분말소화설비(Powder Extinguisher)의 종류 및 주성분

분말소화설비(Powder Extinguisher)의 종류 및 주성분

 

1. 개요

수계통의 소화설비만으로는 효율적인 소화작업이 될 수 없는 소방대상물의 경우 소화력이 우수한 가스 및 분말계통 소화설비가 채택되어 사용되고 있다. 이 계통 소화설비는 수계 소화설비와는 달리 별도의 가압장치가 필요하지 않고 소화약제가 가압된 상태로 있기 때문에 소화약제 방출시간이 신속하게 이루어진다.

분말소화설비는 분말약제 탱크에 소화약제를 충전하고 외부에 가압용 가스용기를 설치하여 가압용기 내의 질소가스를 분말탱크로 밀어넣어 질소가스의 힘에 의해 분말탱크에 충전되어 있는 소화약제를 분말헤드를 통해 소방대상물에 방사하여 소화하는 설비를 말한다.

1) 설치대상(소방시설 설치 및 관리에 관한 법률 시행령 [별표 4])

자동소화장치를 설치해야 하는 특정소방대상물은 다음의 어느 하나에 해당하는 특정소방대상물 중 후드 및 덕트가 설치되어 있는 주방이 있는 특정소방대상물로 한다. 이 경우 해당 주방에 자동소화장치를 설치해야 한다.

1) 주거용 주방자동소화장치를 설치해야 하는 것: 아파트등 및 오피스텔의 모든 층

2) 상업용 주방자동소화장치를 설치해야 하는 것

가) 판매시설 중 「유통산업발전법」 제2조제3호에 해당하는 대규모점포에 입점해 있는 일반음식점

나) 「식품위생법」 제2조제12호에 따른 집단급식소

3) 캐비닛형 자동소화장치, 가스자동소화장치, 분말자동소화장치 또는 고체에어로졸자동소화장치를 설치해야 하는 것: 화재안전기준에서 정하는 장소

 

2) 분말소화설비의 화재안전기준(NFSC 108)

제4조 【분말 소화설비의 저장용기】

제5조 【분말 소화약제의 가압용 가스용기】

제6조 【분말 소화약제】

 

3) 분말소화기의 형식

나트륨, 칼륨의 중탄산염은 B,C화재용, 인산염류 등은 ABC 화재용에 사용된다.

① 가압방식

본체용기 내부에 축압하는 것, 별도로 가압봄베를 사용하는 것이 있다. 일반적으로 축압용 가스로서는 질소가스를 사용하고 가압용 가스로서는 이산화탄소를 이용한다.

사용후에는 잔류가스를 방출하고 캡, 밸브부를 풀어서 약제를 제거한다. 밸브 호스 및 노즐 내의 축압용에 질소가스장치를 사용하여 크리닝을 행한다.

② 축압용

소화기에는 반드시 지시압력계를 설치하고, 사용압력의 범위를 녹색으로 명시한다. 가스 가압식의 경우 가스용기를 개구하면 가스가 전부 나올 때까지 멈추지 않는다.

사용후에는 잔류가스를 방출하고 캡을 벗기고, 가압용 가스를 꺼내어 소화제를 제거한다. 가스도입관, 밸브, 호스, 노즐 내에 질소가스 또는 이산화탄소 가스를 통해 크리닝을 한다.

 

4) 분말소화약재의 구비조건

① 내습성

② 자유유동성 : 방사성능에 영향을 미친다.

③ 비고화(고결방지제 첨가)

④ 미세한 입자 : 최적의 효과를 나타내는 입도는 20~25micron

- 약제분말의 크기는 1μ이하에서 75μ 까지의 범위이다. 분말크기는 소화효능에 절대적인 영향을 미치므로 분말이 성능에 영향을 주는 이러한 크기범위를 벗어나지 않도록 주의깊은 품질관리를 필요로 한다.

- 각 분말약제는 고유의 크기 제한성이 있어서 어떤 크기 이하에서는 완전히 분해하거나 증발되며 그 이상의 크기에서는 완전히 분해나 증발되지 않는다. 비균질성 혼합에서 중간입자의 크기가 20~25μ 일 때 가장 좋은 결과가 얻어진다.

- 분말입자의 크기는 또한 유동특성에도 영향을 준다. 가스흐름에 부유하는 고체입자는 가스만의 경우보다 높은 압력손실을 나타낸다. 거친 분말은 낮은 유속의 원인이 되며 많은 량의 방출용 가스를 필요로 한다. 아주 미세한 분말도 비슷한 결과를 초래하지만 그 정도는 아니다.

- 입자크기는 공기역학상의 끌림현상에도 영향을 미친다. 큰 입자에 의해 얻어진 운동량에 의해 작은 입자가 이송되어 화염의 상승기류 속으로 침투한다. 보통의 작은 입자들은 침투 전에 분해되고 증발되어 버릴 것이다.

⑤ 일정한 겉보기 비중

⑥ 부식성 및 독성이 없어야 한다.

