소화약제

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지민 야
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1 소화약제

2 소화약제의조건 연소의 4요소중한가지이상을제거할수있는능력이탁월할것 가격이저렴할것 저장안정성이있을것 환경에대한오염이적을것인체에대한독성이없을것

3 소화약제의분류

4 물 개요 물은오래전부터널리사용되어오고있는소화약제로대부분의화재는물로써소화가가능하다. 최근에는각종소화약제및소화설비들이개발되어화재를효과적으로진압하고있으나아직까지도물은중요한소화약제로사용되고있다. 물이소화약제로널리사용되고있는가장큰이유는 - 우선구하기가쉽고, - 비열과증발잠열이커서냉각효과가우수하며, - 펌프, 파이프, 호스등을사용하여쉽게운송할수있기때문이다. 그러나사용후 2 차피해인수손이발생하고추운곳에서는사용할수없는단점도있다. 특별한경우를제외하고는주로일반화재 (A 급화재 ) 에만사용된다.

5 물의물리적성질 1 물은상온에서비교적안정한액체로자연상태에서는기체 ( 수증기 ), 액체고체 ( 얼음 ) 의세가지형태로존재한다. 2 0 의얼음 1g이 0 의액체물로변하는데필요한용융열 ( 용융잠열 ) 은 79.7cal /g이다([ 표 ] 참고 ) 의액체물 1g을 100 의수증기로만드는데필요한열량인증발잠열 ( 기화열 ) 은 539.6cal /g으로다른물질에비해매우큰편이다 ([ 표 ] 참고 ).

6 물질의용융열과증발잠열 물질명 용융열 ( cal /g) 증발 잠열 ( cal /g) 물질명 용융열 ( cal /g) 증발 잠열 ( cal /g) 물 에틸 알코올 아세톤 납 벤젠 파라핀 왁스 사염화 탄소 L P G

7 물의물리적성질 4 물 1g 을 1 올리는데필요한열량인비열은 1 cal /g 로 다른물질에비해상당히큰편이다 ([ 표 ] 참고 ). 따라서 20 의물 1g 을 100 까지가열하기위해서는 80 cal의열이필요

8 물질의비열 물질명비열 ( cal /g ) 물질명비열 ( cal /g ) 물 ( 얼음, 0 ) 1.000(0.487) 구리 아세톤 유리 공기 철 알루미늄 수은 부탄 나무 0.420

9 물의물리적성질 5 대기압하에서 100 의물이액체에서수증기로바뀌면 체적은약 1600 배정도증가한다 (100 의포화수와건조 포화수증기의비체적은각각 l/g, 1.673l/g). 6 1atm 에서물의빙점 ( 융점 ) 은 0, 비점은 100 이다. 이 들값은압력에따라변한다. 7 물의비중은 1atm 을기준으로 4 일때 로가 장무거우며 4 보다높거나낮아도이값보다작아진다.

10 물의물리적성질 8 물은압력을받으면약간은압축되나기체에비하면무시해도좋을정도이므로비압축성유체로간주할수있다. 온도에따라다르기는하지만 1kg / cm2의압력증가에평균 ~ 씩부피가감소한다. 9 물의점도는 1atm, 20 에서 1.0cP(1 centipoise=0.01g/ cm sec) 이 며온도가올라가면점도는작아진다 (50 에서는 0.55cP). 10 물의표면장력은 20 에서 72.75dyne/ cm이며온도가상승하면 표면장력은작아진다 (40 에서는 69.48dyne/ cm ).

11 물의소화효과 1. 냉각효과 (cooling effect) 물의비열은헬륨의 1.25cal /g, 수소의 3.41cal /g 를제외하고는천연물질중에서가장크고기화열 (539 cal /g) 도모든액체중에서가장크다. 따라서물의소화효과중가장대표적인것은냉각효과이다. 2. 질식효과 (smothering effect) 100 의물이 100 의수증기로변하면체적이약 1600배정도늘어나화재현장의공기를대체하거나희석시켜질식효과를나타낸다. 만약발생된수증기가연소영역을제한한다면질식효과는한층더빨라질것이다. 가장효과적인질식을위해서는물에약간의포소화약제를첨가하는것이바람직하다. 그리고유류화재의진압을위해서는유류표면에부드럽게분무형태 ( 무상 ) 로주수해야한다.

