- 가연물의연쇄반응은가연물을구성하는수소분자로부터생성되고활성화된래디컬 ( 유리기, 수소기 (H ) 와수산기 (OH )) 의작용에의해진행 - 부촉매소화소화약제를방사해서래디컬 (Radical, 유리기 ) 을흡수하여연쇄반응을억제 차단하는방법 - 표면 ( 무염 ) 연소에서는일반
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- 지호 신
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1 < 소화방법및소화약제 > 소화원리 연소의 4 요소 ( 산소공급원, 가연물, 점화원, 순조로운연쇄반응 ) 중한가지이상을제거하는것 소화방법의분류 - 질식효과 : 일반적으로산소농도를 15% 이하로낮추는방법 ( 산소차단 ) - 냉각효과 : 가연물을발화점이하로낮추는방법 ( 점화에너지차단 ) - 제거효과 : 가연물을화재현장밖으로격리, 차단하는방법 ( 가연물차단 ) - 부촉매효과 ( 억제효과 ): 화학적연쇄반응의지속을저지시키는방법 ( 연쇄반응차단 ) 질식 일반적으로산소농도를 15% 이하로 산소차단 물리적소화 냉각 열을흡수, 연소상태를발화점이하로 점화에너지차단 제거 원인과상태를격리, 차단등으로 가연물차단 화학적소화 억제 ( 부촉매 ) 자유래디컬을흡착하여연소상태를저지 연쇄반응차단 질식효과 (Smothering effect) - 가연물이연소하기위해서반드시산소가필요하므로공기중산소공급을차단하여연소를 중지시키는것 - 물질마다차이는있지만일반적으로산소농도가 15% 이하일때소화됨. - 예, 수건, 담요, 이불등의고체를덮어소화하는방법 거품 ( 포 : foam), 무상 ( 霧狀 ) 주수, 분말, 할론, CO 소화설비로연소물을질식시키는방법. 냉각소화 (Cooling effect) - 물은비열, 증발잠열 ( 액체 기체 ) 의값이다른물질에비해커서주로냉각소화에사용 - 물의증발열 : 539 cal/g - 발화점이하로낮추는냉각효과 - 물이기화하면약 1,700 배부피팽창. 주위산소농도를낮추는질식효과도있음. 100 물 100 수증기 100 물 1kg의부피 1L, 100 수증기부피 - 냉각소화약제 : 물, 강화액, 포 (foam), CO, 할로겐등 - 예, 물등의소화약제를사용하는방법. 식용유화재시에채소등고체를주입하는방법등 < 소화약제로사용되는물질및질소의기화열 ([cal/g])> 물 ( 액체 ) 이산화탄소 할론 1040 할론 1301 할론 2402 할론 1211 질소 (47.8) 부촉매소화 ( 억제소화 ) - 1 -
2 - 가연물의연쇄반응은가연물을구성하는수소분자로부터생성되고활성화된래디컬 ( 유리기, 수소기 (H ) 와수산기 (OH )) 의작용에의해진행 - 부촉매소화소화약제를방사해서래디컬 (Radical, 유리기 ) 을흡수하여연쇄반응을억제 차단하는방법 - 표면 ( 무염 ) 연소에서는일반적으로연쇄반응이없으므로억제소화효과가없다. - 부촉매소화소화약제 : 할로겐화합물, 분말소화약제, 강화액소화약제 (K CO 수용액 ) 제거소화 ( 除去消火 ) - 연소반응을하는연소물이나화원을제거하여연소반응을중지시키는소화방법. - 가연물을차단 ( 격리, 파괴, 소멸, 감량 ) 하는것에의한소화 1 산불화재시방화선을구축하여맞불등풍하 * 쪽으로주위산림을벌채하는것 2 전기화재시전기스위치를내려서전기의흐름을차단하는것 3 가스화재시가스밸브를잠궈서가스의흐름을차단하는것 4 입으로촛불을불어서끈다든지등화원으로부터격리시키는것 5 유전화재시질소폭탄을투하해서순간적으로유전표면의증기를날려보내는것 6 유류탱크화재시탱크밑으로기름을빼내는 ( 감량, 배유, Drain) 방법등 7 화재시창고등에서물건을빼내어신속히옮기는것.