방염

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1. 개요
2. 작동 원리
- 2.1. 물리적 작용
- 2.2. 화학적 작용
3. 용도
4. 재료
- 4.1. 산불 방염제
5. 잠재적 위험 및 건강 문제
- 5.1. 위험
- 5.2. 건강 문제
참조

1. 개요

방염은 물질의 가연성을 감소시키기 위해 물리적 또는 화학적 작용을 통해 화재를 차단하거나 멈추는 기술이다. 물리적으로는 흡열 반응, 보호층 형성, 라디칼 희석 등을 통해 연소를 억제하며, 화학적으로는 기상 및 고상 반응을 활용한다. 방염제는 소화기, 표면 코팅, 산불 진화 등 다양한 용도로 사용되며, 산불 방지제는 항공기에서 살포되거나 지상에서 살포된다. 방염제는 환경 문제와 잠재적인 건강 문제를 야기할 수 있으며, 장기간 노출 시 암, 피부 질환, 내분비계 교란 등 건강 문제를 일으킬 수 있다.

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방염
개요
유형	물질
목적	가연성 감소
적용 분야	구조 화재 진압 산불 진압 섬유 및 플라스틱
상세 정보
정의	가연성 또는 연소를 감소시키는 데 사용되는 물질
작동 원리	물리적 작용: 냉각, 보호막 형성, 희석 화학적 작용: 연소 반응 중단
종류	액체: 물, 거품 슬러리: 화학 소화제 가스: 할론
용도
구조 화재	화재 확산 지연 및 진압
산불	화재 확산 방지 및 제어
섬유 및 플라스틱	가연성 감소 및 화재 안전성 향상
고려 사항
환경 영향	일부 소화제의 환경 오염 가능성 생태계 영향
안전	취급 및 적용 시 안전 수칙 준수 필요 특정 소화제의 독성
추가 정보
관련 용어	방염 소화기 내화성
참고 자료	소방 관련 규정 및 표준 소화제 제조업체 정보

2. 작동 원리

방염제는 크게 물리적 작용과 화학적 작용을 통해 연소 과정을 억제한다. 물리적 작용으로는 냉각, 보호층 형성, 희석 등이 있으며, 화학적 작용으로는 기상 반응, 고상 반응, 숯 형성, 팽윤성 물질 등이 있다.

2. 1. 물리적 작용

방염제는 물리적으로 화재를 차단하거나, 연소를 멈추는 화학 반응을 유도하여 물질의 가연성을 낮춘다. 물리적 작용으로 연소 과정을 억제하는 방법은 다음과 같다.

냉각: 일부 화학 반응은 물질의 온도를 낮춘다.
보호층 형성: 물질이 점화되는 것을 막는 보호층을 만든다.
희석: 일부 난연제는 연소 시 물이나 이산화 탄소를 방출한다. 이는 불꽃의 라디칼을 희석시켜 연소를 억제한다.

일반적으로 사용되는 난연 첨가제에는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 헌타이트와 수산화마그네슘 혼합물 등이 있다. 수산화 알루미늄은 가열 시 탈수되어 산화 알루미늄(알루미나, Al₂O₃)을 형성하며, 이 과정에서 수증기를 방출한다. 이 반응은 많은 열을 흡수하여 물질의 온도를 낮춘다. 또한 알루미나 잔류물은 물질 표면에 보호층을 형성한다. 헌타이트와 수산화마그네슘 혼합물도 비슷한 방식으로 작동하여, 흡열 분해를 통해 물과 이산화 탄소를 방출하고,^[4]^[5] 난연성을 부여한다.^[6]^[7]^[8]

2. 2. 화학적 작용

일반적으로 방염제는 물리적으로 화재를 차단하거나 화재를 멈추는 화학 반응을 시작하여 물질의 가연성을 감소시킨다.

기상 반응: 화염(즉, 기상) 내 화학 반응은 난연제에 의해 방해받을 수 있다. 일반적으로 이러한 난연제는 유기 할로겐류(할로알케인류)이며, 할로메탄(Halon) 및 포스트렉스가 대표적이다. 이러한 유형의 난연제에 사용되는 화학 물질은 종종 독성이 있다.
고상 반응: 일부 난연제는 고분자를 분해하여 녹아 화염에서 멀어지게 한다. 이는 일부 물질이 특정 가연성 테스트를 통과하도록 할 수 있지만, 가연성 플라스틱 방울의 생성으로 화재 안전이 실제로 개선되는지는 알려져 있지 않다.
숯 형성: 탄소 기반 연료의 경우, 고상 난연제는 연료 표면에 탄소질 숯 층을 형성하게 한다. 이 숯 층은 연소가 훨씬 어렵고 추가 연소를 방지한다.^[9]^[10]
팽윤성 물질: 이러한 유형의 난연 물질은 보호 숯 층 뒤에서 팽창을 일으켜 훨씬 더 나은 단열을 제공하는 화학 물질을 포함한다. 플라스틱 첨가제로 사용되거나, 목조 건물이나 강철 구조물을 보호하기 위한 페인트로 사용 가능하다.