12 개요 3. 유화효과 (emulsification effect) 유류화재에물을무상으로주수하면앞에서설명한질식효과이외에도유탁액 (emulsion) 이생성되어유화효과가나타난다. 유화효과란물의미립자가기름의연소면을두드려서표면을유화상으로하여가연성증기의발생을억제함으로써기름의연소성을상실시키는효과를말한다. 유화효과를높이기위해서는유면에의타격력을증가 ( 속도에너지부가 ) 시켜주어야하므로질식효과를기대할때보다물방울의입경을약간크게하고좀더강하게분무하여야한다. 4. 타격및파괴효과 물을봉상이나적상으로주수하면가연물은파괴되어연소가중단된다. 그러나유류화재의경우에는봉상으로주수하면거품이격렬하게발생되기때문에봉상주수는피해야한다.

가연성금속일반적으로 K, Na, Mg, A1, Ti, Ca, Zn 등의가연성금속은대부분물과만나면수소가스와같은가연성가스를발생시킨다. 따라서이들의화재시물을사용하면오히려화재가확대된다.

13 물의사용금지 1. 화학제품일반적으로카바이드, 과산화물등과같은화공약품은물과반응하여가연성가스와열이발생되기때문에화재시물을사용해서는안된다. 생석회와같은물질이물에젖은경우열이축적되어서일정시간후에자연발화가일어날수도있다. 2. 가연성금속일반적으로 K, Na, Mg, A1, Ti, Ca, Zn 등의가연성금속은대부분물과만나면수소가스와같은가연성가스를발생시킨다. 따라서이들의화재시물을사용하면오히려화재가확대된다. 특히화염의온도가높은경우에는이와같은현상이두드러지게나타난다. 3. 방사성금속방사성금속의화재에는물을연속적으로사용해서는안된다. 만약물을사용했을경우에방사능에오염된물의처리는단순한문제가아니다. 4. 가스가스화재에서물은일반적으로과열된탱크의온도를냉각시켜가스의누출및폭발을방지하기위하여사용된다. 만약가스가물에녹는경우에는물을무상으로분사하여가연성가스의농도를희석시켜화재를억제하거나소화하기위해서도사용한다.

14 포 개요 물에약간의첨가제 ( 포소화약제 ) 를혼합한후여기에공기를주입하면포 (foam) 가발생된다. 이와같이생성된포는유류보다가벼운미세한기포의집합체로연소물의표면을덮어공기와의접촉을차단하여질식효과를나타내며함께사용된물에의해냉각효과도나타난다. 즉, 포소화약제는질식효과와냉각효과에의해화재를진압한다. 포에는두가지약제의혼합시화학반응으로발생하는이산화탄소를핵으로하는화학포와포수용액과공기를교반 혼합하여공기를핵으로하는기계포 ( 일명공기포라고도함 ) 가있다. 전자는현재사용되지않으며일반적으로포라하면후자의기계포를의미한다. 포소화약제는포가유류의표면을덮어서질식시키기때문에유류화재의소화에가장효과적이나일반화재에도사용할수있다. 일반적으로물만으로는소화효과가약하든지, 주수에의하여오히려화재가확대될우려가있는가연성액체의소화에사용한다.

포소화약제의종류 포소화약제는발포기구 (mechanism) 에의해크게화학포소화약제와공기포소화약제로나누어진다. 화학포 (chemical foam) 는산성액과알칼리성액의화학반응에의해발생되는탄산가스를핵으로한포이고, 공기포 (air foam) 는물과약제의혼합액의흐름에공기를불어넣어서발생시킨포이다.

15 포소화약제의종류 포소화약제는발포기구 (mechanism) 에의해크게화학포소화약제와공기포소화약제로나누어진다. 화학포 (chemical foam) 는산성액과알칼리성액의화학반응에의해발생되는탄산가스를핵으로한포이고, 공기포 (air foam) 는물과약제의혼합액의흐름에공기를불어넣어서발생시킨포이다. 화학포는화학반응에의해만들어진포인반면에공기포는기계적으로발생시켰기때문에기계포 (mechanical foam) 라고도부른다. 이상과같이포를성상에의해분류하면화학포와공기포로나눌수있으며, 기계포는팽창비에따라저팽창포, 중팽창포, 고팽창포로나눌수있다. 우리나라는팽창비가 20미만인저팽창포와 80이상인고팽창포의 2가지로구분하고있다. 저팽창포에는단백포, 불화단백포, 합성계면활성제포, 수성막포, 내알코올포가있고, 고팽창포에는합성계면활성제포가있다.

