KR20120093493A

KR20120093493A - 화재진압용 혼합물 및 이의 사용방법

Info

Publication number: KR20120093493A
Application number: KR1020110013087A
Authority: KR
Inventors: 구태창; 구예림
Original assignee: 구태창
Priority date: 2011-02-15
Filing date: 2011-02-15
Publication date: 2012-08-23

Abstract

본 발명은 종래 화재진압을 위해 통상적으로 사용하던 물, 즉 소화수에 일정량 첨가하여 화재진압효과를 높이기 위하여 황토, 석회석, 소다, 장석, 주석, 숯, 밀가루의 혼합으로 조성된 화재진압용 혼합물 및 이의 사용방법에 관한 것이다.

Description

화재진압용 혼합물 및 이의 사용방법{MIXTURE FOR SUPPRESSING FIRES AND METHOD FOR USING IT}

본 발명은 종래 화재진압을 위해 통상적으로 사용하던 물, 즉 소화수에 일정량 첨가하여 화재진압효과를 높이기 위한 화재진압용 혼합물에 관한 것이다.

기존의 소화수가 갖고 있던 화염에 의한 물의 튕김현상과 건물에 스며든 물이 중력에 의해 하부로 흘러내리는 문제 때문에 화재진압 효율이 떨어지는 문제와 상당량의 물의 사용이 불가피하여 비경제적이라는 문제를 해소하기 위한 황토, 석회석, 소다, 장석, 주석, 숯, 밀가루를 일정범위 내에서 혼합하여 조성하는 화재진압용 혼합물 및 이의 사용방법에 관한 것이다.

현재 시중에 유통되는 소화기의 경우, 소화기 용기 내에 분말 또는 포말 액체 가스를 채워넣어 화재시 분사하여 사용할 수 있도록 하고 있으나, 이와 같이 유통되는 소화기의 경우에는 대부분 초기화재 진압용이거나 또는 소규모 화재 진압용으로 사용되는 것이 대부분이다.

따라서, 대형화재가 발생하게 된 경우에는 대부분 소방차에 의한 물의 단순 분사형태로 화재를 진압하는 경우가 대부분이며, 이와 같은 물에 의한 대형화재 진압은 진압속도가 늦고 물의 소비량이 많다는 문제를 갖고 있었다.

이에 본 발명자는 대형화재 진압을 위한 소화수의 필요성을 인식하고, 기존의 소화수가 갖고 있던 문제점을 해소함으로써 본 발명의 완성에 이르게 되었다.

대한민국공개특허 특2000-0031856(공개일자 2000.06.05) 대한민국등록특허 10-0426347(등록일자 2004.03.26)

상기의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 종래 일반적으로 사용되던 소화수에 점성을 부여함으로써 고열 및 연소물질에 의한 물의 튕김현상을 해소하고 연소물질의 표면에 액상의 막을 형성하여 산소공급을 차단함으로써 화재진압이 조기에 이루어질 수 있도록 하는 화재진압용 혼합물 및 이의 사용방법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 황토 80 ~ 95wt%, 석회석 1 ~ 3wt%, 소다 1 ~ 3wt%, 장석 1 ~ 3wt%, 주석 1 ~ 3wt%, 숯 1 ~ 3wt%, 밀가루 1 ~ 3wt%의 혼합으로 조성된 화재진압용 혼합물을 주요 기술적 구성으로 한다.

상기 화재진압용 혼합물은 소화수에 일정량을 첨가하여 사용하게 되며, 이와 같이 본 발명에 따른 화재진압용 혼합물을 첨가하게 될 경우, 소화수의 점성을 높여줌으로써 소화수가 고열 또는 연소물질에 의한 반발력(튕김현상)을 완화시켜주게 되고, 600 ~ 800℃ 이상의 고열의 조건에서 연소물의 표면에 액상의 막을 형성함으로써 연소물질과 산소와의 접촉을 차단함으로써 소화기능을 극대화시켜 화재진압이 조기에 이루어질 수 있도록 한다.

즉, 상기 화재진압용 혼합물이 첨가된 소화수는 화재현장에 사용될 경우, 600 ~ 800℃ 미만의 조건에서는 연소물질의 표면에 얇은 토사층을 형성하여 연소물질과 산소와의 접촉을 차단함으로써 소화기능을 극대화시키고, 600 ~ 800℃ 이상의 조건에서는 상기 토사층이 용융되면서 액상의 막을 형성하여 지속적인 산소차단 효과가 일어나게 되어 화재진압이 조기에 이루어질 수 있다.

보다 상세하게는, 상기 화재진압용 혼합물 10 ~ 20wt%를 물 80 ~ 90wt%에 첨가하여 사용함으로써, 기존에 사용하던 소화수를 대체하여 효율적인 화재진압이 가능하다.

