여러 화생방 방호에 관한 오해들이 아직 인터넷에 많이 돌아다니고
있는데요.
화생방 방독면의 방호원리에 대한 이해가 있으면 조금 해소되지 않을까 싶어 이에 대해
정리해 보았습니다.
방사능을 막을 수 있는지, 정말 30분 땡인지, 공기통이 필요한 건지;;
알아보겠습니다.
화생방 정화통은 입자필터와 가스필터로 구성되어
있습니다.
오염된 공기가 먼저 입자필터를 지나며 여과되고 가스필터를
지나며 나머지 가스가 여과됩니다.
1. 입자필터
Particulate
Filter
작은 액체, 고체입자를 여과합니다.
화생방 정화통에 사용되는 고효율입자필터(HEPA) 는 0.1μm~0.3μm (100~300
나노미터) 내외의 크기 입자로 테스트를 하는데
보통 99.97% 이상의
여과효율을 가져야만 통과가 됩니다. 이 말은 10,000개의 입자가 들어오면 3개 이하의 입자만 필터를 통과한다는
의미입니다
그렇다면 0.1~0.3μm 이하의 입자는 여과가 안 되느냐?
그렇지는 않습니다.
HEPA 필터의 경우 0.1~0.3μm 의
입자크기보다 작은 것은 오히려 더 여과효율이 높은 특이한 현상을 보입니다.
이미지 출처 : CBRN Protection, Edited by Andre
Richardt et al., 2013
전체
입자크기 영역중 0.1~0.3μm 가 가장 여과가 잘 안되기 때문에 이 영역에서 테스트를 하고
이외의 영역에서는 99.97% 이상의 여과효율을 기대할 수 있습니다 (여과효율은
HEPA 등급에 따라 차이가 있습니다)
이로 인해 HEPA 필터는
생물무기는 물론 방사능 낙진(세슘, 스트론튬, 플루토늄 등)을 매우
높은 효율로 여과 가능합니다.
작은 방사능 낙진은 0.5μm 내외의 크기를 가집니다
참고로 알파, 베타, 감마선을 막는 것은(외부피폭) 방독면과 관련이 없습니다. 이는
보호복과 대피장소와 관련된 일입니다.
HEPA필터는 휘발성이 매우 낮은 화학무기의 여과 또한 가능합니다.
액체로 존재하는 VX, 고체로 존재하는 구토작용제(DA,DM,DC) 가 이에
속합니다.
2. 가스필터
Gas Filter
입자필터 다음에는 활성탄으로 구성된 가스필터가 가스를
여과합니다.
가스필터는 크게 두 가지 서로 다른 방법으로 가스를
여과합니다.
1. 물리적흡착
Physical
Adsorption
잘 알려져 있는, 활성탄의 넓은 표면적을 통한
흡착입니다.
수많은 미세기공 덕분에 활성탄 1g 의 표면적은
1000m2 이상으로 대단히 넓습니다.
미세기공 안에 가스가 분자 단위로 흡착됩니다.
물리적 흡착은 휘발성(증기압)이 낮은 유기가스(Organic Vapor) 여과에만 적합하며 휘발성이
낮을수록 잘 흡착됩니다.
미국 CDC 산하
NIOSH 에서 규정한 CBRN Organic Vapor
Family
이미지 출처 : CBRN Canister Requirements, Mr. Terry Thornton, Niosh,
신경작용제, 수포작용제, 구토작용제가 이에
해당되며
사린(GB), VX, 머스타드(HD), 니트로젠
머스타드(HN), 루이자이트(L), DA, DC 등이 있습니다.
주요 신경, 수포작용제 중 사린가스가 휘발성(증기압)이 가장 높아 여과하기
힘들므로
사린가스를 이용해 화생방 정화통의 신경, 수포작용제 여과성능을
테스트합니다.
산업용가스의 경우 역시 휘발성이 높은 대표가스 시클로헥산을 이용해
테스트합니다.
물리적 흡착은 완전한 고정이 아니기에 탈착이 이루어질 수
있으며
이로인해 활성탄 내부에서 탈착과 흡착이 반복되며 조금식
화학작용제가 이동할 수 있습니다.
농도가 낮을수록 방독면의 수명은 길어지지만
활성탄 내부에서
화학작용제의 이동(Migration)으로 아주 오랫동안 사용하기는 힘듭니다.
기공이 화학작용제로 포화되거나 내부에서 이동하던 화학작용제가 활성탄 끝까지 이동하면 수명이
끝납니다.
2. 화학적
흡착
Chemical
Adsorption
휘발성이 높고 가벼운 산성가스(Acid Gas)는 물리적 흡착으로 제거가 잘 되지
않습니다.
활성탄 표면에 입힌 금속이온을 통해 휘발성이 높은 가스에 대한
여과를 수행합니다.
예 : CuO + H2S -> CuS +
H2O
활성탄 표면의 금속이온과 가스의 직접적인 화학반응을 통해 가스가 활성탄 표면에
고정되며
영구적인 고정으로 탈착되지
않습니다.
