[소방학개론] 6. 소화론 - 소화약제 (분말)

1. 분말 소화약제 

1) 소화효과 

- 습기에 방지하지 못하면(습기에 약하면) 소화효과가 떨어진다  ☆

- 유동성이 좋아야 소화효과가 높아진다

 

① 질식효과 ☆

- 분말 소화약제가 열에 의해 분해될 때 CO2, NH3, 수증기 등의 불연성 기체에 의해 공기 중의 산소농도가 저하되어 나타나는 현상

 

② 냉각효과 ☆

- 분말 소화약제가 열에 의해 분해될 때 발생되는 흡열반응과 고체분말에 의한 화염온도가 저하(고농도인 경우) 될 때 나타나는 현상이지만 주된 소화효과는 아니다.

 

③ 부촉매효과

- 분말 소화약제가 고온의 화염에 접하게 되면 그 일부가 분해되어 유리 할로겐(Na+, K+, NH4+ ) 이 발생되고 이 유리할로겐이 가연물의 활성라디칼(H－, OH－)인 연쇄전달체를 포착하여 활성화 에너지를 크게 하여 연소반응을 중단시켜 소화하는 작용으로 분말 소화약제의 주 소화효과이다

 

④ 방진효과 

- 섬유소를 탈수 탄화시킨 올소인산(H3PO4) 은 다시 고온에서 2차 분해되면 최종적으로 가장 안정된 유리상의 메타인산(HPO3)이 된다. 이 메타인산은 가연성물질이 숯불형태로 연소하는 것을 방지하는 작용으로 숯불에 융착하여 유리상의 피막을 이루어 산소의 유입을 차단하는 소화 효과로 재연소 방지효과가 커서 A급 화재에도 사용이 가능하다.

 

⑤ 탄화, 탈수효과

- 제 1인산암모늄이 열분해 될 때 생성되는 올소인산(H3PO4)에 의해 종이, 목재, 섬유 등을 구성하고 있는 섬유소를 연소하기 어려운 탄소로 급속히 변화시키는 작용 (탈수 탄화작용) 에 의하여 섬유소를 난연성의 탄소와 물로 분해하여 연소 반응을 차단시키는 소화효과이다

 

⑥ 방사열 차단효과 ☆

- 분말 소화약제가 방출되면 화염과 가연물 사이에 분말의 운무를 형성하여 화염으로부터의 방사열을 차단하는 효과 

 

2) 특징 

- 분말 소화약제의 최적 소화 입자: 분말의 입자는 10～70㎛ 범위이며 최적의 소화효과를 나타내는 입자는 20～25㎛ 이다

※ 분말의 입자가 너무 미세해도 좋지 않다 ☆

- 충전비가 크면 약제의 중량이 적게 소요된다 (충전비 = 내용적 / 약제의 중량)

 

2. 분말 소화약제 종류 

- 분말의 종류에 따라 제 1종 ~ 제 4종까지 분류한다

- 종류: 제1종(중탄산나트륨), 제2종(중탄산칼륨), 제3종(제1인산암모늄), 제4종(중탄산칼륨+요소) ☆☆

1) 제1종 분말 소화약제

- 탄산수소나트륨(NaHCO3) ☆

- 백색 

- 질식효과, 냉각효과, 비누화반응 ☆

- B, C급 화재 ☆

 

(1) 열분해 반응식 

① 이산화탄소와 수증기에 의한 산소공급을 차단시키는 질식효과

② 열분해 시 흡열반응에 의한 냉각효과

③ 열분해 반응과정에서 생성된 나트륨이온(Na+)에 의한 부촉매효과

 

(2) 소화효과 

- 질식효과: 이산화탄소와 수증기에 의한 산소 공급을 차단한다 

- 냉각효과: 열분해 시 흡열반응을 한다

- 비누화 반응 ☆

일반적인 요리용 기름이나 지방질 기름의 화재 시에 이들 물질과 결합하여 비누화(saponification) 반응을 일으키는 데 이 때 생성된 비누상 물질은 가연성 액체의 표 면을 덮어 질식 소화효과와 함께 재발화 억제효과를 나타내어 F급 화재에도 적용할 수 있다

- 부촉매효과: 열분해 반응과정에서 생성된 나트륨이온이 연쇄반응을 차단한다 

- B, C급 화재 ☆

 

2) 제2종 분말 소화약제 

- 탄산수소칼륨 (KHCO3) ☆

- 보라색/담회색 

- B, C급 화재 ☆

 

(1) 열분해 반응식 

① 이산화탄소와 수증기에 의한 산소공급을 차단시키는 질식효과

② 열분해 시 흡열반응에 의한 냉각효과

③ 열분해 반응과정에서 생성된 칼륨이온(K+)에 의한 부촉매효과

 

(2) 소화효과

- 소화효과는 제1종 분말 소화약제와 거의 비슷하나 소화능력은 제1종 분말 소화약제보다 약 2배 우수하다.