( 즉, 분리시키는것등.) 유화소화 ( 乳化消火 ) - 물보다비중이큰중유등비수용성의유류화재시포소화약제를방사하거나무상주수로유류표면을두드려서 ( 덮음 ) 증기발생을억제하는소화 - 물을분무상으로주수하면유탁액 (emulsion) 이생성되어유화효과발휘 - 유화소화조건 : 물보다무거운비수용성의유류화재. 희석소화 ( 稀釋消火 ) - 가연물의조성 ( 연소가스 ) 과산소농도를연소범위이하로희석시키는것에의한소화 - 가연물 ( 고체 액체 기체 ) 의분해가스나증기의농도를엷게 ( 희박하게 ) 낮추어점화원에착화되지않게하는소화방법 - 예1 고체의경우는모래등을가연물에뿌려주는것. - 예2 액체의경우는물등을섞어서농도를낮춤 - 예3 기체의경우는불활성기체등을희석하여소화하는것등 < 소화약제작용 > 소화약제주소화작용기타작용소화약제주소화작용기타작용물 ( 봉상, 적상 ) 냉각희석포질식냉각물 ( 무상 ) 질식냉각, 유화, 희석이산화탄소질식냉각, 피복 봉상 ( 棒狀 ) 주수 (solid stream) 분무 ( 噴霧 ) 주수또는무상주수 ( 霧狀注水, fog stream) 적상 ( 滴狀 ) 주수 (droplet stream) 기타소화 - 피복소화 : CO 등은공기보다 1.5배무겁기때문에가연물을덮는피복 ( 被覆 ) 소화작용. - 방진소화 : 제3종분말소화약제에서만나타나는소화효과로제1인산암모늄이열분해될때생성되는용융유리상의메타인산 (HPO ) 이가연물의표면에불침투의층을만들어서산소와의접촉을차단소화하는작용 - 탈수소화 : 가연물로부터완전히수분을빼앗아연소반응이일어나지않게하는소화작용
3 <소화약제> 소화약제(extinguishing agent) 구비조건 - 가격이 싸며 저장 시 안정성이 있을 것 - 인체에 독성이 없으며 환경오염이 적을 것 - 연소의 4요소 중 한 가지 이상을 제거할 수 있을 것 소화약제 분류 및 특성 - 소화약제: 수계(水系)와 가스계(Gas系). 수계: 강화액 소화약제, 산알칼리소화약제, 물 소화약제, 포(foam) 소화약제. 가스계: 이산화탄소 소화약제, 할로겐화합물 소화약제, 분말 소화약제, 청정 소화약제. - 가스계 약제는 사람의 질식우려 등으로 방사개시 후 1분 이상 경보를 할 수 있을 것. - 방출수단: 가스압력, 동력, 사람의 손 등. 수계소화약제 <이동식 소화기> 전기 통함 강화액, 산알칼리, 물, 포소화약제 주로 A B급 소화에 적응 가스계 전기 안통함 이산화탄소, 할로겐화합물, 분말, 청정소화약제 B급,C급에 적응 강화액 소화약제(Reinforced fire extinguishing agent) - 탄산칼륨(K CO )(또는 인산암모늄, 황산암모늄)이 첨가된 물 소화약제 - 영하 20 겨울철에도 얼지 않게 한 한랭지역소화에 적합한 소화약제 - 무상주수시 냉각작용과 희석작용, 또한 미세한 물망울 속에 함유되어 있던 탄산칼륨(인산암모늄 등, 황산암모늄)일부가 화염에 의하여 분말 이 되어 부촉매작용으로 연쇄반응 억제 - 물이 갖는 냉각소화효과와, 첨가제가 갖는 부촉매 효과를 합한 작용 - 봉상(棒狀)주수시에 일반화재에 적응성, 무상주수(霧狀注水)시 B C급 화재에 유효 - ①소화효과 냉각 질식 억제효과 등 - ②적응화재 일반화재, 유류화재 등(무상주수: 변전실적응)
