소화방법
I. 들어가기
■. 학습목표 1. 소화원리 및 물리적 소화방법과 화학적 소화방법을 설명할 수 있습니다. 2. 물 소화약제를 설명할 수 있습니다. 3. 포 소화약제를 설명할 수 있습니다. 4. 비수계 소화약제(CO2, 분말, 청정)를 설명할 수 있습니다. ■. 사전테스트 문제 1. 물리적 소화방법이 아닌 것은 ? ① 질식 ② 냉각 ③ 제거 ④ 연쇄반응 억제 정답 : ④ 해설 : 소화방법은 연소의 3요소를 차단하는 질식, 냉각, 제거 or 물적, 에너지조 건을 제어하는 물리적 소화방법과 화학적 제어를 통해 연소의 연쇄반응을 억제하는 화학적 소화방법이 있다. 문제 2. 물 소화약제의 소화효과가 아닌 것은 ? ① 질식 ② 냉각 ③ 제거 ④ 희석 정답 : ③ 해설 : 물 소화약제의 소화효과에는 질식, 냉각, 희석, 타격 및 파괴효과가 있다. 문제 3. 포 소화약제중 가장 소화효과가 좋은 것은 ? ① 단백포 ② 수성막포 ③ 불화단백포 ④ 합성계면활성제포 정답 : ② 해설 : 포 소화약제중 가장 소화효과가 뛰어난 것은 수성막포 이다. 문제 4. A, B, C급 화재에 모두 사용할 수 있는 소화약제는 ? ① 물 ② 포 ③ 제3종 분말 ④ 청정 정답 : ③ 해설 : 제 3종 분말소화약제는 질식, 냉각, 부촉매, 탄화, 탈수, 방진 작용으로 A, B, C급 화재에 모두 적용할 수 있어 다목적용 분말 소화약제라 한다.II. 학습하기
■. 소화원리/ 물리적 소화방법과 화학적 소화방법 1. 개요 1) 화재는 발화->연소->연소확대로 성장하므로 소화는 이러한 연소확대 메카니즘 을 끊음으로서 가능하다. 2) 화재를 소화하기 위해서는 연소의 4요소인 가연물, 산소공급원, 점화원, 연쇄반 응의 연결고리를 차단함으로서 가능하고 또다른 관점에서는 물적조건(가연성혼 합기의 농도)과 에너지조건(발화온도, 발화에너지)를 제어함으로써 가능하다. 3) 소화방법은 연소의 3요소를 차단하는 질식, 냉각, 제거 or 물적, 에너지조건을 제어하는 물리적 소화방법과 화학적 제어를 통해 연소의 연쇄반응을 억제하는 화학적 소화방법이 있다. 2. 소화원리 개념도 제거 가연물 산소 공급원 점화원 연쇄반응 질식 억제 냉각 차단 희석 유화 <그림 1. 소화원리 개념도> 3. 물리적 소화방법 1) 질식에 의한 소화 (물적조건에의한 소화) (1) 산소공급원을 차단하는 소화방법 (2) 피복질식, 희석질식으로 산소공급원을 차단하여 소화 (3) 구체적인 소화방법 ① 연소범위 밖으로 농도유지 가. 차단 - 가연물이 들어있는 용기를 밀폐 나. 유화 - 가연성액체 화재시 물을 무상으로 방사하여 유화층을 형성시 켜 유류의 증기압을 떨어뜨려 소화 다. 희석 - 모든 가스계 소화② 불활성화 - 연소범위를 좁혀 연소 가. 불활성물질을 첨가하여 연소범위를 좁혀 소화 나. 가연성혼합기의 산소농도를 MOC이하로 유지하여 가연성을 불연성으로 바꿈 다. CO2를 첨가하여 소화할 때는 기상의 산소농도는 14～15% 이하 (4) 소화설비 : 포, CO2, 분말, 청정소화설비(불활성기체) 2) 냉각에 의한 소화 (에너지조건에의한 소화) (1) 점화원을 차단하는 소화방법 (2) 발열과 방열의 균형을 깨트려 점화에너지를 차단하여 소화 (3) 구체적인 소화방법 ① 액체의 현열, 증발잠열을 이용 - 옥내, S/P, 물분무, 미분무 ② 열용량이 큰 고체를 이용 - 화염방지기 (4) 소화설비 : 옥내소화전설비, S/P, 물분무, 미분무, 청정소화설비 3) 제거에 의한 소화 (가연물 제거 or 공급중단에 의한 소화) (1) 연료의 공급을 “ 0 ”이 되도록 함 (2) 가연물을 연소상태에서 직접 제거하거나 격리 (3) 구체적 소화방법 ① 고체 - 가연물 제거(ex. 