학습 목표
1. 소화 방법을 나열하고 각 방법의 원리를 설명할 수 있다.
2. 소화 약제의 종류를 나열할 수 있다.
가. 소화의 기초
(1) 소화의 원리
소화란 연소의 반대개념으로 진행되고 있는 연소의 3요소인 가연물, 산소공급원, 점화원 중 어느 하나 이상 또는 전부를 제거하거나, 연쇄반응 인자의 전달을 차단하면 소화되는 원리이다.
(가) 연소의 3요소 분리
(나) 연쇄반응 인자의 전달 차단(부촉매)
그림
Ⅱ-3연소
3요소와 소화원리
(2) 소화 방법
(가) 제거 소화
연소반응에 관계된 가연물이나 그 주위의 가연물을 제거함으로써 연소반응을 중지시켜 소화하는 방법
1) 가스밸브의 폐쇄
2) 가연물 직접제거 및 파괴
3) 촛불을 입으로 불어 가연성 증기를 순간적으로 날려 보내는 방법 4) 산불 화재 시 진행 방향의 나무 제거
(나) 질식소화
산소공급원을 차단하여 소화하는 방법으로 일반적인 화재에서 산소공급원은 산소를 21% 함유하 고 있는데 공기 중의 산소 농도를 15% 이하로 억제함으로서 화재를 소화하는 방법
1) 불연성 기체로 연소물을 덮는 방법 2) 불연성 포로 연소물을 덮는 방법 3) 불연성 고체로 연소물을 덮는 방법
(다) 냉각소화
연소하고 있는 가연물로부터 열을 뺏어 연소물을 착화온도 이하로 내리는 것, 즉 냉각함으로써 소화하는 방법으로 가장 일반적인 소화방법이다.
1) 기체연소 시 고체에 의한 냉각작용 2) 주수에 의한 냉각작용
3) 이산화탄소 소화약제에 의한 냉각작용
(라) 억제 소화
연소의 4요소 중 연속적인 산화반응, 즉 연쇄반응을 약화시켜 연소가 계속되는 것을 불가능하게 하여 소화하는 것으로 화학적 작용에 의한 소화 방법이다.
나. 소화 약제
(1) 소화약제의 종류
(가) 물 소화약제
물을 소화 약제로 사용하는 소화 방법에는 크게 냉각소화 작용, 질식소화 작용, 유화 소화 작용, 그리고 희석 소화 작용 등이 있다.
냉각소화 작용은 물의 큰 증발열과 큰 비열을 이용한 소화법이다. 물의 증발열과 비열은 각각 539cal/g, 1.0cal/g․℃로서 소화 약제 중 상대적으로 가장 크다. 이것은 물이 데워짐과 증발 과정 을 통해 주변을 가장 잘 냉각시킬 수 있음을 의미한다. 이런 냉각 효과는 이산화탄소 소화 약제,
할로겐 화합물 소화약제, 청정 소화약제에 비해서도 가장 우수하여 물이 A급 화재에 가장 널리 사용되는 원인이 되고 있으며 스프링클러, 소화전 등의 다양한 소화 설비에 이용되고 있다.
무 소화약제의 질식소화 작용은 분무상 주수법을 통해 가연물로의 산소 공급을 차단하여 소화하 는 방법이다. 물은 동일한 무게의 액체가 기체인 수증기로 바뀔 경우 대략 1,700배로 부피가 팽창 하는 데 이렇게 팽창한 수증기 부피에 의해 대기 중 산소의 농도를 일시적으로 감소시킬 수 있 다. 이런 작용에 의한 소화법을 물 소화약제의 질식소화 작용이라 한다.
(나) 포 소화약제
포 소화약제는 거품을 발생함으로써 질식소화에 사용되는 약제를 가리키며 성분별 분류와 팽창비 에 따른 분류로 구분할 수 있는데 냉각소화작용도 나타난다. 성분별로 분류하면 화학포 소화약제 와 기계포 소화약제로 구분된다. 주된 소화 작용은 질식소화와 냉각소화이다.
화학포는 이산화탄소를 발생하는 두 가지 약제를 혼합하여 거품을 발생시키는 형태이며 거품 내 의 기체(포핵)는 이산화탄소이고, 자체적인 압력에 의해 분출되는 소화약제이다. 기계포 소화약제 는 기계적 동력으로 인해 강제로 흡입된 공기에 의해 발생된 거품을 기계적 동력을 이용하여 분 출하는 형태의 소화약제이며 이 경우 거품 내 기체(포핵)는 공기 또는 불활성 기체가 된다.
