KR102219878B1 - 수계 소화약제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수계 소화약제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비전해질용 재료, 동결방지제, 실리콘 계면활성제 및 물을 포함하며, 전기화재에 적응성이 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 전기화재에 적용이 가능하여 종래 분말 소화기나 가스 소화기를 효과적으로 대체할 수 있으며, 인체, 환경에 무해하고, 사용 후 분말 또는 가스로 인한 2차 오염을 유발하지 않아 친환경적이라는 장점이 있다.

Description

수계 소화약제{AQUEOUS FIRE EXTINGUISHING AGENT}

본 발명은 수계 소화약제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비전해질용 재료, 동결방지제, 실리콘 계면활성제 및 물을 포함하여 소화약제를 조성함으로써, A급 및 B급 화재는 물론, C급 화재(전기화재)에도 적용할 수 있는 수계 소화약제에 관한 것이다.

일반적으로 화재는 A급 화재, B급 화재, C급 화재로 구분한다.

A급 화재는 가연성 물질인 나무나 종이 등으로 인한 화재 발생으로, 주로 수계 소화기를 이용하여 발화점 이하로 냉각시켜서 소화시키는 방법이 유용하며, B급 화재는 석유나 기름으로 인한 화재 발생으로, 이산화탄소(CO₂), 하론(Halon) 및 폼(Foam) 소화기를 이용하여 소화시키는 방법이 유용하고, C급 화재는 전기로 인한 화재 발생으로 이산화탄소(CO₂)에 의한 산소 차단 방식으로 소화시키는 방법이 가장 유용하다.

그리고 이러한 A급, B급, C급 화재에 모두 적용할 수 있는 방법으로는 분말 소화기(ABC 분말) 및 가스계 소화기를 이용하는 것이다. 다만, 상기 분말 소화기는 성능과 가격면에서는 상당히 좋지만, 장기보관 시 고화 현상이 나타나고, 소화 후 분말 소화약제로 인한 오염으로 2차 피해가 크다는 단점이 있다. 또한, 가스계 소화기는 가스의 성분에 따라 사람이 질식을 하거나, 사용 후 오존층을 파괴하는 등의 환경오염을 야기한다는 문제가 있어 점차 사용이 줄어드는 추세이다.

이에 물을 기초로 하며 A급, B급, C급 화재에 모두 적용이 가능한 공용 소화기에 대한 개발이 요구되고 있다.

물은 비열(1kcal/kg·℃)이 매우 커서 많은 열량을 흡수하며, 큰 증발잠열(539kcal/kg)로 인하여 기화 시 다량의 열을 주위에서 빼앗아 가연물을 냉각시키고, 기화 팽창률(1,650배)이 커서 수증기가 연소면을 덮어 질식소화 효과가 커 소화약 제로 유용하다. 그러나 이러한 물은 A급 화재에는 효과적이나, B급 및 C급 화재 취약하다는 단점이 있다.

이러한 단점 개선을 위하여, 대한민국 등록특허 제10-1300870호에서는 물, 알킬애시드포스페이트, 글리콜, 탄화수소계 계면활성제, 암모니아수 등을 포함하는 수계 소화약제를 제안함으로써, A급은 물론, B급 화재에도 적용할 수 있도록 하였다. 그러나 이러한 선등록 특허는 여전히 C급 화재에 적용이 어렵다는 단점이 있었다.

또한, 대한민국 등록특허 제10-2043750호에서도 탄산금속염, 응고점 강하제, 불소계 계면활성제, 요소, 물 등을 포함하는 침윤소화약제 조성물을 제안함으로써, A급은 물론, B급 화재에도 적용이 가능토록 하였다. 그러나 이러한 선등록 특허는 여전히 C급 화재에 적용이 어렵다는 단점이 있었다.

KR 10-1346190 B1 KR 10-2043750 B1

본 발명의 목적은 물을 기초로 하며, 높은 전기저항성을 나타냄으로써, A급 및 B급 화재는 물론, C급 화재에도 적용할 수 있는 수계 소화약제를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 인체와 환경에 무해하며, 2차 오염이 없는 친환경적인 수계 소화약제를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수계 소화약제는, 비전해질용 재료, 동결방지제, 실리콘 계면활성제 및 물을 포함하며, 전기화재에 적응성이 있는 것을 특징으로 한다.

