[소방기술사] 분말소화약제 열분해 반응식

[소방기술사] 분말소화약제 열분해 반응식

분말소화약제는 소화약제 중 하나로, 우리가 흔히 볼 수 있는 ABC 소화기가 분말소화약제 소화기이다.

분말소화약제 소화기 확대 및 전체사진

분말소화약제는 보관이 용이하고, 사용방법이 간단해서 주거공간에도 배치되어 있고 자동차에도 구비되어 있다. ABC 소화기라는 이름이 붙은 이유도 

 

A급 화재	B급 화재	C급 화재
일반화재	유류화재	전기화재

각 화재에 모두 적응성이 있어서 붙여진 이름이다. (적응성이 있다는 건 소화효과가 있다는 뜻. 대부분 제3종 소화약제를 사용)

 

분말소화약제는 무수히 작은 고체 알갱이들로 구성되어 있다. 이 알갱이들이 분출되면서 불타고 있는 가연물에 달라붙어 질식소화를 일으킨다. 이 과정 중 분말소화약제가 열에 의해 분해되는데, 분해되면서 나오는 부산물이 소화에 매우 효과적이다. 바로 이산화탄소, 물 등이 열분해 결과로 생성되기 때문이다.

 

분말소화약제는 가압식과 축압식으로도 구분되는 데 이거는 다음 포스팅에서 알아보자.

 

그러면 각 분말소화약제 별 열분해 반응식을 알아보자. 분말소화약제에는 4가지가 있다. 

 

제1종 분말소화약제	제2종 분말소화약제	제3종 분말소화약제	제4종 분말소화약제
탄산수소나트륨	탄산수소칼륨	제1인산암모늄	탄산수소칼륨 + 요소
$NaHCO_3$	$KHCO_3$	$NH_4H_2PO_4$	$KHCO_3 + (NH_2)_2CO$

 

 

1) 제1종 분말소화약제

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270℃ - $2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O + CO_2$

850℃ - $2NaHCO_3 \rightarrow Na_2O + H_2O + CO_2$

 

제1종 분말소화약제는 온도에 따라 열분해 반응식이 달라진다. 제1종 분말소화약제의 특이한 점으로는 비누화 반응을 일으킨다는 것이다. 지방산과 알칼리가 반응해서 지방산의 염과 알코올로 분해되는데, 비누화 반응을 통해 생성된 물질들이 유류의 표면을 덮어서 질식소화 + 재발화 억제 효과를 나타낸다. 

 

▲ 비누화 반응

 

 

2) 제2종 분말소화약제

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$2KHCO_3 \rightarrow K_2CO_3 + CO_2 H_2O$

$2KHCO_3 \rightarrow  K_2O + 2CO_2 + H_2O$ (890℃ 이상)

 

제2종 분말소화약제의 열분해 반응식은 제1종 분말소화약제에서 Na이 K으로 바뀐것 뿐이다. 

 

 

 

3) 제3종 분말소화약제

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$NH_4H_2PO_4 \rightarrow H_3PO_4 + NH_3$ (190℃)

$2H_3PO_4 \rightarrow H_4P_2O_7 + H_2O$ (215℃)

$H_4P_2O_7 \rightarrow 2HPO_3 + H_2O$ (300℃ 이상)

$2HPO_3 \rightarrow P_2O_5 + H_2O$ (350℃ 이상)

 

한국에서 대부분 사용되는 분말소화약제는 제3종 분말소화약제이다. 그 이유는 A,B,C 급 화재에 모두 적응성이 있기 때문이다. 물론 유류화재(B급)의 경우에는 제1종 분말이 소화효과가 더 뛰어나다.(비누화 현상 때문) 하지만 일반화재, 유류화재, 전기화재 모두에 대비할 수 있어야 하기 때문에 제3종 분말소화기를 사용하고 있다. 한국에서 사용하는 대부분의 분말소화기는 제3종 소화약제라고 해도 무방하다.

 

 

제4종 분말소화약제

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$2KHCO_3 + (NH_2)_2CO \rightarrow K_2CO_3 + 2NH_3 + 2CO_2$

 

 

 

<정리>

제1종 분말소화약제	탄산수소나트륨($NaHCO_3$)	270℃ - $2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O + CO_2$ 850℃ - $2NaHCO_3 \rightarrow Na_2O + H_2O + CO_2$
제2종 분말소화약제	탄산수소칼륨($KHCO_3$)	$2KHCO_3 \rightarrow K_2CO_3 + CO_2 H_2O$ $2KHCO_3 \rightarrow  K_2O + 2CO_2 + H_2O$ (890℃ 이상)
제3종 분말소화약제	제1인산암모늄($NH_4H_2PO_4$)	$NH_4H_2PO_4 \rightarrow H_3PO_4 + NH_3$ (190℃) $2H_3PO_4 \rightarrow H_4P_2O_7 + H_2O$ (215℃) $H_4P_2O_7 \rightarrow 2HPO_3 + H_2O$ (300℃ 이상) $2HPO_3 \rightarrow P_2O_5 + H_2O$ (350℃ 이상)
제4종 분말소화약제	탄산수소칼륨 + 요소($KHCO_3 + (NH_2)_2CO$)	$2KHCO_3 + (NH_2)_2CO \rightarrow K_2CO_3 + 2NH_3 + 2CO_2$