1. 소화원리
▣ 연소의 3요소 또는 4요소 중 일부 또는 전부를 제거하거나 부족하게 하여 화재를 진압하는 것
⊙ 가연물 : 제거소화
⊙ 산소공급원 : 질식소화
⊙ 점화원 : 냉각소화
⊙ 연쇄반응 : 억제 (부촉매) 소화
▣ 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 소화원리
라고 할 수 있다.
★ 연소 = 가연물 + 산소 ⇒ ( #산화반응 ) ⇒ #생성물 + 열 + 빛
▣ 연소의 4요소 : 가연물, 산소, 점화원, (순조로운) 연쇄 반응
【 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.
※ 제거소화 : 가연물을 없애 주는 것을 제거소화라고 한다.
<소화 방법 예시>
◈ 가스나 유류 화재시 밸브를 폐쇄하는 방법
◈ 촛불을 입으로 불어서 끈다.
◈ 산불화재시 화재 진행방향의 나무를 벌목한다.
◈ 유전화재시 질소폭탄을 투하하는 방법
◈ 전기화재시 전원을 차단하는 방법
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 질식
효과에 의해 소화가 된다.
㉠ 탄산가스(CO2)를 연소물에 덮는 방법
㉡ 포를 연소물에 덮는 방법
㉢ 분말, 할론 약제, 할로겐 화합물 및 불활성 기체 소화약제를 연소물을 덮는 방법
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.
㉠ 물을 방사하는 방법
㉡ 강화액 소화액을 방사하는 방법
㉢ 산알칼리, 탄산가스, 할론 등을 방사하는 방법
라. (순조로운) 연쇄반응 (부촉매 소화, 억제소화)
▣ 불꽃연소에 한하여 사용할 수 있는 소화방법으로 화학반응력의 차이를 이용한 연쇄반응을 억제 차단하여 소화하는
방법이다.
▣ 표면 연소는 연쇄반응이 없으므로 부촉매 소화방법을 사용하지 않는다.
※ 대표적인 소화약제는 할론 소화약제가 있다.
※ 목재를 열분해하면 C4+,-, H+, OH- 가 발생하는데 이들이 O2 와 결합하여 연소하게 되는데 7족(할로겐족 원소) F, Cl,
Br, I를 넣어 주면 가연물이 산소와 결합하지 않고 할로겐족 원소와 결합하여 연소반응을 느리게 해주어 소화하게 된다.
※ 증발소화약제 +를 넣어 준다. 즉, Na+, K+, NH4를 넣어주면 이들이 산소와 결합하여 가연물의 산화반응을 늦추어
준다.
◈ 할론 화합물을 방사하는 방법
◈ 할론겐 화합물을 방사하는 방법
◈ 소화분말(Na+, K+, NH4) 을 방사하는 방법
[ 물리적 소화 방법 ] 제거소화, 질식소화, 냉각소화
[ 화학적 소화 방법 ] 연쇄반응 억제, 부촉매 소화
※ 희석소화 : 메탄 CH4 연소범위 5 ~ 15 [%]
공기 95 ~ 85 [%]
여기에 이산화탄소를 방사하면 메탄 CH4가 4[%]로 줄어 들었다면 이 경우 질식의 개념보다는 희석효과로 보는 것으로
잘 사용하지는 않는다.
2. 소화약제
가. 수계 약제
1) 물
<주된 소화효과> 냉각 소화 효과
※ 비열 또는 잠열이 크므로 화재면에 방사시 많은 양의 에너지를 흡수하게 되어 가연물의 온도를 인화점, 발화점 이하로
낮출 수 있다.
<부수적 소화효과> 질식, 희석, 유화 소화 효과
※ 질식효과 : 물의 기화시 1,700배의 수증기로 변하게 되는데 이로 인하여 상대적으로 주변의 산소농도를 저하시켜 소화
하게 된다.
※ 희석효과 (액체가연물, 수용성 액체, 알코올, 아세톤 )
※ 유화효과 (고비점 액체 위험물, 중유(비등점 300[℃] 등) 고압의 물분무를 뿌리면 물과 중유가 불연성 에멀젼이 형성
되어 소화하게 된다.)
▣ 냉각 소화에 많이 사용한다. A급 화재에 많이 사용한다.
▣ 살포 방법
① #봉상 : A급 화재에 사용한다. 냉각 소화 효과가 있다. 봉(줄, 막대기 모양) 한꺼번에 많은 물을 뿌리는 형태
② #적산 : A급 화재에 사용한다. 냉각 소화 효과가 있다. 스프링쿨러
cf : 우상 주수 : 비오는 것 처럼 물을 뿌리는 것
③ #무상 : A급, B급, C급 화재에 사용한다. 냉각, 질식 효과가 있다. 분무 주수.. 부촉매 효과가 있다.
※ 물이 기화하면 부피가 1,700배 커지므로 불꽃을 덮어 질식효과가 발생한다.
※ 냉각 효과 : 봉상 < 적산 < 무상
▣ 부촉매 효과가 없다.
▣ 소화효과 증대를 위한 첨가제 : 부동액, 침투제, 증점제, 유화제, 강화제 등
<물의 특성>
◈ 물의 비열 1[kcal/kg ·℃], 증발잠열 539 [kcal/kg], 융해잠열 80 [kcal/kg]
◈ 액체의 물이 기화시 1,700배의 수증기가 된다.
