개념 한 쪽
소화약제마다 주된 작용이 다르다. 물은 열을 빼앗아 식히고, 이산화탄소는 산소를 밀어내며, 할로겐화합물은 연소의 연쇄반응을 끊는다. 분말은 질식과 억제를 함께 내지만 금속 화재에는 한계가 있어, 약제 이름보다 원리와 적용 대상을 같이 봐야 한다.
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출제기준 단원 「소화약제별 소화원리」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 약제 주성분 판단 | 1 | 분말 소화기에 못 쓰는 주성분을 가려낸다 |
| 기구 사용 순서 판단 | 1 | 소화기를 다루는 방법 가운데 어긋난 것을 찾는다 |
| 주성분과 적용 장소 짝짓기 | 1 | 저온 장소에 알맞은 약제의 기구를 고른다 |
소화 원리는 크게 냉각, 질식, 억제로 나뉜다. 기화잠열이 큰 물은 냉각소화 효과가 크고, 이산화탄소는 산소 농도를 낮춰 질식소화를 한다. 분말 소화약제는 질식과 부촉매 효과를 함께 가진다. 할로겐화합물은 연쇄반응을 억제하는 부촉매소화가 주원리이므로 냉각소화를 주된 효과로 설명하면 틀린다.
소화약제가 될 수 없는 물질도 있다. 브롬산암모늄은 산소를 많이 포함한 제1류 산화성고체이자 강산화제라서, 불을 끄는 약제가 아니라 오히려 연소를 돕는 위험물이다. 이산화탄소, 제1인산암모늄, 탄산수소나트륨, 황산알루미늄은 실제로 쓰이는 소화약제 성분이다. 분말을 뿌리기 위한 가압가스로는 연소를 돕지 않는 질소가 가장 일반적이고, 이산화탄소가 보조로 쓰인다.
금속 화재는 약제 선택이 확실히 갈린다. 철분·금속분·마그네슘·나트륨은 물과 반응해 수소를 내거나 폭발할 수 있어 주수소화를 하지 않고, 이산화탄소와 할로겐화합물도 적합하지 않다. 대신 탄산수소염류분말이나 마른 모래, 팽창질석으로 산소를 차단한다. 칼륨은 사염화탄소 같은 할로겐화합물과 만나면 폭발적으로 반응하고 포스겐 같은 유독가스를 낸다. 다만 일반 분말 소화약제는 금속 화재에 한계가 있어 인산염류를 칼륨·나트륨에 효과적이라고 하면 틀린 설명이 된다.
분해 계산도 원리의 일부다. 탄산수소나트륨은 분자량이 84이므로 84그램이 1몰이고, 2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2 반응에서 1몰이 분해되면 이산화탄소는 0.5몰 생긴다. 섭씨 100도는 373켈빈이므로 1기압에서 이상기체 상태방정식에 넣으면 부피는 약 15.3리터가 된다. 제6류 위험물은 산화성 액체로 화재 시 유독가스를 내므로 보호장구와 공기호흡기를 착용하고, 할로겐화합물이나 사염화탄소, 환원성 물질로 소화하는 것은 피한다.
선지 판단은 약제와 원리의 짝에서 갈린다. 할로겐화합물의 주원리를 냉각소화로 적으면 틀리고, 물은 냉각, 이산화탄소는 질식, 분말은 질식과 억제로 연결해야 한다. 소화약제로 쓸 수 없는 물질을 고르는 자리에서는 브롬산암모늄 같은 산화성고체를 골라야 하며, 이산화탄소·제1인산암모늄·황산알루미늄은 소화약제다. 금속 화재에 물이나 이산화탄소를 고르면 반응 위험을 놓친 선지가 되고, 분말 가압가스는 질소가 정답이다.
분말소화기의 소화약제인 탄산수소나트륨 84g 이 분해 되었다. 온도 100℃ 에서의 분해 생성된 이산화탄소의 부피는?
정답 ② · 탄산수소나트륨(NaHCO3, 분자량84) 84g은 1mol이며, 2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2 반응에서 NaHCO3 1mol당 CO2 0.5mol이 생성됩니다. 이상기체방정식 V=nRT/P를 적용하면 100℃(373K), 1atm에서 V=0.5×0.0821×373≈15.3L가 됩니다.
탄산수소나트륨 1mol당 이산화탄소 0.5mol 생성, 100℃에서 이상기체 방정식 적용 시 부피는 약 15.3L이다.
3류 위험물인 칼륨과 폭발 반응을 일으키는 소화약제는?
정답 ④ · 제3류 위험물인 칼륨(K)은 물, 이산화탄소와 격렬히 반응하며, 특히 사염화탄소(CCl4)와 같은 할로겐화합물 소화약제와 접촉 시 폭발적으로 반응하여 포스겐 등 유독가스를 발생시키므로 절대 사용해서는 안 된다. 탄산수소염류 분말, 마른모래, 팽창질석 등은 칼륨 화재에 적응성 있는 소화제이다.
칼륨 등 알칼리 금속은 물과 반응하지만, 사염화탄소와 같은 할로겐화합물 소화약제와 접촉 시 폭발적 반응 및 유독가스를 발생시킨다.
금속나트륨 화재에 적응한 소화약제는?
정답 ① · 금속나트륨은 제3류 금수성물질로 물과 격렬히 반응하여 수소가스를 발생시키고 발화·폭발할 위험이 있으므로 주수소화는 절대 금지되며, 팽창질석이나 마른모래로 덮어 질식소화하는 것이 유일하게 적응성 있는 방법이다. 할로겐화합물이나 이산화탄소, 분말소화약제 중 일부는 나트륨과 반응하여 오히려 위험을 키우거나 소화 효과가 없다.
나트륨은 물과 격렬히 반응하므로 물소화 금지이며, 질식소화를 위한 팽창질석이나 마른모래가 적합하다.
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