KR20110083785A

KR20110083785A - 소방설비용 혼합형 소화약제 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20110083785A
Application number: KR1020100003695A
Authority: KR
Inventors: 이정윤
Original assignee: 이정윤
Priority date: 2010-01-15
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2011-07-21

Abstract

본 발명은 소방설비용 혼합형 소화약제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소화성능, 가연물로의 침투성 및 소방용수의 동결방지력이 뛰어난 수계 소화 약제를 소방용수 탱크내의 소방용수에 사전(事前) 혼합하여 보관함으로써, 겨울철 화재시에도 동결되지 않은 소방용수를 이용하여 화재를 진압할 수 있게 하는 소방설비용 혼합형 소화약제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제는 염화마그네슘 5~20 중량부, 제2인산소다(무수) 5~15 중량부, 요소 3~5 중량부, 에틸렌글리콜 15~25 중량부, 붕산 2 중량부 및 소디움 락테이트1 중량부, pH 조절제를 함유하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제 제조방법은 제2인산소다 5~15 중량부와, 염화마그네슘 5~20 중량부와, 에틸렌글리콜 15~25 중량부를 물에 용해시켜 수용액을 만드는 단계와; 상기 수용액에 첨가제로서 붕산 2 중량부를 혼합하여 혼합액을 만드는 단계와; 상기 혼합액의 pH가 6.5 내지 8.5가 되도록 pH 조절제를 첨가하는 단계 및; 상기 pH 조절제가 첨가된 혼합액의 표면장력이 33dyne/cm 이하로 조절되도록 계면활성제를 첨가하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

소방설비용 혼합형 소화약제 및 그 제조방법{PREMIXED FIRE EXTINGUISHING AGENT FOR FIRE FIGHTING EQUIPMENT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 소방설비용 혼합형 소화약제 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소화성능, 가연물로의 침투성 및 소방용수의 동결방지력이 뛰어난 수계 소화 약제를 소방용수 탱크내의 소방용수에 사전(事前) 혼합하여 보관함으로써, 겨울철 화재시에도 동결되지 않은 소방용수를 이용하여 화재를 진압할 수 있게 하는 소방설비용 혼합형 소화약제 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 화재에는 물 또는 분말 소화약제가 보편적으로 사용되고 있으나, 분말 소화약제 조성물의 경우 소화 후 2차 피해가 매우 크고, 화재 발생 초기에만 대응할 수 있다. 그래서, 일반 건물 및 문화재 보호용 소화설비는 상수도 배관으로부터 소방용수를 공급받는 방식을 사용하거나, 외부에 설치된 소방용수 탱크로부터 소방용수를 공급받는 방식을 사용한다.

그런데, 건물 외부 또는 건물 옥상에 설치되는 소방용수 탱크는 동절기에 내부의 용수가 동결되어, 겨울철 화재 발생시 소방용수의 공급이 이루어 지지 않아, 화재를 조기에 진압하지 못하게 된다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 소방용수의 동결 방지를 위한 자구책으로 소방 용수탱크에 동결방지 열선, 단열재 라이닝 등을 시공하고 있으나, 그 효과가 미미하였다.

그래서, 소방용수에 동결방지제 및 소화약제를 투입하여, 소방 용수의 동결을 방지하고자 하였다.

일반적인 소화약제에 대한 종래문헌을 살펴보면, 예를 들어 특허공개공보 제 10-2008-0048638호에는 탄산칼륨, 탄산수소칼륨, 탄산마그네슘, 소화촉진제, 부식방지제 등으로 제조하는 중성 강화액 소화약제의 제조방법이 가재되어 있다.

또한, 동 공개공보 제10-2004-0056142호에는 황산알루미늄, 비이온성계면활성제, MEG, PPG 등으로 제조하는 식용유화재용 중성계 강화액 소화약제 및 그의 제조방법이 기술되어 있다.

또한, 동 공개공보 제10-2003-008781호에는 소화성분으로 황산 암모늄, 요소, 제3인산나트륨, 탄산수소나트륨, 인산암모늄, 황산칼륨, 탄산칼륨, 계면활성제, 결빙방지제 5-100중량%으로 제조하는 중성계 강화액 소화약제 조성물의 제조방법이 공지되어 있다.