① 제 종 분말 소화약제가 제 종 분말 소화약제보다 소화능력이 우수한 이유는 칼륨이 나트륨 보다 반응성이 더 크기 때문이다

② 칼륨이온(K+)이 나트륨이온 (Na+) 보다 부촉매 효과가 더 크기 때문이다

③ 알칼리 금속에서 부촉매 효과는 Cs > Rb > K > Na > Li  순서로 커진다

- B, C급 화재 ☆

 

3) 제3종 분말 소화약제 

 

- 제1인산암모늄 (NH4H2PO4) ☆☆☆

- 담홍색 / 황색 ☆☆

- A, B, C급 화재 ☆☆☆

- 현재 생산되고 있는 분말소화약제의 대부분을 차지하고 있다 ☆

 

(1) 열분해 반응식

① 열분해 시 생성된 불연성 가스(NH3, H2O)에 의한 질식효과

② 열분해 시 흡열반응에 의한 냉각효과

③ 열분해 시 유리된 NH4 +와 분말 표면의 흡착에 의한 부촉매효과

④ 반응과정에서 생성된 올소인산(H3PO4)에 의한 섬유소의 탈수 탄화 효과

⑤ 반응과정에서 생성된 메타인산(HPO3)에 의한 방진효과 ☆☆

⑥ 분말 운무에 의한 열방사의 차단효과

 

(2) 소화효과 

- 다른 분말소화약제와 달리 급 화재에도 적용할 수 있다

① 제1인산암모늄이 열분해 될 때 생성되는 올소인산(H3PO4)에 의해 종이, 목재, 섬유 등을 구성하고 있는 섬유소를 연소하기 어려운 탄소로 급속히 변화시키는 작용 (탈수 탄화작용)에 의하여 섬유소를 난연성의 탄소와 물로 분해하여 연소 반응을 차단시킨다.

② 섬유소를 탈수 탄화시킨 올소인산(H3PO4)은 다시 고온에서 2차 분해되면 최종적으로 가장 안정된 유리상의 메타인산(HPO3)이 된다 이 메타인산은 가연성물질이 숯불형태로 연소하는 것을 방지하는 작용으로 숯불에 융착하여 유리상의 피막을 이루어 산소의 유입을 차단하므로 재연소 방지효과가 크다.

③ ABC 급 화재에 모두 적용할 수 있어서 다목적용 분말 소화약제라고 한다 ☆

 

4) 제4종 분말 소화약제 

- 탄산수소칼륨 + 요소 [KHCO3 + (NH2)2CO]

- 회색 

- B, C급 화재 ☆

 

(1) 열분해 반응식 

 

(2) 소화효과 

- 분말 소화약제 중 가장 우수하다

- 유류화재, 전기화재에 소화효과가 뛰어나다

- B, C급 화재 ☆

 

3. 기타 분말 소화약제 

1) CDC 분말 소화약제 

- 분말 소화약제의 빠른 소화성과 포 소화약제의 지속성 두가지 장점을 갖춤 

① TWIN 20/20 : 제3종 분말소화약제 20[Kg] + 20[L] 수성막포

② TWIN 40/40 : 제3종 분말소화약제 40[Kg] + 40[L] 수성막포

 

2) 금속화재용 분말 소화약제

- 금속 표면을 덮어서 산소의 공급을 차단하거나 온도를 낮추는 것이 주된 소화원리 이다.

- 고온에 견딜 수 있을것

- 냉각효과가 있을 것

- 요철금속의 표면을 피복할 수 있을 것

- 비중이 작을 것 

- 종류: G-1, Met-L-X, Na-X, Lith-X

 

4. 분말소화약제의 적응성 및 비적응성 

1) 적응성

- 분말 소화약제는 일반적으로 유류화재에 사용되며 전기적으로 비전도성(전기절연성)이므로 전기화재에도 유효하다. ☆

- 빠른 소화성능을 이용하여 분출되는 가스나 일반화재를 포함한 표면화재에도 사용되며, 특히 제3종 분말 소화약제는 메타인산의 방진효과에 의해 일반화재에도 적용이 가능하다.

- 제1 종 분말 소화약제는 비누화 반응을 일으켜 식용유화재에도 적용할 수 있다

- 분말 소화약제의 적응 대상물을 나타내면 다음과 같다

① 인화성 액체를 취급하는 장소 (유류탱크, 도장실, 차고, 주차장 주유소 등)

② 인화성 액체 또는 가스 등의 분출로 인한 화재 발생의 위험이 있는 장소 (송유관, 반응탑, 가스플랜트, LNG 방유제 내 등)

③ 전기화재가 일어날 수 있는 장소 (전기실, 변압기, 유입 차단기 등)

④ 종이, 섬유 등의 일반가연물로 표면연소가 일어나는 경우

 

2) 비적응성 

- 분말 소화약제는 방사 후 흡습하여 약알칼리 또는 약산성을 나타내기 때문에 금속을 부식시킬 수 있다. 따라서 전기화재가 일어날 수 있는 장소의 전기기기 등에 사용한 경우에 . 는 소화 후 즉시 청소를 해주어야 한다. 

- 분말 소화약제의 비적응 대상물을 나타내면 다음과 같다

① 제5류 위험물 자기반응성 물질 을 저장 취급하는 장소 ☆

② 금속물질(Na, K, Al, Mg ) 등을 저장 취급하는 장소

③ 정밀한 전기 전자 장비가 설비되어 있는 장소(컴퓨터실 등)

④ 소화약제가 도달 될 수 없는 일반 가연물의 심부화재

 

출처

소화이론 

 

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