분말소화약제
1. 개요
⑴ 분말 소화설비는 급격히 확대하는 가연성 액체의 표면화재에 가장 효과적이고 능률적이며 또한 소화 분말은 전기의 부도체이므로 전기설비에도 사용되며 급 격히 연소 확대하는 공장의 진화에도 좋다.
⑵ 분말소화약제는 유동성을 높여주기 위해 입도가 극히 작은 미분상태로 만들어 고압의 기체팽창을 이용한다.
⑶ 고압의 기체는 분말약제 저장용기 속에 기체를 고압으로 충전시켜 놓았다가 화 재시 용기로부터 분말과 고압기체를 함께 방출하는 축압식과 약제 저장용기와 고압기체 저장용기를 별도로 설치하여 상호 연결시켜 두었다가 화재시 고압기체 용기의 기체가 분말용기내로 들어가게 한 다음 함께 방출하는 가압식이 있다. 가압기체로는 주로 질소()가스와 이산화탄소()가 이용된다.
2. 분말소화약제의 구비조건
⑴ 유동성
소화기 방사효율 및 소화성능 향상을 위해 분말이 가스압에 의해 균일하게 혼합 되고 유동성이 좋게 활제를 첨가하여 내부마찰을 감소시킨다.
⑵ 미세도
분말은 미세할수록 화염과 접촉시 반응이 빠르고 표면적이 커져서 소화효과가 좋다.
⑶ 내습성
분말이 방습이 불완전하면 시간 경과에 따라 수분을 흡수하여 유동성이 감소되며 입자간의 응집으로 인하여 소화효과가 감소한다.
⑷ 비고화성
분말은 미세할수록 입자간의 인력이 강해져 응집현상이 발생하게 되며 여기에 습기가 침투하면 뭉쳐지게 되며 이 경우 압력을 가하여도 방사되지 않는다.
⑸ 겉보기비중
약제의 입도분포에 따라 좌우되며 입자가 고울수록 겉보기 비중은 작아진다.
⑹ 무독성 및 내부식성
정상적인 상태에서 독성이나 부식성이 없어야 한다.
3. 분말소화약제의 종류 및 주성분
⑴ 제1종 분말 : NaHCO3, B․C급화재, 백색
① 분해반응
㈎ 270℃에서의 반응 : 2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O - Q(30.3 ㎉)
㈏ 850℃에서의 반응 : 2NaHCO3 → Na2O +2CO2 + H2O - Q(104.4 ㎉)
② 소화작용
㈎ 질식작용 : 불연성가스인 CO2 및 수증기(H2O)에 의해 가연물의 표면을 덮어서 산소공급을 차단하여 질식작용
㈏ 냉각작용 : H2O의 증발잠열에 의해 주위의 열을 흡수(흡열반응)
㈐ 희석작용 : 분말 미립자(H2O)에 의해 연소농도이하로 희석시켜 가연성물 질의 생성을 억제.
㈑ 부촉매작용 : Na+에 의한 부촉매 작용에 의한 연쇄반응을 억제
㈒ Knock Down 효과 : 연소중의 가연물에 분사되면 우선 가연물의 표면을 덮어서 산소공급을 차단하여 질식시키며, 동시에 분말이 연소중의 불꽃과 연소물질을 입체적으로 포위하고 부촉매작용에 의한 연소의 연쇄반응을 중단시켜 순식간에 불꽃을 사그라지게 하는 작용(보통 약제 방사후 10~ 20초 내에 소화)
㈓ 비누화 현상 : NaHCO3를 지방이나 식용유의 화재에 사용하면 탄산수소 나트륨의 Na+이온과 기름(지방이나 식용유)의 지방산이 결합하여 비누거 품을 형성하게 된다. 이 비누거품이 가연물을 덮어 산소공급을 차단하여 소화효과를 높이게 되는데 이를 분말소화약제의 비누화현상이라고 한다.
