● 유류화재 - 경질유, 중질유 탱크화재의 재해현상
| 재해 종류 | 재해 현상 |
| 블레비 (BLEVE) |
인화성 or 가연성 액체 저장탱크 지역에 화재 발생 시 화재열에 의한 탱크벽 가열로 액의 온도상승, 탱크내의 압력 증가로 탱크의 압력강도가 항복강도 이하로 떨어져 탱크가 파열되어 Fire Ball로 발전하는 폭발 현상이다. |
| 증기운 폭발 (UVCE) |
인화성 or 가연성 액체 저장탱크 지역에서 가스가 누설되어 급격히 증발되어 증기운을 형성하며 떠다니다가 점화원과 접촉 시 발생할 수 있는 누설착화형 폭발 현상이다. |
| 보일오버 (Boil over) |
탱크의 저부에 물 또는 물-기름 에멀젼이 존재하면 뜨거운 열류층의 온도에 의하여 물이 수증기로 변하면서 급작스러운 부피팽창에 의하여 유류가 탱크 외부로 분출되는 동시에 다량의 불이 붙은 기름을 탱크 밖으로 분출시키는 현상이다. |
| 슬롭오버 (Slop over) |
소화활동 중 소방대에 의해 고온층의 표면에 물, 포말 등 찬 물질이 투입되게 되면 열흐름과 물질의 이동이 같은 방향으로 (↑↑) 교란되어 열류층을 탱크 밖으로 비산시키며 연소하는 현상이다. |
| 프로스오버 (Froth over) |
탱크 속의 물이 점성을 가진 뜨거운 기름의 표면 아래에서 끓을 때 기름이 넘쳐 흐르는 현상으로, 이것은 화재 이외의 경우로 물이 고점도 유류 아래서 비등할 때 탱크 밖으로 물과 기름이 거품과 같은 상태로 넘치는 현상이다. |
| 오일오버 (Oil-over) |
탱크 내 유류가 1/2 이하로 채워진 상태에서 내부 압력상승으로 인한 폭발화재 현상 |
| 화구 (Fire ball) |
BLEVE 현상에 이어 점화되면서 폭음과 강력한 복사열을 동반하는 화구가 버섯모양으로 부상 |
| 액면화재 (Pool fire) |
용기나 저장조내와 같이 치수가 정해진 액면위의 석유화재 |
| 분출화재 (Jet fire) |
탄화수소계 위험물의 이송배관이나 용기로부터 위험물이 고속으로 누출될 때 점화되어 발생하는 난류 확산형 화재 |
| 링파이어 (Ring fire) |
유류화재 시 방사된 포소화약제를 통해 유류 중앙부분은 소화가 되지만 가장자리는 가열된 탱크에 의해 포가 깨져 링 모양으로 화염이 올라오는 현상 |
● 방폭구조의 종류
① 위험장소에 따른 분류
| 구분 | 방폭구조 |
| 내압(d) | 점화원이 될 우려가 있는 부분을 전폐구조에 넣고 폭발성 가스가 침입하여 폭발하여도 용기는 그 압력에 견디고 접합면, 개구부 등을 통해 외부의 폭발성 가스를 점화시키지 않는 구조 |
| 유입(o) | 점화원 부분을 유중에 넣어 유면상부의 폭발성 가스를 점화시키지 않는 구조 |
| 압력(p) | 점화원이 될 우려가 있는 부분을 용기내에 넣고 공기 또는 불활성 가스로 내부가 정(＋) 압력이 되도록 유지하여 외부의 폭발성 가스가 침입하지 않도록 하는 구조 |
| 안전증(e) | 정상운전 중에 점화원이 될 전기불꽃 등에 대하여 전기적, 기계적으로 안전도를 증가시킨 구조 |
| 본질안전 (ia, ib) |
정상상태는 물론 사고 시 이상상태에서 단락, 단선 시 전기불꽃이 발생하여도 폭발성 가스를 점화시키지 않는 구조, IEC 60079-11에 규정된 Test를 통과한 구조 |
● 소화 원리
① 소화란 가연성물질이 공기 중의 산소와 반응하여 열과 빛을 수반하며 급격히 산화하는 연소, 즉 화재를 산소의 공급을 차단 ․희석시키거나 발화온도 이하로 감소시키거나 가연성물질을 화재 현장으로부터 제거시키거나 연소의 연쇄반응을 차단․억제 시키는 것을 말한다.