또한, 동 공개공보 제10-2007-0077831호에는 소화성능, 재착화 방지성, 기름화재 소화 후의 거품의 내화성이 뛰어난 수계 소화약제의 제조방법이 기술되어 있다.

또한, 동 공개공보 제10-2005-0054088호에는 우수한 소화성능과 방염효과와 인체에 대한 해가 없으며, 토양 등 환경에도 영향을 미치지 않고, 금속제 통에 보관시 보존안정성이 우수하며, 영하 20℃에서도 결빙되지 않는 중성계 강화액 소화약제 조성물, 그 제조방법 및 이를 실장한 소화기가 기술되어 있다.

그런데, 전술된 문헌에 기재된 바와 같은 종래의 소화약제들은 한국소방산업기술원의 소화약제 형식승인 및 검정기술기준에 의한 포소화약제, 중성 염기성 강화액 등 일반적인 소화약제이며, 이러한 소화약제는 소방용수 탱크와는 별도로 설치되어 있는 구조이며, 화재시 소방용수 공급배관에 소방용수와 소화약제를 혼합하는 밸브를 구비하고 있는 구조이다.

따라서, 이들 소화약제가 혼합되지 않는 소방용수는 순수한 물 또는 수돗물로써, 영하의 날씨에 노출되면 동결되기 시작한다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소방용수 탱크 내의 소방용수에 동결 방지성, 소화성능 및 가연물로의 침투성이 뛰어난 수계 소화약제를 미리 혼합시킴으로써, 소방용수의 동결을 방지할 수 있는 소방설비용 혼합형 소화약제 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제는 염화마그네슘 5~20 중량부, 제2인산소다(무수) 5~15 중량부, 요소 3~5 중량부, 에틸렌글리콜 15~25 중량부, 붕산 2 중량부 및 소디움 락테이트1 중량부, pH 조절제를 함유하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제 제조방법은 제2인산소다 5~15 중량부와, 염화마그네슘 5~20 중량부와, 에틸렌글리콜 15~25 중량부를 물에 용해시켜 수용액을 만드는 단계(S101)와; 상기 수용액에 첨가제로서 붕산 2 중량부를 혼합하여 혼합액을 만드는 단계(S102)와; 상기 혼합액의 pH가 6.5 내지 8.5가 되도록 pH 조절제를 첨가하는 단계(S103) 및; 상기 pH 조절제가 첨가된 혼합액의 표면장력이 33dyne/cm 이하로 조절되도록 계면활성제를 첨가하는 단계(S104)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제를 소방용수 탱크 내의 소방용수에 미리 혼합하여 보관함으로써, 기존의 소화약제 저장탱크, 혼합밸브 등을 필요치 않다는 이점이 있다.

또한, 영하 20℃에서도 동결되지 않기 때문에 소방용수 탱크에 별도의 장치(동결방지열선, 단열재 등)의 시공이 불필요하다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제를 제조하는 방법의 순서도.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제 및 그 제조방법을 보다 상세히 기술하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략될 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 클라이언트나 운용자, 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제를 제조하는 방법의 순서도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제는 염화마그네슘 5~20 중량부, 제2인산소다(무수) 5~15 중량부, 요소 3~5 중량부, 에틸렌글리콜 15~25 중량부, 붕산 2 중량부 및 소디움 락테이트1 중량부, pH 조절제를 함유한다.

본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제의 조성물들의 화학적 구조를 살펴보면 다음과 같다.

1). 염화마그네슘(Magnesium chloride, MgCl₂)은 촉매제로서, 일종의 금속염이고 동결방지 및 방염제로서 작용을 한다. 상기 염화마그네슘은 상온의 물에 54.3%의 용해성을 갖는데, 이는 동종의 금속염에 비하여 매우 많은 양이다. 따라서, 다량의 금속염을 물에 용해시킬 경우 어는점을 낮추어 주는 효과가 있다. 또한, MgCl₂는 두개의 Cl을 가지고 있어 고온에서 분해되는 경우 Cl이 다량 발생되는데, 특히 화염 중에 발생되는 경우에는 H와 결합하여 HCl을 발생시킴으로써, 화재 지속력을 감소시킨다. 유사 물질로는 염화나트륨(Sodium Chloride), 염화칼슘(Calsium Chloride), 염화스트론튬(Strontium Chloride) 및, 염화바륨(Barium Chloride)이 있다.