산불에 대한 맞불) ② 액체 및 기체 - 가연물 누설시 V/V 차단, 이송 ③ 전기화재 - 신속한 전원차단 및 방폭전기설비 구축 3. 화학적 소화(연쇄반응의 억제에 의한 소화) 1) 부촉매을 활용하는 소화방법 2) 화학적 소화는 연쇄반응을 억제하면서 동시에 질식, 냉각, 제거 등의 작용 3) 연쇄반응 억제란 할로겐 화합물 등을 첨가하여 OH와 같은 활성라디칼인 연쇄 전달체를 포착하여 활성화에너지를 크게하여 연소반응을 중단시키는 작용 즉, 탄화수소계의 수소 등 물질이 치환됨으로 가연성물질이 불연성물질화되어 활성화에너지가 커진다. 4) 화학적 소화는 작렬연소(=심부화재)에는 효과가 없다 5) 소화설비 : 할론, 분말, 청정소화설비(할로겐화합물), 산 알카리, 화학포, 강화액 소화기 등 6) 소화 메카니즘 (할론 1301) (1) 탄화수소를 열분해하면 공기 중의 산소와 반응하여 수소라디칼(H-)과 수산 기라디칼(OH-) 생성 (2) 이 때 할론 1301을 방사하면 할론이 열분해되어 브롬라디칼(Br-)생성 (3) 생성된 브롬라디칼(Br-)과 수소라디칼(H-)이 반응하여 연쇄반응을 억제차단 소화 (4) 반응과정
CFBr →CF Br
Br H→HBr R HBr OH→Br H
■. 연쇄반응/연쇄반응 억제 1. 정의 1) 연소의 4요소 중 하나로 화학적 반응에서 지속적으로 활성라디칼(O+, OH+, H+) 이 발생되는 과정 2) 즉, 활성라디칼이 원인계->생성계->원인계로 이동하면서 반응이 지속되는 과정 3) 연쇄반응이 지속되기 위해서는 물질의 전파반응, 분기반응을 통해 연쇄전달체 (Chain carrier)가 지속되어야 한다. 4) 화학적 소화 즉, 연쇄반응억제는 이러한 연쇄전달체의 발생을 억제하여 연쇄반 응을 차단함으로서 소화하게 된다. 2. 연쇄반응 1) 메카니즘 (1) 전파반응 - 활성기 하나가 관여해서 활성기 하나 발생 → (2) 분기반응 - 활성기 하나가 관여해서 활성기 2개 이상 발생 → → 2) 예(수소) → → 분기 → 전파 → 분기 3. 연쇄반응 억제 1) 정의 에 너 지 시간
( - )
부촉매를 활용하여
활성화에너지를 높여
반응속도를 낮추어
연쇄반응을 느리게
한다.
2) 메카니즘 (1) 전파반응 - → (2) 분기반응 - → (3) 억제반응 - → 전파분기반응을 통해 생성된 활성라디칼 OH+가 할로겐산 HX와 반응하여 불활성물질 H2O와 할로겐 X로 변화해서 연쇄반응 억제 (4) 재생반응 - → 발생한 할로겐 X가 수소를 포함한 화학종 RH와 반응하여 할로겐산 HX를 재생한다. 3) 예(Halon 1301) (1) 전파반응 - → (2) 분기반응 - → (3) 억제반응 - → (4) 재생반응 - → 4) 예(HCFC-124(C2HF4Cl)) (1) 전파반응 - → (2) 분기반응 - → (3) 억제반응 - → (4) 재생반응 - → 5) 1족과 7족 원소의 소화 (1) 원소 주기율표상의 1족과 7족은 최외각전자가 +1가와 -1가를 가져 다른 물 질과 쉽게 반응하려는 성질을 가지고 있다.