본 발명에 따른 화재진압용 조성물은 일정량을 취하여 기존의 소방차 또는 화재진압을 위한 소화수 보관용기에 투입하기만 하면 사용준비가 완료되기 때문에 사용상에 있어 매우 편리하다는 장점을 갖는다.

그리고, 소화수에 점성을 부여함으로써 고열이나 연소물질에 의한 물의 튕김현상을 해소하고 고착현상을 부여함으로써 효과적인 분사작업이 이루어질 수 있으며, 또한 분사된 소화수는 연소물질의 표면에 얇은 토사층을 형성하다가 고열이 지속될 경우 액상의 막을 형성함으로써 연소물질과 산소의 접촉을 차단하여 효과적인 화재진압이 이루어질 수 있다는 장점을 갖는다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 화재진압용 혼합물은 황토 80 ~ 95wt%, 석회석 1 ~ 3wt%, 소다 1 ~ 3wt%, 장석 1 ~ 3wt%, 주석 1 ~ 3wt%, 숯 0.5 ~ 3wt%, 밀가루 0.5 ~ 3wt%의 혼합으로 이루어진다.

상기 황토는 소화수에 사용함으로써 연소물의 표면에 얇은 토사층을 형성하여 연소물질을 보호하고 600℃ ~ 800℃ 이상의 고열이 지속될 경우에는 용융되면서 나머지 혼합성분들과 함께 유리막 구조의 액상의 막을 형성하여 산소공급을 차단하여 화재가 조기에 진압될 수 있도록 하기 위한 것으로써, dry oven에서 110℃로 건조하여 분쇄가공한 0.5 ~ 50㎛의 입도를 갖는 분말을 사용한다.

일반적으로 황토는 석영, 장석, 운모, 방해석 등 다양한 광물 입자로 구성되어 있는 연황색 퇴적물로써 황색토와 적색토가 있으며, 공극률이 큰 실리카(SiO₂)가 50~60%, 알루미나(Al₂O₃)는 8~12%, 석회(CaO)는 5~12%, 산화마그네슘(MgO)는 2~6%. 제2산화철(Fe₂O₃)는 2~4%, 산화철II(F₂O₃)는 0.8~1.1% 이산화티탄(TiO₂)과 산화망간(MnO)은 각각 0.5%의 비율로 구성된다.

상기 황토의 사용량이 80wt% 미만인 경우에는 연소물의 표면에 토사층을 형성하고 또한 고열이 지속될 경우 유리막 구조의 액상의 막을 형성하기가 어렵고, 95wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 다른 성분들의 함량이 줄어들어 유리막 구조의 액상의 막이 제대로 형성되지 않아 소화기능이 떨어질 수 있으므로, 상기 황토의 사용량은 전체 혼합물의 총량 중 80 ~ 95wt%의 범위 내에서 정하는 것이 바람직하다.

상기 석회석은 CaCO₃를 주성분으로 하고 있는 것으로써, 화학조성은 CaO 56%, CO₂ 44%이며, MgO, FeO, MnO 등의 불순 성분을 함유한다.

상기 석회석에 포함되어 있는 강염기인 CaO는 화재진압용 혼합물에 포함되어 있는 황토와 혼합되어 저융점 혼합물을 만들기 때문에 고온의 연소물질의 표면에 닿음으로써 화재 초기에 연소물질의 표면에서 용융되면서 액상의 막을 형성될 수 있도록 한다.

특히 상기 석회석(Limestone)은 886 ~ 950℃ 사이에서 탄산가스를 방출하기는 하나 이를 아주 미분쇄하게 될 경우 610℃부터 분해하기 시작하는 특성을 갖고 있어, 본 발명에서는 0.5 ~ 50㎛의 입도를 갖는 석회석 분말을 사용한다.

상기 석회석의 사용량이 1wt% 미만인 경우에는 600℃ ~ 800℃ 이상의 고온에서 액상의 막이 형성되는 것을 지연시켜 조기 화재진압의 어려움이 있을 수 있고, 3wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 다른 성분들의 함량이 줄어들어 고열과 연소물질에 대한 반발력 완화기능 및 액상의 막 형성이 제대로 이루어지지 않는 문제가 있을 수 있으므로, 상기 석회석의 사용량은 전체 혼합물의 1 ~ 3wt%의 범위 내에서 결정하는 것이 바람직하다.

상기 소다는 화재진압용 혼합물에 사용되어 증점제 역할을 수행한다.

본 발명에서는 구체적으로 알긴산소다를 사용하며, 상기 알긴산은 전체적으로 3종류의 polymer segments 즉, D-mannuronic acid 만으로 구성된 부분(MM-block), L-guluronic acid만으로 구성된 부분(GG-block) 및 이 두가지 uronic acid가 상호교대로 구성된 부분(MG-block)으로 이루어져 있으며, 알긴산의 겔형 성능은 gluuronic acid가 2가 양이온과 반응하여 V모양의 구멍을 가지는 egg-box모델의 3차원적 입체구조를 형성함에 기인한다.

