516

8-8 예비용 제트팬 설치대수 검토 시 설 처-385

(2009. 1. 30)

Ⅰ 문 제 점

예비용 제연설비(제트팬) 설치대수 기준 불명확

- 현재는 최소 대수인 1조(2대) 설치

터널 화재발생시 안정적 제연성능 확보에 대한 검증 필요

※ 감사지적사항 : 터널 예비용 제트팬에 관한 사항 [감사실-1188, (‘07. 7. 18)]

Ⅱ 관련법규

국내기준 : 예비용 제트팬의 명확한 설치대수에 대한 언급 없음

도로터널의 화재안전기준 [소방방재청 고시 2007-23호 (2007. 7. 27)]

제9조(제연설비)

②제연설비는 다음 각호의 기준에 따라 설치하여야 한다.

1. 종류환기방식의 경우 제트팬의 소손을 고려하여 예비용

제트팬을 설치하도록 할 것

도로터널 방재시설 설치지침 [국토해양부 고시 (2004. 12.)]

6. 1. 3 방재용 환기기 용량 설계

(2) 종류식 환기방식

② 화재시 제연용 환기기 용량 산정

￭화재시 제트팬의 소손을 고려하여 예비용 제트팬을 설치한다.

해외기준

미국(NFPA), 프랑스(CETU), 독일(RABT) 기준에 예비용 제트팬

설치 언급

설치대수에 대한 명확한 내용은 없음

※ 첨부 1 : 해외 설치기준

517

Ⅲ 예비용 제트팬 설치현황

기존 장터널 44개소 중 16 개소, 예비용 제트팬 64 대

- 2004년 이후 개통터널에 행선별 1조(터널당 4대) 적용

세부 설치현황

노 선 터널명 연 장

총 제트팬

(대)

예비용

제트팬(대)

준공

년도

비 고

계 16개소 264 64

대전-통영선

고 성1 1,197m 10 4 2005

고 성2 1,770m 12 4 2005

통 영2 1,631m 8 4 2005

장성-담양

장 성2 1,253m 12 4 2006

장 성3 3,598m 20 4 2006

청원-상주

피반령 2,040m 18 4 2007

내 서4 1,370m 16 4 2007

고창-장성 문수산 3,820m 26 4 2007

익산-장수

곰 티 2,307m 19 4 2007

장 수 2,700m 22 4 2007

현풍-김천

김 천2 1,055m 16 4 2007

김 천3 1,669m 17 4 2007

무안-광주

노 안 1,190m 16 4 2007

호남대 1,487m 16 4 2008

안성-음성 안 진 2,375m 20 4 2008

부산-울산 문 수 1,598m 16 4 2008

2005년 이후 신규 설계터널 56개소, 예비용 제트팬 224 대

- 행선별 1조(터널당 4대) 적용

518

Ⅳ 개선방안

적정 설치대수 검토

검토방법

- 제트팬 설치구간내 화재발생 확률에 따른 예비용 제트팬 1조(2대)

필요 확률 산출

- 동일조건 내에서 추가 제트팬 필요 확률(2조 이상 설치) 검토

검토결과

- 터널 연장이 길어질수록 화재에 의한 예비용 필요확률은 낮아짐.

- 확률적으로 예비용 1조 이상이 필요한 경우는 극히 적음.

- 역풍을 고려한 제연용 제트팬 수량이 확보되어 있어 비상시에도

안정적 제연풍속 확보 가능.

※첨부 2 : 예비용 제트팬 설치대수 검토

적용방안

예비용 제트팬은 터널 행선별로 최소 수량인 1조(2대) 설치

터널 설계시 환기방식 및 제연구획 등에 대한 검토 후 추가 가능

장기 보수 및 교체시 대체 제트팬 설치하여 제연기능 상시 유지

※첨부 3 : 자문위원 의견서

기대효과

예비용 제연설비 설계 및 시공 혼선 방지

일관된 설치기준 적용으로 공사원가 절감

터널 화재 발생시 안정적 제연성능 확보

※첨 부 1

519

해외 설치기준

국가별 기준명 내 용

미 국

미국화재안전기준

NFPA 502[2008]

(National Fire Protection

Association)

Standard for Raod Tunnels,

Bridges, and Other Limited

Access Highways

10.6.2.

직접적으로 화재에 노출될 우려가

있는 터널내 제트팬 등의 터널 환기

설비는 소모(연소)될 수 있다.

10.6.3.

화재에 직접적으로 노출될 수 있는

환기설비는 여유를 고려하여 설계

하여야 한다.

프랑스

터널연구센터(정부기관) 기준

CETU

(Centre d'Etudes des Tunnels)

연장이 800m 이상인 터널에서 제연

설비 규모를 결정할 때, 화재연기 속

에서 제트팬 효율이 감소하거나,

화재나 연기에 의해 제트팬이 소실될

수 있다는 점을 고려하여 결정한다.

독일

도로터널의 장비와 운영에 관한

규정(2002)

RABT

2.3.3.5 환기 시설의 온도 저항

화재 발생 장소 근처에 위치한 Jet fan

은 가동되어서는 안된다. 특히 이러한 관

점에서 환기장치의 개수는 규정해 두어야

한다.

