화재의 분류 / 연소와 소화원리 / 소방시설의 종류

화재의 분류 / 연소와 소화원리 / 소방시설의 종류

 

 

 

1. 소방시설의 종류

1) 개요

소방시설의 종류에는 크게 5가지로 분류된다. 화재발생에서부터 소화에 이르기 까지 과정을 연상하면 쉽게 이해할 수 있다.

화재발생시 일반적 조치사항

① 경보(사람 또는 기계/전기설비에 의한 화재사실 전파)

② 소화(화재를 발견한 사람은 인근에 있는 소화기구를 활용하여 소화)

③ 피난(소화와 동시에 피난을 하며 , 소화 불가능시 최후의 수단은 피난)

④ 소화활동설비 (일정시간 경과 후 소방대가 도착할 것이며 , 이때는 소방관에 의한 제연설비 , 연결송수관 등 소화활동설비가 필요함)

⑤ 소화용수설비 (소방차에 확보된 수원의 양은 제한되어 있으므로 일정 지역이나 건축물 마다 장시간 소화활동에 필요한 소방용수 필요함)

 

2) 소방시설의 종류

1) 경보설비 : 화재사실을 알리는 설비

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→ 비상경보설비 , 자동화재탐지설비, 비상방송설비 , 시각경보기 등

2) 소화설비 : 화재를 진압하는 설비

→ 수계소화설비 - 옥내소화전, 스프링클러설비, 물분무소화설비, 포소화설비 등

→ 가스계소화설비- 할론, 이산화탄소, 청정소화약제 소화설비 등

3) 피난설비 : 건물축내에서 피난을 위한 설비

→ 구조대, 완강기, 피난교, 피난트랩 , 미끄럼대, 다수인 피난장비 등

4) 소화활동설비 : 확대화재 이후 소방관의 소화활동에 필요한 설비

→ 연결송수관설비, 제연설비, 무선통신보조설비, 비상콘센트설비, 연결살수설비 등

5) 소화용수설비 : 대부분 화재현장에서 부족한 수원을 확보하기 위한 설비

→ 소화수조, 소화전 등

 

 

2. 화재의 분류

1) 개요

화재는 가연물의 종류에 따라 다양한 양상을 보이며, 연소되는 형태도 각각 다르다. 그러나 우리가 주위에서 전기, 가스, 목재, 유류화재 등을 쉽게 볼 수 있듯이 화재분류에 있어서도 상식에서 크게 벗어나지 않는다. 이와 같은 화재를 분류하는 목적은 소화에 대한 적응성을 판단하기 위한 것이며, 국가마다 약간씩 다르게 분류하고 있다.

 

2) 화재분류

2-1) 국내와 외국의 화재분류

국 내		미국방화협회(NFPA 10)		국제표준화기구(ISO 7165)
A	나무, 옷, 종이, 고무 등 의 일반가연물	A	나무, 옷, 종이, 고무 등의 일반가연물	A	연소시 불꽃을 발생시키는 유기물질, 고체물질 화재
B	인화성액체, 가스 등의 유류화재	B	인화성액체, 가스 등의 유류화재	B	액체 또는 액화하는 고체로 인한 화재
C	통전중인 전기 등에서 발생한 화재	C	통전중인 전기 등에서 발생한 화재	C	가스로 인한 화재
D	미분류	D	Mg, Na, K 등의 금속성 화재	D	금속으로 인한 화재
K	미분류	K	가연성 튀김기름을 포함한 조리로 인한 화재	F	가연성 튀김기름을 포함한 조리로 인한 화재

 

2-2) 화재분류의 요약

① 일반화재 : 타고나서 재가 남는 화재 - A(보통화재용)

② 유류화재 : 타고나서 재가 남지 않는 화재 - B(유류화재용)

③ 전기화재 : 전기 시설에서의 화재 - C(전기화재용)

화재는 A급에서부터 K급에 이르기까지 화재의 성상이나 형태 등 특성을 고려하여 위와 같이 분류하고 있으며, 일반인도 쉽게 이해하도록 문자와 색깔로 표시하고 있다.

 

2-3) 외국의 화재분류 특이사항

① 국제표준화기구(ISO 7165)에서는 가스화재를 C급화재로 분류하고 있으며 Mg, Na, K 등의 금속성 물질은 연소시 폭발성질을 가지므로 금속화재로 분류하고 있다.

② 가연성 튀김기름을 포함한 식용유 등은 화재양상과 소화방법이 일반가연물과는 다르기 때문에 K, F급 화재로 구분하고 있다. 식용유는 발화온도가 288℃~385℃로서 발화점과 인화점의 차이가 작아서 유면상의 화염을 제거하여도 기름의 온도가 발화점 이상이기 때문에 쉽게 재발화 가능성이 있다. 따라서 분말소화약제 중에서도 비누화 효과가 있는 1종 분말소화약제(NaHCO3)만이 화재에 적응성이 있다.

 

 

3. 연소와 소화원리

1) 연소의 3요소

1-1) 가연물

가연성 물질중 산화되기 쉬운 물질을 말한다. 즉 물질이 산화되기 쉽다는 것은 연소하기 쉽다는 것이고 활성화 에너지가 작아 적은 에너지만으로도 활성화 상태에 도달해서 발화에 이르게 됨과 동시에 반응열이 크기 때문에 연소가 잘 된다는 것이다. 가연물은 금속, 비금속, 유기화합물 등이 거의 이에 속한다. 식용유(대두유)는 4류 위험물 4석유류로서 인화점은 보통 200℃ - 300℃이다.