상기 알긴산소다는 먼저 다시마 건조분말(60mesh)에 50배의 0.5% NaOH 용액으로 60℃ 진탕수조에서 일정시간 알긴산소다를 추출하고 1M CaCl₂ 용액을 가하여 침전, 회수하여 1N HCl용액을 가하여 alginic acid로 전환한 후, 여기에 0.5% Na₂CO₃ 용액을 가하여 다시 sodium alginate를 만들어 메탄올로 침전하고 열수(85℃)에 녹이는 수세과정을 3회 반복하여 제조한 것을 사용한다.

상기 소다의 사용량이 1wt% 미만인 경우에는 화재진압용 혼합물이 물과 혼합될 경우 점도 증가를 기대하기 어렵기 때문에 고열과 연소물질에 부딪칠때 반발력 완화 기능성이 떨어지는 문제가 있고, 3wt%를 초과하게 되는 경우에는 점도가 기대이상으로 높아져 소화수로 사용이 부적합 수 있을 수 있으므로, 상기 소다의 사용량은 전체 혼합물의 1 ~ 3wt%의 범위 내에서 결정하는 것이 바람직하다.

상기 장석은 황토와 혼합되어 액상의 막 형성을 위한 보조제 역할을 하게 되는 것으로써, 1wt% 미만인 경우에는 연소물의 표면에 닿아 유리막코팅 구조를 이루기가 용이하지 않을 수 있고, 3wt%를 초과하게 되는 경우에는 사용상의 효과 변화가 없어 무의미하므로, 상기 장석의 사용량은 전체 혼합물의 1 ~ 3wt%의 범위 내에서 결정하는 것이 바람직하다.

상기 주석 산화주석(SnO₂)으로서, 화재진압용 혼합물에 포함되어 있는 황토에 의한 색상 발현을 최소화하기 위해 사용하는 것이다. 즉, 황토에 의한 붉은 계열의 색상을 최소화함으로써 화재진압용 소화수로서의 거부감을 최소화하기 위한 것이다.

상기 산화주석은 부드럽고 좋은 질감을 가진 재료로서 분상과정을 거쳐 스피넬(CaO?SiO₂?SnO₂)이 생성되는 것이로, 성분에 녹지 않고 난반사를 일으키기 때문에 용해도가 적고 피복력이 크며 백색도가 뛰어나다.

상기 주석의 사용량이 1wt% 미만인 경우에는 상기한 주석의 사용으로 인한 기대효과를 기대하기 어렵고, 3wt%를 초과하게 되는 경우에는 유리막 구조의 액상의 막이 용이하게 형성되지 않을 수 있으므로, 상기 주석의 사용량은 전체 혼합물의 1 ~ 3wt%의 범위 내에서 결정하는 것이 바람직하다.

상기 숯 석회석성분 또는 규석성분이 다량 함유되어 있는 잎을 이용하여 제조한 숯을 사용하며, 이와 같은 숯은 석회석 성분에 의한 황토, 규석의 용융점을 낮추어 줌으로써 낮은 온도에서도 유리막 구조의 액상의 막을 형성할 수 있도록 하는 보조역할을 하게 된다.

상기 석회석 성분이 다량함유되어 있는 잎으로는 참나무잎, 개나리잎, 측백나뭇잎, 은행나뭇잎이 있고, 규석 성분이 다량함유되어 있는 잎으로는 측백나뭇잎,은행나뭇잎, 대나무 잎이 있다.

상기 잎을 이용한 숯의 제조과정으로는 참나무잎, 개나리잎, 측백나뭇잎, 은행나뭇잎 중 선택되는 어느 1종 이상의 나뭇잎을 건조시킨 후, 이를 Alumina판 사이에 넣어 400℃에 하소한 후 이를 분쇄하여 0.5 ~ 50㎛의 입도를 갖는 것을 사용한다.

상기 숯의 사용량이 0.5wt% 미만인 경우에는 유리막 구조의 액상의 막을 형성할 수 있도록 하는 보조역할이 미미하여 사용상의 잇점이 없고, 3wt%를 초과하게 되는 경우에는 효과 변화가 미미하므로 사용이 무의미하여, 상기 숯의 사용량은 전체 혼합물의 0.5 ~ 3wt%의 범위 내에서 결정하는 것이 바람직하다.