상기 소화약제는, 상기 비전해질용 재료 5~15wt%, 동결방지제 25~40wt%, 실리콘 계면활성제 1~10wt% 및 잔부의 물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 비전해질용 재료는, 포도당, 에탄올, 아세톤, 글리세린, 녹말, 셀룰로오스, 요소, 설탕 및 단백질 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것이고, 상기 동결방지제는, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및 디프로필렌글리콜을 1~3:2~6:1 중량비로 혼합한 것이며, 상기 실리콘 계면활성제는, 피이지-12 다이메티콘(PEG-12 Dimethicone), 피이지-11 메틸에터다이메티콘(PEG11 Methyl Ether Dimethicone), 피이지-10 다이메티콘(PEG-10 Dimethicone), 세틸피이지/피피지-10/1 다이메티콘(Cetyl PEG/PPG-10/1 Dimethicone), 사이클로펜타실록세인 피이지/피피지-18/18 다이메티콘(Cyclopentasiloxane (and) PEG/PPG-18/18 Dimethicone) 및 라우릴 피이지-8 다이메티콘(Lauryl PEG-8 Dimethicone) 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것임을 특징으로 한다.

상기 비전해질용 재료는, 포도당이고, 상기 동결방지제는, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및 디프로필렌글리콜을 2:4:1 중량비로 혼합한 것임을 특징으로 한다.

부식방지제 0.01~1wt% 및 소포제 0.01~1wt%를 더 포함하며, 상기 부식방지제는 소오듐규산염이고, 상기 소포제는 다이메틸폴리실록산(Dimethylpolysiloxanes)계의 실리콘 소포제인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 수계 소화약제에 의하면, 전기화재에 적용할 수 있어 종래 분말 소화기나 가스 소화기를 효과적으로 대체할 수 있으며, 인체, 환경에 무해하고, 사용 후 분말 또는 가스로 인한 2차 오염을 유발하지 않아 친환경적이라는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 시험예 1의 결과.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 종래의 수계 소화약제와는 달리, 전기화재에 적응성을 갖는다는 데 가장 큰 특징이 있으며, 2차 환경오염을 유발하지 않는다는 데에도 특징이 있다.

이러한 본 발명의 수계 소화약제는, 비전해질용 재료, 동결방지제, 실리콘 계면활성제 및 물을 포함하며, 전기화재에 적응성이 있는 것을 특징으로 한다.

먼저, 본 발명의 수계 소화약제는 물, 보다 구체적으로 탈이온 증류수(Deionized distilled water)를 기초로 하는 것으로, 물을 기초로 하므로 사용 후 2차 오염을 야기하지 않고, 제조단가가 낮아 상용화가 가능하다는 장점이 있다.

상기 비전해질용 재료는 물과의 혼합을 통해 전하의 이동이 어려운 비전해질 용액을 제조함으로써, 전기전도도를 극한적으로 낮춰, 즉 전기저항성을 높여 전기화재에 대한 적응성이 있도록 하기 위한 것이다.

본 발명에서 상기 비전해질용 재료로는 포도당, 에탄올, 아세톤, 글리세린, 녹말, 셀룰로오스, 요소, 설탕 및 단백질 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것을 사용할 수 있으며, 가장 바람직하게는 포도당을 사용한다. 이는 상기 포도당이 전기화재에 대한 적응성이 가장 우수하기 때문이다.

상기 동결방지제는 물이 어는점 이하에서 동결되어 사용이 어려운 문제를 해소하기 위한 것으로, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디프로필렌글리콜 중 1종 이상의 것을 사용할 수 있다. 다만, 상기 에틸렌글리콜은 단독 사용 시 많은 양이 첨가되어야 요구하는 정도의 동결방지 효과가 나타나나, 이로 인해 소화약제의 점도가 필요 이상 상승하여 소화액 방출에 문제의 소지가 있고, 상기 프로필렌글리콜과 디프로필렌글리콜은 단독 사용시 가격이 높아 제품 단가가 상승하는 문제가 있으므로, 동결방지 효과, 제품 단가, 점도 등을 고려할 때 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및 디프로필렌글리콜을 1~3:2~6:1 중량비, 더욱 바람직하게는 2:4:1 중량비로 혼합하여 사용한다.

상기 실리콘 계면활성제는 물의 표면장력을 낮추어 B급 화재, 즉 유류화재 시 물과 불이 붙은 유류의 층분리 현상을 방지하는 것이며, 유류 표면에 에멀젼을 형성하여 질식 효과를 부여하여 유류화재를 효과적으로 진압하기 위한 것이다. 아울러, 일반화재의 진압 시에는 낮은 표면 장력으로 인한 침투력을 극대화하여 화재에 대한 냉각작용 및 질식 효과를 부여하기 위한 것이다.

