침전 실험을 통한 침윤소화약제의 소화성능 평가 및 기술기준 개선방안

Abstract

화재는 예측 불가능하고 가연물마다 대응이 달라 단순 소화수로 진압하던 시대를 넘어, 가연물의 특성과 화재의 구분에 따른 진압 방법이 요구되는 상황이다. 여기서 말하는 화재의 구분이란 유류와 같이 표면에서 발생하는 증기에 화염이 형성되는 표면화재와 석탄, 왕겨와 같이 다공성 물질의 화재 시 발생되는 심부화재 등으로 구분할 수 있다. 그 중, 심부화재는 가연물의 중심부에서 발화지점(Point of Origin)이 형성되는 것으로 표면화재와 달리 발생 사실을 인지하기 어렵고, 일반적인 소화수만으로 진압하기 어려운 무염연소이다. 일반적인 소화수로 심부화재 진압이 어려운 이유는 소화수의 높은 표면장력과 석탄 등 다공성 물질에서 생성되는 휘발성 물질(유분기)이 서로 계면활성화가 되지 않기 때문이다. 결국, 심부화재의 대응을 위해서는 일반 소화수가 아닌 침윤소화약제를 활용한 화재 진압이 이루어져야 한다. 본 연구에서는 심부화재에 사용되는 침윤소화약제의 효과성 증대를 위한 기술기준 개선방안을 제시하였다. 이를 위하여, 일반 소화수 3종, 해외 Wetting Agent 2종, 국내 침윤소화약제 3종을 각 1~3% 농도로 정수와 혼합하여 실험을 수행하였다. 침투 대상 물질은 30% 이상의 휘발분을 함유하고 있는 석탄 분말과 입자 크기 6.8mm의 왕겨를 대상으로 하였고, 5회 반복 실험 결과 일반 소화수 3종은 높은 표면장력으로 인하여 두 물질의 습윤이 어려운 것으로 확인되었다. 국내 침윤소화약제 3종은 왕겨에서 최대 46% 침전되었으며, 석탄은 1% 수준에 그쳤는데 이는 석탄의 높은 유분기 때문인 것으로 확인되었다. 반면, 해외 Wetting Agent 2종은 왕겨 최대 93%, 석탄 최대 87%를 침전시켰다. 이러한 침전율의 차이를 확인하기 위하여 국내 기술기준을 확인한 결과, 침투력과 관련된 시험 항목은 표면장력 측정뿐이었으며, 소화성능평가도 일반 A급 목재 탑인 것으로 확인되었다. 반면, 해외 NFPA 18 Standard on Wetting Agents와 미 내무부, 광산국에서 수행한 실험을 분석한 결과, A급 화재 실험 외 B급 유류화재 실험, Wood Fiberboard 관통 실험, 모세관 상승 실험, 침전 실험, 접촉각 측정 실험, 정전기 측정 실험 등이 수행된 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 국내 기술기준도 침투성을 직접적으로 측정할 수 있는 기준 등을 추가하여 침윤소화약제의 효과성을 증대해야 할 필요가 있다고 사료된다.

주제어 : 심부화재, 침윤소화약제, 표면장력, 기술기준, NFPA 18