(다) 분말소화약제
소화약제의 성상이 분말 상태인 것을 가리키며 우수한 소화 성능과 온도 변화에 무관한 특성을 가지므로 저렴한 가격과 함께 광범위하게 이용되는 약제이다. 초기 분말 소화약제의 문제점은 고 체상으로서의 제한적 유동성, 이동 배관내의 마찰 손실,미세도의 분포 등이었으나 다양한 입도의 미분말 조성, 코팅제의 개발 등을 통해 안정적인 사용을 가능케 하여 현재는 제1종부터 제4종까 지 개발되어 다양한 형태로 이용되고 있다. 주된 소화 작용은 질식소화와 냉각소화이다.
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적응 화재에 따른 소화약제의 종류
◇종별 소화약제 약제의 착색 적응화재
제1종 중탄산나트륨
(NaHCO3) 백색 BC급
제2종 중탄산칼륨
(KHCO3) 담자색(담회색) BC급
제3종 인산암모늄
(NH4H2PO4) 담홍색 ABC급 제4종 중탄산칼륨+요소
((KHCO3+(NH2)2CO) 회(백색) BC급
(라) 이산화탄소(CO2) 소화약제
이산화탄소가 주된 소화 약제로 사용되는 것을 가리키며 소화기 및 저장 용기에 고압으로 충전되 어야 하므로 고압가스 안전 관리법의 적용 대상이다. 이산화탄소는 완전 산화 상태의 화학적 구 조로 인해 불연성이며 상온에서 기체이다. 소화 작업 후 2차적인 오염이 없고 구입비용이 저렴 하며 장기간의 보관이 가능하여 유류 화재와 전기 화재 등의 소화 약제로 널리 이용되고 있다.
그러나 이산화탄소 소화 약제의 사용 시 예상되는 피해는 질식성과 독성을 고려해야 한다. 전역 방출 방식의 경우 1분 이내에 이산화탄소의 농도가 20%를 초과함으로써 치사 농도에 이른다. 따 라서 약제의 방출 이전에 사람들을 대피시키고 출입을 금지해야 하며 소화 후에도 환기 후 출입 해야 한다.
(마) 할로겐화합물 소화약제
알케인(alkene)계 탄화수소에 할로겐족 원소인 불소(F), 염소(Cl), 브로(Br), 요오드(I)를 부분적으 로 치환하여 제조한 할로겐 화합물을 주성분으로 하는 소화 약제이다. 할로겐 소화 약제는 그 성 분에 따른 명명법이 있다. 즉 'Halon' 이라는 계열 명에 4자리의 숫자를 정하는데 그 숫자의 의미 는 순서대로 탄소(C)의 개수, 불소(F)의 개수, 염소(Cl)의 개수, 브롬(Br)의 개수를 나타낸다. 예로 서 Halon 1301은 탄소 원자의 개수가 1, 불소 원자의 개수가 3, 염소 원자의 개수는 없고, 브롬 원자의 개수가 1인 CF3Br이며, Halon 2402는 C2F4Br2가 된다. 현재는 유독성 및 대기 오염 문제 로 인해 Halon 1301, Halon 1211, Halon 2402 만이 소화기 및 소화 설비용 소화 약제로 사용되고 있다.
주된 소화 작용은 질식소화, 냉각소화 및 부촉매 소화이다.
그림
Ⅱ-4소화 약제의 소화 효과
탐구 활동
가스 버너에는 가스에 섞이는 공기를 조절하는 장치가 있다. 공기의 양을 다르게 하면 연소 상 태는 어떻게 되는지 조사하여 보자.
보충 학습
초기 화재의 천하장사
수동식 소화기
1906년경 고종 황제 말기에 소화기를 처음 사용하기 시작하였다. 현재 전주 소방서에 1930년대에 제작된「물소화기」, 1938년에 제작된 「사염화단소소 화기」, 1940년대에 제작된 「이산화탄소소화기」가 보존되어 있으며, 1957년 에 이르러 국내 기술로 제작된 소화기가 판매되면서 본격적으로 사용되었다.
1958년 소방법 제정 당시 소방법 시행령에「소화기」에 관한 내용과 소화기 및 소화약제의 규격에 관한 규정(1963.3.15～1974.9.9), 수동식 소화기의 형식 승인 및 검정 기술 기준(1990.12.14), 등이 있었으며, 1977년 한국소방검정공 사가 설립되면서 소화기에 관한 형식 승인 및 검정 업무가 일원화되었다.