(2) 1족(Ni, Na, K)은 분말소화약제의 연쇄반응 억제, 7족(F, Cl, Br, I)은 할로 겐화합물 청정소화약제의 연쇄반응 억제 및 냉각소화 효과를 갖는다. (3) 7족 원소의 소화효과 7족 원소 전기음성도 소화효과 계열 종류 F 大 小 냉각 부촉매 HFC HFC-125, -227ea, -23, -236fa FC FC-3-1-10, FK-5-1-12 Cl HCFC HCFC Blend A, HCFC-124 Br HBFC I HFIC FIC-13I1
■. 물 소화약제 1. 개요 1) 물은 냉각, 질식효과가 매우 높으며, 독성이 없어 인체에 무해하고 변질의 우려 가 없어 장기간 보관 가능하며 비압축성 유체로 쉽게 펌핑 및 이송이 가능하고 어디에서나 쉽게 구할 수 있어 경제적이며 안전성이 높은 소화약제이다. 2) 따라서, 일반화재 뿐만 아니라 주수방법에 따라 B, C급 화재인 유류, 전기화재 에도 적용이 가능하다. 2. 물 소화약제의 성질 1) 비열(1.0[ kcal/kg°C])이 큼 -> 물 입자가 많은 열량 흡수 2) 증발잠열(539 [kcal/kg])이 큼 -> 증발시 많은 열량 흡수 3) 기화팽창율(1,650배)이 큼 -> 수증기가 팽창하여 질식소화 4) 가연성액체인 경우 인화점이 100[℉] 미만에서는 적응성이 없음 5) 물은 공기나 CO2등 기체를 흡수하려는 성질을 가짐 6) 표면장력이 크다. 3. 물 소화약제의 소화효과(질.냉.희.타) 1) 질식작용(15[°C] → 200[°C]일 경우)
(1) H2O분자량 18[g/mol], 1[mol] = 22.4[L]
(2) 보일-샤를의 법칙 에서 × ≒배 팽창 2) 냉각작용 (1) 비열과 증발잠열이 높다. (2) 15[°C] 물 1kg이 200[°C]의 증기로 되는 경우 약 684[kcal] 열을 흡수 Q(현열)=GC△T. Q(잠열)=rG. 수증기 비열 0.6[kcal/kg °C] Q = 물의 현열 + 물의 증발잠열 + 수증기의 현열 × × 3) 희석작용 → 물과 혼합하는 액체(메칠, 에틸알코올), 6류 위험물 4) 타격 및 파괴효과 → 봉상, 적상 주수시 연소물을 파괴
소화원리(냉각작용) 소화원리(질식작용) 연료 4. 물 소화약제의 주수방법 주수방법 모양 적응화재 소화효과 설비 봉 상 긴 봉 A 냉각 옥ㆍ내외 소화전 적 상 물방울 A 냉각 S/P, 연결살수설비 무 상 안개구름 A, B, C 냉각, 질식 미ㆍ물분무설비 5. 물 소화약제의 장ㆍ단점 장 점 단 점 냉각, 질식효과가 매우 높음. 수소와 산소의 결합으로 인체에 무해. 변질의 우려가 없고 장기간 보관 가능. 비압축성유체로 쉽게 펌핑 및 이송 가능. 소화효과 증진 첨가제 및 주수방법 가능. 구하기 쉬워 경제적. 영하에서는 동파, 응고현상으로 적응성 없음. 금수성, C급 화재에는 적응성이 떨어짐. 소화 후 물에 의한 2차 피해 발생. 수손피해가 크다. 6. 물 소화약제 첨가제 1) 부동액(Antifreeze Agent) (1) 물의 응고현상을 방지하기 위한 약제, 동결방지 (2) 난방을 하지 않는 거실, 옥외 노출 배관, 겨울철, 한랭지에 사용 (3) 실제 가격이 고가이고 인체에 유해하여 겨울철 배관시험에만 사용 (4) 약제로는 글리세린, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜(이상 유기물), CaCl2(무기물) 2) 침투제(Wetting Agent) (1) 물의 표면장력을 감소시겨 침투효과를 높이는 약제 (2) 물의 침투가 용의치 않는 원면화재, 산림화재, 심부화재에 효과적 (3) 약제로는 합성계면활성제(1.1[%]첨가) 사용 3) 강화액(Density Modifier)
(1) 물의 밀도를 보충하는 약제 (2) A급, B급, C급 화재에 효과적 (3) 약제로는 탄산칼륨, 인산암모늄 사용 4) 유화제(Emulsifier) (1) 가연물과 에멀젼을 형성하여 유화층 형성을 돕는 약제 (2) 열류층을 형성하는 중질유화재에 효과적(중유, 원유) (3) 약제로는 계면활성제, 친수성콜로이드 사용
5) 증점제(Thickening Agent, Viscosity agent)