16 포의소화효과 포소화약제의주된소화효과는포가가연물질의표면을덮기때문에나타나는질식효과와상당량의수분에의한냉각효과이다. 이것이외에도고발포포의경우는포가차지하는체적이매우크기때문에대류와복사에의한열의이동차단, 주변공기의배출, 가연성증기의생성억제등의소화효과도기대할수있다. 포는얇은막으로이루어져있지만점착성이좋고내열성이있기때문에이상과같은소화효과를나타내게된다.

17 공기포소화약제의종류 1. 단백포소화약제 (protein forming agents) 동물성단백질인동물의피, 뿔, 발톱을알칼리 ( 수산화나트륨, 수산화칼슘 ) 로가수분해시키면최종적으로아미노산이된다. 이과정의중간정도상태에서분해를중지시킨것이이소화약제의주성분으로흑갈색의특이한냄새가나는끈끈한액체이다. 여기에내화성을높이기위하여금속염인염화철등을가한것이이약제의원액이다. 3% 형이주류를이루고있다. 주로팽창비 10이하의저팽창포로사용되며원액의비중은약 1.1, ph는 6.0~7.5 정도이다.

18 공기포소화약제의종류 2. 불화단백포소화약제 (fluoroprotein foaming agents) 단백포소화약제에불소계계면활성제를첨가하여단백포와수성막포의단점을보완한약제로, 유동성과내유염성 ( 耐油染性 : 포가기름으로오염되기어려운성질 ) 이나쁜단백포의단점과표면에형성된수성막이적열된탱크벽에약한수성막포의단점을개선한것이다. 또한불소계계면활성제를첨가함으로써안정제인철염의첨가량을줄였기때문에침전물이거의생성되지않아장기보관 (8~10 년 ) 이가능하다. 그리고계면활성제를첨가했기때문에유류와친화력을갖지않고겉돌게되므로유류를오염시키지않는다. 따라서불화단백포는수성막포와함께표면하포주입방식 (subsurface injection system) 에적합한포소화약제로알려져있다. 표면하포주입방식은포가유류하부로부터부상하는방식이기때문에기름을오염시키지않는불화단백포소화약제나수성막포소화약제를사용해야한다. 이방식은포가바닥에서액면으로부상하면서탱크아래부분의차가운기름을상부로이동시켜상부층을냉각시켜주기때문에소화를촉진시킬수있는장점도있다. 표면포방출방식은포방출구가탱크의윗부분에설치되어있기때문에화재시폭발이나화열에의하여파손되기쉽지만표면하포주입방식은포방출구가탱크하부에설치되어있어서이의파손가능성이적으므로설비에대한안정성이크다.

19 공기포소화약제의종류 3. 합성계면활성제포소화약제 (synthetic foaming agents) 합성세제의주성분과같은종류의계면활성제에안정제, 부동제, 방청제등을첨가한약제이다. 이중에서불소계계면활성제를기제로한수성막포소화약제는따로분류한다. 물에표면장력을약 30dyne/cm 정도까지떨어뜨릴수있는계면활성제를첨가하면표면장력이감소되어쉽게거품이형성되고, 거품안의물이밑으로빠지는속도도반정도로줄게되어거품의수명도길어지게된다. 이약제역시단백포소화약제와마찬가지로물과혼합하여사용한다. 3%, 4%, 6% 의여러가지형이있으나 3% 형과 6% 형이가장많이사용된다. 대부분의소화약제가팽창비 10 이하의저팽창포로사용되나이약제는저팽창포로부터고팽창포까지넓게사용되고있다. 고팽창포로사용하는경우는사정거리 ( 포의방출구에서화재지점까지포를도달시킨거리 ) 가짧은것이문제점이다. 이약제는유동성은좋은반면내열성, 유면봉쇄성이좋지않기때문에다량의유류화재특히, 가연성액체위험물의저장탱크등의고정소화설비에는그다지효과적이지못하다. 단백포소화약제에비하여저장안정성은매우우수하나합성계면활성제가용이하게분해되지않기때문에세제공해와같은환경문제를일으킨다.

