위험물기능사 필기 요약 - 소화(消火)약제

 
 위험물기능사 필기 - 소화(消火) 약제 특징

 

화재를 위한 소화 약제에는 물, 이산화탄소, 포말(단백질이나 화학약품), 할로겐화합물, 분말(화학약품) 등이 있다. 소화기는 이들 소화약제가 들어 있는 기기로 약제와 작동 방식에 따라 구분한다.

소화약제	소화기
물	물소화기
포 (중탄산나트륨)	포소화기
이산화탄소 (액화탄산가스)	이산화탄소 소화기
할로젠화합물 플루오린, 염소, 브로민 (할론)	할로젠화합물 할론소화기
-	강화액소화기 탄산칼륨수용액
분말 4가지 종류	분말소화기
불활성기체 질소, 헬륨, 네온, 아르곤..	산, 알카리 소화기 황산+중탄산나트륨
모래	간이소화기 모래, 질석, 진주암

 
 
소화약제의 소화효과
질식 - 연소물 주위에 체류하여 산소차단
억제(부촉매)- 연쇄반응을 차단
냉각 - 가연물 온도를 발화점 이하로
제거 - 가연물을 제거

희석 - 수용성 물질의 농도(가연성)를 낮춤
유화 - 유화층 생성, 화재를 소화
피복 - 연소물 피복하여 연소를 차단

---

물 소화약제 

장점
-가격이 저렴하다.
-냉각의 효과가 우수하며(물의 기화열로)
-무상주수(안개처럼 뿌리기) 일 때는 질식, 유화효과가 있다.

단점
- 동파 및 응고 현상
- 전기(C급)나 금속화재(D급)에는 적용성이 없다.
- 유류 화재(B급)시 물을 방사하면 연소면 확대로 위험하다.

물 방사방법 및 소화효과
봉상주수 
- 옥내외소화전설비에서 방사하는 가늘고 긴 물줄기 모양 - 냉각효과

적상주수
- 스프링클러와 같이 물방울을 형성 - 냉각효과

무상주수
- 물분무 헤드와 같이 안개 모양으로 분무 방사
- 냉각, 질식, 희석, 유화

 

* 물을 냉각소화약제로 쓰는 이유는 비열과 증발잠열이 가장 크기 때문이다.

---

포 소화약제 (포말)

 

장점
인체에는 무해하고
약제 방사 후 독성가스의 발생 우려가 없다.
유류화재 시 질식, 냉각효과를 나타낸다.

단점
동절기에는 유동성을 상실 효과 떨어진다.
단백(질) 포의 경우는 침전, 부패의 우려가 있어 정기적으로 교체 충전
방사 후 약제의 잔유물이 남는다.


포 소화약제의 구비조건
포의 안정성과 유동성이 좋을 것
독성이 적을 것
유류와의 접착성이 좋을 것(유류화재 진압)
 

화학포의 소화약제
외약제(A제) : 중탄산나트륨(NaHCO3, 베이킹소다),
내약제(B제) : 황산알루미늄( Al2(SO4) 3 )
기포안정제 : 계면활성제, 사포닌, 젤라틴, 가수분해단백질
*중탄산나트륨 = 탄산수소나트륨

 

6개 탄산수소나트륨(베이킹소다) + 1개 황산알루미늄 + 18개  물

 

--> 3개 황산나트륨 (황산은 2가의 나트륨과 반응, 3개 분자 생성  도합 6개 나트륨원자 사용)

--> 6개 이산화탄소 (질식소화)

       - 여기까지 산소 6개, 수소 6개가 남는다.

--> 2개 수산화알미늄 (반응차단)   2AL(OH)3  여기서 사용한다.

-->18개 물 (냉각소화)

 

* 가슴으로는 이해하는데 머리로는 잘 안 된다.

문제)
6몰의 탄산수소나트륨과 반응하여 생성되는 이산화탄소의 량은?

아보가드로 법칙에 따라 기체 1몰의
분자수 6.022 ×10 ²³개
부피는 22.4L이다.

이산화탄소도 6몰이 생기므로
6X22.4= 134.4L 

 

---

기계포 소화약제(공기포 소화약제)
기계적으로 공기와 소화약제를 혼합해 거품을 생성하는 방식.
 

