할로겐화합물소화기

할로겐화합물소화기는 할론가스를 소화약제로 사용하며 다른 소화약제와 달리 분자 안에 존재하는 불소, 염소, 브롬이 가열로 인해 원자상태로 따로 떨어지게 되고 이것이 연쇄반응을 확대시키는 활성물질과 결합해 연쇄반응을 차단하는 화학적 작용을 통해 화재를 진압한다.

 

 

 

할로겐화합물소화기 

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. 

 

 

할로겐화합물 소화기 개요

할론1211, 할론1301, 할론1011, 할론2402 등과 같은 소화약제를 사용하는 소화기를 할로겐화합물소화기라고 말하는데 할론1011 및 할론2402 소화약제를 사용하는 소화기는 우리나라에서 거의 사용되고 않고 있으며 할론1211 및 할론1301 소화약제를 사용하는 소화기만이 생산되고 있다.

할로겐화합물소화기는 이산화탄소소화기와 마찬가지로 가스상태로 방출됨에 따라 소화 후 약제 잔재물이 남지 않아 가정이나 산업체, 판촉물, 자동차, 특히 컴퓨터 및 자동제어 분야와 통신설비, 선박 등 많은 장소에서 전반적으로 사용되고 있다.
하지만 목재화재 시에는 용량에 비해 소화능력이 떨어지고 분말소화기보다 가격도 비싸다는 단점을 갖고 있다.

특히 ‘오존층보호를 위한 몬트리올의정서’에 따라 우리나라에서는 2010년부터 하론 소화약제의 생산 및 수입이 금지되면서 필수용도를 제외한 곳에서는 지속적으로 사용할 수 없다는 한계성이 있다.

 

할로겐화합물 소화약제의 특징

할로겐화물 소화약제 중에 최초로 사용된 것은 4염화탄소이고, 제2차대전 후 1염화 1브롬화 메탄이 출현하고 이어서 1965년경부터 2브롬화 4플루오르화에탄이 사용되기 시작했다. 구미에서는 이 계통의 소화약제로서 근년 브로모클로로디플루오르메탄과 브로모트리플루오르메탄이 일반화되고 있다.

할론번호는 네 자리수로 되고 좌로부터 각각 분자중의 탄소, 플로오르, 염소 및 브롬의 원자수를 나타낸다.

이밖에 냉매 명명법에 의해 프레온 번호 및 통칭 약호가 있다.

 

<표 1> 할로겐화물 소화약제 비교

 

할로겐화물 소화약제의 소화작용은 다른 소화약제와 달리 화학적 작용이 주체이다. 즉 연소는 일반적으로 물질의 산화연쇄반응이라 알려져 있는데, 할로겐화합물 소화약제의 분자 안에 존재하는 브롬이 가열로 인해 원자상태로 유리되고 이것이 연쇄반응을 확대시키는 활성물질과 결합함으로서 연쇄반응을 차단하여 소화하게 되는 것이다. 이 작용을 억제작용 또는 부촉매작용이라 한다. 할로겐화합물 소화약제는 화학적 작용 외에 냉각효과와 질식효과도 있으나 냉각효과는 물의 10 %이하이고, 질식효과를 발휘할 수 있는 농도에 도달하기 이전에 억제효과로 소화하게 됨으로서 효과는 미미하다고 볼 수 있다.

 

소화기에 충전하는 할로겐화합물등 가스계소화약제는 다음 각 호에 적합하여야 한다. < 소방청고시 제2023-5호 제8>

1. 브로모클로로디플루오로메탄(이하 "할론 1211"이라 한다), 디클로로트리플루오로에탄(이하 "HCFC-123"이라 한다), 도데카플루오로-2-메틸 펜탄-3-원(이하 "FK-5-1-12"라 한다), 헥사플루오로프로판(이하 "HFC-236fa"라 한다)등의 소화약제의 순도는 99.0 mol % 이상이어야 한다. 

2. 브로모트리플루오로메탄(이하 "할론1301"이라 한다)의 소화약제의 순도는 99.6 mol % 이상이어야 한다. 

3. 하론1211과 할론1301을 혼합하는 경우는 불순물이 1.5 mol % 이하이어야 한다. 

4. HCFC BLEND B는 HCFC-123, 테트라플루오로메탄(이하 "FC-1-4"라 한다) 및 아르곤으로 구성되어야 하며 그 혼합 조성비는 다음과 같다. 

가. HCFC-123는 93.0 wt % 이상 

나. FC-1-4는 4.0 wt % 이하 

다. 아르곤은 3.0 wt % 이하 

 

 

할로겐화합물 소화기의 구조 및 특성

1. 할론1301소화기

자체증기압은 온도에 따라서 변화하나 상온에서는 약 14 ㎏/㎠의 자체증기압을 가지고 있다. 용기 및 밸브는 고압가스안전관리법에 따라 검사에 합격한 제품을 사용하여야 하며, 밸브에 사용되는 나사규격은 이산화탄소소화기와는 달리 테이퍼나사외에 평행나사규격을 사용하여도 된다. 방사원리는 소화기의 손잡이를 움켜쥐면 누름핀이 눌려져 용기가 개방되고 소화약제는 약제방출관(싸이폰관)을 통하여 노즐로 방사된다. 일반적으로 국내에서 제작되고 있는 제품은 스테인레스용기를 주로 사용하고 있으며 소화약제에 대한 내용적의 비는 1.13이고 이산화탄소소화기보다 내구성에 대한 위험도가 낮다. 할론1301소화약제는 특성상 소화기 약제보다는 소화설비용 약제로 주로 사용된다.

