방범·방재설비

왜 배우는가: 고층 건축물은 재실 인원이 많고 수직 피난 거리가 길어서 방범설비와 방재설비를 함께 설계해야 한다. 두 설비는 센서, 제어, 경보, 전원이 한 계통으로 묶이는 건축전기설비라서 시험에서 분류와 센서 비교가 반복해서 나온다.

출제 이력: 제138회 3교시 6번, 제90회 4교시 1번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

방범·방재설비는 건축물의 침입과 범죄를 감지하고, 화재 등 재난 때 인명과 재산을 보호하기 위해 설치하는 전기·전자 설비의 총칭이다.

핵심 키워드

• 방범설비: 출입구와 공간의 침입을 감지하고 경보하는 설비
• 방재설비: 화재와 재난을 감지, 경보, 진압, 피난 유도하는 설비
• 공간경계형 센서: 일정 공간에 들어오는 움직임을 감지하는 센서
• 열센서(PIR): 물체가 내는 적외선 열복사의 변화를 감지하는 센서
• 초음파센서: 음파가 물체에 반사되어 돌아오는 시간차로 물체를 감지하는 센서
• 마이크로파센서: 전자파의 반사 변화로 움직임을 감지하는 센서
• 건축설비: 건축법상 전기, 소화, 배연, 방범시설 등을 포함하는 설비 개념

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면, 방범설비는 도둑이 들어오는 것을 알아채는 장치이고, 방재설비는 불이나 재난이 생겼을 때 알려 주고 번지지 않게 막고 사람을 밖으로 내보내는 장치다. 두 설비 모두 감지한 신호를 주장치에 보내고, 주장치가 경보와 제어를 한다는 점이 같다.

건축법은 건축설비를 건축물에 설치하는 전기 설비, 소화 설비, 배연 설비, 승강기, 방범시설 등으로 정의한다. 방범·방재설비는 이 가운데 전기와 정보통신 분야에 속하는 설비를 가리킨다. 건축전기설비 관점에서는 센서와 경보기기, 제어반, 전원 장치, 배선이 한 묶음으로 설계된다.

• 방범설비는 출입문과 창의 개폐, 공간의 움직임을 감지한다. 침입경보시스템이 대표적이며, 센서, 주장치, 전송 장치, 관제 장치로 구성된다. 주장치는 24시간 동작하도록 보조전원장치를 갖춘다.
• 방재설비는 화재감지, 경보, 소화, 배연, 피난 유도, 비상전원을 포함한다. 자동화재탐지설비와 비상콘센트설비가 대표적인 예다.
• 공간경계형 센서는 벽이나 바닥의 한 지점이 아니라 일정한 공간 전체를 감시하는 센서다. 열센서, 초음파센서, 마이크로파센서가 여기에 속한다.

20kHz 이상의 음파를 쓰는 초음파센서는 사람이 들을 수 없는 주파수를 이용하므로 주변 소음과 구분된다. 열센서는 사람의 체온이 내는 열복사를 이용하고, 마이크로파센서는 장애물 영향을 덜 받아 넓은 공간을 감시한다. 센서마다 감지 원리가 달라서 설치 장소의 조건에 맞춰 골라야 한다.

3. 등장 배경과 필요성

고층 건축물에서는 화재가 수직 공간을 따라 빠르게 번질 수 있다. 엘리베이터 샤프트, 전기 샤프트, 계단실이 연결되어 있어 연기와 열의 이동 경로가 길다. 그래서 화재를 초기에 감지해 자동으로 경보하고 피난을 유도하는 방재설비가 필요하다.

방범 측면에서는 출입구가 많고 공용부와 주차장처럼 사람이 드나드는 곳이 넓어 통제가 어렵다. 사람이 항상 지키기 어려운 공간을 기계로 감시하는 것이 방범설비의 출발점이다. 정보통신 기술이 발전하면서 감시 방식도 바뀌었다. 과거에는 아날로그 CCTV가 주류였으나, 지금은 디지털 영상저장장치와 인터넷 영상 전송으로 원격 관제가 가능해졌다.

기계경비시스템은 전자, 정보, 통신 기기로 구성되므로 정보통신 기술의 변화에 따라 함께 발전한다. 센서 기술이 침입경보시스템의 핵심으로 꼽히는 이유도 여기에 있다. 출입문 자석센서, 공간을 보는 열선센서, 유리를 감시하는 유리파손센서처럼 장소와 기능에 맞는 센서를 조합해 적용한다.