⑵ 제2종 분말 : KHCO3, B․C급화재, 자색
① 분해반응
㈎ 190℃에서의 반응 : 2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O - Q(29.8 ㎉)
㈏ 590℃에서의 반응 : 2KHCO3 → K2O +2CO2 + H2O - Q(127.1 ㎉)
② 소화작용
㈎ 질식작용 : 불연성가스인 CO2 및 수증기(H2O)에 의해 가연물의 표면을 덮어서 산소공급을 차단하여 질식작용
㈏ 냉각작용 : H2O의 증발잠열에 의해 주위의 열을 흡수(흡열반응)
㈐ 희석작용 : 분말 미립자(H2O)에 의해 연소농도이하로 희석시켜 가연성물 질의 생성을 억제.
㈑ 부촉매 작용 : K+에 의한 부촉매 작용에 의한 연쇄반응을 억제
㈒ Knock Down 효과 : 연소중의 가연물에 분사되면 우선 가연물의 표면을 덮어서 산소공급을 차단하여 질식시키며, 동시에 분말이 연소중의 불꽃과 연소물질을 입체적으로 포위하고 부촉매작용에 의한 연소의 연쇄반응을 중단시켜 순식간에 불꽃을 사그라지게 하는 작용(보통 약제 방사후 10~ 20초 내에 소화)
③ 소화성능이 NaHCO3 보다 약 2배 크다.
⑶ 제3종 분말 : NH4․H2PO4(제1인산암모늄), A․B․C급화재, 담홍색
① 분해반응
㈎ 166℃에서의 반응 : NH4․H2PO4 → NH3 + H3PO4(올소인산) - Q
㈏ 360℃에서의 반응 : NH4․H2PO4 → NH3 + H2O + HPO3(메타인산) - Q
② 전해반응
NH4․H2PO4 → NH4+ + H2PO4-
③ 소화특성(효과)
㈎ 질식작용 : 불연성가스인 NH3 및 수증기(H2O)에 의해 가연물의 표면을 덮어서 산소공급을 차단하여 질식작용
㈏ 냉각작용 : H2O의 증발잠열에 의해 주위의 열을 흡수(흡열반응)
㈐ 부촉매작용 : 화재진압의 주원인으로 유리된 NH4+의 부촉매작용에 의한 연쇄반응 억제
㈑ 탈수작용 : H3PO4(올소인산)에 의해 종이, 목재, 섬유 등으로 구성하는 섬유소(cellulose)를 연소하기 어려운 탄소로 급속히 변화시키는 작용에 의하여 섬유소를 불활성 탄소와 물로 분해하여 연소를 차단한다.
㈒ 방진작용 : HPO3(메타인산)에 의해 가연물질이 숯불형태로 연소하는 것을 방지하는 작용으로 숯불에 융착하여 유리상의 피막을 이루어 방진하므로 재연소 방지효과가 크다.
⑷ 제4종 분말 : KHCO3 + (NH2)2CO, B․C급화재, 쥐색
① 분해 및 전해반응
㈎ 분해반응 : 2KHCO3 + (NH2)2CO → K2CO3 + 2NH3 + 2CO2 - Q
㈏ 전해반응 : KHCO3 + (NH2)2CO → K+ + HCO3- + 2H+ + CO3-2 + NH3
② 소화작용
㈎ 질식작용 : 불연성가스인 NH3에 의해 가연물의 표면을 덮어서 산소공 급을 차단하여 질식작용
㈏ 냉각작용 : 흡열반응으로 주위의 열을 흡수
㈐ 희석작용 : 분말 미립자에 의해 연소농도이하로 희석시켜 가연성물질의 생성을 억제.
㈑ 부촉매 작용 : NH4+에 의한 부촉매 작용에 의한 연쇄반응을 억제
㈒ 단점 : 고가이며 국내에는 미 보급되어 있다.
4. 분말소화설비의 장․단점
⑴ 장점
① 소화능력이 우수하다.
② 인체에 무해하다.
③ B․C급 화재에 적응(3종은 A급화재도 적응)
④ 빠른 화재진압(녹다운 효과), 속소성이 좋다.
⑤ 비전도성으로 전기화재에 효과적이다.
⑥ 소화약제의 수명이 반영구적이며 경제성이 매우 높다.
⑵ 단점
① 침투성이 나쁘며 재발화 위험이 있다.
② 냉각효과는 약하다.
③ 분말에 의한 미연소물의 2차 손상이 발생
④ 가시도 약화(피난 방해)
⑤ 분말약제의 특성상 고압의 가압원이 필요하다.