< Fig01. 연소의 3요소 및 소화원리 >

 

1-2) 산소원

보통의 연소는 공기중의 산소에 의존한다. 공기의 조성을 보면 질소가 78%, 산소가 21%정도 있으며, 기타 아르곤, 질소 등으로 구성되어 있다. 그러나 반드시 공기중의 산소에 의하지 않고 산화제가 산소 공급체의 역할을 하는 경우도 있다.

 

1-3) 점화 에너지

반응계에 필요한 활성화 에너지로서 그 형태는 열적, 기계적, 전기적 에너지로 구분할 수 있으며, 그 에너지의 강도를 온도로 표시한다. 점화에너지는 나화, 고온표면, 단열압축, 전기불꽃, 정전기, 충격, 마찰, 전기장 등 다양하며, 실험에 의하면 최소점화에너지는 0.25mJ 정도이다.

 

2) 소화원리

연소가 지속되기 위해서는 반드시 3가지 요소가 필요하다. 따라서 연소의 3요소에 근거하여 소화의 요소를 도출할 수 있다. 즉 연소 3요소에 필요한 각 요소들을 제어하면 소화가 가능한 것이다. 산소, 열에너지, 가연물의 동시공존 조건을 만들지 않은 것이다.

 

2-1) 제거소화

제거소화는 연소의 3요소 중 가연물을 제거하여 소화하는 것으로서, 예를 들면 아파트 주방 가스렌지 화재시 가스 공급밸브를 폐쇄하거나 유전화재시 폭발물을 이용한 폭풍으로 산소공급을 일시 차단하여 소화하는 경우 또는 위험물 저장탱크 화재시 유류를 다른 저장장소로 옮겨 소화하는 경우, 산림화재시 벌목 또는 지표에 있는 가연물을 제거하여 방화선을 구축함으로서 소화하는 경우 등이 해당된다.

 

2-2) 냉각소화

냉각소화는 연소중의 가연물에 물을 주수하여 열방출율을 낮추거나, 주위에 물을 뿌려 화재실 전체의 온도를 낮춤으로서 연소가 지속되지 못하게 하는 소화방법이다. 즉 가연물이나 주위의 온도를 냉각시킴으로서 소화하는 경우이며, 일반적인 가연물에 가장 효과적인 방법이다. 주수되는 물은 형상에 따라 다양한 형태의 소화능력을 가지며 , 미세한 물방울 일수록 표면적이 커서 많은 열을 흡수하기 때문에 냉각효과가 크며 , 물방울이 크고 운동에너지가 클수록 침투력이 높아져 대형화재에 적합하다. 그러나 전기화재는 절연성이 확보되지 않아 적응성이 없으며, 유류화재에도 적당하지 않다.

 

※ 물의 냉각소화 효과는?

◦ 물 1g을 1℃ 높이는 데는 1㎈의 열량이 필요하다. 즉 물의 비열은 1㎈/g· ℃이다.

◦ 100℃의 물을 100℃의 수증기로 증발시키는데 필요한 증발열은 539(㎈/g)가 필요하다.

예) 20℃의 물 1리터가 100℃의 수증기로 변하는데 필요한 열량은 ?

⇒ 1000g×1(㎈/g)×(100-20)+539(㎈/g)×1000g = 619,000㎈ = 619k㎈ 흡수

 

2-3) 질식소화

기체에 있어서 같은 상태의 같은 부피 내에는 항상 동수의 분자가 존재하므로 외부에서 공기내로 다른 기체가 주입되면 산소 농도가 떨어진다. 산소를 어느 정도 희석해야 소화가 되는지에 대하여는 연료마다 다르나 탄화수소의 기체는 보통 15%이하가 되면 연소하기 어렵다. 따라서 질식소화는 보통 밀폐공간의 소화에 효과적이며, 이산화탄소, 불연성가스 등을 소화약제로 사용하며 물도 질식소화의 효과가 있다.

 

※ 물의 질식소화 효과는?

◦ 물은 1g/1㎤의 값을 갖는다. 물의 화학식은 H2O로서 질량은 1몰에 18g 이며, 이때의 부피는

22.4ℓ이다. 따라서 1g/18g = 0.055mol 이며, 이때의 부피는 0.055 × 22.4 = 1.232ℓ = 1,232㎤

이다. 1,232㎤ × (373°Ｋ /273°Ｋ ) = 1683㎤ 즉, 물 1g이 100% 수증기로 증발하였을 때

체적은 약 1700배가 된다.

 

2-4) 부촉매 소화(억제소화)

물질의 반응에는 많은 영향인자가 있으며 , 일정조건에서 제3의 물질을 투입하면 반응속도가 빨라지거나 느려지는 경우가 있다. 이때 영향을 미치는 제3의 물질을 촉매라 한다. 촉매에는 반응을 활성화 하는 정촉매와 방해하는 부촉매로 구분되며, 소화에는 연소를 저지하는 부촉매를 사용한다. 소화약제에 사용하는 부촉매 물질로는 반응성이 강한 7족 원소가 포함된 약제를 주로 사용하는데 이를 할로겐화합물 이라하며 , 염소(Cl), 플루오르(F), 브롬(Br) 등이 있다. 일반적인 화학소화는 연쇄반응을 억제하면서 동시에 냉각, 희석, 연료제거 등의 작용을 한다.