20 공기포소화약제의종류 4. 수성막포소화약제 (aqueous film foaming agents) 불소계계면활성제를주성분으로한것으로역시물과혼합하여사용한다. 수성막포는합성거품을형성하는액체로서일반물은물론해수와도같이사용할수있다. 물과적절한비율로혼합하여기존의포방출구로방사하면물보다가벼운인화성액체위에물이떠있도록하는획기적인약제이다. 기름의표면에거품과수성의막 (aqueous film) 을형성하기때문에질식과냉각작용이우수하다. 대표적으로미국 3M 사의라이트워터 (Light Water) 라는상품명의제품이많이팔리고있는데유면상에형성된수성막이기름보다가벼운것처럼보이기때문에만들어진상품명이다. 유류화재에우수한소화효과를나타낸다. 3%, 6%, 10% 형이있으나주로 3%, 6% 형이많이사용된다. 장기보존성은원액이든수용액이든타포원액보다우수하다. 약제의색깔은갈색이며독성은없다.

21 공기포소화약제의종류 5. 내알코올 ( 수용성액체용 ) 포소화약제 (alcohol-type foaming agents) 물과친화력이있는알코올과같은수용성액체 ( 극성액체 ) 의화재에보통의포소화약제를사용하면수용성액체가포속의물을탈취하여포가파괴되기때문에소화효과를잃게된다. 이와같은현상은액체의온도가높아지면더욱뚜렷이나타난다. 내알코올포소화약제는이와같은단점을보완한약제로여러가지의형이있으나초기에는단백질의가수분해물에금속비누를계면활성제로사용하여유화 분산시킨것을사용하였다. 이것은물에녹지않기때문에여기에물을혼합하여사용한다. 일명수용성액체용포소화약제라고도하며알코올, 에테르, 케톤, 에스테르, 알데히드, 카르복실산, 아민등과같은가연성인수용성액체의화재에유효하다. 따라서보통의포소화약제는비극성탄화수소 ( 휘발유, 등유, 경유등 ) 화재에만유효하나이약제는극성용매는물론비극성탄화수소의화재에도사용할수있다.

22 적응구분과특수한사용법 유류화재를대별하면 1 저장탱크등유층이깊은경우의화재와, 2 평면상으로유출된화재가있다 ( 압력에의해분출되는유류화재는포로소화할수없기때문에여기서는제외한다 ). 특히 1의경우는저장탱크의측벽이화염에노출되어고온이되기때문에고온에서도파괴되지않는내열성포를사용하는것이바람직하다. 반면 2의경우는내열성은조금떨어지더라도유동이좋은포를사용하여신속하게화재를억제하는것이바람직하다.

23 유류화재시저발포포의사용구분 화재의종류 포의종류 단백포 불화 단백포 계면 활성제포 수성막포 저장탱크화재 저장탱크화재 (SSI* 용 ) 유출화재 * Subsurface Injection System : 표면하포주입방식

이산화탄소소화약제개요 이산화탄소는탄소의최종산화물로더이상연소반응을일으키지않기때문에질소, 수증기, 아르곤, 할론등의불활성기체와함께가스계소화약제로널리이용되고있다. 이산화탄소는유기물의연소에의해생기는가스로공기보다약 1.5 배정도무거운기체이다. 상온에서는기체이지만압력을가하면액화되기때문에고압가스용기속에액화시켜보관한다.

24 이산화탄소소화약제개요 이산화탄소는탄소의최종산화물로더이상연소반응을일으키지않기때문에질소, 수증기, 아르곤, 할론등의불활성기체와함께가스계소화약제로널리이용되고있다. 이산화탄소는유기물의연소에의해생기는가스로공기보다약 1.5 배정도무거운기체이다. 상온에서는기체이지만압력을가하면액화되기때문에고압가스용기속에액화시켜보관한다. 방출시에는배관내를액상으로흐르지만분사헤드에서는기화되어분사된다. 가장큰소화효과는질식효과이며약간의냉각효과도있다. 이산화탄소는사용후에오염의영향이전혀없다는큰장점이있다. 보통유류화재 (B 급화재 ), 전기화재 (C 급화재 ) 에주로사용되며밀폐상태에서방출되는경우는일반화재 (A 급화재 ) 에도사용이가능하다. 또한액체이산화탄소는자체증기압이 21 에서 57.8 kg / cm2 G(-18 에서 20.4 kg / cm2 G) 정도로매우높기때문에다른가압원의도움없이자체압력으로도방사가가능하다.

물성치 명칭물성치명칭물성치 증기비중 1.529( 공기 =1) 열전도도 (20 ) 3.60 10-5 cal / cm s 기체밀도 (0, 1atm) 1.976g/l 굴절률 1.000449 승화점 (1atm) -78.50 정압비열 (Cp)(0, 1atm) 0.