이러한 실리콘 계면활성제는 Polyether Dimethicone Nonionic Silicone Emulsifiers로, 보다 구체적으로 피이지-12 다이메티콘(PEG-12 Dimethicone), 피이지-11 메틸에터다이메티콘( PEG11 Methyl Ether Dimethicone), 피이지-10 다이메티콘(PEG-10 Dimethicone), 세틸피이지/피피지-10/1 다이메티콘(Cetyl PEG/PPG-10/1 Dimethicone), 사이클로펜타실록세인 피이지/피피지-18/18 다이메티콘(Cyclopentasiloxane (and) PEG/PPG-18/18 Dimethicone) 및 라우릴 피이지-8 다이메티콘(Lauryl PEG-8 Dimethicone) 중 선택된 1종 또는 2종 이상의 것을 사용한다.

상기와 같이, 비전해질용 재료, 동결방지제, 실리콘 계면활성제 및 물을 포함하는 수계 소화약제는 일반화재는 물론, 유류화재, 전기화재에의 적용이 모두 가능함은 물론, 친환경적인 재료의 사용으로 인체에 무해하며, 2차 오염을 유발하지 않고, 제조단가 역시 낮아 상용화가 가능하다는 장점이 있다. 아울러, 종래 분말 소화기와 가스 소화기를 효과적으로 대체할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 본 발명에 의한 수계 소화약제의 구체적인 조성비는, 상기 비전해질용 재료 5~15wt%, 동결방지제 25~40wt%, 실리콘 계면활성제 1~10wt% 및 잔부의 물인 것이 바람직하다. 이는 상기 비전해질용 재료가 5wt% 미만이면 전기저항성이 낮아 전기화재에의 적용이 어려우며, 15wt%를 초과하더라도 추가적인 효과가 나타나지 않으므로 경제적이지 못하고, 상기 동결방지제가 25wt% 미만이면 동결방지 효과가 충분하지 못하고, 40wt%를 초과하면 점도 상승으로 인해 소화액 방출시 문제의 소지가 있는 것은 물론, 제조단가 역시 상승하며, 상기 실리콘 계면활성제가 1wt% 미만이면 물의 표면장력 변화가 미미하여 화재 진압의 부수적 효과가 미미하며, 10wt%를 초과할 경우 소화약제의 방출 시 약재가 거품의 형태가 되어 방출거리 및 방출에 영향을 미쳐기 때문이다.

한편, 본 발명의 소화약제는 부식방지제 0.01~1wt% 및 소포제 0.01~1wt%를 더 포함할 수 있다.

상기 부식방지제는 소화약제의 살포에 의해 주변의 물품 등이 부식되는 것을 방지하고, 소화약제가 저장되는 소화용기의 부식 역시 방지하기 위한 것으로, 소오듐규산염을 사용할 수 있다.

상기 부식방지제는 0.01wt% 미만이면 그 효과가 미미하고, 1wt%를 초과하더라도 더 이상의 증진된 작용효과가 나타나지 않으므로, 0.01~1wt%로 포함되는 것이 바람직하다.

상기 소포제는 소화약제의 기포생성을 막기 위한 것으로, 다이메틸폴리실록산계 실리콘 소포제라면 그 종류와 무관하게 모두 적용 가능하다.

그리고 상기 소포제는 0.01wt% 미만이면 그 효과가 미미하고, 1wt%를 초과하더라도 더 이상의 증진된 작용효과가 나타나지 않으므로, 0.01~1wt%로 포함되는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 의한 수계 소화약제의 제조방법에 대하여 간략히 설명한다.

먼저, 재료를 조성비에 따라 칭량하여 준비한 후, 준비된 물 중 일부에 동결방지제 및 실리콘 계면활성제를 혼합하여 혼합액을 제조한다.

그리고 나머지 준비된 물에 비전해질 재료를 혼합하여 비전해질 용액을 제조한다.

이후, 상기 혼합액과 상기 비전해질 용액을 혼합함으로써, 소화약제의 제조를 완료한다.

아울러, 부식방지제와 소포제를 추가로 혼합할 경우, 상기 제조된 소화약제에 추가 혼합하여 수계 소화약제의 제조를 완료한다.

이하, 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명한다.

(실시예 1)

탈이온 증류수 16.6g에 에틸렌글리콜 10g, 프로필렌글리콜 20g 및 디프로필렌글리콜 5g 및 실리콘 계면활성제로 피이지-12 다이메티콘 5g을 투입하고 교반하여 혼합액을 제조하였다.

그리고 탈이온 증류수 33.4g에 포도당 10g을 투입하여 완전히 녹도록 교반하고, 이에 앞서 제조한 혼합액을 추가하여 교반함으로써, 수계 소화약제를 제조하였다.