(1) 무산방지 및 부착성을 좋게하여 물의 점성을 높이기 위한 약제 (2) 수간화, 수관화 등의 산불화재에 효과적 (3) 약제로는 CMC, DAP, Gelgard 사용 6) 구비조건 (1) 소화수를 부패시키지 않을 것 (2) 소화설비를 부식시키지 않을 것 (3) 소방대상물에 영향이 없을 것 (4) 소화성능을 향상 시킬 것 (5) 물과의 혼합이 용이 할 것 (6) 독성이 없을 것
■. 포 소화약제 1. 개요 1) 포소화약제는 물에 의한 소화방법으로 효과가 적거나 화재가 확대될 우려가 있 는 위험물 화재시 사용하는 설비로서 포의 생성원리에 따라 화학포와 기계포로 분류하며 기계포는 다시 단백포, 수성막포, 합성계면활성제포, 불화단백포 등으 로 재분류 할 수 있다. 2) 포소화약제는 소화성능, 독성, 환경영향성, 물성, 안전성, 경제성 측면에서도 분 류할 수 있다. 2. 포의 성질 1) 소화성능은 포의 성질인 단친매성과 양친매성 성질에 의해 내유성, 내열성, 유 동성, 점착성, 안전성 등으로 구분할 수 있다. 2) 단친매성은 불소를 함유하고 있는 물질(불화단백포, 수성막포)로서 물하고만 친 하므로 유동성이 좋고 내유성이 좋다. -> SSI 방식 사용 3) 양친매성은 물과 기름 모두 친하므로 점착력이 좋아 Drainage Time이 길고 입 체적화재에 효과적(합성계면활성제포) 3. 포소화약제의 특성 분 류 단백포 수성막포 합성계면활성제포 불화단백포 주성분 동식물 단백질 가수분해물질 + 제 1철염 안정제 + 불소계면활성제 안정제 + 계면활성제 단백포 + 불소계면활성제 소화성능 양친매성 점착성이 좋음 재연방지효과 우수 단친매성 내유성,유동성좋음 소화성능가장우수 양친매성 점착성이 좋음 고팽창포 사용 단친매성 내유성,유동성좋음 SSI 방식 사용 내유성 × ○ 고(×) ○ 내열성 ○ ×(Ring Fire) ○ ○ 유동성 × ○ 고(×) ○ 점착성 ○ × 고(○) × 부패 ○ × × × 고발포 × × ○ ×
장소 탱크, Pool Fire 탱크, Pool Fire
■. 이산화탄소 소화약제 1. 소화원리 1) 산소농도가 15[%]이하로 저하될 경우 소화되는 질식소화가 소화 주체 2) CO2 방출시 줄-톰슨효과에 의해 주위의 열을 흡수하는 냉각효과가 보조적 2. 장, 단점 1) 장점 (1) 공기비중이 1.53배로 심부까지 침투 용이 (2) 증발잠열이 커서 증발시 많은 열량 흡수 (3) 기화팽창율이 큼(15[℃] 대기방출시 534[l]로 팽창) (4) 무색, 무취의 불연성 가스 (5) 표면화재, 심부화재, 비전도성으로 C급 화재에 적용 (6) 전기실에 CO2 소화설비를 많이 사용 2) 단점 (1) 질식의 위험이 있음 (2) 배관 및 용기가 고압설비로 방사시 소손발생 (3) 동상의 우려가 있음 (4) 온실가스로서 지구온난화 물질 (5) 흰색운무에 의한 가시도 저하 3. 비 적응성 1) 방재실, 제어실 등 사람이 상주하는 장소 2) 전시장 등의 관람을 위하여 다수인이 출입, 통행하는 통로 및 전시실 3) 자기연소성 물질은 저장 취급하는 장소(셀룰로이드 등) 4) 금속물질을 저장 취급하는 장소(Na, K, Al, Mg등) 4. 삼중점 1) C점 : 융점(1[atm], -79[℃]) 2) B점 : 삼중점(5.11[atm], -57[℃]) 3) A점 : 임계점(72.9[atm], 31.35[℃]) (1) 융점(-79°C) 이하에서 이산화탄소는 고체상태 Dry Ice 상태로 존재하며 융점에 서 삼중점(-57°C) 까지는 다른 물질과 달리 대기압 상태에서 액체가 아닌 기체 상태와 고체상태로만 존재한다. (2) 삼중점에서 임계점(31.35°C)까지는 포화상태 즉, 액체와 기체의 혼합상태이며 고체 액체 기체 A B C 압력 [atm] 5.11 1 온도 [℃] -79 -57