2). 제2인산소다(Disodium Phosphate, Na₂HPO₄)는 순수한 물에는 약 7.7중량부의 용해도를 가진다. 여러물질이 혼합된 경우의 용해도는 알려진 바 없다. 상기 제2인산소다에는 dihydrate, hepahydrate, dodecahydrate가 있으나, 본 발명에서는 dihydrate를 선택함. 본원발명에서는 주된 소화약제로 사용한다. 유사물질로는 인산암모늄이 있으나, 고온 분해시 암모니아 가스를 발생시키는 문제가 있다.

3). 요소(Urea, (NH₂)₂CO)는 비중은 1.335로서 무색투명하고 132.7℃ 수용액을 가열하면 서서히 암모니아와 탄산가스를 발생하여 화재시 소화의 기능을 하게 된다. 상기 요소는 상온의 물에 1:1, 즉 동중량으로 용해되고, 용해중에는 안정성이 뛰어나다. 상기 요소의 주된 소화작용은 흡열시(화염에 노출돠면 분해되어) H₂O와 CO를 발생시켜 주위 가연성 증기의 희석과 산소차단의 효과를 갖는다.

4). 에틸렌글리콜(Ethylene Glycol, C₂H₄(OH)₂)은 대표적인 동결방지제로서, 자동차 부동액의 주성분이며, 물에 10 중량부를 첨가할 경우, 약 -4℃, 25 중량부를 첨가할 경우, -11℃ 포인트의 동결방지 효과가 있다. 또한, 붕산과 함께 사용될 경우 물의 표면장력을 급격히 낮추어 준다.

5). 붕산(Boric Acid, H₃BO₃)은 방염제 및 촉매제로서, 소방 분야에서 오래전부터 사용되던 방염제, 윤활작용이 있어 붕산이 소량 용해된 물은 펌프, 복잡한 배관으로의 소방용수 급송에 특히 효과적이다. 에틸렌글리콜과 함께 사용되면 나무, 종이 등에 빠르게 흡수되는 특징이 있어 소방용수의 침투력 향상에 도움을 준다.

6). 소디움 락테이트(Sodium Lactate, NaC₃H₅O₃)는 부식억제제로서, 상기 소디움 락테이트는 인체에 대한 안전성이 뛰어나, 식품첨가제로도 사용한다. 또한 상기 소디움 락테이트는 동, 스틸, 마그네슘, 알루미늄 등에 고른 부식억제효과를 갖는다.

본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제에 함유된 결빙 방지제는 조성물이 영하 20℃에서도 결빙이 되는 것을 방지해 주는 역할을 한다. 특히, 결빙 방지제로서 에틸렌 글리콜과 글리세린을 단독으로 또는 이들을 혼합하여 사용하면 결빙 방지의 목적 외에 조성물에 결정이 생성되는 것을 방지함과 동시에 금속부식도 방지된다. 결빙 방지제의 함량이 5 중량부 미만이면 전술한 목적을 달성할 수 없고, 100 중량부를 초과하면 소화력이 저하되는 문제가 있다.

또한, 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제에 있어서, 물은 상기 성분들을 용해시키는 매질의 기능을 하며, 동시에 이들 성분들을 보유하고 소화약제 조성물로 유지시키는 기능을 한다.

또한, 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제는 중성계 범위가 유지되도록 pH를 6.5 내지 8.5로 조절한다. pH의 조절은 구연산, 말론산, 말레인산, 글루콘산, 탄닌산, 옥살산, 아디프산, 살리실산 등의 유기산 용액과 같은 산성용액을 첨가하는 것이 일반적이다. 상기 소화약제 조성물의 pH가 6.5 미만이면 방사시 인체나 환경에 해가 될 수 있고, 소화약제 조성물의 pH가 8.5를 초과하면 알칼리성이 강해져 방사시 인체와 환경에 해가 되며 금속제 통에도 영향을 미쳐 보존 안정성이 저하된다.