※첨 부 2

520

예비용 제트팬 설치대수 검토

□ 검토조건

터널내 사고 발생률 (국내 10년간 평균1))

￭일반사고 발생률 : 40.38건/108 ․ veh ․ km

￭화재사고 발생률 : 2.02건/108 ․ veh ․ km

- 터널 1km 구간에서 1억대 통과시 약 2.02건 화재사고 발생

- 확률적으로 터널 1km 구간마다 일평균교통량 50,000대일 경우

2,000일(5.48년)내에 화재사고가 2.02건 발생한다는 의미

※PIARC 보고서 : 도심터널 8.45건/108 ․ veh ․ km

지방터널 0.7~9건/108 ․ veh ․ km

설계 화재강도(20MW) 화재 발생 확률 : 약 25% (별첨 1)

설계 화재강도(20MW) 화재 발생시 화재구역

￭최소 : 10m 이내 (온도가 제트팬에 직접 영향을 미치는 범위)

￭최대 : 1개 zone (140~180m) (화재에 영향을 미치므로 가동 제한)

⇒ 화재구역은 Ø1250 제트팬 설치간격인 160m 적용

역풍발생률

￭보수율 = (점검, 고장수리 등의 평균일수) / (365일)

= 제트팬 1대당 5일 / 365 = 0.0274 ≒ 2.7% 미만

￭역풍발생률 = 연평균 역풍 발생시간 / 8,760시간 (365일 × 24시간)

= 동계(3개월)×심야(6시간/일) / 8,760시간 (365일 × 24시간)

= 90일×(6시간/일) / 8,760 = 6.2% ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥ ④

(※역풍 발생빈도가 가장 심한 죽령터널 관측 data 참고)

□ 예비용 제트팬이 필요할 확률

1) 중규모터널 연구용역 보고서(2008, 최종), 지하공간 환경개선 및 방재기술 연구(2004~2008, 국토해양부)

521

사고 발생시 20MW 이상 화재사고 발생, 예비용 1조(2대) 필요 확률

￭터널 연장별 평균 예비용 제트팬 필요 확률

구분

1,000m

~1,800m

1,800m

~2,900m

2,900m

~3,900m

3,900m

~5,000m

5,000m

~6,000m

6,000m

~8,000m

8,000m

~10,000m

비 고

제연용

(예비포함)

8대 10대 12대 14대 16대 18대 22대

필요확률 0.64 0.44 0.33 0.29 0.26 0.24 0.22

※예비용 필요확률 = {(제트팬 설치대수/2)×160m} / {터널 연장(m)}

= [0.64 ~ 0.22]

⇒ 터널 연장이 길어질수록 화재에 의한 예비용 필요 확률은 낮아짐.

동일조건에서 예비용이 추가(2조 이상)로 필요할 확률

(1) 추가사고 발생확률 : 2.02건/108 ․ veh ․ km = 1건 / 1,000일 = 0.001 = 0.1%

( 1km 터널의 일평균교통량 50,000대일 경우 )

(2) 보수 및 교체기간 내에 추가사고 발생으로 예비용이 소요될 확률

= 보수 및 교체기간 내에 추가사고 발생확률 × 터널연장(km)

× ③(예비용 제트팬이 필요할 확률)

= 30일(보수,교체기간) / 1,000일 × 터널연장(km) × ③

(1km 터널의 일평균교통량 50,000대일 경우 : 2.02건/2,000일 = 1건/1,000일)

= 0.03 × [1~10km] × [0.16~0.055]

= 0.00480~0.01320 ≒ 0.48%~1.32%

⇒ 추가사고 발생확률은 0.1%

⇒ 확률적으로 예비용 1조 이상이 필요한 경우는 극히 적으며(최대 1.32%),

⇒ 최대자연풍(역풍)을 고려한 제연용 제트팬 수량이 확보되어 있어

최대 역풍발생확률 6.2%(④참고)를 고려할 경우 비상시에도 안정

적 제연풍속 확보 가능.

보수율 감안 필요

￭제연설비 및 전원설비(수배전설비 등)의 고장 ․ 보수 등으로 인하여

제연설비의 기능이 발휘되지 못하는 경우 대책 필요

별첨 1

522

20MW 이상

대형화재 발생 확률

■ 화재사고 발생률

국가

사고

발생률

소형차 대형차 비고

프랑스

1.8 1.9 0.6

도시터널 : Croix Rousse(1.8)

,Fourviere(1.8), Vieux Port(0.6)

4.85 3.75 0.85 지방의 일방향 터널

3.95 1.05 31.3

지방의 대면통행 터널 : LEpine(3.1),

Chamoise(3.3)

8.6

5.4

3.5

1.5

12.7

12.9

지방의 산악터널(대면통행)

Frejus(12.9), Mont Blanc(11.6)

Gotthard tunnel 4～5 (21) (21) 16.6 km, 대면통행터널

Elbe tunnel

9.0 6.3 24.6 3.3 km 도시 일방통행 터널

28 25 41.67 일반사고 발생율

일본수도공단자료 - (15) (13)

주요화재사례 (6) (38) 42건의 주요화재사고사례 분석자료

단, ()의 숫자는 단순건수를 의미함

■ 차종별 화재사고 건수(일본수도 고속도로 공단)

차 종 건 수

승용차 15

소형사륜 2

소형화물 1

보통화물 8

대형화물 1

믹서차량 1

불명 15

20MW 이상 11/43 =25.6%

■ 화재사고 발생시 20MW 이상일 확률

※ 프랑스(지방 일방교통시) : 0.85/3.75 = 22.7%

※ 일본 : 11/43 = 25.6%