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보고서 초록
요약문
목차
제1장 서론 11
제1절 연구의 필요성 11
제2절 연구 목적 13
제3절 연구 범위 14
1. 연구 범위 14
2. 연구 내용 14
제2장 국내·외 기술개발 현황 15
제1절 국내·외 기술개발현황 15
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 17
제1절 감압밸브 시스템의 이해 17
1. 감압밸브의 개요 17
2. 감압밸브의 원리 17
3. 감압밸브의 용어 18
4. 감압밸브의 종류 19
5. 케비테이션의 고려 21
6. 배관 저항곡선 22
7. 소화배관의 배관저항 곡선과 공급곡선과의 관계 24
8. 높이에 따른 배관내의 압력분포 26
9. 고층부, 저층부 분리배관에서의 감압밸브 설정압력 계산 29
제2절 소방용감압밸브 형식승인 및 검정기술기준 확립 32
1. 용어의 정의 32
2. 구조 33
3. 재료 34
4. 최고사용압력범위 34
5. 내압시험 35
6. 설정압력시험 35
7. 내구성시험 35
8. 개방유량시험 36
9. 압력특성시험 36
10. 부압작동시험 36
11. 구성부품의 기능 36
12. 압력손실시험 37
13. 본체강도시험 37
14. 온도상승시험 38
제3절 소방용감압밸브 형식승인 및 검정시험세칙 41
1. 자동감압밸브의 구분 41
2. 구조 및 외관 41
3. 표시 55
4. 시험항목 및 시료 57
5. 시험순서 58
6. 시험방법 58
7. 시험 시료 59
8. 로트의 판정 60
9. 부정기 시험 61
제4절 연구진행내역 68
1. 성능시험장치 구성 68
2. 타사 제품 성능시험 및 분석 70
3. 시제품 성능시험 및 분석 78
8. 구조 및 명칭 91
4. 의뢰시험(한국소방산업기술원) 102
6. 시제품과 G사 성능비교 분석 105
7. 자동 감압밸브 중앙제어 시스템 모니터링 시험 106
9. 제품 및 금형 사진 107
10. 특허 출원 113
제5절 실험결론 및 고찰 116
제4장 연구개발결과의 활용계획 118
제5장 참고문헌 119
표 1.1. 최고사용압력범위 35
표 1.2. 내압시험 35
표 1.3. 설정압력시험 35
표 1.4. 자동감압밸브 몸체의 부품별 재료 39
표 1.5. 파일롯밸브의 부품별 재료 40
표 1.6. 배관 규격 42
표 1.7. 배관 규격1 43
표 1.8. 그루브 배관 규격 44
표 1.9. 플랜지 평행도 규격 46
표 1.10. 재질 규격 47
표 1.11. 개방 유량 시험 표 50
표 1.12. 표시 55
표 1.13. 약호 56
표 1.14. 시험항목 및 시료 수 57
표 1.15. 시험 시료 59
표 1.16. 부정기 시험 64
표 1.17. 시험 보통 검사의 1회 샘플링 검사방식(주 샘플링표) 65
표 1.18. 까다로운 검사의 1회 샘플링 검사방식(주 샘플링표) 66
표 1.19. 수월한 검사의 1회 샘플링 검사방식(주 샘플링표) 67
표 1.20. S사 감압밸브 시험 내역 70
표 1.21. W사 감압밸브 시험 내역 71
표 1.22. G사 감압밸브 시험 내역 73
표 1.23. K사 감압밸브 시험 내역 74
표 1.24. 타사 제품 비교 분석 76
표 1.25. 타사 제품 비교 분석 결론 77
표 1.26. 성능시험분석 94
표 1.27. 4차 시제품 성능시험 분석 결과 101
표 1.28. 의뢰시험 102
그림 1.1. 감압밸브의 작동원리 18
그림 1.2. 직동식 감압밸브 20
그림 1.3. 파일롯트 직동식 감압밸브 구조 및 작동원리 21
그림 1.4. 1,2차 차압에 대한 케비테이션 발생 영역 22
그림 1.5. 배관내 유량흐름에 대한마찰손실 압력 23
그림 1.6. 그림1.5의 배관저항 곡선 23
그림 1.7. 스프링클러 소화설비의 수리계산 예제모델 25
그림 1.8. 설계소요곡선과 공급유량곡선과의 관계 25
그림 1.9. 설계유량 및 최소유량 운전시 높이별 배관내의 압력분포 비교 27
그림 1.10. 그림1.9에서 설계유량일 때의 소요곡선과 공급곡선 28
그림 1.11. 그림1.10에서 최소소요유량일 경우의 소요-공급곡선 28
그림 1.12. 높이에 따른 저층부압력감소를 기준으로 저층부와 고층부의 분리방법 예 30
그림 1.13. 고층건물의 고층부, 배관 분리예 30
그림 1.14. 고층부, 저층부의 소요급수곡선과 펌프의 H-Q Curve, 감압밸브의 설정범위의 관계 30
그림 1.15. 강관에 대한 조인트용 그루빙 규격 - 컷 그루빙 방식 44
그림 1.16. 설정 압력 시험 장치 49
그림 1.17. 내구 성능 시험 장치 49
