비상 발전기의 부하 종류를〈건축법〉에서 비상용 조명 장치, 배연 설비, 비상용 배수 설비, 비상용 엘리베이터 등으로 규정하고, <소방법>에서 소화 설비(소화전 · 스프링클러), 비상 콘센트 설비, 배연 설비, 자탐 설비, 비상 경보 설비, 유도등, 무선통신 보조 설비 증폭기 등으로 규정했다. 이들 부하를 대상으로 한 비상 발전기의 최저 동작 시간은 30분 이상이다(단, 엘리베이터는 1시간<건축법>). 한편, <의료법>은 공공 전기 시설을 사용하지 않더라도 당해 의료 기관의 필요한 곳에 공급할 수 있는 자가 발전 시설을 갖추도록 규정했으며, 수술실 등은 10초 이내 정격 전압을 확립해야 한다. 문제는 상용 전원 차단 시 비상 전원을 공급하는 비상 발전 설비를 정전용과 소방용 두 가지 부하 겸용으로 사용할 때, 정전 및 소방 시설 작동 시 비상 전원 용량이 정상 부하에 미치지 못하는 사례가 종종 발생한다는 점이다. 소방방재청 발표 자료에 따르면 2008년 소방 시설이 제대로 작동하지 않아 53명이 사망하고 95명이 부상당한 것으로 나타났다. 비상용 발전기의 구조적인 용량 부족도 한 원인이다. 소방방재청은 이러한 과부하 위험 조건을 방지하고자 2010년 10월 전국 시도 소방방재본부에 '비상 발전기 및 부속실 제연 설비 운영 지침'을 시달했으며, '국가 화재 안전 기준'에도 반영을 추진 중이다.
소방방재청의 '비상 발전기 운영 지침'에 따르면 비상 전원으로 자가 발전 설비를 시설할 경우, 다음 하나에 해당하는 발전기를 설치해 비상 전원 용량을 확보하도록 했다. ▲소방용과 정전용 부하 기준으로 별도로 설치할 경우, 전용 소방용 발전기와 전용 정전용 발전기. ▲소방용과 정전용 부하 기준 겸용으로 설치할 경우, 합산 부하 비상 전원용량 발전기. ▲소방용과 정전용 부하 기준을 겸용으로 하며, 두 부하 중 더 큰 한쪽 부하 기준으로 설치할 경우, 상용 전원 차단 시 비상 전원은 정전용과 소방용으로 동시에 자동으로 공급하게 하고, 화재로 인해 소방 부하가 증가할 때 발전기의 과부하에 도달하기 전 정전용 부하를 자동으로 제어해 소방용 전원을 연속적으로 공급하는 소방용 전원 우선 보존형 발전기 등이다.
CASE 1 | 정전용과 소방용 발전기를 별도 설치 부하 용량을 만족하는 전용 정전용 발전기와 소방용 발전기를 별도로 설치한다. 이 경우 설치 대수와 면적 증가에 대한 평면과 충분한 공간이 필요하다. 병렬로 운전할 때도 이와 같은 구분 조건으로 설치한다.
CASE 2 | 합산 부하 비상 용량 발전기를 설치 모든 부하를 만족하는 합산 용량의 정전 및 소방 겸용 발전기를 설치해야 한다. 발전기 크기의 증대에 따른 충분한 설치 공간이 필요하다(병렬 운전도 동일).
CASE 3 | 소방 전원 우선 보존형 발전기를 설치 정전용 및 소방용 중 더 큰 한쪽의 부하를 만족하는 발전기를 설치한다. 소방 전원 우선 보존형 제어기를 갖춘 발전기로 정격 부하를 초과하면, 단수 또는 복수의 정전용 차단기를 제어하는 성능을 한국전기전자시험연구원(또는 동등 이상)에서 인증을 받은 제품으로 설치한다. 기존 발전기를 개선할 경 우 발전기의 정격 부하를 초과하면, 정전용 차단기를 차단하는 제어기로 교체하고 과부하 시험기로 작동 여부를 확인한다. 상용 전원이 정전되면, 정전용과 소방용 부하에 전원 공급 상태를 항상 유지하며, 정격 부하를 초과할 때만 비상 부하에 도달하기 전에 정전 부하 차단 기능을 확인한다(병렬 운전도 동일).
파워맥스, 소방 전원 보존형 발전기
소방 전원 우선 보존형 발전기와 관련한 비상 발전기 운영 지침과 국가 화재 안전 기준 반영 추진에 따라 주목을 받는 업체가 파워맥스POWERMAX(회장 장세창)다. 전 세계 비상 발전기 시장 규모는 연간 50억 달러에 이르는데, 파워맥스의 소방 전원 보존형 발전기는 세계 최고 수준의 독점적인 특허기술(㈜청우이엔지 보유)로 상용화를 이룩해 약 2,000억 원 규모의 국내 시장 보급뿐만 아니라 수출 요건도 마련했다. 소방 전원 보존형 발전기에 대한 파워맥스의 설명이다. "수용가의 전체 부하를 일반 비상용 발전기로 하면 발전기의 용량이 커지고, 소방 부하 전용 발전기로 하면 일반 비상 부하용 발전기가 별도로 필요해 설치 대수와 면적 및 관리 개소 등이 늘어나 비용이 두 배로 증가한다. 이러한 이유에서 일반적으로 소방 부하와 비상 부하에 발전기 전원을 동시에 투입함으로써 과부하가 발생해 자동으로 정지하며, 필수 부하인 소방 부하마저 사용할 수 없게 된다. 반면, '소방 전원 보존형 발전기'는 일반 비상용 발전기에 소방 전원을 우선 공급하는 시스템을 탑재해 일반적인 정전 시 비상 부하를 사용하게 하고, 화재와 함께 정전이 발생해 소방 부하와 일반 비상 부하를 모두 사용할 경우 발전기의 전원 용량을 감시한다. 이를 통해 과부하가 발생한 경우에 한해 일반 비상 부하를 차단함으로써 발전기의 비상 전원을 소방 부하에 우선 공급해 안전성을 확보한다." 파워맥스 소방 전원 보존형 발전기의 구성과 설계방법, 제어 방식은 어떻게 이뤄질까.