질식 작용: 거품이 연소면을 덮어 산소 공급 차단
냉각 작용: 거품의 수분이 열 흡수
유화 작용: 유류 표면에 막 형성
희석 작용: 수용성 액체 화재 시 농도 낮춤

---

기계포의 팽창비

기계포의 소화약제는 대부분 3%, 6% 농도로 사용되며 포말의 팽창비에 따라 저발포용과 고발포용이 있다. 팽창비는 방출 전 수용액의 양과 방출 후 포의 크기비교한다. 방출 전 포수용액의 체적은 (포 원액 + 물)로 계산한다.

* 저발포용의 팽창비는 6배~20배 이하이다.

문제) 
포의 부피가 600ℓ이고, 팽창비가 150일 때 포원액의 사용량은?
150 = 600 / X
X = 600/150
X= 4ℓ

 

---

포 소화약제의 종류 및 성상

종류	특징	적용화재
단백(질)포 (Protein Foam)	동물성 단백질 점착력 높음, 냄새 강함	유류 탱크, 제4류 위험물
불화단백포 플루오린화 단백포 (Fluoro  - Protein Foam)	단백포 + 불소계 계면활성제 추가 내유성 우수	석유화학 플랜트, Pool Fire
합성계면활성제포 (Synthetic Foam)	유동성 좋음 소화 속도 빠름, 반영구적	고체·기체 연료, 항공기 격납고
수성막포 (AFFF)	얇은 수막 형성 재착화 방지 초기 소화 빠름	유출유 화재, 기름 탱크
내알코올형포 (AR Foam)	알코올 화재에 특화 겔 형성	수용성 액체 연료 화재

* Pool  Fire = 유류 표면의 화재를 말한다.

 

단백(질) 포 소화약제

+ 동물성 단백질의 가수분해물
+ 안정제 - 염화제일철염(FeC1, 염)
+ 물 첨가한 수용액
흑갈색 액체이다.

합성 계면활성제포 소화약제
+ 고급 알코올 황산에스터
+ 고급 알코올황산염
+ 안정제 

수성막포 소화약제(Light water)
+ 플루오린계통의 습윤제
+ 합성 계면활성제가 첨가
+ 물을 첨가한 수용액
단백포 소화약제에 비해 약 300% 효과가 있다.
 
내알콜용포 소화약제
+ 단백질의 가수분해물
+ 합성세제를 혼합 제조 
알코올, 에스터류 같이 수용성인 용제의 화재에 적합하다.

*에스터는 산과 알코올이 반응하여 만들어지는 유기화합물 (질산에스테르, 니트로글리세린, 아세톤)

플루오린화(불화) 단백포 소화약제
+ 단백포
+ 플루오린계 계면활성제 혼합
플루오린의 소화효과는 우수하다.
가격이 비싸다.

문제)
알코올류 화재에 전용 내 알코올용 포를 사용해야 하는 이유는?

일반 포소화제사용 시 알코올이 소포성(거품 제거 성질)을 가진다.

---

이산화탄소 소화약제

싸다.
상온에서 기체로 산소와 반응을 안 한다.
무색, 무취로 화학적으로 안정하고
가연성, 부식성도 없다.
공기보다 1.5배 무겁기 때문에 심부화재에 적합하다.
고농도의 이산화탄소는 인체에 독성이 있다.

허용량은 5,000ppm(0.5%)
액화가스로 저장하기 위하여 임계온도(31°C) 이하로 냉각하고 가압한다.


이산화탄소 소화약제의 소화효과
산소의 농도를 21%를 15%로 낮추어 이산화탄소에 의한 질식효과
증기비중이 무거워(공가, 산소보다) 이산화탄소에 의한 피복효과
이산화탄소 가스 방출 시 기화열에 의한 냉각효과
 

문제)
소화약제 방사 시 열량을 흡수해 질식, 냉각작용을 하는 소화약제는?
이산화탄소(탄산가스)로도 나온다

* 이산화탄소 약제는  B(유류 가스,) C급(전기) 화재에 사용된다.

 

---

분말 소화약제


약제의 종류
3종만 암모늄이 들어가 있다. 암모늄의 특징은 노란색(홍색, 황색)이고 일반화재도 잡는다.