25 물성치 명칭물성치명칭물성치 증기비중 1.529( 공기 =1) 열전도도 (20 ) cal / cm s 기체밀도 (0, 1atm) 1.976g/l 굴절률 승화점 (1atm) 정압비열 (Cp)(0, 1atm) cal /g 임계온도 (Tc) 정적비열 (Cv)(0, 1atm) cal /g 임계압력 (Pc) 72.9 kg / cm2증발잠열 (0, kg / cm2 ) cal /g 삼중점 5.1 kg / cm2, 액체밀도 (0, 50 kg / cm2 ) 1.066g/cc

26 이산화탄소의소화효과 1. 질식효과 이산화탄소의가장큰소화효과는질식효과이다. 질식효과는앞에설명한것처럼대기중의산소농도가어느정도이하로떨어지면소화되는효과로소화에필요한이산화탄소의농도는가연물의종류에따라달라진다. 일반적으로소화를위한이산화탄소의농도는대개 34 vol% 이상으로설계되며, 이때산소의농도는 14 vol% 정도가된다. 2. 냉각효과 냉각효과는유류탱크화재에서처럼불타는물질에직접방출하는경우에가장효과적으로나타난다. 산소농도저하에따른질식효과가사라진후에도냉각된액체 ( 유류 ) 는연소에필요한가연성기체를증발시키지못하기때문에재연소를방지할수있다. 특히방출되는이산화탄소에미세한드라이아이스입자가존재하는경우에는냉각효과가한층더커지게된다.

27 할로겐화합물소화약제의개요 할로겐화합물소화약제는지방족탄화수소인메탄, 에탄등에서분자내의수소일부또는전부가할로겐족원소 (F, CI, Br, I) 로치환된화합물을말하며일명으로 Halon(Halogenated Hydrocarbon의준말 ) 이라고부르고있다. 이소화약제는다른소화약제와는달리연소의 4요소중의하나인연쇄반응을차단시켜화재를소화한다. 이러한소화를부촉매소화또는억제소화라하며이는화학적소화에해당된다. 각종 Halon은상온, 상압에서기체또는액체상태로존재하나저장하는경우는액화시켜저장한다. 일반적으로유류화재 (B급화재), 전기화재 (C급화재) 에적합하나전역방출과같은밀폐상태에서는일반화재 (A급화재) 에도사용할수있다.

28 1-1 사용제한 몬트리올의정서 오존층파괴물질 유럽등선진국 단종 우리나라 전폐

29 개 요 1-2 감축일정 규제물질선진국개도국 할론 부터전폐 95-97년평균소비량기준 부터동결 (3 개품목 ) 부터 50% 삭감 부터전폐 염화불화탄화수소 (HCFC 40개품목 ) 89년소비량기준 2015년소비량기준 부터동결 부터동결 부터 35% 삭감 부터전폐 부터 65% 삭감 부터 90% 삭감 부터전폐

30 할로겐화합물의정의 할로겐화합물소화약제의정의 할로겐화합물소화약제란메탄 (CH 4 ) 또는에탄 (CH 3 CH 3 ) 과같은탄화수소화합물의하나이상의수소원자가할로겐계열에속하는원자 ( 즉, 불소, 염소, 브롬, 혹은요오드 ) 로치환된형태를말한다 메탄 하론1301 H F H C H F C F H Br

31 할로겐화합물의정의 불소, 염소및브롬에의해나타나는특성 구 분 F (Fluorine) Cl (Chlorine) Br (Bromine) 안정성 ( 화학적 ) 강화 - - 독성 감소 강화 강화 비등점 감소 강화 강화 열적안정성 강화 감소 감소 소화효과 - 강화 강화

32 할론의특성 할로겐화합물의종류및명명

33 할론의특성 할로겐화합물의역사 할론계열물질의사용기간

34 청정소화약제설비

35 Clean Agent? Clean Agent System 1-1 Halon System Powerful Gaseous System 우수한소화성능이입증된소화약제로 30 년간널리사용 Phase out by Environmental Problem 하론은오존층파괴및지구온난화지수가높아몬트리올의정서에의해 1994 년부터생산및사용중단 Halon in Korea 한국은개발도상국으로분류되어하론을 2010 년까지생산및사용

