소화(화재)

1. 개요2. 방법

2.1. 냉각 소화2.2. 질식 소화2.3. 제거 소화2.4. 억제 소화(화학소화, 부촉매소화)

消火 / extinguishment

1. 개요

불을 끄는 행위.

진화와는 비슷한 의미지만 조금 차이가 있는데 건물이나 물건에 옮겨붙은 불을 끄는 행위를 말한다.

소화기는 초기 단계의 화재에 대응하기 위해서 개인적으로 갖추고 있는 물건이다.

2. 방법

연소의 조건을 없애면 된다. 일반적으로 연소가 진행되려면 세 가지 조건인 산소, 가연성 물질, 발화점 이상의 온도가 모두 만족되어야 하는데, 이 중 하나 이상의 조건을 차단하면 연소를 중단시킬 수 있다.

산소를 차단하는 방법이 가장 흔히 쓰인다. 이를 질식 소화라고 하는데, 흔히 사용하는 분말형 소화기가 이 원리다. 소화기에서 나온 하얀 분말은 고온에 노출되면 빠르게 분해되며 이산화 탄소를 발생시켜, 가연성 물질과 산소의 접촉을 차단한다. 그 밖에 모래로 덮는 것도 이 원리.

일반적으로 불을 끄는 데 사용되는 물은 증발잠열도 세고 비열도 크기 때문에 산소와 열을 동시에 차단해버릴 수 있다. 다만 일반 화재(A형)만 이러한 소화가 가능하며, 유류 화재(B형)나 전기 화재(C형), 금속 화재(D형)는 물로 진압이 안 된다. 유류 화재(B형)의 경우에는 물을 뿌릴 시 되려 화재가 일시적으로 더 커지기까지 한다. 금속 화재(D형)중 마그네과 같은 금수성 물질의 발화로 일어난 화재의 경우 물을 뿌릴 경우 더 격렬하게 반응한다.

2.1. 냉각 소화

열에너지는 초기 발화의 원인이며, 고체와 액체를 열분해 또는 증발하게 하여 가연성 증기 또는 기체를 생성하는 등 연소반응을 지속시키는 주요인이다. 냉각소화는 가연물의 온도를 발화점(착화온도) 이하로 떨어뜨려 열분해나 증발에 의해서 발생하던 가연성증기의 농도가 연소범위의 하한계 아래로 떨어지도록 하는 소화방법이다. 냉각소화에 주로 사용되는 약제로는 물이며, 물은 증발 잠열이 539 cal/g로 매우 높아서 냉각소화의 목적을 달성하는 데 유용한 물질이다.

2.2. 질식 소화

산화제는 일련의 화학반응과정을 통해 산소나 산화가스를 생성하는 물질을 말한다. 산화제는 그 자체가 가연성은 아니지만 가연물과 결합할 때 연소를 돕는다. 가장 일반적인 산화제로 산소가 있다. 일반적인 공기 조성비는 질소(N2)가 78%, 산소(O2)가 21%, 아르곤(Ar) 0.93%, 이산화 탄소(CO2) 0.03%로 이루어져 있다. 따라서 산소농도가 21%를 넘는 풍부한 산소의 경우는 연소의 속도가 더욱 빨라지며, 일반적인 상태에서보다 훨씬 쉽게 발화하게 된다. 반대의 경우로 일정농도 이하의 산소의 경우 연소현상이 중지된다. 일반적으로 섭씨 21도와 같은 실내온도에서 14%의 낮은 산소농도에서는 연소반응이 일어나지 않는다. 실내온도가 증가하면 더 낮은 산소농도에서도 불꽃연소가 발생하기도 한다. 연소 물질에 따라 연소에 필요한 산소량이 다르다. 이렇게 연소에 필요한 공기 중 최저 산소농도를 한계산소지수(LOI, Limited Oxygen Index)라 하며, 높을수록 연소가 어려운 것을 의미하며 그 수치가 26 이상이면 난연성으로 분류된다. 질식소화는 연소의 물질조건 중 하나인 산소의 공급을 차단하여 공기 중의 산소 농도를 한계산소지수 이하로 유지시키는 소화 방법으로서 광범위하게 쓰이고 있다. 유류화재에서 폼으로 유면을 덮어서 불을 끄는 것, 이산화 탄소 등 불활성가스의 방출로 화재를 제어하는 것, 발화초기에 쓸 수 있는 응급조치로 담요나 모래 등으로 덮어서 불을 끄는 것, 혹은 연소가 진행되고 있는 구획을 밀폐하여 소화하는 것 등이 질식소화의 예이다. 가연물로부터 발생하는 가연성증기의 농도를 엷게 하여 연소범위의 하한계 이하로 함으로써 소화의 목적을 달성하는 “희석소화”도 광의로 해석하면 질식소화로 볼 수 있다. 이산화 탄소(CO2)와 같은 비활성 가스를 사용하여 불이 나는 곳을 덮는 것과 거품으로 가연물을 감싸 산소를 가연물로부터 분리하는 방법이 그 예이다.

2.3. 제거 소화

화재가 발생했을 때 연소물이나 화원을 제거하여 소화하는 방법을 제거소화법이라 한다. 이 방법은 가연성물질을 파괴, 제거, 이동시켜 수열면(受熱面)을 작게 하여 연소를 저지시키는 방법이다. 가장 흔한 제거방법은 액체나 기체 가연물의 흐름을 차단하거나 화재 전파 경로에 있는 고체가연물을 옮김으로써 제거하는 방법이다. 또 다른 방법으로는 모든 가연물이 소모될 때까지 강제연소를 시키는 방법이 있다. 현실적으로 적용되는 예로서는 화재현장에서 대상물을 파괴하거나 제거하여 연소를 방지하거나, 가스화재에서 밸브를 잠금으로써 연소를 중지시키는 방법, 그리고 산림화재에서 화염이 진행하는 방향에 있는 나무 등의 가연물을 미리 옮기거나 미리 태워서 제거하여 추가확산을 막는 것 등이 있다.

2.4. 억제 소화(화학소화, 부촉매소화)

연소가 지속되기 위해서는 충분한 열에너지가 가연성증기나 가스를 지속적으로 생성시키는 연쇄반응(chain reaction)이 필요하다. 연소시 수산화라디칼과 같은 활성화라디칼은 화학반응을 통하여 열을 발생하게 되며, 이때 발생된 잠열은 주위 인화성 물질이 연소하는 데 소요되는 에너지원으로 작용하게 된다. 억제소화는 화염으로 인한 연소반응을 주도하는 라디칼을 제거하여 연소반응을 중단시키는 방법으로 화학적 작용에 의한 소화법이다. 연소과정에서 발생하는 수소라디칼이나 수산라디칼을 흡수하는 하론이나 분말소화약제를 투입하여 연소를 화학적으로 억제하는 것이다. 이러한 소화방법은 기체가연물과 액체가연물에 효과적이다. 하지만 훈소화재의 경우에 이 소화법을 사용하는 것은 비교적 많은 시간과 높은 농도의 소화약제가 요구되므로 비실용적이다.