② 소화방법은 연소의 3요소를 차단하는 질식, 냉각, 제거 or 물적, 에너지조건을 제어하는 물리적 소화방법과 화학적 제어를 통해 연소의 연쇄반응을 억제하는 화학적 소화방법이 있다.
| 물리적 소화 | 질식소화 | 산소공급원 차단 |
| 냉각소화 | 점화원, 점화에너지 차단 | |
| 제거소화 | 가연물 제거 또는 차단 | |
| 화학적 소화 | 억제소화 | 연쇄반응 차단 |
● 질식소화 방법
| 구분 | 소화 방법 |
| 차단 | 가연물이 들어있는 용기를 밀폐하여 소화 |
| 유화 | 가연성액체(중질유; 제4류 위험물 중 제3석유류, 제4석유류) 화재 시 물을 무상으로 고압 방사하여 유화층을 형성시켜 유류의 증기압을 떨어뜨려 소화(에멀션 효과) |
| 희석 | 알코올 등과 같은 수용성 액체 위험물, 인화성 액체 표면에 작거나, 중간 크기의 물방울을 완만하게 분사하여 훨씬 더 높은 인화점을 가진 용해액을 생성시켜 소화, 또는 모든 가스계 소화 |
| 피복 | 비중이 공기의 1.5배 정도로 무거운 소화 약제로 가연물의 구석구석까지 침투 피복하여 소화 |
| 불활성화 | 불활성물질(CO2, N2, Ar, 수증기 등)을 첨가하여 연소범위를 좁혀 소화하는 방법으로 가연성혼합기의 산소농도를 MOC이하로 유지하며, CO2를 첨가시 산소농도는 14～15% 이하를 유지시켜 소화 |
● 제거소화 방법
양초화재 : 양초의 가연물(화염)을 불어서 날려 보냄
유류화재 : 유류탱크 화재 시 질소폭탄 증기를 날림 / 유류탱크 화재 시 옥외소화전 탱크외벽주수
전기화재 : 신속한 전원차단 및 전기 공급중지
산불화재 : 진행방향 나무를 잘라 제거, 맞불 제거
가스화재 : 밸브를 차단시켜 가스공급을 중단
● 소화방법
- 질식소화 방법
① 산소공급원을 차단하는 소화방법으로 유화질식, 희석질식, 피복질식으로 산소공급원을 차단하여 소화한다. 포, CO2, 할론, 분말, 청정소화설비(불활성기체) 등이 이 소화방법을 이용한 설비이다.
- 냉각소화 방법
① 점화원을 차단하는 소화방법으로 옥내ㆍ외, 스프링클러, 물분무 등이 이 소화방법을 이용한 설비이다.
② 구체적인 소화방법은 액체의 현열, 증발잠열을 이용하는 방법(옥내 옥외, 스프링클러, 물분무 등)과 열용량이 큰 고체(화염방지기)를 이용하는 방법, 식용유 화재 시 신선한 야채를 이용하는 방법 등이 있다.
- 제거소화 방법
① 연료의 공급이 “0”이 되도록 가연물을 연소상태에서 직접 제거하거나 격리시킨다.
- 억제소화 방법
① 부촉매를 활용하는 소화방법, 염(炎 )억제작용으로 할로겐 화합물 등을 첨가하여 OH와 같은 활성라디칼인 연쇄전달체를 포착하여, 활성화 에너지를 크게 하여 연소반응을 중단시키는 작용이다. 할론, 분말, 청정소화설비(할로겐화합물), 산 알카리, 화학포, 강화액 소화기 등이 대표적인 소화설비이다.
② 화학적 소화는 작렬연소(=심부화재)에는 효과가 없다.