(시험예 1)

상기 실시예 1의 전기화재 적응성을 한국소방산업기술원의 제4조 능력단위 시험기준에 따라 테스트하였다. 소화기의 전기화재 적응성에 관한 검증은 KFI(한국소방산업기술원)에 의뢰하였다.

C급 화재용 소화기의 전기전도성은 다음 각 호의 이격거리(소화기 방사노즐 선단과 금속판 중심의 이격거리를 말한다.) 및 전압을 가한 상태에서 소화약제를 방사하는 통전전류가 0.5mA 이하여야 한다.

1. 이격거리 50cm인 경우 AC (35±3.5)kV

2. 이격거리 90cm인 경우 AC (100±10)kV

시험조건 : 온도 (17.3 ± 1.7)℃, 습도 (49 ± 14)% R.H

그리고 그 결과는 도 1에 나타내었다.

도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1은 이격거리 50cm, AC (35±3.5)kV의 전압 조건에서 통전전류가 0.1mA이고, 이격거리 90cm, AC (100±10)kV의 전압 조건에서 통전전류가 0.1mA으로 소화기의 전기화재 적응성에 관한 검증을 통과하였음을 확인할 수 있었다.

(시험예 2)

상기 실시예 1의 A급 및 B급 화재 소화성능을 다음과 같이 측정하였다.

A급 화재 1: 가로×세로×길이가 30㎜×30㎜×730㎜(1단위)의 건조된 소나무 및 오리나무 각목 90개를 격자 모양으로 쌓아놓고, 3분간 연소시킨 후 소화약제 3L를 충전한 소화기로 소화를 실시하고, 소화완료 2분 후 재연 여부에 의해 소화성능을 평가하였다.

A급 화재 2: 가로×세로×길이가 30㎜×30㎜×900㎜(2단위)의 건조된 소나무 및 오리나무 각목 144개를 격자 모양으로 쌓아놓고 3분간 연소시킨 후 소화약제 3L를 충전한 소화기로 소화를 실시하고, 소화완료 2분 후 재연 여부에 의해 소화성능을 평가하였다.

B급 화재 1: 가로×세로×높이가 44.7㎝×44.7㎝×30㎝(1단위)되는 소화시험 모형에 물을 120㎜ 되도록 넣고, 휘발유를 추가로 30㎜ 되도록 넣은 다음, 1분간 연소시킨 후, 소화약제 3L를 충전한 소화기로 소화를 실시하고, 방사완료 후 1분 이내에 재착화 여부에 의해 소화성능을 평가하였다.

B급 화재 2: 가로×세로×높이가 77.5㎝×77.5㎝×30㎝(3단위)되는 소화시험 모형에 물을 120㎜ 되도록 넣고 휘발유를 추가로 30㎜ 되도록 넣은 다음, 1분간 연소시킨 후, 소화약제 3L를 충전한 소화기로 소화를 실시하고, 방사완료 후 1분 이내에 재착화 여부에 의해 소화성능을 평가하였다.

그리고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

시험예 2 결과

구분	실시예 1
A급 화재 1	완전소화, 재연 없음
A급 화재 2	완전소화, 재연 없음
B급 화재 1	완전소화, 재착화 없음
B급 화재 2	완전소화, 재착화 없음

상기 표 1에서와 같이 본 발명의 실시예 1은 A급 및 B급 화재에 대한 소화성능이 우수함을 확인할 수 있었다.

상기 시험예 1, 2에서와 같이 본 발명의 수계 소화약제는 A급 화재 및 B급 화재는 물론, C급 화재에의 적용이 가능하여 향후 여러 가지 화재 방재 분야에 이용 가능함을 알 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 비전해질용 재료 5~15wt%, 동결방지제 25~40wt%, 실리콘 계면활성제 1~10wt% 및 잔부의 물을 포함하고,
   상기 비전해질용 재료는,
   포도당이고,
   상기 동결방지제는,
   에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜 및 디프로필렌글리콜을 2:4:1 중량비로 혼합한 것이며,
   상기 실리콘 계면활성제는,
   피이지-12 다이메티콘이고,
   전기화재에 적응성이 있는 것을 특징으로 하는 수계 소화약제.
   
5. 제4항에 있어서,
   부식방지제 0.01~1wt% 및 소포제 0.01~1wt%를 더 포함하며,
   상기 부식방지제는 소오듐규산염이고,
   상기 소포제는 다이메틸폴리실록산(Dimethylpolysiloxanes)계의 실리콘 소포제인 것을 특징으로 하는 수계 소화약제.

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