천장면 배치와 인터미디어트 배치를 병행한다.
- 데이터시트 커버리지 값은 최대치가 아니라 한계치임을 인지하고 10~20% 보수적으로 설계한다.
16. 간이 산정 공식 모음
16.1 점형 연기감지기 대수 산정
입력: 구역면적 A_zone, 허용 커버리지 A_max, 보수계수 α(0.8~1.0) 대수 N = ceil( (A_zone / (A_max × α)) ) 격자간격 S ≈ min( √(A_max × α) × 1.1 , S_구조제한 ) 16.2 빔 감지기 수량
입력: 감시 폭 W, 단위 빔 커버 폭 W_b(제조사 제공), 구간 길이 L 필요 행 수 R = ceil( W / W_b ) 각 행 당 빔 수 M = ceil( L / L_b_허용 ) 총 수량 = R × M 16.3 불꽃감지 시야 중첩
입력: 대상면적 A, 감지거리 D_max, 시야각 θ 개략 커버 반경 r ≈ D_max × sin(θ/2) N ≈ ceil( A / (π r² × 중첩계수 0.6~0.8) ) 17. 인터록 및 제어 로직
- 2중 확인(두 개 감지기 혹은 서로 다른 유형) 시 설비 정지와 배연을 트리거한다.
- 한 감지기 알람은 예비경보로 방송·순찰을 유도한다.
- 불꽃 또는 LHD 단독 알람은 고위험 구역에서 즉시 차단 밸브 폐쇄를 실행한다.
18. 검수 체크리스트
- 도면과 현장 설치 위치 오차 ±0.5 m 이내 확인한다.
- 벽 이격, 보 영향, 장애물 여부를 전수 확인한다.
- 회로 절연저항 20 MΩ 이상, 통신 품질 정상 확인한다.
- 전원 이중화, 배터리 용량, 접지 저항 기준을 점검한다.
- 시운전 기록과 알람 이벤트 로그를 제출 받는다.
19. 시나리오 예시: 생산동 화재
- T0: 장비 내부에서 연기 발생, ASD 포트 3개 연속 상승 감지한다.
- T0+30s: 천장 점형 연기 2개 교차 확인된다.
- T0+45s: 경보존 Z-12 예비경보, 순찰 지시가 발령된다.
- T0+60s: 빔 감지 차광률 임계 초과, 2중 확인 로직 충족으로 메인 라인 정지, 배연 댐퍼 개방, 방재실 통보가 수행된다.
20. 문서화 산출물
- 배치도(평면·단면), 존도, I/O 리스트, 케이블 리스트이다.
- 성능기준서(목표 알람시간, 감지 민감도, 오경보 허용도)이다.
- 시운전·검수 성적서, 유지관리 계획서이다.
주의 : 표준과 제조사 데이터는 개정이 잦다. 본문 수치는 보수적 권고치이며 실제 설계에서는 최신 제품 사양서와 국내 규정의 상위 요구사항을 우선 적용해야 한다.
FAQ
보가 깊고 촘촘한 공장에서 연기감지기는 어떻게 배치하나?
보 깊이/유효천장 비가 0.1을 넘거나 보 간격이 1.2 m 미만이면 각 보 경간을 별도 구획으로 보고 보 사이 중앙에 점형을 배치한다. 광로가 차단되면 빔 감지 대신 ASD 또는 인터미디어트 포인트를 병행한다.
고천장 창고에서 점형 연기 대신 빔 감지를 쓰는 이유는 무엇인가?
연기 플럼의 부력 소산과 층상화로 인해 천장까지 도달 시간이 길어져 탐지 지연이 커진다. 빔 감지는 넓은 체적을 선형으로 감시하므로 고천장에서 초기 연무를 더 빨리 인지한다.
ASD는 어디에 우선 적용하나?
전기실, 통신실, 클린룸, 고가치 설비와 같이 소형 화재의 조기 인지가 중요하고 오경보 관리가 가능한 구역에 우선 적용한다.
불꽃감지기 오경보를 줄이는 방법은 무엇인가?
직사광선과 반사면을 피하고, 용접·절단 작업 시 공정 신호와 연계한 마스킹 또는 시간 윈도 지연을 적용한다. 다파장 IR/UV 조합 모델로 태양광과 열복사를 분별한다.
선형 열감지 케이블은 어떤 경우에 적합한가?
컨베이어, 케이블 트레이, 사일로처럼 길고 협소한 공간에서 연속 감지가 필요할 때 적합하다. 고정 클립 간격, 굴곡 반경, 기계 진동을 고려한 시공이 중요하다.