그림 1.18. 개방 유량 시험 장치 50
그림 1.19. 부작동기구시험 51
그림 1.20. 온도 상승 시험 55
그림 1.21. 시험 설비 구조도 68
그림 1.22. 시험 설비 사진 69
그림 1.23. S사 제품 사진 71
그림 1.24. W사 제품 사진 72
그림 1.25. G사 제품 사진 74
그림 1.26. K사 제품 사진 75
그림 1.27. 1차 시제품 설계도 78
그림 1.28. 1차 시제품 사진 79
그림 1.29. 2차 시제품 설계도 80
그림 1.30. 2차 시제품 사진 81
그림 1.31. 3차 시제품 설계도 84
그림 1.32. 3차 시제품 사진 85
그림 1.33. 4차 시제품 설계도 87
그림 1.34. 4차 시제품 구조 해석 89
그림 1.35. 4차 시제품 구조 해석1 90
그림 1.36. 4차 시제품 사진 90
그림 1.37. 4차 시제품 사진 92
그림 1.38. 4차 개방유량시험 93
그림 1.39. 4차 설정압력시험 94
그림 1.40. 4차 압력특성시험 95
그림 1.41. 4차 내압시험 96
그림 1.42. 4차 시트누설시험 97
그림 1.43. 4차 압력손실시험 98
그림 1.44. 4차 온도상승시험 99
그림 1.45. 4차 작동성능시험 100
그림 1.46. 4차 의뢰시험성적서 104
그림 1.47. 신호체계 106
그림 1.48. 제품 및 금형사진 112
그림 1.49. 소방감압밸브시스템 113
그림 1.50. 파일롯밸브를 일체화한 감압밸브 114
그림 1.51. 버터플라이 밸브를 구비한 소방용 감압밸브 115
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I. 연구제목
"초고층건물 소방설비용 자동감압밸브 개발"
II. 연구목적
1. 최근 초고층건물 등이 많이 건설되고 있으며 이들 건물에도 현행 화재 안전 기준에 의거 스프링클러를 설치하고 있으며 가압수가 헤드말단에 충수되므로 높은 압력의 가압수가 공급하므로서 헤드에 손상이 일어날 수 있어 층고에 따른 압력차이를 보상하기 위해 감압밸브를 필수적으로 사용하여야 한다.
2. 감압밸브는 구조가 복잡하고 작동의 정밀성을 요하므로 수백만원대의 고가 제품이며, 특히 성능이나 신뢰성이 우수한 외산은 국산에 비해 6배 가까이 비싼 실정이어서 건축비의 상승 주요인으로 작용하고 있다.
3. 유수방향의 배관에 설치 가능, 폭넓은 유량변동에도 완만한 감압변화, 성능이 더욱 우수한 국산제품으로 해외 수입품의 수요대체를 위한 초고층 시스템용 감압밸브를 개발 및 압력 및 유량 검지, 전송시스템을 통하여 중앙 관제 시스템에 전송하여 관계인에게 통보 적절한 조취를 취하게 하는 시스템 개발이 필요하다.
4. 방수량과 동일한 양의 물이 내부에서 통수되도록 통수구의 개구율을 연속적으로 자동 조절함으로써 통수되는 유입측 수압이 일정 비율로 감압되도록 하여 소방설비의 손상을 방지하고, 역류 방지 기능과 함께 설치공간 및 설치비용을 줄일 수 있는 신 개념의 자동감압밸브 개발이 필요하다.
III. 연구내용
1. 연구개발 목표
가. 1차측 압력: 16kgf/㎠
나. 2차측 압력: 0kgf/㎠~8kgf/㎠
다. 최소차압: 1kgf/㎠
라. 유량조절범위: 5%~100%
마. 내압(본체기준): 32kgf/㎠
바. 유량: 80m3/h(차압 1kgf/㎠)
사. 압력 손실: 35m(유속 4.5m)
아. 중량: 40kg 이내
2. 연구개발내용
가. 대용량 다이아프램 개발
나. 감압/유량조절부 설계
다. 고압용 밸브몸통 설계
라. 감압밸브 배관 시스템
마. 압력 및 유량 검지, 전송시스템 탑재
바. 성능평가 기술기준 확립
사. 파일롯트밸브 개발(이젝터 일체형)
아. 릴리프 밸브 개발(파일롯트밸브 일체형)
자. 버터플라이 밸브 일체형
IV. 주요 연구성과
외국의 유사제품의 기술을 분석하고 연구개발 목표에 부합하는 소방설비용 자동감압밸브의 실용화에 대비한 성능평가기술기준을 확립하고, 기술기준 범위에서 기구의 특성을 분석하였으며 사용 환경에 적합한 유량, 압력특성이 만족되는 파일롯트 밸브와 파일롯트 밸브 구조를 포함하는 밸브바디를 설계, 제작하고 시험하였으며, 한국소방산업기술원의 성능의뢰시험을 통해 검토한 결과 소방설비용 감압밸브로써 기능을 수행하여 성능의뢰시험성적서가 교부되었다. 소방설비용 감압밸브의 작동상태를 중앙제어실에서 실시간 감시하는 신호체계를 구축 할 수 있는 송신장치를 부착하여 시스템의 신뢰성을 확보하였다.
상기의 도출된 결과를 이용하여 최적화된 방안을 확립하고 그에 따르는 실험을 수행하였다.
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