4 산알칼리 ( 산염기 ) 소화약제 - 산알칼리 ( 산염기 ) 소화약제는물소화기의일종으로산 (H SO ) 과알칼리 (NaHCO ) 수용액의화학반응을이용한소화약제로서 CO2 가스압력에의해방사 - 전도식과파병식이있으며 5 40 에서사용 - 외통제에는알칼리 ( 중조, NaHCO ) 수용액이, 내통제에는산 ( 황산, H SO ) 이들어있어용기를전도하거나농황산병을파괴하여혼합발생된 CO 자체압력에의해소화약제방사. H SO + NaHCO Na SO + H O+ CO - 1소화효과 : 냉각 질식효과등 - 2적응화재 : 일반화재 ( 무상주수시 A급 B급 C급화재에적응 ) 물분무소화약제 - 분무헤드는물의입자를균일하고미세하게분무 - 분무 ( 噴霧 ) 주수시질식효과및, 유화층을형성하여유면을덮는유화 ( 에멀션 ) 작용과, 수용성액체를희석하여소화하는희석작용까지가능 주수형태 : 봉상 ( 棒狀 ), 적상 ( 滴狀 ), 무상 ( 霧狀 ) - 봉상, 적상주수시일반화재에적응성. - 무상주수시표면적을넓게하고공기및전기가통하지않아 B급화재, C급화재에도적합하며화재확대및열의차폐에도유효하여가스화재및탱크폭발제어설비로도사용. - 물소화약제특징ᄀ적응화재 : 일반화재.( 무상주수시 B급 C급화재등사용.) ᄂ소화효과 : 냉각 질식 유화 희석소화효과. < 물소화약제의주수형태와적응성 > 봉상주수 (( 棒狀注水 ) 적상주수 ( 滴狀注水 ) 무상주수 ( 霧狀注水 ) 옥내소화전옥외소화전등에사용. 냉각효과, 타격및파괴효과 전기전도성이있어전기화재에부적합 냉각효과 ( 스프링클러설비, 연결살수설비, 연소방지설비등에사용 ) 봉상주수보다물의절약효과가있다. ( 물방울의평균직경 :0.5 6mm) 물분무소화설비등에사용 ( 물방울의평균직경 :0.1 1mm) 무상주수는공기또는전기가통하지않아서 B급, C급화재에사용. 봉상, 적상보다질식, 냉각소화가더좋으며중유등의화재시무상주수하면유류표면에엷은수막층이형성되어공기중의산소공급을차단하는유화효과. 물소화약제의장점 1 값이싸고, 구하기쉽다. 2 냉각 질식 유화 희석소화효과가있다. 3 비열, 증발잠열, 기화팽창률이커서냉각효과가크다. 4 표면장력이크고공기나 CO2 등기체흡수성이크다. 5 비압축성유체로서, 펌핑 (Pumping) 이가능 6 변질우려가없어장기보관이가능하고이송용이 물소화약제의단점 1 봉상, 적상주수시타격, 파괴효과가있어유용할때도있지만수손피해를주고 B C D급화재보다주로 A급화재에만사용
5 물의화학적성질 - 물은수소 2원자와산소 1원자로이루어져있으며화학결합은극성공유결합 - 물은극성분자이기때문에분자간의결합은쌍극자 - 쌍극자상호작용의일종인수소결합에의해이루어지며, 물의비정상적인성질은대부분이수소결합의결과라할수있다. - 물이비교적큰표면장력을갖는것도분자간의인력의세기와직접적인관계가있으며, 비 교적큰비열도수소결합을끊는데큰에너지가필요하기때문이다. 물의물리적성질 - 물의비중은 4 일때가장크고온도가상승하면점성과, 표면장력은감소. - 물의빙점 ( 어는점 ) 은 0, 비점 ( 끓는점 ) 은 100. 이들값은압력에따라변화가능 - 압력을받으면약간은압축되나기체에비하면너무적으므로비압축성유체로간주. 물소화약제의첨가제 물에가하는첨가제는동결방지, 침투능력 분산능력 유화능력을증대시킴. 동결방지제 ( 부동액 ) : - 자동차냉각수동결방지제로는금속에대한부식성이거의없는에틸렌글리콜을많이사용. - 스프링클러설비의경우글리세린이나프로필렌글리콜이쓰이고시스템에따라디에틸렌글리 콜이사용. - 그외동결방지제로는염화나트륨 ( 소금 ), 염화칼슘등이사용. Viscous Agent( 증점제, 점도보강제 ) - 산림화재진압용으로많이사용 - 물은유동성이커서소화대상물에장시간부착되어있지못하므로가연물에대한접착성질 을강화시키기위하여첨가하는약제 - 물의사용량을줄일수있고높은장소 ( 공중소화 ) 에서사용시물이분산되지않으므로연소 물에명중할수있으며물도절약가능 - 산림화재용으로사용되는대표적인증점제로는 