덧붙여, 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제에는 계면활성제가 첨가되는데, 상기 계면활성제는 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제 조성물의 표면장력을 33dyne/cm 이하로 낮추도록 0.1 내지 50 중량부 첨가되는데, 이러한 표면장력 수치는 업계에서 통상적으로 요구하고 있는 수치이다. 상기 계면활성제로는 알코올계 음이온 계면활성제, 아민계 음이온 계면활성제 등의 음이온 계면활성제 외에 통상적인 수용성 계면활성제를 사용할 수 있으며, 좀 더 구체적으로는 라우릴디메틸아민옥사이드(lauryl dimethylamine oxide), 소디움라우리설페이트(sodium laury sulfate), 세틸트리메틸암모늄클로라이드(cetyltrimethyl ammonium chloride), 라우아미드 DEA (lauramide DEA) 등을 사용할 수 있다. 상기 계면활성제는 조성물의 표면장력을 목표하는 만큼 낮출 수 있다면 전술한 종류에 한정되지 않는다.

이제, 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 전술한 함량비에 따라, 제2인산소다 5~15 중량부와, 염화마그네슘 5~20 중량부와, 에틸렌글리콜 15~25 중량부를 물에 용해시킨다(S101). 이후, 상기 수용액에 첨가제로서 붕산 2 중량부를 혼합한다(S102). 그 후 이 혼합액의 pH가 6.5 내지 8.5가 되도록 pH 조절제를 첨가한다(S103). 이후, 상기 pH 조절제가 첨가된 수용액의 표면장력이 33dyne/cm 이하로 조절되도록 계면활성제를 첨가함으로써(S104), 소화성능 및 방염효과가 우수하고 친환경적인 본 발명에 따른 소방설비용 혼합형 소화약제를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.

정제수 53g에 염화마그네슘 13g, 탄산수소나트륨 7g을 첨가하고, 에틸렌글리콜 25g을 첨가한 후 pH 조절제 2g을 첨가하여 소화설비용 혼합형 소화약제를 제조하였다.

정제수 50g, 염화마그네슘 25g, 탄산수소나트륨 10, 구연산 5g, 에틸렌글리콜 10g을 소화설비용 혼합형 소화약제를 제조하였다.

정제수 50g, 황산암모늄 35g, 요소 2.5g, 에틸렌글리콜 10g, pH 조절제 2.5g을 소화설비용 혼합형 소화약제를 제조하였다.

이상과 같이 본 발명은 양호한 실시 예에 근거하여 설명하였지만, 이러한 실시 예는 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련자라면 본 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능할 것이다. 그러므로, 본 발명의 보호 범위는 본 발명의 기술적 사상의 요지에 속하는 변화 예나 변경 예 또는 조절 예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

염화마그네슘 5~20 중량부, 제2인산소다(무수) 5~15 중량부, 요소 3~5 중량부, 에틸렌글리콜 15~25 중량부, 붕산 2 중량부 및 소디움 락테이트1 중량부, pH 조절제를 함유하는 것을 특징으로 하는 소방설비용 혼합형 소화약제.
제2인산소다 5~15 중량부와, 염화마그네슘 5~20 중량부와, 에틸렌글리콜 15~25 중량부를 물에 용해시켜 수용액을 만드는 단계(S101)와;
상기 수용액에 첨가제로서 붕산 2 중량부를 혼합하여 혼합액을 만드는 단계(S102)와;
상기 혼합액의 pH가 6.5 내지 8.5가 되도록 pH 조절제를 첨가하는 단계(S103) 및;
상기 pH 조절제가 첨가된 혼합액의 표면장력이 33dyne/cm 이하로 조절되도록 계면활성제를 첨가하는 단계(S104)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소방설비용 혼합형 소화약제 제조방법.