개념 한 쪽
소화는 연소를 유지하는 조건을 빼앗는 일이다. 온도를 낮추는 냉각, 산소를 차단하거나 묽게 만드는 질식, 연쇄반응을 끊는 화학적 억제가 기본 원리이며, 열을 더 공급하는 행동은 소화와 반대다. 약제마다 주된 방식이 달라 물은 기화열로 냉각하고, 이산화탄소는 산소 농도를 낮추며, 분말과 할로겐은 화학 반응을 억제한다.
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출제기준 단원 「소화원리 및 방식」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 물 소화 기대효과 | 1 | 고체 가연물 화재에 물을 뿌릴 때 가장 큰 효과 고르기 |
| 물의 냉각 특성 | 1 | 물의 냉각 성질 서술에서 옳지 않은 것 |
| 소화원리 해당 여부 | 1 | 소화의 기본 원리에서 빠진 것 고르기 |
소화의 세 원리는 연소 요소를 제거하는 방향으로 정리한다. 가연물의 온도를 낮추는 냉각, 산소 공급을 차단하거나 농도를 낮추는 질식, 연쇄반응을 방해하는 화학적 억제다. 가열원을 계속 공급하는 것은 연소 조건을 강화하므로 소화 원리에 해당하지 않는다. 소화는 에너지를 빼앗는 과정이라는 관점으로 보면 판단이 쉬워진다.
물의 주된 소화 효과는 냉각이다. 물은 비열이 크고 기화 잠열이 매우 높아, 증발하면서 가연물 표면의 열을 대량으로 흡수해 연소 온도를 낮춘다. 22℃의 물 1톤을 모두 증발시키는 냉각효과는 22℃에서 100℃까지 올리는 열량 (100-22)×1,000 = 78,000kcal와 기화열 1,000×539 = 539,000kcal를 더한 617,000kcal이다. 물은 분무 상태가 되면 표면적이 커져 증발이 촉진되므로 냉각 효과가 오히려 커진다. 목재 화재에 다량의 물을 뿌릴 때 가장 크게 기대되는 효과도 냉각이다.
질식은 산소 농도를 낮추는 방식이다. 이산화탄소를 방사해 공기 중 산소 농도를 21%에서 11%로 낮추려면, 초기 산소량을 목표 농도로 나누어 전체 부피 배수를 구하고 그 증가분을 계산한다. 이때 필요한 이산화탄소 농도 증가는 약 47.6%가 된다. 계산의 핵심은 초기 농도와 목표 농도의 비를 먼저 구하는 것이다.
화학적 억제는 연쇄반응을 끊는 방식이다. 할로겐화합물은 연쇄반응을 억제해 소화하고, 물은 기화열을 흡수하며, 내알코올포는 수용성 용제 화재에 쓴다. 제3종 분말소화약제는 유류화재에는 적합하지만 식용유화재에는 적합하지 않다. 약제의 적합 화재를 구분하는 것이 판단의 기준이다.
유화효과는 고비점유 화재에서 나타난다. 끓는점이 높은 기름에 무상주수하면 물이 기름 표면의 온도를 낮추고 가연성 증기의 발생을 억제해 연소성을 잃게 한다. 이때 억제효과는 화학적 차단, 제거효과는 가연물 제거, 파괴효과는 분자 분해를 뜻하므로 유화효과와 구분한다. 삼림화재에서는 물의 점도를 높여 침투력과 부착력을 키우는 증점제로 카르복시메틸셀룰로오스를 첨가한다. 에틸렌글리콜은 부동액 성분이고, 탄산칼륨과 인산암모늄은 분말 소화제나 화학 소화제의 주성분이지 증점제가 아니다.
학습목표: 할론계 소화약제가 화재를 소화하는 부촉매적 화학효과와 냉각·희석효과를 설명할 수 있다.
연쇄반응을 차단 또는 방해하여, 연속적인 연소 반응을 중지시킴으로써 소화효과를 나타낸다.
NCS 학습모듈 0502010204 가스계소화설비 시공 · 2-1. 저장용기 및 기동장치 시공
판단은 약제의 주된 작용에서 갈린다. 소화 원리는 냉각·질식·화학적 억제이고 가열원 공급은 아니다. 물 1톤을 22℃에서 모두 증발시키면 617,000kcal의 냉각효과가 있으며, 분무 상태에서는 표면적이 커져 냉각 효과가 더 크다. 이산화탄소로 산소를 21%에서 11%로 낮추려면 약 47.6%의 농도 증가가 필요하다. 할로겐은 연쇄반응을 억제하고, 제3종 분말은 유류화재에 적합하지만 식용유화재에는 적합하지 않다. 고비점유에 무상주수하면 유화효과가 나타나고, 삼림화재 증점제는 카르복시메틸셀룰로오스다.
목재 화재시 다량의 물을 뿌려 소화하고자 한다. 이때 소화효과로서 가장 크게 기대되는 것은?
정답 ② · 목재 화재 시 물을 뿌릴 때 기대되는 주된 소화효과를 묻는 문제이다. 물은 비열과 기화열이 매우 커서 연소 중인 목재의 열을 흡수하고 온도를 급격히 낮추어 연소를 지속할 수 없게 한다.
물의 비열은 매우 크므로, 목재 화재 시 물을 뿌리면 열을 많이 흡수하여 온도를 급격히 낮추는 냉각 효과가 가장 크다.
물의 냉각 특성으로 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 물의 냉각 특성 중 옳지 않은 설명을 고르는 문제이다. 물은 미세한 분무 상태가 되면 물방울의 전체 표면적이 커져 증발이 촉진되고, 증발잠열을 많이 흡수하므로 냉각 효과가 오히려 커진다.
물은 분무 상태일 때 표면적이 증가하여 증발이 촉진되므로 냉각 효과가 오히려 커집니다.
소화(消火)의 원리에 해당하지 않는 것은?
정답 ③ · 소화의 원리에 해당하지 않는 것을 고르는 문제이다. 소화의 원리는 냉각, 질식, 제거(억제)로 연소의 3요소인 가연물, 산소, 열을 제거하거나 연쇄반응을 차단하는 방식이다.
소화의 3원리(냉각, 질식, 억제)는 연소 3요소를 제거하는 것이므로, 가열원 공급은 연소를 촉진할 뿐 소화 원리가 될 수 없다.
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