이산화탄소소화기

이산화탄소 소화기는 이산화탄소를 소화약제로 하는 소화기로 고압가스용기에 저장한 이산화탄소를 특정소방대상물에 방사하여 소화하는 것이다. 

 

 

 

이산화탄소소화기

관련 법규

소방청고시 제2022-31호(NFPC 101)

제4조(설치기준)

③ 이산화탄소 또는 할로겐화합물을 방출하는 소화기구(자동확산소화기를 제외한다)는 지하층이나 무창층 또는 밀폐된 거실로서 그 바닥면적이 20㎡ 미만의 장소에는 설치할 수 없다. 다만, 배기를 위한 유효한 개구부가 있는 장소인 경우에는 그렇지 않다. 

 

 

이산화탄소 소화기 개요

이산화탄소 소화기는 이산화탄소를 소화약제로 하는 소화기로 고압가스용기에 저장한 이산화탄소를 특정소방대상물에 방사하여 소화하는 것이다. 또한 이산화탄소(CO2)가 고압용기에 충전되어 있어 레버를 작동하면 노즐을 통하여 방사되는 것이다. 이산화탄소는 장기간 동안 변질, 용기의 부식 등이 없으며, 특정소방대상물에 대하여도 오염이 없다. 다만, 이산화탄소의 농도가 5%이상이 되면 독성에 의한 인체에 영향을 주므로 바닥면적이 20㎡ 미만인 좁은 공간 등에서 는 사용하지 않으며 다만 개구부가 있는 경우에만 사용이 가능하다.

이산화탄소는 방출될 때 단열팽창에 따라 온도가 저하되면서 드라이아이스를 형성하고 그 냉각작용을 통해 소화를 돕는다.

장시간 보관해도 변질이나 용기 부식 등이 없으며 방사된 후에는 가스상태가 되기 때문에 좁은 공간에서도 침투가 수월하고 전기에 대한 절연성 및 방사 후 소화약제에 의한 2차피해를 막을 수 있다.
이에 따라 약제사용 후 정비나 수리가 곤란한 정밀기기나 전기기기, 차량 등에 비치하는 경우가 많다.
반면 이산화탄소는 다른 소화약제에 비해 소화효과가 비교적 적은 편이며 고압용기를 사용해 제품이 무겁고 가격이 비싸다는 단점을 갖고 있다.

또 밀폐된 공간에서 사용하게 되면 산소농도를 떨어뜨려 산소결핍으로 인한 질식 우려가 있으며 인체에 직접 방사했을 경우에는 순간 온도가 영하 50℃~70℃까지 떨어져 동상피해가 나타날 수 있어 주의가 요구된다.

 

 

이산화탄소 소화약제의 특성

이산화탄소를 소화약제로 사용하려면 KS K 1106 액화탄산의 2종 또는 3종에 적합한 것으로 규정하고 있다.

이산화탄소는 공기중에 0.03 %(용량) 존재하나 공업적으로는 석유등을 원료로 하는 수소의 제조공정 중에서 발생한 기체에서의 회수 또는 발효공업의 부산물의 포집(捕集) 등에 의해 만들어진다. 그 용도는 소화제 외에 탄산나트륨, 요소의 제조원료, 주물, 용접, 냉동용 등이 있다.

이산화탄소 소화약제는 용기내에 규정량이 충전된 이산화탄소는 압축되어 액화하고 있지만 온도에 따라 그 압력은 변화한다.

<그림 1> 이산화탄소온도-압력 곡선

 

압력변화의 정도는 충전비에 따라 다르다. 충전비란 소화약제 1 ㎏당의 용기내용적의 L수이다.

 

충전비(L/kg) ＝ 용기내용적(L) / 충전소화약제량(kg)

 

 

용기 내에서 방사된 후에는 가스상태로 되므로 좁은 공간에서도 침투가 잘되고, 전기에 대한 절연성 및 방사 후 소화약제에 의한 오손이 없으나 다른 소화약제에 비하여 소화효과는 비교적 적다. 따라서 약제 사용 후 정비나 수리가 곤란한 특정소방대상물의 소화에 적합하다.

 

<표 1> KS K 1106 액화탄산의 품질

 

 

이산화탄소소화기 소화원리

공기의 산소함유량은 통산 21 %이지만 이것이 15 %가 되면 수소, 아세틸렌, 이황화탄소, 일산화탄소 등의 특수한 물질을 제외한 통상의 가연물은 연소할 수 없게 된다.

이산화탄소는 불활성가스이고 이것을 공기 중에 40 % 혼합하면 산소 농도는 15 %가 되고 연소물은 질식작용에 따라 소화된다. 또 노즐에서 이산화탄소가 방출될 때의 단열팽창에 따라 온도가 저하해서 드라이아이스가 생기고 그 냉각작용으로 소화를 돕는 효과가 소화기의 주효과이다. 

 

 

이산화탄소소화기의 구조 및 특성

용기는 250 ㎏/㎠의 내압시험을 행한 용기를 사용하고 있다.

또한 충전비는 1.5이상으로 하고, 안전밸브의 작동압은 일반적으로 용기내압시험 압력의 10분의 8이하로 하고 있으나, 소화기용은 (200～250) ㎏/㎠의 범위에서 파열하는 봉판식 안전변을 밸브에 설치하고 있다.

밸브는 황동재질로 레버개폐식으로 되어 있고 용기 밑부분에 도달하는 사이폰관이 접속되어 있다. 밸브의 방출구에는 내압호스 또는 연결관이 접속되어 있다. 호스 및 연결관은 160 ㎏/㎠의 수압에 견디는 강도를 가진 것으로 연결관은 방사할 때 심하게 냉각되므로 고무 등 열의 불량도체로 덥혀 있다. 호스 또는 연결관 끝부분에 노즐 및 방사혼이 부착되어 있다. 노즐은 황동제로, 혼은 합성수지 등의 전기 절연성이 있는 강인한 재료로 만들어지고 있다.

특히 이산화탄소소화기는 다른 종류의 소화기에 비해 중량이 무거워 이동 및 취급 등에 불편함이 있으나 이산화탄소의 특성에 따라 소화 후에 오손이 없고, 대전성에도 강하므로 대부분 정밀기기, 전기기기, 차량 등에 비치하고 있다.

 

<표 2> 이산화탄소소화기 제원 예

 

<그림 2> 이산화탄소소화기(출처: FPN(소방방재신문사ㆍ119플러스))

 

Reference : 1. 소방방재청 소화기구의 화재안전기준(NFSC101) 해설

2. https://www.fpn119.co.kr/13294