임계점 이상에서는 기체상태만 존재한다. (3) 따라서 -57°C부터 31.35°C까지는 액상과 기상의 경계가 이루어지는 것이다. (4) 충전비 1.5로 충전된 CO2가스의 경우 온도에 따른 상태변화가 변한다. ■. 분말 소화약제 1. 개요 1) 물소화약제는 냉각작용에 의해 A급 화재에는 적용할 수 있지만 질식작용이 약 해 B, C급 화재에는 적용할 수 없다. 이를 개선하기 위해서는 물을 미세화 시키 거나 가스계 시스템을 채용해야 한다. 2) 가스계 시스템중 분말소화약제는 부촉매, 질식작용에 의해 B, C급 화재를 소화 하는 것을 기본으로 한다. 3) 여기에 방진작용을 추가하여 A, B, C급 화재에 모두 사용할 수 있다.(제 3종 분말) 4) 또한, 가스계 시스템중 고체 미립자를 활용하는 방법으로 분말의 입자 (20～30 [㎛])가 공기부유입자(1[㎛])보다 크므로 분말이 바닥에 가라 않기 전에 소화가 완료되어야 한다. (Knockdown효과) 5) 분말의 종류에 따라 제 1종 ～ 제 4종까지 분류한다. 2. 분말소화약제의 물성(소.주.분.비.착.충.적.조.함) 종 류 제1종 분말 제2종 분말 제3종 분말 제4종 분말 소화효과 4 3 2 1 주성분 중탄산나트륨 중탄산칼륨 제1인산암모늄 중탄산칼륨+요소 분자식 NaHCO3 KHCO3 NH4H2PO4 KHCO3 + (NH2)2CO
비 중 2.18 2.14 1.82 -착 색 백색 보라색 분홍색 회색 충전비 0.8 1.0 1.0 1.25 적응화재 B,C,F B,C A,B,C B,C 조 성 주:97[%], 방습제-3[%] 좌동 주:96[%], 방습제-4[%] -함유수분 0.05[%] 이하 좌동 좌동
-■. 다목적용 분말 소화약제(Multi-purpose Dry Chemical) 1. 개요 1) 물소화약제는 냉각작용에 의해 A급 화재에는 적용할 수 있지만 질식작용이 약 해 B,C급 화제에는 적용할 수 없다. 이를 개선하기 위해서는 물을 미세화 시키 거나 가스계 시스템을 채용해야 한다. 2) 가스계 시스템중 분말소화약제는 부촉매, 질식작용에 의해 B, C급 화재를 소화 하는 것을 기본으로 한다. 3) 여기에 방진작용을 추가하여 A, B, C급 화재에 모두 사용할 수 있다. 4) 즉, A, B, C급 화재 모두에 적용되는 분말약제를 다목적용 분말소화약제라 한다. 2. 다목적용 분말 소화약제 1) 소화약제 물성 (1) 주성분 : 제1인산 암모늄 (2) 분자식 : NH4H2PO4 (3) 비중 : 1.82 (4) 착색 : 분홍색 (5) 충전비 : 1.0 (6) 적응화재 : A,B,C (7) 조성비 : 주성분-96[%], 방습제-4[%] (8) 함유수분 : 0.05[%]이하 2) 분해반응 및 전해반응 (1) 1차(166[℃]) :
→
(올소인산) (2) 2차(360[℃]) :
→
(메타인산) (3) 전해반응 :
→
3) 소화효과 (1) 질식작용 : 불연성가스의 NH3에 의한 질식작용 (2) 냉각작용 : 열분해에 필요한 흡수열에의한 냉각작용(흡열반응) (3) 부촉매작용 : 유리된 NH4+의 부촉매작용에 의한 연쇄반응 차단 (4) 탈수작용 : H3PO4 의해 종이,목재,섬유 등으로 구성하는 섬유소를 연소하기 어려운 탄소로 급속히 변화시키는 작용에 의하여 섬유소를 불활성 탄소와 물로 분해하여 연소를 차단. (5) 방진작용 : HPO3에 의해 가연성물질이 숯불형태로 연소하는 것을 방지하는 작용으로 숯불에 융착하여 유리상의 피막을 이루어 방진하므로 재연소 방 지효과가 크다. 4) 응용(1) CDC 분말소화약제(Twin Agent System)
① TWIN 20/20 : 제3종 분말소화약제 20[Kg] + 수성막포 20[L] ② TWIN 40/40 : 제3종 분말소화약제 40[Kg] + 수성막포 40[L] (2) 공중소화약제 - 제3종 분말소화약제 + CMC + 적색안료 5) 단점 (1) 가시도 저하에 따른 피난장애 (2) 질소용기 등 부대장치 필요 (3) 식용류화재 적용 안 됨
■. 청정 소화약제 1. 개요 1) 청정소화약제란 할로겐화합물 or 불활성기체로 화재진화후 잔사가 남지 않으며 전기적으로 비전도성인 소화약제를 말한다. 2) 할로겐화합물 청정소화약제는 F, Cl, Br, I중 하나이상의 원소를 기본성분으로 하는 소화약제
3) 불활성기체 청정소화약제는 He, Ne, Ar, N2중 하나이상의 원소를 기본성분으