● 소화약제 필요조건
① 소화성능이 뛰어날 것(연소의 4요소 중 1가지 이상 제거)
② 독성이 없어 인체에 무해할 것
③ 환경영향성이 좋을 것(환경에 대한 오염이 적을 것)
④ 저장에 안정할 것
⑤ 경제적일 것(가격이 저렴할 것)
● 물 소화약제 물리적 성질[비.증.기.가.물.표.비]
① 비열(1.0kcal/kgㆍ°C)이 큼 →물 입자가 많은 열량 흡수
② 증발잠열(539kcal/kg)이 큼 → 증발 시 많은 열량 흡수
③ 기화팽창율(1,670배)이 큼→ 수증기가 팽창하여 질식소화
④ 가연성액체인 경우 인화점 100℉ 미만에서는 적응성 없음
⑤ 물은 공기나 CO2등 기체를 흡수하려는 성질을 가짐
⑥ 표면장력이 크다.-> 표면장력이 크므로 침투력을 증가시키기 위해 침투제 첨가
⑦ 비압축성 물질 -> 압축이 불가능하다
※ 물의 비중은 4℃에서 최대값을 가진다.
- 물의 어는점을 0℃이하로 낮추어 동결 방지를 위한 첨가제인 부동액을 사용할 수 있다
● 물 소화약제 장ㆍ단점
| 장점 | - 증발잠열이 커서 냉각, 질식 효과가 매우 높음. - 수소와 산소의 결합으로 인체에 무해. - 변질의 우려가 없고 장기간 보관 가능. - 펌프, 배관, 호스 등을 사용하여 유체의 이송이 용이하다. - 비압축성유체로 쉽게 펌핑 및 이송 가능. - 소화효과 증진 첨가제 및 주수 방법 가능. - 구하기 쉬워 경제적. |
| 단점 | - 영하에서는 동파, 응고현상으로 사용 제한. - 금수성, C급 화재에는 적응성이 떨어짐. - 화재진화 이후 오염의 정도가 심하다. - 수손피해가 크다. (소화 후 물에 의한 2차 피해 발생.) |
● 물 소화약제 소화효과
① 냉각작용
- 비열과 증발잠열이 높다.
- 15[°C] 물 1kg 이 200 [°C]의 증기로 되는 경우 약 684 [kcal] 열을 흡수
② 질식작용
- 물이 기상으로 변화할 때 대기압에서의 체적은 1,670배로 증가한다
- 팽창된 수증기가 연소면을 덮어 질식 효과가 발생된다
③ 유화작용
- 가연성액체 (중질유; 제4류 위험물 중 제3석유류 제4석유류)와 같은 유류 화재 시에 적용한다.
- 물의 미립자가 유류의 연소면을 두드려서 유류표면에 엷은 수성막을 형성시켜 유류의 증기압을 떨어트려 소화한다.(에멀션 효과)
④ 희석작용
- 알코올 등과 같은 수용성 액체 위험물 제6류 위험물에 적용한다
- 알코올 등과 같은 수용성 액체 위험물은 물에 잘 녹아 희석된다
⑤ 타격, 파괴작용
- 물의 봉상이나 적상 주수 시 연소물을 파괴해서 소화할 수 있다.
- 유류화재 시 봉상으로 주수하게 되면 거품이 격렬하게 발생되기 때문에 유류화재 시 봉상주수는 피해야 한다.
● 물 소화약제 주수방법
① 봉상(棒狀, stream)주수
② 적상(滴狀, drop)주수
③ 무상(霧狀, spray)주수(분무주수)
④ 포상방사
● 물 소화약제 첨가제
① 부동액(Antifreeze Agent)
- 물의 응고현상을 방지하기 위한 약제, 동결방지
- 약제: 글리세린, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜(이상 유기물), CaCl2(무기물)
② 침투제(Wetting Agent)
- 물의 표면장력을 감소시켜 침투효과를 높이는 약제
- 약제: 합성계면활성제(1.1[%]첨가) 사용
③ 강화액(Density Modifier)
- 억제효과가 있는 염류를 첨가하여 만든 소화약제
- 약제: 알칼리 금속염의 중탄산나트륨, 탄산칼륨, 인산암모늄 사용
④ 유화제(Emulsifier)
- 가연물과 에멀션을 형성하여 유화층 형성을 돕는 약제
- 약제: 계면활성제, 친수성콜로이드 사용
⑤ 중점제 (Viscosity water agent)
- 무산방지 및 부착성을 좋게 하여 물의 점성을 높이기 위한 약제
- 약제: CMC, DAP 사용
⑥ 산-알칼리제
- 산과 알칼리의 화학반응을 이용한 소화약제
- 산: 황산 / 알칼리: 탄산수소나트륨(중조)
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