CMC(Sodium Carboxy Methyl Cellulose) 사용 침투제 (Wetting Agent) - 물은표면장력이크므로, 방수시가연물에더침투가잘되게하기위하여첨가하는약제 - 일반적으로첨가하는계면활성제의양은 1% 이하이며계면활성제의총칭을침투제라칭함 - 침투제가첨가된물을 Wet Water 라고부르며, 이것은가연물내부로침투하기어려운목 재, 고무, 플라스틱, 원면, 짚등의심부화재에사용 - Wetting Agent, 침윤제, 습윤제라고도칭함 유화제 : 고비점유류에유화층형성을돕기위하여사용하는약제. 배관마찰저항저감제 : 배관내의물입자간의마찰손실을줄이는기능 - 5 -
6 < 포 ( 泡 ) 소화약제 ( 泡沫, Foam, 거품소화약제 )> 포소화약제개요 - 주로사용되는기계포소화설비는, 90% 이상의물 ( 바닷물포함 ) 과포원액 ( 계면활성제등 ) 혼합하고, 공기를혼합하거나화학변화를일으켜발포 - 물에의한소화방법으로는효과가적거나연소의확대우려가큰가연성액체의화재등에사용 - 화원에다량의포를방사하여화원의표면을포로덮어공기의공급을차단하여질식소화하며포의수분에의한냉각소화효과도가지고있음. - 기계포는포의팽창비가커서옥외등대규모탱크유류화재에적합하며재착화위험성감소 - 포는물이주성분이므로변전실, 금수성물질, 인화성액화가스에는사용불가능 < 유류탱크의표면하주입방식 > < 비행기격납고의수성막포소화설비 > 화학포 - 외통제인중조와내통제인황산알루미늄을주원료로이용 - 산 알칼리소화약제처럼황산알루미늄 (Al SO H O ) 과알칼리 (NaHCO ) 을수용액상태에서혼합했을때화학반응에의해생성된 CO 에의한압력으로거품이방사. - 고정식이아닌이동식소화기에이용되었으나현재는거의미사용 - 화학식 : NaHCO +Al SO H O Na SO + Al OH + CO + H O 기계포 (Mechanical foam 공기포 ) - 그물망과같은포의발포기를통해공기와혼합하여거품을형성 - 기계적인방법으로탱크에발포하기때문에기계포로불리며포속에는비누방울형태와같이공기가들어가있어공기포라고도함 - 종류 : 불화단백포, 알코올포, 합성계면활성제포, 수성막포, 단백포등 - ᄀ계면활성제계 : 불화단백포, 내알코올포, 합성계면활성제포, 수성막포 - ᄂ단백계 : 단백포는동물의단백질을가수분해한것을주원료로하는포소화약제 포소화약제의구비성상 - 안정성이있을것. - 거품이부착하는데필요한유동성이좋을것. - 유류와부착하는응집의접착성이좋을것 - 비중이작고균질하며유류표면에잘분산될것. - 열이나바람등에포가소멸되는소포성이없을것 포의소화효과 - 소화효과 : 질식효과, 냉각효과 - 적응화재 : 유류화재, 일반화재 - 6 -
7 기계포의종류 수성막포 (AFFF, Aqueous Film Forming Foam) - 포소화약제중가장우수하며무독성불소계계면활성제를주성분으로하여안정제를첨가한 약제로서피막의포로연소물을덮어서소화할수있는갈색의약제 - AFFF(Aqueous Film Forming Foam) 라고도함. - 유류표면위에뜨는가벼운수성막이라는뜻에서라이트워터 (Light Water) 라고불림 - 미국 3M 사가미해군으로부터특허권을양도받아생산 - 분말소화약제성분인드라이케미컬 (Dry Chemical) 과함께사용시탁월한소화능력 - 단백포소화약제의소화능력보다 3 배이상 - 내유성 ( 耐油性 ) 이있어서탱크하부에서발포하는표면하주입방식에사용 - 단점으로는 1000 이상의위험물탱크벽에는약하고 ( 非耐熱性 ), 고가 ( 高價 ) 이다. 