로 하는 소화약제 4) 여기에서는 청정소화약제에서 갖추어야 할 조건을 중심으로 언급하고자 한다. 2. 청정소화약제의 조건 1) 소화성능 (1) 소화성능이 우수할 것 (2) 할로겐화합물 청정소화약제 -냉각, 부촉매 효과로 소화 ① F, Cl이 들어가는 물질은 냉각이 주, 부촉매가 보조효과 ② Br, I가 들어가는 물질은 부촉매가 주, 냉각이 보조효과 (3) 불활성기체 청정소화약제 - 질식, 냉각효과 소화 2) 독성 (1) 독성이 적어 인체에 무해할 것 (2) 할로겐화합물 청정소화약제 ① NOAEL - 농도를 증가시킬때 악영향을 감지할 수 없는 최대농도 (최대허용설계농도) ② LOAEL- 농도를 감소시킬때 악영향을 감지할 수 있는 최소농도(L감있소) 설계 농도 허용 범위 상주 지역 비상주 지역 NOAEL 이하 ○ ○ NOAEL 초과～LOAEL 이하 △ ○ LOAEL 초과 × △ ○:설치가능, △:인명노출허용시간을 초과하지 않는 안전장치 필요, ×:설치불가능 ③ NOAEL, LOAEL은 개를 대상으로 하며, 최근 인간을 대상으로 하는 PBPK 시간모델링 사용 (3) 불활성기체 청정소화약제 ① NEL - 저산소 분위기에서 인체에 영향을 주지 않는 최대농도(설계농도-12% O2) ② LEL- 저산소 분위기에서 인체에 생리적 영향을 주는 최소농도(설계농도-10% O2)
3) 환경 영향성 (1) ODP, GWP, ALT(대기잔존시간)가 낮을 것 (2) ODP(오존파괴지수) ① 비교물질 이파괴하는오존량 이파괴하는오존량 ② ODP지수
분류 IG-541 Halon 1301 Halon 2402 CO2
ODP 0 14 6.6 0.05 (3) GWP(지구온난화지수) ① 비교물질 이 기여하는 지구온난화정도 이 기여하는 지구온난화정도 ② 총량기준 : ③ 한분자당 온난화 강도 - CO2가 1일때 CFC-11은 10,000～20,000배 높다 4) 물성 분 류 할로겐화합물 불활성기체 상 태 액체(액화가스) 기체(가압가스) 점검방법 액위, 중량, 압력측정법 압력측정법 방출시간 10초 1분 소화효과 냉각, 부촉매 질식, 냉각 적응화재 A, B, C급 A, B, C급 약제량 산정 × × 5) 안전성 (1) 대부분 Halon 1301 대체물질이나 사용상 규제가 있음 (2) NFPA, SNAP Program 채택 및 UL, FM 인증 제품 6) 경제성
(1) 기존 하론, CO2 소화설비보다 소화약제량이 많아 넓은 저장 공간 필요
3. 청정소화약제의 종류
1) 할로겐화합물 청정소화약제
소화약제 상품명 NOAEL[%] 화학식
FC-3-1-10 PFC-410 40 C4F10
HCFC BLEND A NAF S-III 10
HCFC-123(CHCl2CF2):4.75% HCFC-22(CHClF2):82% HCFC-124(CHClFCF3):9.5% C10H16:3.75% HCFC-124 FE-241 1.0 C2HF4Cl HFC-125 FE-25 11.5 C2HF5 HFC-227ea FM-200 10.5 C3HF7 HFC-23 FE-13 50 CHF3 HFC-236fa FE-36 12.5 CF3CH2CF3 FIC-13I1 Triodide 0.3 CF3I FK-5-1-12 Novec-1230 10 CF3CF2C(O)CF(CF3)2 2) 불활성가스 청정소화약제 소화약제 상품명 NOAEL[%] 화학식 IG-01 Argotec 43 Ar IG-100 NN100 43 N2
IG-541 Inergen 43 N2 52[%]+Ar 40[%]+CO2 8[%]
■. FK-5-12(NOVEC 1230) 1. 개요 1) 청정소화약제란 할로겐화합물 or 불활성기체로 화재진화후 잔사가 남지 않으며 전기적으로 비전도성인 소화약제를 말한다. 2) 할로겐화합물 청정소화약제는 F, Cl, Br, I중 하나이상의 원소를 기본성분으로 하는 소화약제
3) 불활성기체 청정소화약제는 He, Ne, Ar, N2중 하나이상의 원소를 기본성분으
