할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비의 화재안전기준(NFSC 107A) 제6조(저장용기) 제2항을 살펴보자. 할로겐화합물 및 불활성기체 소화약제의 저장용기는 다음의 기준에 적합하여야 한다. 3. 집합관에 접속되는 저장용기는 동일한 내용적을 가진 것으로 충전량 및 충전압력이 같도록 할 것. 이렇게 규정되어 있다. 이 의미가 무엇인지 그리고 왜 같아야 하는지 알아보자.
내용적, 충전량, 충전압력이 같아야 하는 이유
가. 집합관에서 압력의 영향을 받는다.
가스계 소화설비는 저장용기에서 소화약제를 저장하고 있다가 방출되면서 가장 먼저 집합관에 이르게 된다. 즉, 소화약제는 저장용기를 벗어난 이후 집합관을 통해서 선택밸브가 개방되는 방호구역의 배관으로 가는 것이다.
여러 개의 소화약제 저장용기가 있다고 가정했을 때 각각의 충전량과 충전압력이 다르다면 집합관을 통과하는 시간도 달라지게 된다. 가장 압력이 높은 몇 개의 저장용기가 집합관의 압력을 지배하게 되고, 이보다 낮은 압력을 가진 저장용기는 개방은 되었다 하더라도 쉽게 소화약제를 집합관으로 방출시키지 못한다. 소화약제 저장용기의 압력보다 집합관의 압력이 더 높아졌기 때문이다.
나. 규정된 방출시간에 이르지 못한다.
이러한 이유로 내용적, 충전량, 충전압력이 용기별로 각각 상이하면 압력이 낮은 용기의 소화약제 방출에 영향을 주게된다. 이 영향으로 인해 방호구역에 소화약제가 방출되어야 하는 방출시간 이내에 도달하지 못하게 된다. 그래서 동일한 집합관에 연결되는 소화약제 저장용기는 내용적, 충전량, 충전압력이 같아야 하는 것이다.
방출시간이 왜 중요한가?
가. 규정된 방출시간을 알아보자.
할로겐화합물 소화약제는 10초 이내에, 불활성기체 소화약제는 A·C급 화재인 경우에는 2분, B급 화재인 경우에는 1분 이내에 방호구역 각 부분에 최소설계농도의 95% 이상에 해당하는 악제량이 방출되어야 한다.
나. 방출시간을 왜 10초 이내라고 규정하고 있을까?
할로겐화합물 소화약제는 불소, 염소, 요오드 등으로 구성되어 있다. 이 원소들은 화염과 접촉하면 열분해를 통해 독성물질이 생성되는데 그중 가장 위협적인 것인 HF이다. 화재 진압에 필요한 것이지만 사람에게 치명적인 영향을 주는 것이어서 독성 물질이 생성되지 않도록 하는 것이 필요하다. 과학자들은 실험을 통해 방출시간이 10초 이내인 경우 화염의 접촉이 있더라도 독성물질의 생성량이 인체에 영향을 주지 않는 정도의 농도(IDLH, Immediately Dangerous to Life and Health)라는 것을 알게 되었다. 그래서 10초라는 규정이 생긴 것이다.
다. A·C급 화재인 경우에는 2분, B급 화재는 1분 이내라고 한 이유는 무엇인가?
불활성기체 소화약제는 화염과 접촉하더라도 우려할 만큼의 독성 물질이 생성되지는 않는다. 불활성기체 소화약제의 의도는 소화약제의 농도를 43% 이하로 방출하여 방호구역 내의 산소 농도를 최소 12%로 낮추어 화재를 진압하는 것이 목적이다. 그렇다면, 산소 농도 저하를 위해 방출시간을 급격하게 10초로 하지 않고 1분 또는 2분으로 여유있게 규정한 이유는 무엇일까?
불활성기체 소화약제를 고속으로 방출할 경우 체팽창으로 인해 방호구역의 내부 압력이 순간적으로 과다 상승할 수 있기 때문이다. 내부 압력은 천장 패널의 파괴, 유리창의 파괴, 방화문의 휘어짐, 경량 벽체의 파괴 등을 발생시킬 수 있다. 그래서 천천히 압력을 상승시키면서 내부 산소 농도를 소화농도 이하로 낮추는 것이다. 그럼에도 불구하고 건물 구조물에 견딜 수 있는 이상의 압력이 발생하는 경우를 대비하여 과압배출구를 설치하여 압력을 배출시켜 주는 것이다.
방출시간이 규정시간 이상이 되면
가. 할로겐화합물 소화약제의 경우
내용적, 충전량, 충전압력의 불균등으로 인해 방호구역에 방출되는 시간이 규정 시간인 10초 이상이 되면 예상대로 방호구역 내에 독성물질들이 생성된다. 할로겐화합물 소화약제가 방출되어 불꽃과의 접촉시간이 길어질수록 열분해 성성물인 HF, HCl, HI, COF2, HCN 등이 발생하게 된다. 소화약제가 화염과 접촉하여 발생한 독성물질에 의해 인명 피해를 야기하는 역효과가 발생할 확률이 높아진다.
나. 불활성기체 소화약제의 경우
불활성기체의 소화약제가 A·C급 화재인 경우 2분, B급 화재인 경우 1분을 넘어 방출되면 어떤 상황이 예견될까? 해당 방호구역에 규정 시간 이내에 최소설계농도의 95%를 달성하지 못한다. 설계농도는 화재를 소화시키기 위한 소화농도의 1.2배 또는 1.3배이다. 설계농도는 Soaking Time과도 연계가 된다.
불활성기체 소화약제는 그 특성상 이산화탄소 소화약제의 화재 진압 효과와 유사하다. 실내를 불활성화 시켜 산소 농도를 15% 이하로 떨어뜨려서 질식 소화하는 것이 목적이다. 그러므로 정해진 시간 이내에 최소설계농도의 95%를 달성하지 못하면, 방호구역 내 산소 농도의 저하현상이 늦게 나타나 화재 진압에 실패하게 된다. 화재의 연소속도에 대비하여 방호구역의 불활성화 속도가 늦어진다는 것을 의미한다.
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