36 Clean Agent? Clean Agent System 1-2 Clean Agent NFPA 2001 NFPA (National Fire Protection Association) 은 1994 년청정소화약제의규정을명시한 NFPA 2001 을제정 Korean Fire Protection Law 우리나라는 1995 년청정소화약제및소화설비의기술기준을행정자치부령으로고시 Clean Agent ODP 와 GWP 가낮아지구환경에문제를일으키지않는청정소화약제

37 Clean Agent? Clean Agent System 1-3 Clean Agent 의정의 Definition: No residue or collateral damage resulting from discharge of agent. Historically: Carbon dioxide and Halon 1301 were the agents of choice. Ban on production of Halon 1301 due to contribution to stratospheric ozone depletion. Current agents include a variety of halocarbon and inert gases

38 Clean Agent System Clean Agent System 청정소화약제의분류 할로겐화합물할로겐화합물대체물질은탄소, 수소, 브롬, 염소, 불소, 그리고요오드를포함하는화합물로이루어지며, 1 HBFC (hydrobromo-fluorocarbons) 2 HFC (hydrofluorocarbons) 3 HCFC (hydro-chlorofluorocarbons) 4 FC 혹은 PFC (perfluorocarbons) 5 FIC (fluoroiodocarbons) 다섯종류로나누어진다. 불활성가스질소및아르곤그리고이들물질의혼합물로구성

39 Clean Agent System Clean Agent System Agents Addressed in NFPA2001 Halogenated Fk Fluorinated Ketone CF3FCF2C(O)CF(CF3) 2 FC Perfluorobutane C4F10 HCFC Blend A Dichlorotrifluoroethane CHCl2CF3 HCFC-123 (4.75%) Chlorodifluoromethane CHClF2 HCFC-22 (82%) Chlorodifluoromethane CHClFCF3 HCFC-124 (9.5%) Isopropeny-1 methyicyclohexene (3.75%) HCFC-124 Chlorodifluoromethane CHClFCF3 HFC-125 pentafluoroethane CHF2CF3 HFC-227ea Heptafluoropropane CF3CHFCF3 HFC-23 Trifluoromethane CHF3 HFC-236fa Hexafluoropropane CF3CH2CF3 FIC-13I1 Trifluoroiodide CF3I Inert IG-01 Argon Ar IG-100 Nitrogen N2 IG-541 Nitrogen(52%) N2 Argon(40%) Ar Carbon dioxide (8%) CO2 IG-55 Nitrogen(50%) N2 Argon(50%) Ar

40 Clean Agent System Clean Agent System Agents Used in Korea 구분 FM-200 FE-13 NAF S-Ⅲ Inergen 제조업체 GLCC Duppont NAFG Ansul ODP GWP 100YR 3,800 14,800 1,900 0 NOAEL* 9% 50% 10% 43% LOAEL** 10.5% >50% >10% 52% EPA의사용규제 없음 없음 해당 없음 UL/FM승인 승인 승인 ULC만승인 승인 국가별사용금지 없음 없음 미국, 유럽, 일본 없음 * NOAEL : No Observable Adverse Effect Level ( 심장에독성이미치지않는최대농도 ) ** LOAEL : Lowest Observable Adverse Effect Level ( 심장에독성이미치는최저농도 )

41 Clean Agent System Clean Agent System 할로겐화합물의속성 (1) 전기적부도체 청정약제 ( 쉽게기화하고찌꺼기남지않음 ) 액화가스이거나그와유사한거동을보임 ( 예를들면, 압축성액체 ) 일반적인할론 1301 장치를이용해저장및방출할수있음 ( 상대적으로 600psig (40bar) 로축압되는할론설비에더가까운 HFC-23 은제외될수있음 ) 방출을위해대부분의경우에질소로축압사용 (HFC-23 제외 )

42 Clean Agent System Clean Agent System 할로겐화합물의속성 (2) 저장부피및소화약제중량면에서할론 1301 에비해효율이떨어짐이에해당되는소화약제의대부분은상대적으로더큰저장용량을필요로함 방출후에는모두전역방출용가스로사용됨 ( 상당수의경우에노즐설계및혼합과관련해추가적인배려가요구됨 ) 화재종류와크기, 그리고방출시간이비슷할경우할론 1301 에비해분해생성물의양이더많음 ( 주로 HF) 현재로서는할론 1301 에비해고가임 ( 중량기준 )