- 일반적으로 분말소화약제는 비독성이고 비발암성이다.

- 노출에 따른 급성의 효과는 점막에 대한 자극으로 피부,눈,호흡기 점막에 대한 화상의 가능성이 크게 된다.

- 모든 경우 고정식 시스템 방출 시에 생기는 연기, 퓸, 분진을 방호하기 위해 자급식의 호흡기구를 사용하여야 한다.

⑦ 경년기간이 길어야 한다.

⑧ 안정성이 좋아야 한다.

- 분말약제는 낮은 온도와 통상의 온도에서 안정하며 어떤 첨가제는 용융되고 높은 온도에서 점착성을 띠기 때문에 저장온도의 상한을 120°F(49℃)로 규정한다.

- 화재온도에서 활성의 첨가제는 소화작용을 하는동안 분리되고 분해되어 버린다

- 여러종류의 분말약제를 무분별하게 혼합하면 큰 위험이 따른다. 예로서 산성의 다목적 분말약제인 암모늄제일인산염에 랄칼리성인 대부분의 다른 분말약제를 혼합하면 원하지 않는 반응에 의해 이산화탄소 가스가 방출되어 고형화의 원인이 된다. 이 현상으로 소화기 외피가 폭발되는 것으로 알려져 있다.

- 분말약제는 다른 화학약품과도 격렬하게 반응한다.

 

2. 분말소화약제의 종류 및 주성분

1) 분해반응

* 방진작용

가연물질이 숯불 형태로 연소하는 것을 방지하는 작용으로 숯불에 융착하여 유리상의 피막을 이루어 방진하므로 재연소 방지효과가 크다.

* Knock Down 효과

분말소화약제의 소화특성의 하나로서 약제 방사 개시 후 10~20초 이내에 소화하는 것을 말하며, 30초 이내에 녹다운이 되지 않으면 소화불가능으로 판단되며 이는 불꽃 규모에 비하여 방출율이 부족할 때 발생한다.

분말소화약제는 연소중의 불꽃을 입체적으로 포위하여 주로 부촉매작용에 의해 연쇄반응을 중단시켜 순식간에 불꽃이 사그라지게 하는데 이를 불꽃의 녹다운 또는 분말 소화약제의 녹다운효과라고 한다.

 

2) Dry chemical과 Dry Powder 소화약제의 차이점

2-1) Chemical

① CO2나 할론약제의 대체 소화약제로서 고체분말이 질소나 이산화탄소 속에 부유상태로 있는 것이며, 분말은 10~75㎛ 크기로서 블활성 가스에 의해 방출된다.

② Dry chemical의 주된 소화메카니즘은 활성종의 제거에 의한 연쇄반응의 절단이며 이외에 냉각작용, 질식작용, 희석작용도 하게 된다.

③ 자기반응성 약품, 반응성 금속, 심부화재 등에는 사용할 수 없다.

④ Engineered System 또는 Pre-Engineered System 으로 이용되며 Enginering 기술의 발달로 2상계 흐름의 문제들도 해결된 상태이다.

 

2-2) Dry Powder

① 금속화재용 분말약제로 고온의 가연성 금속화재에 사용하는 소화약제들을 의미한다.

② 않은 금속들이 물과는 격렬하게 발열하며 반응하기 때문에 Wet Chemical 이나 물을 금속화재에 사용할 수는 없다. 고온의 금속이 물과 접촉하면 수소를 발생하며 급격히 연소하기 때문이다.

③ 대표적 Dry Poeder 약제의 작용

 

Pyrene G-1

- 분말상 Graphite(흑연)와 인산화랍물이 주성분이다.

- 가열될 때 인산화합물은 증기를 발생하여 연소되는 금속으로서 산소공급을 차단하며, Graphite는 전도에 의한 방출로 금속자체온도를 발화점 이하로 냉각시킨다.

- 심한 역화의 위험성 때문에 쇼벨이나 손수레로만 적용되며 매우 근접한 위치에서 주의깊게 한꺼번에 적용하여 금속세공 부스러기, Chip,분진 등의 화염확산이나 폭발을 방지하여야 한다.

- Dry Powder는 연소되는 금속위에 1인치 두께의 피막을 형성하도록 하여 금속이 냉각될 때까지 교란 받지 않고 그 상태가 유지되도록 하여야 한다.

 

Met-L-X

- 염화나트륨이나 일반소금에 고화방지용 첨가제나 Plastic 이 첨가되며 Plastic은 녹아서 Powder를 연소되는 금속의 cake 속으로 스며들 게 한다.

- Met-L-X 와 이와 유사한 분말들은 소화기 내에 내장될 수도 있으며 그 한계는 10피트까지이다.

- 분출되는 분말과 함께 연소금속의 조각들이 주위로 날리지 않도록 상당한 주의를 기울여야 한다.

- 금속의 수직 표면에 달라붙어 커다란 연소금속 화재에 이용될 때 큰 이점이 있게된다.

금속와재의 소화약제로 이용되는 Dry Powder

 

2-3) 분말소화제의 용도별 적용