 

2. 할론1211소화기

방사원리 및 구조는 할론1301소화기와 같으나 할론1211소화기는 방사압력원인 가스를 별도로 축압(축압식)하거나 가압(가압식)하여 사용하여야 한다. 축압식의 경우는 지시압력계가 부착되어 있는 것이 할론1301소화기와 다르며 소화약제에 대한 내용적 비는 0.7이다.

 

 

<표 2> 할론1211소화기 제원 예

 

<그림 1> 할로겐화물소화기(출처: FPN(소방방재신문사ㆍ119플러스))

 

 

할로겐화물소화기 표시사항(소방청고시 제2023-5호 제38조)

● 소화기 본체용기 표시(제38조1항)

1. 종별 및 형식 

2. 형식승인번호 

3. 제조년월 및 제조번호 

4. 제조업체명 또는 상호, 수입업체명(수입품에 한함) 

5. 사용온도범위 

6. 소화능력단위 

7. 충전된 소화약제의 주성분 및 중(용)량 

8. 소화기가압용가스용기의 가스종류 및 가스량(가압식소화기에 한함) 

9. 충중량 

10. 취급상의 주의사항 

가. 유류화재 또는 전기화재에 사용하여서는 아니 되는 소화기는 그 내용 

나. 기타 주의사항 

11. 적응화재별 표시사항은 일반화재용 소화기의 경우 "A(일반화재용)", 유류화재용 소화기의 경우에는 "B(유류화재용)", 전기화재용 소화기의 경우 "C(전기화재용)", 주방화재용 소화기의 경우 "K(주방화재용)"으로 표시하여야 한다. 

12. 사용방법 

13. 품질보증에 관한 사항(보증기간, 보증내용, A/S방법, 자체검사필 등) 

14. 다음 각 호의 부품에 대한 원산지 

가. 용기 

나. 밸브 

다. 호스 

라. 소화약제 

 

● 할로겐화물소화기는 제1항의 표시 외에 다음의 주의사항을 표시하여야 한다. (제38조3항)

【 주의 】

1. 밀폐된 좁은 실내에는 사용을 삼가 하십시오.

2. 바람을 등져서 방사하고 사용 후는 즉시 환기 하십시오.

3. 발생되는 가스는 유독하므로 호흡을 삼가 하십시오.

 

 

하론대체 가스소화약제 소화기

하론대체 소화약제소화기는 기존 하론소화기의 환경규제에 따른 사용 제한조치가 이뤄지면서 이를 대체하기 위해 개발되기 시작했다.
우리나라에서는 fk-5-1-12(novec-1230), hcfc-123(cea-123), hfc-236fa(fe-36), hcfc blend b(halotron) 등의 소화약제를 활용하는 소화기들이 보편적으로 유통되고 있다.

<그림 2> 하론대체 소화약제 소화기 (출처: FPN(소방방재신문사ㆍ119플러스))

이러한 하론대체 소화약제 소화기는 이산화탄소 및 할로겐화합물소화기와 같이 가스상태로 소화약제를 방출하기 때문에 소화 후 약제의 잔재물이 남지 않으며 목재화재와 유류화재, 전기화재에서 두루 사용이 가능하다.
이 중 fk-5-1-12을 활용한 소화기는 약제의 증발열이 물보다 25배(끓는 점 49℃) 적고 증기압은 물보다 12배나 크기 때문에 증기화를 통한 열흡수 원리(냉각작용)로 화재를 효과적으로 소화한다.

Novec 1230은 3M사가 개발한 소화약제로 ‘젖지 않는 물’로 알려져 있으며 오존층 파괴지수(ODP)가 ‘0’이고 지구온난화지수(GWP) ‘1’, 대기잔존년수(ALT) 역시 ‘0.014’로 뛰어난 친환경성을 자랑한다.
또한 hcfc-123소화약제 소화기는 ODP, GWP 및 ALT가 낮아 2010년 전면 사용금지되는 할론에 비해 장기간 동안 안정적 사용이 가능한 소화기이다.
hfc-236fa을 주원료로 한 소화기는 사용 후 부식을 유발하는 물질인 솔벤트 성분이 없다는 특징을 가졌으며 hcfc-blend b는 냉매의 성격이 강한 소화약제로 부촉매 효과와 냉각효과, 질식효과 등을 통해 화재를 진압한다.
이러한 하론대체 소화기들은 가스식소화기를 필요로 하는 전기설비와 고가장비, 박물관, 호텔, 쇼핑몰 등의 장소에서 그 활용도가 더욱 늘어나고 있는 추세이다. 하지만 소화능력에 비해 아직까지는 가격이 비싼 편이여서 가격안정화가 필요한 실정이다.

 

Reference : 1. 소방방재청 소화기구의 화재안전기준(NFSC101) 해설

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