43 Clean Agent System 할로겐화합물의소화메커니즘 해당화합물에따라화학적메커니즘과물리적메커니즘의조합을통해화재를진압한다. 일부약제를제외하고주된작용은냉각에의한물리적소화메커니즘을가진다. 물리적소화 ( 냉각작용 ) 사용중인할론 1301 대체용할로겐화탄소화합물들의화재를진압하는주된원리는연소반응영역으로부터열을떨어뜨려냉각한다. 기화열, 열용량, 그리고약제분해시에의해흡수되는에너지에의해서연소반응속도를느리게함으로써화염온도를떨어뜨림 화학적소화 화학적인연쇄반응을방해하는화학적소화메커니즘을가짐 (HBFC 및 FIC 화합물의경우, 할론 1301 과같이 Br 및 I 화학종이화염라디칼을제거 )

44 Clean Agent System 불활성가스의소화메커니즘 불활성가스의역할은연소반응을유지시키는온도를내림 불활성가스로인해산소농도가낮아지게되면화염을둘러싸고있는높아진주위의열용량의화염온도가떨어지면서소화됨 ( Increasing the heat capacity of the fire environment, resulting in increased amounts of energy required to raise the temperature of the energy of the incoming air to the flame temperature. ) Displacing oxygen, resulting in reduced heat production.

45 분말소화약제의개요 분말소화약제 탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 제 1 인산암모늄등의물질을미세한분말로만 들어유동성을높인후이를가스압 ( 주로 N2, 또는 CO2 의압력 ) 으로분출시켜 소화하는약제이다. 분말소화설비종류 가압가스의충전상태에따라축압식과가압식으로구분된다. 축압식 : 약제저장탱크에분말소화약제를충전한후가압용가스를함께충전한방식가압식 : 약제저장탱크와는별도로가압용가스용기를설치하여이를약제저장탱크에주입시켜약제를외부로방출시키는방식

46 분말소화약제의개요 주된소화효과 분말운무에의한방사열의차단효과, 부촉매효과, 발생한불연성가스에의 한질식효과등으로가연성액체의표면화재에매우효과적이다. 또한분말이비전도체이기때문에전기화재에도효과가있다. 일반적으로유 류화재와전기화재에효과적이나 제 3 종분말소화약제의경우는유류화재, 전기화재는물론일반화재에도효과 가있다.

47 분말소화약제의종류 분말소화약제는적응화재에따라크게두가지로분류한다. 즉유류화재 (B 급화재 ) 나전기화재 (C 급화재 ) 에사용하는 BC 분말과, B C 급화재는물론 이고일반화재 (A 급화재 ) 에도사용할수있는 ABC 분말로나누어진다. BC 분말에는제1종분말 ( 탄산수소나트륨을주성분으로한분말 ), 제2종분말 ( 탄산수소칼륨을주성분으로한분말 ), 제4종분말 ( 탄산수소칼륨과요소가반응한분말 ) 이있으며, ABC 분말에는제3종분말 ( 인산염을주성분으로한분말 ) 이있다. 이외에도특수용도의 CDC(Compatible Dry Chemical) 분말과금속화재용분말이있다.

48 분말소화약제의종류및특성 종별주성분분자식색상적응화재 제 1 종분말 제 2 종분말 탄산수소나트륨 (Sodium bicarbonate) 탄산수소칼륨 (Potasium bi carbonate) NaHCO3 백색 B 급, C 급 KHCO 3 담회색 B 급, C 급 제 3 종분말 제 1 인산암모늄 (Monoammonium phos phate) NH 4 H 2 PO 4 담홍색 ( 또는 황색 ) A 급, B 급, C 급 제 4 종분말 탄산수소칼륨과요소와 의반응물 (Urea-based potassium bicarbonate) KC 2 N 2 H 3 O 3 회색 B 급, C 급

49 분말소화약제의소화효과 분말소화약제의소화기구는아직완전하게밝혀지지않았지만지금까지밝혀진소화효과에는질식효과, 냉각효과, 방사열차단효과, 화학적소화효과등이있으며, 제3종분말의경우는이상의효과이외에도메타인산 (HPO3) 에의한방진효과가추가된다. 1. 질식효과 (smothering effect) 질식효과는분말소화약제가열에의해분해될때발생되는 CO2, 수증기등의불연성기체에의해공기중의산소농도가저하되어나타나는현상이다. 이효과는오랫동안분말소화약제의주된소화효과로알려져왔었으나최근에는이외에도많은소화효과가있는것으로밝혀졌다.