내 ( 耐 ) 알코올포 (= 알코올포 ) 알코올, 아세톤등수용성액체에일반포를사용하면 90% 이상이물이므로포가깨지게됨 - 수용성유류화재에적합하도록단백질의가수분해물에금속비누를첨가하여유화 ( 乳化 ) 시키면 지방산염의피막 ( 코팅 ) 을생성하여수용성유류에서도소포되지않음. - 단점으로는장시간저장중에침전물형성 - 다른포와병행이불가능하다. 유동성이적다. 단백포 (protein foam) - 소의뿔, 발톱, 동물의피등동물의단백질가수분해생성물등에방부제와제일철염 (FeCl 2 ) 의포안정제를첨가시킨것 - 내열성과점착성이우수한흑갈색의끈끈한액체 - 3%, 6% 의안정성이있는저발포형으로약 3 년까지보관 - 박테리아균이분해할수있는친환경적약제 - 단점 : 부식성과기름을오염시키는유염성이있음. 한랭지역에서유동성이작아소화속도가늦음. 불화단백포 (FP, fluoroprotein foam) - 수성막포와단백포의단점을개선한것으로두포의단점인유동성과열안정성을증대시키 기위하여단백포에불소계합성계면활성제를첨가한것 - 3%, 6% 발포형 - 표면하주입방식 (SIS 방식 ) 에적당하며장기보관이가능 합성계면활성제포 ( 합성포, synthetic foam) - 합성계면활성제에물을혼합하고여기에안정제를첨가하여사용 - 발포배율에따라서 1%, 1.5%, 2%( 고발포형 ) 와 3%, 6%( 저발포형 ) 로사용 - 추위에도안정성이있고, 기름에잘붙는점착성이있다. - 적열된유류탱크에약하고 ( 비내열성 ), 쉽게분해되지않기때문에환경문제초래 발포후포수용액의체적 < 포의팽창비 ( 팽창비 )> 발포전포수용액의체적 저발포 (3%, 6%) 고발포 (1%, 1.5%, 2%) 제 1 종기계포 제 2 종기계포 제 3 종기계포 6 이상~20 이하 80 이상~250 미만 250 이상~500 미만 500 이상~1,000 미만 포 (25% 환원시간 ) - 발포된포시료중 25%(1/4) 가다시포수용액상태로환원되는데소요되는시간 - 7 -
8 - 길수록양호 - 포의유지능력정도및유동성의지표. 종류 수성막포및단백포 합성계면활성제포 25% 환원시간 60 초이상 30 초이상 < 이산화탄소소화약제 > ( ) 이산화탄소소화약제개요 화학식은 CO 2, 기체는탄산가스, 액체는액화탄산가스, 고체는드라이아이스라함. 공기중 0.03% 가존재하며청량음료, 소화제, 냉동제등제조에사용. 이산화탄소는고압가스용기에액화저장해두었다가화재발생시수동또는자동조작에의하여배관을통해자체압력으로기체로방사되어질식소화효과와냉각작용으로화재소화 가격이저렴하고액화하기용이하여표면화재, 심부화재소화약제로사용. 전기가통하지않아전기화재에도적합 단점 - 설비가고압이어서연약한여성의고막이터질정도로소음이큼 - 방사시운무 ( 雲霧 ) 현상이발생하여가시거리가짧아지는문제발생 - 방사시약 -80 이상까지하강하므로동상우려 소화의원리 : - 이산화탄소방사로인해연소범위가좁아지거나, 산소농도가낮아져소화 - 소화효과가타약제에비하여크지않기때문에많은양을사용해야함. - 타소화약제의일반적인비교 : 이산화탄소 (1을기준 ) < 분말 (2배) < 할로겐 1301(3배 ) 소화효과 : - 질식효과 : 산소농도 21% 를약 15% 이하의저농도로낮추어소화하는효과 - 냉각효과 : 이산화탄소소화기를방사할때기화열에의한열흡수효과 - 피복효과 : 이산화탄소분자량이공기보다약 1.5배무거워연소물을덮는효과 적응화재 : 전기실화재, 통신실화재, 유류화재등 이산화탄소소화약제의장 단점 장점 소화후깨끗하여피연소물에피해가적고증거보존이용이하여화재원인조사가쉽다. 침투성이좋고심부화재와표면화재에적합하며비전도성으로전기화재에좋다. 장시간저장해도변화가적고한랭지역에서도동결우려가없고자체압으로방사가가능해외부의방출용동력이필요없다. 단점 고압으로고압가스안전관리법의적용을받는다. 고압으로방사시소음이크며질식우려가있다. 방사거리가짧고분말소화약제나할로겐소화약제에비해소화력이떨어진다. 이산화탄소화기는방사할때기화열흡수로인한소화기본체와호스가냉각되므로인체에동상우려가있다. 심부화재 : 나무, 섬유류와같은고체화재형태로서가연물내부에서연소하는화재 이산화탄소의특성 CO 2 는대기압하에서기체나고체상태로존재
