이산화탄소 소화설비의 개요 및 소화원리

이산화탄소 소화설비의 개요 및 소화원리

 

 

1. 이산화탄소 소화설비의 개요

탄산가스는 화재의 소화뿐만 아니라, 폭발의 방지에도 효과적으로 사용되는 불연성 가스로서 연소의 3요소 중 산소의 농도를 낮춰 소화시키는 질식과 냉각소화 효과가 있다. 보통 대기 중에는 21% 정도의 산소가 있는데 일반 가연물의 경우 이를 약 15～16%이하로 낮추면 연소가 진행되지 못하여 소화되는 원리를 이용한 것이다. 소화약제로서의 탄산가스는 오손, 부식, 손상의 우려가 없고, 소화 후에도 전혀 흔적이 남지 않으며, 기체이기 때문에 어떠한 장소에도 침투가 용이하여 소화가 가능하다. 또한 비전도성의불연성 가스로서 전류가 통하고 있는 장소에도 사용가능하며 , 상온에서 자체압력으로 방출할 수 있어 니트로셀룰로오스나 활성금속 등을 제외 하고 거의 모든 가연성물질의 소화에 사용할 수 있는 것이 장점이다.

 

 

2. 소화원리

1) 질식작용

반응형

공기중의 21%의 산소농도를 15%이하로 저하시켜 질식작용을 한다.

2) 냉각작용

방출시 Joule-Thomson효과에 의해 주위의 열을 흡수하는 냉각작용이 있다.

 

 

3. 적응성

① 인화성 액체, 전기적 위험, 일반가연물, 고체 위험물, 인화성액체연료를 사용하는 엔진 등에 적응성이 있다.

② 또한 Co2소화설비는 A급 화재에 적응성이 있으나 Co2소화기는 방사시 즉시 기화되어 재발화의 위험이 있으므로 A급 화재에 적응성이 없다.

※ 비적응성 : 가연물 자체에서 산소를 공급하는 화합물 <예, 니트로셀룰로오스> 반응성 금속<예, Na, K, Mg>, 금속수소화물<예, SiH 4>등은 적응성이 없다.

 

 

4. 이산화탄소의 성상 및 특성

① 이산화탄소는 상온에서 무색, 무취의 기체로서 독성이 없으며 , 공기 중에는 체적비로 약 0.03%가 존재한다. 또한 화학적으로는 안정된 물질이며 , 부식성이 없고, 비중이 1.53배로 공기보다 무거운 기체이기 때문에 위로 확산되지 않고, 낮은 부분에 체류하게 됨으로서 연소면을 덮어주어 화원을 질식시키는 것이다.

② 불연성가스 소화설비의 소화약제로 이산화탄소가 이용되는 이유는 압축 및 냉각에 의하여 쉽게 액화할 수 있기 때문이다. 상온에서 용기에 충전된 이산화탄소는 액체상태로 액화탄산가스라고도 한다. 탄산가스는 31.35℃이하에서 압축하면 용이하게 액화한다. 이 때의 온도를 임계온도라고 하는데, 이 때 임계압력은 72.75atm이다. 임계온도 이상의 온도에서는 압력과 관계없이 기체로 존재한다. 임계온도와 삼중점(-57℃)사이의 용기내부의 상태는 압력에 따라 기상/액상으로 변한다. 삼중점 이하의 온도에서는 압력에 따라 고체이거나 기체로 존재한다.

③ 가압 액화된 이산화탄소가 대기로 분출될 때, 분출 초기에는 일부의 이산화탄소가 급격하게 기화하여 분출된다. 이와 같이 분사헤드에서 액화탄산가스가 기화하는 경우 주울-톰슨 효과에 의하여 온도가 급강하하여 고체탄산가스인 드라이아이스가 생성된다. 이러한 고체탄산가스인 드라이아이스는 방출가스가 횐연기처럼 보이는 원인이기도 하며 , -78.5℃에서 승화하여 기체탄산가스로 되므로 드라이아이스 1g이 20℃의 기체탄산가스로 되기까지는 약 170cal의 열량을 흡수하기 때문에 이것에 의해서 연소물을 냉각시키는 부수적인 효과가 있다.

 

 

5. 장 ･ 단점

장 점	단 점
· 소화후 약제의 잔존물이 없다. · 전기의 부도체로서 C급 화재에 매우 효과적이다. · 가스상태로 화재심부까지 침투가 용이하다.(비중=1.53) · 약제 수명이 반영구적이며 가격이 저렴하다. · 기화 잠열이 크므로 열 흡수에 의한 냉각작용이 크다	· 질식의 위험이 있어 사용이 제한된다. · 용기 및 배관, 밸브 등이 고압설비이다. · 기화시 온도가 급냉하여 동결의 위험이 있으며 정밀기기에 손상을 줄 수 있다. · 방사시 소음이 매우 심하며 시야를 가리게 된다.

 

 

6. 인체에 미치는 영향

① 이산화탄소는 인체에 있어서 호흡을 조절하는 역할을 함으로서 적당한 산소를 체내에 공급하게 한다. 공기중에 이산화탄소가 6~7%일 때 호흡은 최대로 촉진되며 , 더 이상 증가하면 호흡은 서서히 감소한다. 25~30% 정도에 이르면 최면 효과가 나타나고, 이어서 호흡이 중지된다. 저산소공기를 공급하면 훨씬 낮은 농도의 이산화탄소에서도 호흡이 억눌려지며 , 질식사에 이르게 된다.

② 대개 6~7%의 이산화탄소를 인체에 유해한 한계농도로 볼 수 있으며 , 9%를 넘으면 대부분 사람들이 짧은 시간에 의식을 잃게 된다. 소화를 위해서 필요한 농도는 9%보다 훨씬 높다. 또한 액화 이산화탄소가 분사노즐에서의 팽창 및 기화시 주울-톰슨의 효과와 주위로부터의 기화열 흡수에 의하여 -83℃까지 하강하게 되므로 동상의 위험이 있다.

< Fig01. 이산화탄소설비 계통도 >