본 연구는 하향 분사식 미니스프링클러의 낙수방지를 위한 새로운 제안으로 패킹부를 구성하여 패킹과 패킹지지부, 패킹 연결지지체의 메카니즘 분석과 구조 해석을 통하여 패킹부 소재 선정의 타당성을 확인하여 하향 분사식 미니스프링클러의 낙수방지 메카니즘을 개발하고, 제품을 제작하여 살수특성 실험을 수행한 결과는 다음과 같다. 낙수방지를 위하여 삽입되는 패킹부의 재료는 구조해석결과, 압력변화에 대응할 수 있는 재질로서 패킹재는 천연고무(ASTM; NR), 패킹지지체는 폴리프로필렌(PP)이 적합함을 확인하였다. 성능시험 결과, 미니스프링클러의 접속관에 용수를 공급할 때와 중단되는 과정의 대기압과 평형상태에서 선정된 패킹 및 패킹지지체는 압력제어 기능을 정확히 수행하여 낙수가 거의 발생하지 않고, 압력변화에도 민감하게 대응함을 확인하였다. 작용압력별 살수특성 성능을 분석한 결과, 유효살수반경, 유효살수면적, 평균살수심, 최대살수심, 유효최대살수심은 작용압력이 증가함에 따라 모두 증가하는 것으로 나타났다. 살수높이별 살수특성 성능을 분석한 결과, 유효살수반경과 유효살수면적은 살수 높이가 0.2m일 때 가장 낮은 값을, 0.3m일 때 가장 높은 값을 보였고, 그 이상 살수 높이가 높아지면 반대로 감소하였으며, 평균살수심은 살수높이가 높아질수록 감소하였다. 제안된 하향 분사식 미니스프링클러는 패킹부의 영향으로 압력이 증가함에 따라 살수성능이 유연성 있게 변화하여 급격한 변화를 나타내지 않았고, 용수압력이 감소될 때에는 작용압력이 1.1kgf/cm2이상의 범위에서만 살수되었으며, 그 이하에서는 제안된 패킹부에 의해 하향 분사식 미니스프링클러 본체로 공급되는 용수가 차단되어, 대기압과 평형상태에 있는 물의 자중과 중력작용에 의한 자유낙하를 방지함으로서 물방울의 형성 및 낙수 발생의 예방을 확인하였다.

구조와 크기가 각각 다른 12종의 미니 스프링클러를 대상으로 살수입자의 크기에 대한 분두의 구경과 살수압력의 영향을 조사하고 스프링클러 종류별로 각 살수 도달거리에서의 살수입자의 크기를 실험한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다. 액분산기를 갖은 미니 스프링클러 살수입자 크기와 분두 구경과의 관계를 분석한 결과, 살수입자의 크기는 스프링클러의 분두 구경 보다는 스프링클러의 구조 특히 액분산기의 형태에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 살수압력이 살수입자의 크기에 미치는 영향을 분석한 결과 살수입자의 크기는 살수압력의 1/3승에 반비례함이 확인되었다. 따라서 임의 압력하에서 살수되는 스프링클러 살수입자의 크기는 특정 압력하의 실험결과로부터 용이하게 예측할 수 있다. 살수입자 도달거리와 살수입자 크기와의 관계는 살수입자 도달거리의 2차 함수에 비례하여 살수입자의 크기가 증가하는 것으로 분석되었다. 시판되고 있는 미니 스프링클러의 대표적인 종류를 이용하여 실험한 스프링클러의 살수입자 도달거리별 살수입자의 크기는 스프링클러 종류에 따라 상당한 차이가 있으나 대체적 크기를 보면 도달거리 1m 이내에서는 100~300μm, 도달거리 1m~2m 범위에서는 230~470μm, 도달거리 2~3m 범위에서는 300~770μm으로 나타났다.

분구의 구경과 액분산기의 구조가 각각 다른 12종의 미니스프링클러를 대상으로 살수량과 살수강도분포를 실험하여 얻은 주요 결과는 다음과 같다. 미니 스프링클러의 살수량은 분구의 이론 유출량 산출 수식에 의해 예측할 수 있었다. 실험한 스프링클러의 유량계수는 분구구경 증가에 따라 감소하여 그 크기는 분구구경 0.8, 1.2, 1.6mm의 경우 각각 0.90-30.95, 0.80-0.82, 0.76-0.79의 범위로 나타났다. 스프링클러의 살수 분포는 동일한 구조의 스프링클러의 경우 분구구경이 작을 수록 그리고 살수압력이 낮을 수록 균일한 것으로 나타났다. 이러한 스프링클러의 살수분포는 분구구경이나 살수압력 외에도 액분산기의 구조에 따라 크게 영향을 받으므로 액분산기의 구조를 변화하므로서 살수입자의 최대 도달거리나 살수의 균일도를 높일 수 있음을 알 수 있었다.