3. 용도

방염제는 다양한 분야에서 화재를 예방하거나 진압하기 위해 사용된다.

소화기: 초기 단계의 덤불이나 잔디 화재를 억제하기 위해 2.5gal [APW] 및 [CAFS] 소화기에 방염제가 사용되어 방화선을 만든다. 다른 화학적 방염제는 A급, B급 및 일부 D급 화재를 진압할 수 있다. 항공기에서 투하되는 방염 슬러리는 일반적으로 산불 발생 전에 화재를 예방하기 위해 사용된다.^[13]

표면 코팅: 물체에 방염제를 코팅하여 화재를 예방할 수 있다. 예를 들어, 크리스마스 트리에 방염제를 살포하여 화재 위험을 줄인다. 강철 구조물에는 기둥과 보 주변에 방염 코팅을 하여 화재 시 구조 요소가 약해지는 것을 방지한다. 미국의 기숙사는 이러한 제품의 사용을 고려하거나 법적으로 요구하고 있다.^[11]

산불 진화: 산불 확산을 막기 위해 항공기에서 방염제를 투하하거나 지상 요원이 산불 가장자리 주변에 살포한다. 산불에 사용되는 방염제는 일반적으로 물과 화학 물질의 혼합물로, 해당 지역을 적시는 동시에 식물을 통해 화재가 확산되는 것을 화학적으로 억제하도록 설계되었다. 공중에서 살포된 지역을 확인할 수 있도록 색깔이 입혀져 있다.^[15] 방염 젤 기반 방염제는 NFPA 표준 1150을 충족하며 현장에서 사용되고 있다.^[16]

애리조나 언덕에 붉게 물든 방염제 선이 선명하게 나타나 Alambre Fire를 통제하고 있다.

MAFFS를 장착한 공군 방위군 소속 C-130 Hercules가 남부 캘리포니아 산불에 방염제를 투하하고 있다.

미국 연방 토지에서 산불에 사용하도록 승인된 모든 방염제는 미국 산림청의 적합 제품 목록에 포함되어야 한다.^[17] 포스-체크(Phos-Chek)는 현재 산불에 사용하도록 승인된 장기 방염제의 한 브랜드이다.^[19]

항공 소방: 항공 소방은 항공기를 사용하여 산불을 진압하는 방법이다. 사용되는 항공기 유형에는 고정익 항공기와 헬리콥터가 있다. 스모크점퍼와 로프 강하 요원 또한 항공 소방관으로 분류된다.^[1]

3. 1. 소화기

A급 폼은 초기 단계의 덤불 화재와 잔디 화재를 억제하기 위해 2.5gal [APW] 및 [CAFS] 소화기에 방염제로 사용되어 방화선을 만든다. 다른 화학적 방염제는 A급 물질과 B급 연료를 불연성으로 만들고 A급, B급 및 일부 D급 화재를 진압할 수 있다. 항공기에서 투하되는 방염 슬러리는 일반적으로 산불이 발생하기 전에 화재를 예방하기 위해 사용되는 반면, 화재 진압제는 화재를 진압하는 데 사용된다.

3. 2. 표면 코팅

물체는 방염제로 코팅될 수 있다. 예를 들어, 크리스마스 트리는 마르면 매우 인화성이 높아져 화재 위험이 있으므로 방염제를 살포하여 화재를 예방한다.

강철 구조물은 화재 시 구조 요소가 약해지는 것을 방지하기 위해 기둥과 보 주변에 방염 코팅을 한다.

미국의 기숙사는 이러한 제품의 사용을 고려하거나 법적으로 요구하고 있다. 팽윤형 코팅은 다양한 기숙사 및 학교 건물, 특히 화재 스프링클러 시스템이 없는 역사적 구조물에 사용된다.^[11]

3. 3. 산불 진화

일반적으로 방염제는 산불 확산을 막기 위해 항공기에서 투하하거나 지상 요원이 산불 가장자리 주변에 살포한다. 이렇게 하면 지상 요원이 화재를 진압할 시간을 벌 수 있다.^[13] 필요한 경우 화재를 냉각하고 화염 길이를 줄이기 위해 불길에 직접 방염제를 투하할 수도 있다.^[13]

산불에 사용되는 방염제는 일반적으로 물과 화학 물질의 혼합물로, 해당 지역을 적시는 동시에 식물을 통해 화재가 확산되는 것을 화학적으로 억제하도록 설계되었다. 일반적으로 공중에서 살포된 지역을 확인할 수 있도록 색깔이 입혀져 있다.^[15] 방염 젤 기반 방염제는 NFPA 표준 1150을 충족하며 현장에서 사용되고 있다. 이러한 방염제는 기존의 붉은색 방염제와 구별하기 위해 다른 색상으로 염색된다. 젤과 염료는 자연적으로 생분해되도록 설계되었다.^[16]

미국 연방 토지에서 산불에 사용하도록 승인된 모든 방염제는 미국 산림청의 적합 제품 목록에 포함되어야 한다.^[17] 포스-체크(Phos-Chek)는 현재 산불에 사용하도록 승인된 장기 방염제의 한 브랜드이다.^[19]