종류	약제	적응화재	착색
제1종	탄산수소나트륨 NaHCO₃	B,C	백색
제2종	탄산수소칼륨 KHCO₃	B,C	담회색
제3종 ABC 소화기	제일인산암모늄 NH₄H₂PO₄	A, B,C	담홍,황색
제4종 고성능분말	탄산수소칼륨 + 요소 KHCO₃ + CO(NH₂)₂	B,C	회색

 

* 탄산이 들어간 소화약제(1,2,4)는 모두 이산화탄소 발생(질식)
* 3종 분말소화기(인산암모늄)는 3종의 화재 진압용으로 많이 사용된다.

* 나트륨결정은 흰색이고, 칼륨 결정은 회색이다.
*" Purple-K"라는 소화기는 4종으로 공항, 산업용 (B, C급 화재)으로 성능이 좋다. 구분을 위해 보라색을 착색한다.

---

분말소화액의 열반응식(열분해)

 

* 대부분의 탄산기  CO₃ 는 2가 음이온이기에 1가 양이온인 Na, K 등은 2개가 붙는다.
* 온도가 더 높으면 산화나트륨, 산화칼륨이 생성된다. 

분말약제	열분해식
1종 NaHCO₃ (탄산수소나트륨)	2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O 2개 나트륨 과 탄산 1개로 탄산나트륨 생성 나머지가 이산화탄소와 물 생성
2종 KHCO₃ (탄산수소칼륨)	2KHCO₃ → K₂CO₃ + CO₂ + H₂O 2개 칼륨 과 탄산 1개로 탄산칼륨 생성 나머지가 이산화탄소와 물 생성
3종 NH₄H₂PO₄ (제1인산암모늄)	NH₄H₂PO₄ → H₃PO₄ + NH₃ 암모니아가 생성되고 나머지는 모두 오르토인산(노말인산) 온도가 더 높으면 메타인산, 피로인산이 생성된다.
4종 KHCO₃ + (NH₂)₂CO (탄산수소칼륨+요소)	2KHCO₃ + (NH₂)₂CO → K₂CO₃ + 2NH₃ + 2CO₂ 탄산칼륨 생성, 암모니아와 이산화탄소

 

* 인산의 종류
메타인산(HPO₃)

피로인산(H₄P₂O₇)

오르토인산(H₃PO₄) - 노멀 한 인산

---

 

분말 소화약제의 소화효과

제1종, 제2종 분말(나트륨, 칼륨화합물)
- 이산화탄소와 수증기에 의한 산소차단에 의한 질식효과
- 이산화탄소와 수증기의 발생 시 흡수열에 의한 냉각효과
- 나트륨염(Na+)과 칼륨염(K+)의 금속이온에 의한 부촉매 효과

 

제3종 분말(제일인산암모늄)
- 열분해시 암모니아와 수증기에 의한 질식효과
- 열분해에 의한 냉각효과
- 유리된 암모늄염(NH3+)에 의한 부촉매 효과
- 메타인산(HPO3)에 의한 방진작용
* 방진작용(가연물이 숯불형태로 연소하는 것을 방지)

 

 

🔽 다음은 할로젠 소화약제

---

분류별 위험물의 소화방법

1) 제1 류 위험물
산화성고체

 - 주수에 의한 냉각소화

알칼리금속의 과산화물

 - 마른 모래로 피복소화, 탄산수소염류의 질식소화

2) 제2 류 위험물
가연성고체

 - 주수에 의한 냉각소화

철분, 마그네슘, 금속분

 -  마른 모래, 탄산수소염류의 질식소화

인화성 고체

 -질식소화(분말, 이산화탄소, 할로젠화합물)

3) 제3 류 위험물
자연발화성물질 및 금수성물질
 - 마른 모래, 팽창질석, 팽창진주암, 탄산수소염류의 질식(피복) 소화

 

4) 제4 류 위험물
인화성 액체로서 가연성
- 질식소화(포말, 이산화탄소, 할로젠화합물, 분말약제, 안개상의 분무주수)

수용성 액체

 -  알코올 포소화약제

5) 제5류 위험물
자기 반응성 물질로서 가연성
- 냉각소화

6) 제6 류 위험물
산화성 액체로서 불연성
 - 다량의 물 냉각소화

---