특수방화복의 구성과 겉감

[PBI Products]

1. 특수방화복의 구성

현재 우리나라의 특수방화복은 거의 모든 면에서 미국 NFPA 기준 (NFPA 1971)과 유럽 기준 (EN 469)에 근접한 구성을 가지고 있습니다. 3개의 층(layer)을 가지는 방화복은 제2차세계대전 이후에 NFPA에 도입되었다고 알려져 있습니다. 우리가 1990년대 후반까지 방수복에 의존해왔던 것과는 조금 양상이 다르지요. 세개의 층은 겉감 Outer shell, 중간 방수투습천 Moisture barrier, 그리고 가장 안쪽의 단열층 Thermal liner 입니다. 

이 세 층의 역할은 다 다릅니다.

- 겉감은 불길로부터 안쪽 층들과 피부를 보호하는 역할을 합니다. 열을 차단하는 효과, 그리고 긁힘이나 찢김으로부터 안쪽 층을 보호하는 역할도 겉감의 몫입니다. 보통 겉감에는 발수처리를 하기 때문에 물이나 화학물질이 침투하는 것을 막는 역할도 어느 정도는 겉감이 하고 있습니다. 

- 중간층인 투습방수천으로는 ePTFE 소재가 많이 사용됩니다. ePTFE가 뭐지? 싶으시겠지만, 가장 유명한 ePTFE 를 말씀드리면 바로 이해가 되실겁니다. 고어텍스가 가장 유명한 제품입니다. 역할은 당연히 밖에서 들어오는 물은 막고 착용자가 내는 땀은 밖으로 배출하는 것입니다. 투습방수천이 없다면 방화복은 바깥부터 안쪽까지 흠뻑 젖을 겁니다. 그리고나서 온도가 올라가면... 소방관은 증기에 화상을 입게 되겠지요.
- 안감은 단열기능을 합니다. 바깥에서 오는 열을 막아서 소방관을 화상에서 보호하는 역할을 합니다. 세가지 층 중에서 가장 두꺼우며, 방화복을 입었을 때 더위의 주 원인이 되기도 합니다. 안감이 두꺼워지면 화상 위험은 낮아지지만, 그만큼 더워지기 때문에 얇으면서도 단열 성능을 높이는 게 이 부분을 만드는데 핵심이 됩니다. (물론 잘 되지는 않는다고 합니다.)

위 사진은 세 층에 모두 PBI 섬유가 사용된 방화복입니다만, 저 구성은 미국에서만 사용되는 독특한 구성입니다. 가격이 더럽게 비싸  매우 높거든요. 

2. 특수방화복 겉감

특수방화복 겉감의 역할은 위에서도 말씀드렸지만 안쪽 층들을 불과 열로부터 보호하는 최일선 입니다. 원래는 메타아라미드가 주가 되는 원단이 가장 많이 쓰였는데, 전세계적으로 PBI 원단이 추격하는 상황입니다. 이유는 다음 두 동영상을 보시면 알 수 있습니다.

성능 인증의 기준이 되는 표준 실험들은 착용 시에 원단이 받는 압박을 고려하지 않습니다. 그래서 위 실험에서는 약 200g 정도의 추를 달아서 압박을 재현하고, 약 1000도씨의 불꽃에 원단을 노출시켜봅니다. 이 실험 결과가 암시하는 것은, 고온의 환경에 노출되면 아라미드 겉감은 떨어져 나간다는 것입니다. 연구에 따라 다르지만 중간층과 안감이 최대 70%의 보호역할을 한다고 합니다. 바꿔 말하면 섬락(flashover)이나 역화(backdraft) 가 발생하면 아라미드 방화복은 제 성능의 30% 이상을 잃는다는 것입니다.

메타아라미드 계열 겉감에서 PBI 계열 겉감으로 바꾼 뉴욕 소방국의 사례는 꽤 인상적입니다.

1993년 이전 Traditional Uniform에서 1995년 PBI를 겉감으로 사용하는 Modern Uniform으로 전환 후 화재 1000건 당 화상 발생건 수가 89% 하락했기 때문입니다. 이 결과 덕분에 PBI는 현재도 뉴욕 소방국 방화복 소재로 쓰이고 있습니다.

2009년 특수방화복 도입 시에 겉감을 PBI나 PBO 계열로 한다고 규정한 배경에도 이런 점이 고려된 것으로 알고 있습니다. 특혜 논란 때문에 2014년에 이 부분은 개정이 되었지만요. 

첫번째 동영상에 나오는 아라미드 원단은 현재 우리나라 소방관들이 입는 아라미드 방화복 겉감입니다. 전세계 어디를 가나 PBI 겉감 원단은 PBI 40% 파라아라미드 60%의 조합이고, 파라아라미드로는 케블라나 트와론만이 사용됩니다. 우리나라에서 사용되는 아라미드 원단의 혼방 비율은 메타 아라미드 20%, 파라아라미드 80% 조합인 것으로 알려져있습니다. 제가 알려져있다고 말씀드리는 이유는, 혼방 비율이 대개는 비공개이기 때문입니다. 방화복 라벨을 보시면 대부분 아라미드 100%라고 표시되어 있을겁니다. 하지만 메타아라미드 80% 파라아라미드 20% 조합과 메타아라미드 20% 파라아라미드 80% 조합은 같은 아라미드 100%이지만 전혀 다른 조합입니다. 

다음 글에서는 혼방 비율, 방화복 관리 방법, 그리고 KFI의 시험방법에 대해서 이야기를 해보겠습니다. 긴 글 읽어주셔서 감사합니다. 

[징검다리]

좋은 자료 감사해요