◈ 겨울철 동결의 우려가 있으므로 동결방지 조치를 해야 한다.
◈ 인체에 독성이 없고 쉽게 구할 수 있다.
2) 포 (거품)
▣ 거품을 방사하여 가연물을 덮으면 공기를 차단하게 되어 질식 소화를 한다.
※ 포는 대부분 물로 구성되어 있다.
<주된 소화효과> 질식소화
<부수적 소화효과> 냉각, 희석, 유화 소화효과
<적용화재> A급, B급 화재이다.
▣ #질식, #냉각 효과로 소화하며 열의 이동을 차단한다.
▣ #전기화재 에는 사용하지 않는다.
▣ #금수성 화재에도 사용하지 않는다.
▣ 부촉매 효과가 없다.
<포말의 구비조건>
◈ 부착성이 있을 것 ◈ 열에 대한 큰 막을 가지고 유동성이 좋을 것
※ 포의 가능 큰 기능은 오랫동안 거품을 유지하는 것이다.
◈ 바람등에 잘 견디고 응집성과 안정성이 좋을 것
◈ 독성이 적을 것 ◈ 사용이 간편하고 가격이 저렴할 것
<포말의 종류> 화학포, 기계포
◈ 화학포 소화약제
⊙ 주성분 : 탄산수소나트륨(외통) + 황산알루미늄수용액 (내통)
⊙ 반응식
※ 포획 가스 : 반응하면 이산화탄소가 발생하여 이 가스 부피 확장으로 포가 발생하고 밖으로 분출하게 된다.
◈ 기계포 소화약제
㉠ 주성분에 따른 분류
⊙ 단백포 소화액제 (저) : 동·식물성 단백질 가수물이 주성분이며 3%, 6%포 사용
※ 포에서 가장 단점이 많음, 변질이 잘 되므로 약제를 자주 교환해야 한다.
포안정제인 일칼륨 때문에 침전이 생긴다. 다른 포에 비해 유동성이 좋지 않다. 유류화재에 대한 내성이 약하다.
⊙ 합성계면활성제포 소화액제 (저·고 팽창포) : 계면활성제를 주성분으로 하여 안정제를 첨가한 것으로 1%, 1.5%, 2%,
3%, 6% 모든 농도의 포에 사용이 가능하며 화재시 지하가나 고층건축물에 사용 가능하다. 고·저 팽창포에 모두 사용
이 가능하고 포의 유동성이 우수하고 유류화재에는 부적합하다. 일반화재, 주차장 화재에 적합하다.
⊙ 수성막포 소화약제 (저) : 유류화재 (B급 화재)에 적합하다. 불소계 계면활성제의 일종으로 6% 용으로만 사용가능
하다. 일명 라이트 워터라고 하며 미공군이 전투기 화재 진압용으로 개발했다. 표면하 주입방식으로 사용가능
⊙ 불화단백포 소화약제 (저) : 단백포의 단점을 보완하기 위해서 불소(F)를 첨가하여 소화약제의 성능이 개선되었다.
3%, 6% 사용가능 표면하 주입방식 사용가능
⊙ 알코올용포 소화약제 (수용성 액체 가연물 화재) (저)
내알코올용포 : 수용성 액체 위험물의 소화에 적합하다.
<알코올용포를 사용해야 하는 액체 위험물의 종류>
♠ 알코올류, 아세톤, 초산, 초산에스테르류, 유산에스테르류
㉡ 팽창비에 따른 분류
⊙ 저팽창포 : 팽창비 20미만
⊙ 고팽창포 : 팽창비 80 이상 ~ 1,000 미만
- 1종 기계포 : 팽창비 80 ~ 250
- 2종 기계포 : 250 ~ 500
- 3종 기계포 : 500 ~ 1,000
※ 팽창비 = 포말 체적 / 수용액 체적
㉢ 사용농도에 따른 분류
⊙ 1[%], 1.5[%], 2[%] 수용액 : 고팽창포
⊙ 3 [%], 6 [%] 수용액 : 저팽창포
※ 25[%] 환원시간 : 최초의 포의 25[%] 가 환원되는데 소요되는 시간
* 최초 발포된 포가 터져서 최초 포의 25[%]가 되는데 소요되는 시간으로 이 시간이 길수록 포의 성능이 우수한 것으로
본다.
※ 검정포 소화약제(단백포, 계면활성제포, 수성막포)의 경우 25[%] 환원시간이 1분 이상, 3분이상, 60초 이상이면
합격이다.
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.
4) 산 · 알칼리 소화
▣ 부촉매 효과가 희소하다.
나. 가스계
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.
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 : #불꽃 의 연쇄반응을 가장 잘 차단한다.
※ 환경오염 ( #오존층 파괴 ) 및 독성 물질이 나와 잘 사용하지 않는다.
4) 할론겐 화합물 및 불활성 기체 소화약제
▣ #할로겐 #화합물 #소화약제 는 #지방족 #탄화수소 인 #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 바깥쪽
이 꽉찬 상태여서 다른 원소들과 결합/반응이 쉽게 이뤄지지 않아 상당히 안정적이다.
⊙ IG 소화약제 : #질소 , #아르곤 , #이산화탄소 를 믹스 시킨 것
※ #불활성 기체는 #부촉매 효과가 없다.
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