50 있다. 분말소화약제의소화효과 2. 냉각효과 (cooling effect) 분말소화약제가화재를신속하게진압할수있는것은냉각효과때문인지아닌지는아직확실히밝혀지지않았다. 이것에대해서는앞으로많은연구가있어야할것이다. 그러나이약제의열분해시나타나는흡열반응에의한냉각효과와고체분말에의한화염온도저하 ( 고농도인경우 ) 는부인할수없으나주된소화효과는아니다. 좀더효과적인분말소화약제는열에민감하여화학적으로쉽게활성화될수있어야할것이다. 3. 방사열의차단효과 (radiation shielding effect) 분말소화약제는방출되면화염과가연물사이에분말의운무를형성하여화염으로부터의방사열을차단한다. 따라서가연물질의온도가저하되어연소가지속되지못한다. 각종실험결과, 이효과는중요한소화효과의하나로판명되었으며특히유류화재의소화시에큰효과를나타내는것으로알려져

51 분말소화약제의소화효과 4. 화학적소화효과 (chain-breaking reaction) 이상과같이분말소화약제는여러가지소화효과를가지고있지만이외에도이들효과를모두합한것보다도더큰소화효과가있는것으로밝혀졌다. 이는연소의연쇄반응을중단시켜소화하는화학적소화효과이다. 이효과는앞에서도설명한것처럼가연물의연소시발생되는 H* 나 OH* 등의활성기 (free radical) 에의한연쇄반응 (chain reaction) 을차단하는것이다. 이는분말의종류에크게좌우되며소화기구 (extinguishing mechanism) 는다음의두가지로나누어생각할수있다. 첫번째기구는분말의크기를아주작게하는경우이다. 분말의크기를작게하면표면적이증가하여좀더활성화된표면이나타나가연물의활성기와쉽게결합하여연쇄반응을중단시키게된다. 두번째기구는연쇄반응을전파시키는활성기와반응할수있는화학종 (chemical species) 이생성되는것이다.

52 분말소화약제의소화효과 Na이나 K을함유한염 (salt) 을아주곱게분쇄하면표면적이커져서열전달이좋아진다. 따라서아주활성이높은금속 (Na, K 등 ) 이나금속수산화물이화염속에서증발되어불꽃속의활성기와반응하여연쇄반응의전파를차단시키게된다. 크기는알칼리금속화합물에서이효과의크기는원자번호의순 (Cs > Rb > K > Na > Li) 이다. 그러나제1인산암모늄 (NH 4 H 2 PO 4 ) 을주성분으로하는제3종분말소화약제의경우는이상의기구로는설명할수가없다. 이약제가활성기와반응하는것은다른약제보다는덜활발할것이며 (H 2 PO 4 )- 이온이발생되는등복합적인반응이일어날것이다. 또한, 이약제는강력한흡열반응을일으키기때문에불꽃의온도를낮추거나연소계로부터에너지를제거하여연쇄반응에영향을미친다.

53 분말소화약제의소화효과 5. 방진효과 방진효과는제3종분말소화약제에서만나타나는소화효과로제1인산암모늄이열분해될때생성되는용융유리상의메타인산 (HPO 3 ) 이가연물의표면에불침투의층을만들어서산소와의접촉을차단하는것이다. 따라서이러한소화효과를나타내는경우는 A급화재에도사용이가능하다.

54 분말소화약제의소화효과 6. 탈수 탄화효과 대부분의일반가연물의연소는열분해시생성되는가연성기체에의해일어나는데제1인산암모늄은이와같은기체의발생을억제하기때문에연소가중지된다. 제1인산암모늄은 190 부근에서암모니아 (NH 3 ) 와인산 (H 3 PO 4 ) 으로열분해된다. 이때생성된인산은목재, 섬유, 종이등을구성하고있는섬유소를탈수 탄화시켜난연성의탄소와물로분해시키기때문에연소반응이중단된다.

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<312E20B9DDB5E5BDC320BECFB1E2C7D8BEDF20C7D220C8ADC7D020B9DDC0C0BDC42E687770> 반드시암기해야할화학반응식 제 1 류위험물 1. 염소산칼륨분해반응식 (400 C) - 2KClO KClO + KCl + O ( 염소산칼륨 ) ( 과염소산칼륨 ) ( 염화칼륨 ) ( 산소 ) 2. 염소산칼륨분해반응식 (540 C~560 C) - 2KClO 2KCl + 3O ( 염소산칼륨 ) ( 염화칼륨 ) ( 산소 ) 3. 염소산칼륨 + 황산 - 6KClO +