할론 1301, 체적당 소화약제량이 정해지는 원리를 알아보자.

할론 1301의 체적당 소화약제량은 0.32kg/㎡ ~ 0.64kg/㎡이다. 최소설계농도 5%를 적용하였을 때는 0.32kg/㎥이고, 최대설계농도 10%를 적용할 때는 0.64kg/㎥인 것이다. 그러면 설계농도에 따른 소화약제량은 어떻게 정해지는 것일까?

할론 1301 소화약제의 비체적(선형상수)

할론 소화약제의 비체적을 구하는 것도 결국은 S = K1 + K2 × t로 구한다. NFPA 12A에서는 할론의 비체적 S를 구할 때 K1 : 0.14781, K2 : 0.000567을 적용한다. 그래서 할론 1301의 비체적 S = K1 + K2 × t에서 S = 0.141781 + 0.000567 × 25℃가 된다. 이를 계산하면 S = 0.162㎥/kg이 나온다.

 

NFPA에서 할론 1301의 선형상수 계산법

NFPA 12에서의 계산식을 보면서 한가지 의아한 것은 K1과 K2의 값이다. 왜냐하면 할론 1301은 CF3Br이므로 C:12 + F:19×3 + Br:80 이렇게 계산되어, 분자량은 149에 해당한다.

그러므로 K1 = 22.4/149 = 0.1503

K2 = K1/273 = 0.1503/273 = 0.000506

t = 25℃

S = K1 + K2 × t = 0.1503 + 0.000506 × 25 = 0.162㎡/kg이 되어야 하는데 NFPA 12에서는 K1과 K2의 값을 다르게 정하고 있다. 결국, NFPA에 나온 K1과 K2값을 적용해도 또는 원래 선형상수 계산방법을 적용해도 할론 1301 소화약제의 비체적은 0.162㎡/kg이 나온다.

 

할론 1301의 분자량을 기반으로 계산한 선형상수 값

최저예상온도(t값)를 25℃로 적용한 이유

t값은 방호구역의 예상 최소온도이다. 그런데 할론 1301의 경우 소화약제의 농도와 설계농도를 계산하기 위해 불꽃소화 시험(컵버너 테스트)을 실시한다. 불꽃에 할론 소화약제를 직접 방사함으로써 소화되는 농도를 측정하여 이를 소화농도라고 하고, 여기에 1.2 여유율을 곱하여 설계농도라고 한다.

할론 소화약제에 대한 불꽃소화 시험을 할 때의 측정기준이 25℃이기 때문에 t를 25℃로 적용한다. 그래서 이를 계산하면 할론 1301의 비체적 S = 0.162㎥/kg가 되는 것이다.

 

 

할론 1301의 체적당 소화약제량이 정해지는 원리

가. 할론 소화약제는 무유출 방식이다.

할론 소화설비와 할로겐화합물 소화설비는 무유출방식으로 계산한다. 그래서 할로겐화합물 및 불활성기체 소화설비의 화재안전기준(NFSA 107A) 제7조(소화약제량 산정)에서 제1조 제1호의 계산법을 사용한다. 이 계산법이 무유출인 경우의 소화약제량 산정 공식이기 때문이다.

이산화탄소 소화설비와 불활성기체 소화설비의 소화약제량을 계산할 때는 동조의 제1항 제2호의 계산법을 사용한다. 이 계산법이 자유유출인 경우의 소화약제량 산정 공식이기 때문이다,

 

나. 무유출 방식으로 소화약제량을 산정해 보니

W = V/S × C/100-C 라는 무유출공식에서 할론 소화약제는 두 번의 계산이 필요하다. 최소설계농도를 적용했을 때의 방출량과 최대설계농도를 적용했을 때의 방출량을 모두 구해야 한다.

최소설계농도인 C가 5%일 때 W = V/0.162 × 5/100-5 = 0.3248kg/㎥

최대설계농도인 C가 10%일 때 W = V/0.162 × 10/100-10 = 0.6858kg/㎥

 

최소설계농도와 최대설계농도를 적용했을때 체적당 소화약제량

최소설계농도 5%를 적용하면 방호구역의 체적당 소화약제량은 0.3248kg/㎥이 산출된다. 그래서 체적당 소화약제량을 0.32kg/㎥로 적용하고 있다. 그리고 최대설계농도 10%를 적용하면 0.6858kg/㎥인데, 최대설계농도라는 것은 방호구역 내에 그 농도 이상의 수치가 되어서는 안되는 것이므로 0.68kg/㎥보다 낮은 0.64kg/㎥를 적용한 것으로 보인다.

 

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