금속이온이 모두 소진되고 나면 더 이상 가스여과가 불가능해
물리적 흡착에 비해 흡착할 수 있는 가스의 양이 적습니다.
혈액작용제, 질식작용제가 이에
해당되며
시안화염소(CK),
시안화수소(AC), 아르신, 포스겐, 염소
등이 있습니다.
산성가스 SO2의 농도별 정화통 수명. 가스농도가 내려가면 정화통 수명이
증가합니다.
이미지 출처 :
6000 시리즈 반면형 호흡보호구 사용설명서, 3M,
2010
산성가스 역시 농도가 낮을수록 방독면의 수명은
길어집니다.
혈액작용제(CK)에 대해 30분 지나면 방독면이 무력화된다.. 는 잘못된 생각입니다.
농도에 따라 방독면 수명은 천차만별입니다.
미국 민군 통합규격인 NIOSH CBRN CAP-1 규격의
산성가스(혈액, 질식작용제)에 대한 테스트 시간은 15분입니다
CBRN 정화통이 15분 쓰라고 만들었을까요? 아닙니다. 테스트
농도에서의 시간이 15분일 뿐
농도에 따라 사용시간은 변합니다.
농도의 제시없는 시간비교는 의미가
없습니다.
참고자료
CBRN
Protection, Edited by Andre Richardt, Birgit Hulseweh, Bernd Niemeyer,
Frank Sabath, WILEY-VCH, 2013, 279-292page
"방독면 정화통의 방호원리", 김병섭,
국방과 기술, 1998
"How an Organic Vapor
Respirator Cartridge Works", 3M, 2012,
http://multimedia.3m.com/mws/media/990135O/how-an-organic-vapor-cartridge-works.pdf
"CBRN Canister
Requirements", Mr. Terry Thornton, Niosh,
https://www.cdc.gov/niosh/docket/archive/pdfs/niosh-010/0010-101603-thornton_t_presentation.pdf
"NIOSH CBRN RESPIRATORS", US Navy, 2014
"6000 시리즈 반면형 호흡보호구
사용설명서", 3M, 2010
글 :탄소중독화성인
첫댓글 좋은글 감사합니나. 혹시 정화통 제고가 있나요?? 미리 챙겨두세요....3월 말까지는.... 구경하기 힘들다고 하는데요....
감사합니다 정화통 재고는 작은거 2개만 있고요.. 3월 중순 이후가 되어야 들어온다고 하네요
두건형도 거의 다 빠지고 총판, 본사 재고 없습니다
@탄소중독화성인(창원) 그래서 미리....ㅎㅎ 비축했어요...ㅎㅎ
@건강하자임사장(경기) 잘 하셨습니다ㅎㅎ 미리미리 비축해야 한다는거 많이 느낍니다
잘정리된 좋은 자료네요 헤파필터가 여러용도로도 쓸모가 많군요
근데 소방쪽 공무원이나 소방 학자들 만나서 얘기해보니 생각외로 넘 무지한 사람 많더군요 일반인(개돼지?)들에겐 방독면보다 물수건이 더 낫다고 큰소리로 말하는 자도 있고
감사합니다^^
물수것이 더 낫다고 전문가가 얘기한다면.. 참 안타깝네요 ㅠㅠ 죽어도 된다는건지 전혀 모르시는건지..
궁금했던건데 잘봤습니다
혹시 사진에있는 정화통이 화생방 방호용
으로 얼마나 효과가 있을지 알수있을까요?
정화동 앞에는 헤파필터가 적용되어있습니다
네 감사합니다~
미국기준 유기, 산성, 특급필터
유럽기준 유기, 무기, 산성, 특급필터 (A갈색, B회색, E 노란색, P3 흰색) 이면 화생방 방호가 됩니다
하지만 최소 조건일뿐 화학작용제에 대한 방독면재질 저항성 등 추가적인 테스트가 필요하기 때문에 원칙적으로는 화생방에 사용해서는 안되긴 합니다^^;
만약 상기 방독면이 특급필터 장착되었다면 최소 필터조건은 충족하지만 사진으로 봐서는 방진필터를 앞에 따로 부착한것 같은데 아마 특급필터는 아닌 1급 필터일것 같네요 이경우 화생방 방호능력은 제한적입니다. (없는것보단 훨신 낫습니다)
@탄소중독화성인(창원) 정확히 보셨네요^^
역시 전문가!
앞쪽 헤파필더는 특급방진필터를 잘라서
사용할 예정입니다
방진필터는 남아돌거든요 ㅎ
@BladeRunner(경북) 감사합니다^^
아직 전문가 되려면 한참 멀었네요 헷갈리는게 많아서.. ^^;
그런 방법도 있겠군요~ 가성비도 좋겠고요 다만 공기저항이 다소 생길 수 있긴 하겠습니다