할론 소화약제는 최소설계농도와 최대설계농도가 존재하는 이유

이산화탄소 소화약제나 할로겐화합물 소화약제는 방호대상별로 하나의 설계농도가 존재한다. 그런데 할론은 특이하게 방호대상별로 설계농도가 최소설계농도 및 최대설계농도 두 가지로 존재한다. 그 이유와 왜 그런지 원리를 살펴보자.

할론 소화약제의 소화농도

할론 소화설비의 화재안전기준(NFSC 107) 제5조(소화약제)를 살펴보자. 할론 소화약제의 저장량을 산정하기 위한 기준이 나와 있는데, 그중 제1호의 전역방출방식을 보면 먼저 다음 표에 의해 선출한 양 이상으로 하고, 두 번째는 개구부가 있는 경우 가산량을 적용하도록 하고 있다. 이중 기본이 되는 약제량 적용표를 살펴보자.

 

할론 소화약제의 방호구역 체적당 소화약제량

인체에 영향을 주는 농도

가. NOAEL(No Observable Adverse Effect Level)

NOAEL을 해석하면 무관찰 부작용량이라고 할 수 있다. 약제의 농도를 0에서 부터 조금씩 증가시켜 갈 때, 신체에 아무런 악영향이 없는 최대농도를 말한다. 즉, 어떠한 독성도 관찰되지 않는 최대의 양을 의미한다. 읽을 때는 노아엘 이라고 읽는다.

 

나. LOAEL(Lowest Observable adverse Effect Level)

LOAEL은 최소관찰 부작용량이라고 할 수 있다. 약제의 농도를 해로운 농도에서부터 조금씩 감소시켜 갈 때, 신체에 악영향을 감지할 수 있는 최소 농도를 말한다. 즉, 최소한의 독성이 나타나는 최소량을 말한다. 읽을 때는 로아엘 이라고 읽는다.

 

NOAEL과 LOAEL

다. 어디에 사용하는가?

NOAEL과 LOAEL을 언급하는 이유는 할론 소화약제 및 할로겐화합물 소화약제의 인체 유해여부를 평가하는 농도로 사용하기 위함이다. 방호구역내 소화약제의 농도를 증가하면 그만큼 화재 진압에는 유리하겠지만, 화염과 접촉하여 생성된 독성 물질이 인체에 악영향을 주는 것이 더 위험하다. 그래서 소화약제의 설계농도를 산정할 때 NOAEL과 LOAEL을 반영하고 있는 것이다.

 

 

할론 소화약제의 허용 노출시간

할론 소화약제는 할로겐 계열의 원소로 구성되어 있어 화재와 접촉시 열분해 과정에서 독성 물질이 생성된다. 그래서 방호구역 내 할론 소화약제의 농도가 짙어질수록 허용 노출시간은 더 짧게 나타난다. 특히 할론 1211의 경우는 농도가 5%를 초과하지 않도록 해야 하고, 할론 1301의 경우는 농도가 15%를 초과하지 않도록 해야 한다.

 

할론 소화약제의 농도 관련 허용 노출시간

최소설계농도와 최대설계농도

가. 최소설계농도(Minimum Design Concentration)

할론 1301을 1기압 25℃에서 불꽃소화시험(컵버너 테스트)을 실시하였더니 4.1%가 소화농도라고 측정되었다. 그래서 설계농도 = 소화농도 × 1.2이므로 4.1% × 1.2 = 4.92%에 해당하여, 최소설계농도로 5%를 설정한 것이다. 할론의 경우 불활성 시험이나 불꽃소화시험을 한 결과 설계농도가 5% 미만일 경우는 최소설계농도를 5%로 적용한다.

할론 1301의 경우 최소설계농도가 5%일 때 실내 산소 농도는 약 20%에 해당된다. 이산화탄소 소화약제는 실내 산소의 농도를 15%이하로 줄여서 질식소화하는 것을 목표로 삼고 있다. 그러나 할론은 질식소화가 아니라 부촉매 소화이므로 실내 산소농도를 줄이는 목적이 없다.

 

나. 최대설계농도(Maximum Design Concentraion)

최대설계농도를 정하는 이유는 할론 소화약제가 오동작에 의해 방사되었을 경우에도 인체에 악영향을 주지 않는 최대치를 정한 것이라고 보면 된다. NOAEL에 해당하는 개념이다. 사람들이 근무하는 장소 또는 사람들이 거주하는 장소에 할론 1301의 농도가 10% 이상이 형성되지 않도록 하는 것이 최대설계농도를 설정한 목적이다. 변전실, 발전실, 펌프실 등 전기설비의 설치장소는 사람이 출입하여 작업을 하는 곳이기는 하지만, 상시 근무하는 장소로 보지 않는다. 그러나 방재실, 중앙제어실, 전산실 등은 사람이 상주하는 장소로 본다.

 

다. 할론 1301의 최소설계농도 및 최대설계농도

할론 1301의 방호구역 체적당 소화약제량은 0.32kg/㎥ ~ 0.64kg/㎥이다. 설계농도를 5% 적용하였을 때는 0.32kg/㎥이고, 설계농도를 10% 적용할 때는 0.64kg/㎥인 것이다. 그러므로 이를 반대로 이야기하면, 0.32kg/㎥은 화재를 진압하기 위해 필요한 최소설계농도 5%를 적용한 양이고, 0.64kg/㎥는 허용 방출농도인 최대설계농도 10%를 적용한 양이다.

 

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