로 하는 소화약제 4) FK-5-1-12는 할로겐화합물 청정소화약제의 일종이다. 2. 물리적 특성(명.분.구.분.기.상.점.방.송.적.특.약) 1) 명칭은 플루오르화 케톤이며 상품명은 NOVEC-1230이다. 2) 분자식은 CF3CF2C(O)CF(CF3)2 ->C6F12O 3) 구조식은 4) 분자량은 C6F12O = (12 x 5 + 19 x 12 +16) = 316[g] 5) 기체비중은 316/29=10.896 6) 상태는 액체상태(액화가스) 이므로 압축가스보다 다루기 쉽다. 7) 점검방법에는 액위, 중량, 압력 측정 방법 등이 있다. 8) 방사시간은 10초 이다. 9) 소화효과는 주 소화효과는 냉각작용이며 부촉매 효과가 보조적이다. 10) 적응화재는 B, C급이다. 11) 특징 (1) 낮은 소화농도 - 5～6[%] (2) 독성 - LOAEL(10[%]), NOAEL(10[%]) (3) 환경파괴 최소화 - ODP : 0, GWP : 1, ALT : 5일 (4) 물성 - 무색, 무취, 끓는점 49[℃] (5) 안정성 - 할론 1301 대체물질이나 사용상 규제가 있음 12) 약제량 산정(완전밀폐 가정) × [kg] 3. 적용대상 1) IDC 센타 2) 통신설비 3) 항공기 기내등의 항공산업 4) 버스, 기차 등의 대량운반시설 5) 군함엔진실 등의 군사시설 4. MSDS 독성이 있으므로 거주지역 사용 불가능 3 0 1
■. 용어사전
소화약제 : extinguishing agent, extinguishant
연소중인 물질을 냉각시키거나 산소의 공급을 차단 또는 화학적으로 연소를 억제함으로써 화재를 진화하는 물질
질식소화 : smother, oxygen dilution
산소공급을 차단하거나 또는 연소에 필요한 농도 미만으로 산소농도를 떨어뜨 려 화재를 진압하는 것.
화재발생지 주변의 산소농도를 연소가 불가능한 수준으로 감소시킴으로써 화 재를 진화 또는 제어하는 소화방법.
부촉매소화 : chemical flame inhibition
소화약제를 투여하여 연소의 기본적인 연쇄반응을 차단시키는 진화의 한 방 법. 포 소화약제 : foam liquid 3%형과 6%형의 두 가지 종류가 대표적이며 물과 혼합하여 사용함. 분말 소화약제 : dry chemical 탄산수소나트륨, 탄산수소칼슘, 제1인산암모늄, 탄산수소칼륨+요소 등이 주성 분인 약제. B급 및 C급 화재용으로 개발되었으나 탈수, 방진 작용으로 A급화 재에도 사용하는 다목적용 분말소화약제도 있음. 청정 소화약제 : clean agent 전기적 비전도성, 휘발성인 가스계 소화약제로서 오존층파괴지수(ODP)가 매 우 낮으며, 증발 후 잔류물이 남지 않는 약제.
III. 평가하기
문제 1. 물 소화약제의 소화효과, 장ㆍ단점에 대해서 설명하시오. 전문가 의견: 1. 개요 1) 물은 냉각, 질식효과가 매우 높으며, 독성이 없어 인체에 무해하고 변질의 우려 가 없어 장기간 보관 가능하며 비압축성 유체로 쉽게 펌핑 및 이송이 가능하고 어디에서나 쉽게 구할 수 있어 경제적이며 안전성이 높은 소화약제이다. 2) 따라서, 일반화재 뿐만 아니라 주수방법에 따라 B, C급 화재인 유류, 전기화재 에도 적용이 가능하다. 2. 물 소화약제의 소화효과 1) 질식작용(15[°C] → 200[°C]일 경우)(1) H2O분자량 18[g/mol], 1[mol] = 22.4[L]
(2) 보일-샤를의 법칙 에서 × , ≒배 팽창 2) 냉각작용 (1) 비열과 증발잠열이 높다. (2) 15[°C] 물 1kg이 200[°C]의 증기로 되는 경우 약 684[kcal] 열을 흡수 Q(현열)=GC△T. Q(잠열)=rG. 수증기 비열 0.6[kcal/kg °C] Q = 물의 현열 + 물의 증발잠열 + 수증기의 현열 × × 3) 희석작용 → 물과 혼합하는 액체(메칠, 에틸알코올), 6류 위험물 4) 타격 및 파괴효과 → 봉상, 적상 주수시 연소물을 파괴 3. 물 소화약제의 장ㆍ단점 장 점 단 점 냉각, 질식효과가 매우 높음. 수소와 산소의 결합으로 인체에 무해. 변질의 우려가 없고 장기간 보관 가능. 비압축성유체로 쉽게 펌핑 및 이송 가능. 소화효과 증진 첨가제 및 주수방법 가능. 구하기 쉬워 경제적. 영하에서는 동파, 응고현상으로 적응성 없음. 금수성, C급 화재에는 적응성이 떨어짐. 소화 후 물에 의한 2차 피해 발생. 수손피해가 크다.