발전기 구성 | ▲엔진 발전기 - 일반적으로 사용하는 디젤 엔진 또는 가스 엔진, 동기 발전기로 구성. ▲발전기 운전반 - 별치식과 탑재식이 있으며, 발전기에서 생성된 전력을 수배전반을 통해 부하에 공급하는 차단기와 발전기 전력을 감시하는 장치로 구성. ▲부대품 - 배터리, 방진 스프링, 소음기, 연료 탱크 등으로 구성. ▲소방 전원 보존형 컨트롤러 - 정전과 화재가 동시에 발생할 경우 발전기의 전원용량을 감시해 과부하에 근접하면 소방 부하를 우선 사용하도록 초과되는 일반 비상 부하를 차단시키는 신호 발생 장치. 화재가 일어나지 않는 일반적인 정전 상태에서 발생하지 않고, 이때 발생할 수 있는 일반 비상 부하의 이상 현상에 따른 과전류는 정상적으로 감시(순차 제어 방식은 확장 모듈을 추가 설치[8단계/모듈, 모듈 : 2EA까지 설치 가능]).
설계 방법 | ▲도면, 시방서, 내역서에 비상용 발전기는 '소방 전원 보존형 발전기'로 표기. ▲일괄 제어 방식과 순차 제어 방식 중 선택해 명기하며, 순차 제어 방식은 차단 횟수(제어 대상 일반 부하용 차단기 수)를 확정해 표기. ▲일괄 제어 방식의 경우 수배전반에서 일반 비상 부하를 한 차단기 아래에 한 그룹이 되도록 하며(차단기에 트립Trip 회로구성), 순차 제어 방식의 경우 제어 대상 일반 비상 부하용 차단기에 긴급성이 적은 것부터 차단 순서를 정하고 각 차단기에 트립 회로를 구성(1단계에서 8단계, 16단계까지 가능).
일괄 제어 방식 | 화재와 정전이 발생해 소방 부하와 일반 비상 부하에 발전기의 전원을 동시에 투입해 발전기 과부하가 되면, 소방 전원 보존용 컨트롤러에서 시그널Signal이 발생해 비상 부하용 주차단기를 일괄 차단해 발전기에 소방 부하만 남게 함(별치형은 일반 비상 부하 주차단기에 내장된 트립 단자와 현장 결선).
순차 제어 방식 | 화재와 정전이 발생해 소방 부하와 일반 비상 부하에 발전기 전원이 동시에 투입돼 발전기 과부하가 되면, 소방 전원 보존형 컨트롤러에서 1차 시그널이 발생해 선정된 비상 부하의 1단계 부하(일반 비상 부하 중 시급성이 가장 적은 부하)를 차단하고, 지속적인 감시 상태에서 소방 부하가 증가해 발전기가 다시 과부하가 되면 컨트롤러에서 2차 시그널이 발생해 비상 부하의 2단계 부하를 차단한다. 이런 방법으로 소방 부하가 증가함에 따라 단계별로 중요도가 낮은 순서부터 비상 부하를 순차 차단해(제어 단계 수는 8단계씩 추가 가능) 발전기가 과부하로 정지되는 것을 방지하고, 소방 부하에 비상 전원 공급을 유지하도록 함(컨트롤러 제어용 출력 단자들과 일반 비상 부하 차단기들의 내장트립 단자와 현장 결선).
소방방재청은 9월 5일 한국소방산업기술원에서 국내 소방 기술 선진화와 소방 기술 연구 활성화를 도모하고자 '제3회 소방산업기술대상'을 개최했다. 이날 과부하 위험 방지를 위한 소방 전원 보존형 발전기 시스템을 개발한 청우이엔지 이원강 대표가 한국소방산업기술원장 표창을 받았다. 소방방재청 소방정책국 소방산업과 관계자에 따르면 "소방 전원 보존형 발전기는 소방용 및 기타겸용 발전기에서 경제성과 과부하 위험 해소를 동시에 달성하며, 또한 용량 축소에 따른 연료 소비율저감으로 친환경성을 지니므로 수요 확대에 대한 실효성을 지닌다"면서, "본 제품을 적용하는 국내외 건축물 및 시설물에 안전성을 확보해 한국 제품은 안전한 제품이라는 인식 제고에도 큰 역할을 하며, 우선 국내 판매 전망이 매우 밝다"라고 밝혔다. 또한, "경제적으로 소방 안전성을 확보함에 따라 기존 비상용 발전기 국내 시장의 대부분을 점유하고, 특히 기존 건축물 개선에도 유효하며, 해외 시장의 활발한 기술 수출이 기대된다"라는 말을 덧붙였다.
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