소화원리 및 소화약제 - 소방학 개론

 

 

1. 소화원리

  ▣ 화재는 가연물, 산소, 열의 3요소에 연쇄반응을 포함한 4요소로 구성되며

       소화는 이들 화재 요인 중 한가지 이상을 화원으로 부터 제거하는 것을 말합니다.

       소화 원리는 크게 물리적 소화와 화학적 소화로 나눌 수 있습니다.

 

▣ 소화의 원리는 연소의 원리의 반대작용을 하면 된다.

  ⊙ 연소는 가연물이 산소와 작용하여 산화반응을 하고 연쇄반응으로 이어지는데 이들의

       작용을 억제하는 것이 소화원리라고 할 수 있다.

  ★ 연소 = 가연물 + 산소 ⇒ (산화반응) ⇒ 생성물 + 열 + 빛

▣ 연소의 4요소 : 가연물, 산소, 점화원, (순조로운) 연쇄 반응

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【 연소의 4요소에 따른 소화원리】

 

가. 가연물 (제거 소화)

  ▣ 가연물에 대해서는 제거 소화(가장 원시적인 방법)을 한다.

   ⊙ 가연물 자체를 제거하는 것이다.

    ※ 예를 들어, 초의 화재에는 인을 뿌려 초를 없애고

        유전화재시 질소 폭탄을 투입하여 유류 증기를 없애는 방법이 있다.

 

나. 산소 (질식 소화)

   ▣ 연소는 가연물이 공기중의 산소와 만나 산화반응을 하는 것으로 소화는 거꾸리 공기 중의

        산소 농도를 낮추어 산화반응을 하지 못하게 하는 것이다.

  ▣ 공기중의 산소농도는 20 [%]인데 이를 18 [%]로 낮추면 불완전 연소가 되고

       공기농도를 15 [%] 이하로 낮추면 질식효과에 의해 소화가 된다.

 

다. 점화원 (냉각 소화)

   ▣ 점화원인 불의 온도를 낮추어 소화하는 방법이다.

   ▣ 불의 온도를 인화점 (액체) 또는 발화점 (고체)이하로 낮춘다.

   ▣ 냉각 소화에는 물이 가장 많이 사용된다. 물은 비열이 크므로 냉각효과가 매우 좋다.

 

라. (순조로운) 연쇄반응 (부촉매 소화)

   ▣ 연쇄반응을 억제 차단하여 소화하는 방법이다.

   ▣ 표면 연소는 연쇄반응이 없으므로 부촉매 소화방법을 사용하지 않는다.

     ※ 대표적인 소화약제는 할론 소화약제가 있다.

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  [ 물리적 소화 방법 ] 제거소화, 질식소화, 냉각소화

  [ 화학적 소화 방법 ] 연쇄반응 억제, 부촉매 소화

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2. 소화약제

 

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가. 수계 약제

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 1) 물

    ▣ 냉각 소화에 많이 사용한다. A급 화재에 많이 사용한다.

    ▣ 살포 방법

      ① 봉상 : A급 화재에 사용한다. 냉각 소화 효과가 있다.

      ② 적산 : A급 화재에 사용한다. 냉각 소화 효과가 있다.

      ③ 무상 : A급, B급, C급 화재에 사용한다. 냉각, 질식 효과가 있다. 부촉매 효과가 있다.

          ※ 물이 기화하면 부피가 1700배 커지므로 불꽃을 덮어 질식효과가 발생한다.

          ※ 냉각 효과 : 봉상 < 적산 < 무상

   ▣ 부촉매 효과가 없다.

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2) 포 (거품)

   ▣ 질식, 냉각 효과로 소화하며 열의 이동을 차단한다.

   ▣ 전기화재에는 사용하지 않는다.

   ▣ 금수성 화재에도 사용하지 않는다.

   ▣ 부촉매 효과가 없다.

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3) 강화액 (물 + 첨가제)

   ▣ 강화액은 물에 첨가제를 혼합하여 물의 소화 효과를 증대시킨 것이다.

    ※ 첨가제는 ① 부촉매 효과 ② 동결방지 효과 를 증대 시킨다.

   ▣ 첨가제로는 탄산칼륨을 많이 사용한다.

   ▣ 부촉매 효과가 있다.

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4) 산 · 알칼리 소화

   ▣ 부촉매 효과가 희소하다.

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나. 가스계

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1) 이산화탄소 (CO2)

   ▣ 가스계 소화 약제 중에서 가장 냉각 효과가 크다.

     ⊙ CO2는 기압 팽창률이 좋다. 압력이 풀리면 아주 쉽게 기체로 변한다.

         (기화열에 의하여 주위 온도가 급격히 떨어진다)

         따라서 사용할 때 동상에 주의해야 한다.

   ▣ 질식, 냉각, 피복 효과로 소화한다.

     ※ CO2 소화약제는 일반화재에 사용할 수 있고 심부화재에도 사용할 수 있다.

     ※ 동결의 우려가 없다.

   [단점] 재작화 우려가 있다. 따라서 고농도의 이산화탄소를 오래동안 살포한다.

   ▣ 부촉매 효과가 없다.

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2) 분말

   ▣ 분말 가루를 살포하여 질식, 냉각, 부촉매 효과로 소화한다.

   ▣ 분말의 종류

    ⊙ 1종 : B,C급 화재 : 비누화 현상 : 재착화를 예방할 수 있다.

    ⊙ 2종 : B,C급 화재

    ⊙ 3종 : A, B,C급 화재 : 탈수화 현상, 잔진 효과

    ⊙ 4종 : B,C급 화재 : 소화 효과가 가장 좋다.

 

3) 할론

   ▣ 부촉매 소화 효과의 끝판왕 : 불꽃의 연쇄반응을 가장 잘 차단한다.

      ※ 환경오염 (오존층 파괴) 및 독성 물질이 나와 잘 사용하지 않는다.

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4) 할론겐 화합물 및 불활성 기체 소화약제

   ▣ 할로겐 화합물 소화약제는 지방족 탄화수소인 메탄, 에탄 등에서 분자 내의 수소 일부

        또는 전부가 할로겐 족 원소 (F, Cl, Br, I)로 치환된 화합물의 말한다.

   ▣ 연소의 4요소 중 연쇄반응 차단시키는 부촉매 소화 또는 억제효과로 소화한다.

      ① 할로겐 화합물 : 할론 소화약제에서 독성과 환경 오염 물질을 제거한 것

   ▣ 불활성 기체 : 원소 주기율표 18족 원소인 헬륨, 네온, 아르곤, 크립톤, 제논, 라돈을 말한다.

        이들 원소는 전자의 바깥쪽이 꽉찬 상태여서 다른 원소들과 결합/반응

        이 쉽게 이뤄지지 않아 상당히 안정적이다.

 

    ⊙ IG 소화약제 : 질소, 아르곤, 이산화탄소를 믹스 시킨 것

         ※ 불활성 기체는 부촉매 효과가 없다.