문제 2. 포 소화약제의 성질 및 특성에 대해서 설명하시오. 전문가 의견 : 1. 포의 성질 1) 소화성능은 포의 성질인 단친매성과 양친매성 성질에 의해 내유성, 내열성, 유 동성, 점착성, 안전성 등으로 구분할 수 있다. 2) 단친매성은 불소를 함유하고 있는 물질(불화단백포, 수성막포)로서 물하고만 친 하므로 유동성이 좋고 내유성이 좋다. -> SSI 방식 사용 3) 양친매성은 물과 기름 모두 친하므로 점착력이 좋아 Drainage Time이 길고 입 체적화재에 효과적(합성계면활성제포) 2. 포소화약제의 특성 분 류 단백포 수성막포 합성계면활성제포 불화단백포 주성분 동식물 단백질 가수분해물질 + 제 1철염 안정제 + 불소계면활성제 안정제 + 계면활성제 단백포 + 불소계면활성제 소화성능 양친매성 점착성이 좋음 재연방지효과 우수 단친매성 내유성,유동성좋음 소화성능가장우수 양친매성 점착성이 좋음 고팽창포 사용 단친매성 내유성,유동성좋음 SSI 방식 사용 내유성 × ○ 고(×) ○ 내열성 ○ ×(Ring Fire) ○ ○ 유동성 × ○ 고(×) ○ 점착성 ○ × 고(○) × 부패 ○ × × × 고발포 × × ○ ×
장소 탱크, Pool Fire 탱크, Pool Fire
문제 3. 다목적용 분말소화약제에 대해서 설명하시오. 전문가 의견 : 1. 개요 1) 물소화약제는 냉각작용에 의해 A급 화재에는 적용할 수 있지만 질식작용이 약 해 B,C급 화제에는 적용할 수 없다. 이를 개선하기 위해서는 물을 미세화 시키 거나 가스계 시스템을 채용해야 한다. 2) 가스계 시스템중 분말소화약제는 부촉매, 질식작용에 의해 B, C급 화재를 소화 하는 것을 기본으로 한다. 3) 여기에 방진작용을 추가하여 A, B, C급 화재에 모두 사용할 수 있다. 4) 즉, A, B, C급 화재 모두에 적용되는 분말약제를 다목적용 분말소화약제라 한다. 2. 다목적용 분말 소화약제 1) 소화약제 물성(소.주.분.비.착.충.적.조.함) (1) 주성분 : 제1인산 암모늄 (2) 분자식 : NH4H2PO4 (3) 비중 : 1.82 (4) 착색 : 분홍색 (5) 충전비 : 1.0 (6) 적응화재 : A,B,C (7) 조성비 : 주성분-96[%], 방습제-4[%] (8) 함유수분 : 0.05[%]이하 2) 분해반응 및 전해반응 (1) 1차(166[℃]) :
→
(올소인산) (2) 2차(360[℃]) :
→
(메타인산) (3) 전해반응 :
→
3) 소화효과 (1) 질식작용 : 불연성가스의 NH3에 의한 질식작용 (2) 냉각작용 : 열분해에 필요한 흡수열에의한 냉각작용(흡열반응) (3) 부촉매작용 : 유리된 NH4+의 부촉매작용에 의한 연쇄반응 차단 (4) 탈수작용 : H3PO4 의해 종이,목재,섬유 등으로 구성하는 섬유소를 연소하기 어려운 탄소로 급속히 변화시키는 작용에 의하여 섬유소를 불활성 탄소와 물로 분해하여 연소를 차단. (5) 방진작용 : HPO3에 의해 가연성물질이 숯불형태로 연소하는 것을 방지하는 작용으로 숯불에 융착하여 유리상의 피막을 이루어 방진하므로 재연소 방 지효과가 크다. 4) 응용(1) CDC 분말소화약제(Twin Agent System)
① TWIN 20/20 : 제3종 분말소화약제 20[Kg] + 수성막포 20[L] ② TWIN 40/40 : 제3종 분말소화약제 40[Kg] + 수성막포 40[L] (2) 공중소화약제 - 제3종 분말소화약제 + CMC + 적색안료 5) 단점 (1) 가시도 저하에 따른 피난장애 (2) 질소용기 등 부대장치 필요 (3) 식용류화재 적용 안 됨