전기설비 자체의 결함도 화재의 주요 원인이므로 방재의 범위에 들어간다. 접속부의 느슨함과 부식, 절연 열화, 아크 발생이 대표적이다. 따라서 방재설비는 화재를 감지하는 데서 끝나지 않고 전기설备의 이상을 조기에 발견하는 역할까지 맡는다.

고층 건축물에서 방범과 방재를 함께 계획해야 하는 이유는 명확하다. 두 설비가 같은 전원, 같은 배선 경로, 같은 관제실을 쓰는 경우가 많아서 초기 계획 단계에서 공간과 용량을 함께 잡아야 공사 중 충돌을 줄일 수 있다.

4. 구성요소·원리·절차

방재·방범설비는 감지, 수신(제어), 경보·연동, 작동(설비)의 네 단계가 하나의 체계로 동작한다. 감지기나 센서가 이상 상태를 찾아 신호를 보내면, 수신기 또는 주장치가 판단하여 경보를 내고 방재 설비를 작동시킨다. 방범설비는 침입을 감지해 관제실로 알리는 흐름이고, 방재설비는 화재·재해를 감지해 피난과 소화를 돕는 흐름이다.

구성요소를 표로 정리하면 다음과 같다.

감지 원리는 대상 물리량에 따라 달라진다. 열감지는 온도 상승이나 정온 변화를 보고, 연기감지는 광전 또는 이온화 방식으로 연기 입자를 보며, 침입감지는 열 복사 변화, 음파 반사, 자기장 변화, 진동 등을 본다. 방범 센서는 상태 변화량을 감지해 임계값을 넘으면 신호를 낸다. 이 점이 모든 센서의 공통 원리이다.

수신 절차는 다음과 같다.

• 감지기 또는 센서가 임계값 초과 신호를 발생시킨다.
• 수신기 또는 주장치가 신호를 받아 구역(회로)을 식별한다.
• 화재 또는 침입으로 판정되면 경보를 발생한다.
• 방재 설비는 연동 제어(예: 배연, 방화문 개방, 비상방송)를 수행한다.
• 관제서버로 경보를 전송하고 기록을 남긴다.
• 상황 확인 후 복구 또는 해제를 한다.

초음파 센서의 원리는 송신한 초음파가 물체에 반사되어 돌아오는 시간차를 이용하는 것이다. 거리는 다음 식으로 구한다.

$d = \frac{v \cdot t}{2}$

여기서 d는 물체까지의 거리(m), v는 음속(m/s), t는 송신 후 수신까지 걸린 시간(s)이다. 공기 중 음속은 온도에 따라 달라지므로 온도 보정이 필요하다. 예를 들어 t = 0.01\,\mathrm{s}, v = 343\,\mathrm{m/s}이면 d = 343 \times 0.01 / 2 = 1.715\,\mathrm{m}이다. 결과가 실내 거리 범위에 맞으므로 타당하다.

열센서(PIR 방식)는 물체가 방출하는 적외선 열 복사의 변화를 감지한다. 사람이 센서 앞을 지나면 특정 지점의 온도가 상온에서 체온 수준으로 올랐다가 다시 내려가고, 이 급격한 변화가 검출 신호가 된다. 마이크로파 센서는 전자기파를 발사하여 도플러 편이로 움직임을 감지한다.

5. 관련 법령·기준·표준

방재설비의 설치 기준은 소방 분야에서는 화재안전기준으로 정하며, 2022-12-01부터 성능 목표는 화재안전성능기준(NFPC), 구체 수치와 방법은 화재안전기술기준(NFTC)에 나뉘어 있다. 법률은 「소방시설 설치 및 관리에 관한 법률」(약칭 소방시설법)이다. 방범시설은 「건축법」 제2조에서 건축설비의 하나로 규정되어 있다. 건축물의 전기설비는 한국전기설비규정(KEC)을 따르며, 2021-01-01부터 적용된다.

기준값 표는 다음과 같다.

위 표의 방범 설비 수치는 교육 웹문서의 일반 값이며, 제품마다 다르므로 실제 설계에서는 제조사 사양을 우선한다. 방재 설비 차압 기준은 제연 설비의 핵심 수치이므로 시험 답안에서는 40Pa과 12.5Pa 조건을 함께 쓴다.

6. 유형과 비교

방범·방재설비는 목적에 따라 두 갈래로 나뉜다. 방범설비는 침입·도난을 막고 알리는 설비이고, 방재설비는 화재·재해가 발생했을 때 피해를 줄이고 피난을 돕는 설비다. 고층 건축물에서는 두 설비가 같은 중앙감시 체계에서 함께 운용되는 경우가 많다.