9 CO 2 의삼중점 ( 三重點 ): 온도 56.3 도압력 5.11atm 일때고체, 액체, 기체공존 임계온도 : 압력에의해기체인탄산가스가액화될수있는최고온도 (31.35 ) 액화저장 : -56.4~31 ( 임계온도 ) 온도에서고압으로압축하면액화가능 < 이산화탄소소화약제의사용제한 방출시인명피해가우려되는밀폐된지역 자체적으로산소를함유하는물질.( 제5류위험물 ) 금속의수소화물 ( 수소화리튬, 수소화나트륨등 ) 칼륨, 나트륨, 마그네슘, 티타늄, 지르코늄등 CO 2 를분해시키는반응성이큰금속물질. Ca CO CaO C Ca CO CaO CO 이산화탄소방사농도와산소농도 이산화탄소를방사시산소농도가한계농도 ( 보통 15% O ) 이하로되어질식소화효과 한계산소농도 ( %) 로되기위해필요한이산화탄소의방사량 ( ) 21(%): 공기중산소농도 (%) O : 방사후한계산소농도목표치 (%) 방사전산소량 = 방사후산소량 O V 21(%)=(V+x) O x=co O V ( ) 방사CO x m3공기 m3 가연물질 산소농도 CO 2 농도 O CO x 약제방사후의 CO 농도 - 9 -
10 방사된CO 량 CO 농도 방사된CO 실의체적 O V O O O V O V 산소가소화에적합한 14% 가될때이산화탄소농도는 최소설계농도 인 34% 가됨. 우리나라는일반적으로 34% 로설계하여방출시 14% 로산소를낮추어질식소화도모 01 이산화탄소를방사해서공기중산소농도가 17% 로변했다면, 이때외부로방출된이산화탄소 (CO2) 의농도는얼마인가? 1 약 19% 2 약 21% 3 약 23% 4 약 25% CO < 이산화탄소의물성 > 명칭물성치명칭물성치 분자량 44 비중약 1.5 삼중점 (5.1kg/cm 2 ), 비점 ( 승화점 ) 낮다 (-78.5 ) 임계온도 (Tc) 임계압력 (Pc) 72.9kg f cm < 이산화탄소와할로겐의소화특성비교 > 이산화탄소자체힘으로방사한다소화력이부족하다고압가스법을적용한랭지역에우수하다 할로겐화합물압력이약하다소화력이우수하다비환경성, 독성있다사용금지품목이다
소화설비규정
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< 붙임 1> 화학물질의분류기준비교표 화학물질의분류기준개선방안종전 개정 비 고 물리적위험성 (7가지) 물리적위험성 (16가지) 분류기준을세분화 - 폭발성물질 - 폭발성물질 - 산화성물질 - 산화성물질. 가스, 액체, 고체 - 인화성물질 - 인화성물질 - 극인화성물질. 가스, 액체, 고체, 에어로졸 - 고인화성물질 - 인화성물질 - 부식성물질 - 금속부식성물질
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차아황산 나트륨 () CASNO:7775-14-6 OECD SIDS 위해성평가 결과 요약서 CAS No. 7775-14-6 화학물질명 차아황산나트륨() 구조식 인체건강영향 차아황산나트륨 () 은 생리적 상태에서 불안정하고, 산성이 증가함에 따라 분 - 2- 해율도 증가한다. 습기가 있을 경우 아황산 수소(HSO 3 ), 아황산염 (SO 3 ) 및 황화수소 (HSO
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