상기 밀가루는 화재진압용 혼합물에 첨가됨으로써 포말을 형성하는 역할을 하여 화재진압의 보조기능을 하고자 하는 것으로써, 그 사용량이 0.5wt% 미만인 경우에는 화재진압의 보조기능성이 미미하고, 3wt%를 초과하게 되는 경우에는 다른 성분들의 사용량이 상대적으로 줄어들어 액상의 막 형성 등의 문제를 야기할 수 있어, 상기 밀가루의 사용량은 전체 혼합물의 0.5 ~ 3wt%의 범위 내에서 결정하는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 화재진압용 혼합물은 황토 80 ~ 95wt%, 석회석 1 ~ 3wt%, 소다 1 ~ 3wt%, 장석 1 ~ 3wt%, 주석 1 ~ 3wt%, 숯 0.5 ~ 3wt%, 밀가루 0.5 ~ 3wt%의 혼합으로 조성되는 것으로써, 이와 같은 혼합물을 그대로 화재진압용으로 사용하는 것이 아니라 물과 일정비율로 혼합하여 사용하게 된다.

즉, 상기 화재진압용 혼합물 10 ~ 20wt%를 소화수(물) 80 ~ 90wt%에 첨가하여 사용한다.

상기 화재진압용 혼합물의 사용량이 10wt% 미만인 경우에는 기존의 소화수를 사용하는 경우와 비교하여 볼 때 화재진압 효과의 차이가 미미하고, 20wt%를 초과하게 되는 경우에는 화재진압에 필요한 적정량을 초과하여 비용상의 문제가 발생할 수 있기 때문에, 상기 화재진압용 혼합물의 사용량은 10 ~ 20wt%의 범위 내에서 결정되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 소화수의 사용량이 80wt% 미만인 경우에는 상대적으로 화재진압용 혼합물의 사용량이 증가하여 비경제적이며, 90wt%를 초과하게 되는 경우에는 상대적으로 화재진압용 혼합물의 사용량이 증가하여 화재진압 효과의 차이를 기대하기 어렵기 때문에 상기 소화수의 사용량은 80 ~ 90wt%의 범위 내에서 결정되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 화재진압용 혼합물은 자연에서 쉽게 취할 수 있는 재료를 이용함으로써 가격측면에 있어 저가라는 장점이 있다.

그리고, 기존의 소방차 상단 개폐구나 저수소 소방헬기 등에 특별한 개조없이 소화수에 일정비율로 쉽게 투입하여 사용할 수 있어 사용측면에 있어 매우 간편하다는 장점이 있다.

또한, 소화기능에 필요한 흡착성과 점성을 갖고 있고, 액상의 막을 형성하는 유리막 구조에 의해 산소차단효과를 기대할 수 있어 효율적인 소화작업이 가능하기 때문에 산림화재, 목조건물화재, 대규모건물등의 대형화제에 적용함으로써 조기에 불을 진화할 수 있다는 기능적인 면에 있어 장점이 있다.

따라서, 이와 같은 장점들을 고려하여 볼 때 본 발명에 따른 화재진압용 혼합물은 산업상 이용가능성이 높다.

Claims

황토 80 ~ 95wt%, 석회석 1 ~ 3wt%, 소다 1 ~ 3wt%, 장석 1 ~ 3wt%, 주석 1 ~ 3wt%, 숯 0.5 ~ 3wt%, 밀가루 0.5 ~ 3wt%의 혼합으로 조성된 것임을 특징으로 하는 화재진압용 혼합물.
청구항 1에 있어서,
황토 및 석회석은 0.5 ~ 50㎛의 입도를 갖는 것임을 특징으로 하는 화재진압용 혼합물.
청구항 1에 있어서,
소다는 다시마 건조분말(60mesh)에 50배의 0.5% NaOH 용액으로 60℃ 진탕수조에서 일정시간 알긴산소다를 추출하고 1M CaCl₂ 용액을 가하여 침전, 회수하여 1N HCl용액을 가하여 alginic acid로 전환한 후, 여기에 0.5% Na₂CO₃ 용액을 가하여 다시 sodium alginate를 만들어 메탄올로 침전하고 열수(85℃)에 녹이는 수세과정을 3회 반복하여 제조한 알긴산 소다임을 특징으로 하는 화재진압용 혼합물.
청구항 1에 있어서,
숯은 참나무잎, 개나리잎, 측백나뭇잎, 은행나뭇잎 중 선택되는 어느 1종 이상의 나뭇잎을 건조시킨 후, 이를 Alumina판 사이에 넣어 400℃에 하소한 후 이를 분쇄하여 0.5 ~ 50㎛인 것임을 특징으로 하는 화재진압용 혼합물.
청구항 1의 화재진압용 혼합물 10 ~ 20wt%를 소화수 80 ~ 90wt%에 첨가하여 화재진압용 소화수로 사용하는 것임을 특징으로 하는 화재진압용 혼합물 사용방법.