3. 3. 1. 항공 소방

항공 소방은 항공기를 사용하여 산불을 진압하는 방법이다. 사용되는 항공기 유형에는 고정익 항공기와 헬리콥터가 있다. 스모크점퍼와 로프 강하 요원 또한 항공 소방관으로 분류되며, 다양한 고정익 항공기에서 낙하산으로 투하되거나 헬리콥터에서 로프를 타고 내려와 산불을 진압한다. 화재 진압에 사용되는 화학 물질에는 물, 물 강화제 또는 특별히 제조된 방염제가 포함될 수 있다.^[1]

4. 재료

초창기 방염제는 물과 증점제의 혼합물이었으며, 이후 붕산염^[12]과 인산암모늄이 포함되었다.

일반적으로 방염제는 산불의 확산을 막기 위해 항공기에서 투하하거나 지상 요원이 산불의 가장자리 주변에 살포한다. 이렇게 하면 지상 요원이 화재를 진압할 시간을 벌 수 있다. 그러나 필요한 경우 화재를 냉각하고 화염 길이를 줄이기 위해 불길에 직접 방염제를 투하할 수도 있다.^[13]

4. 1. 산불 방염제

초창기 방염제는 물과 증점제의 혼합물이었으며, 이후 붕산염^[12]과 인산암모늄이 포함되었다.

일반적으로 방염제는 산불의 확산을 막기 위해 항공기에서 투하하거나 지상 요원이 산불의 가장자리 주변에 살포한다. 이렇게 하면 지상 요원이 화재를 진압할 시간을 벌 수 있다. 그러나 필요한 경우 화재를 냉각하고 화염 길이를 줄이기 위해 불길에 직접 방염제를 투하할 수도 있다.^[13]

5. 잠재적 위험 및 건강 문제

대부분의 화학적 방염제는 독성이 있는 것으로 입증된 할론 및 PhostrEx와 같은 유기 할로겐화물(할로알칸)이다. 1980년대에 가장 흔히 사용되던 방염 물질은 펜타브로모디페닐 에테르였으나, 잠재적인 건강 및 환경 문제로 인해 미국 정부에 의해 금지되었다. 그 후 염소화된 트리스, 클로로알킬 인산염, 할로겐화 아릴 에스테르 및 테트라브로모프탈레이트 디올 디에스테르로 대체되었으며, 이후 EPA 연구를 통해 변이원을 포함하고 있어 어린이의 몸에 흡수될 수 있다는 것이 입증되었다.^[30]

연구에 따르면 인구의 소수만이 방염제로 사용되는 화학 물질에 알레르기 반응을 보일 수 있다.^[31] 방염 화학 물질 한 방울이 강으로 직접 떨어지면 물에 충분한 암모니아 농도를 유발하여 물고기 및 기타 수생 생물에게 치명적일 수 있으며,^[32] 양이 충분히 많으면 사람에게도 치명적인 결과를 초래할 위험이 있다.

5. 1. 위험

일반적으로 사용되는 산불 방지제는 무독성으로 간주되지만,^[22] 덜 유독한 화합물이라도 생물이 대량으로 노출되면 어느 정도 위험이 따른다.^[23] 소방에 사용되는 방염제가 연소될 때 다이옥신과 푸란을 방출하여 어류, 야생 동물, 소방관에게 유독할 수 있으며,^[24]^[25] 수역에서 약 91.44m 이내에 살포하는 것은 생명이나 재산을 직접적으로 위협하는 경우가 아니면 일반적으로 금지된다.^[26] 미국 산림청은 미국 내 야생 생태계에 대한 방염제의 영향을 연구하고 모니터링하는 정부 기관이다.^[27]^[28]

2014년 6월에 발표된 연구에 따르면 해양 박테리아는 화학적으로 동일한 폴리브롬화 디페닐 에테르(PBDEs)의 비합성적 공급원을 제조할 수 있다. 이러한 화학 물질은 난연제로 사용되지만 환경에 유해한 것으로 알려져 있다.^[29]

화학 물질에 장기간 노출되면 소방관에게 암이나 피부 질환이 발생할 가능성이 높으며, 환경에 대한 잠재적인 오염 또한 또 다른 안전 문제로 대두될 수 있다.^[33] 이러한 화학 물질 중 다수는 현재 세계적인 오염 물질로 인식되고 있으며, 동물과 인간에게 유해한 건강 영향을 미치는 것으로 알려져 있는데, 여기에는 내분비계 및 갑상선 교란, 면역 독성, 생식 독성, 암, 그리고 태아 및 어린이 발달과 신경 기능에 대한 유해한 영향 등이 포함된다.^[34]

가장 흔한 방염제 살포 방식 중 하나는 항공 소방이며, 이는 이러한 유해 화학 물질이 토양과 수계를 오염시키고, 결국 인체에 유입될 가능성이 있음을 의미한다. 이로 인해 호흡기 질환이나 기타 위험한 건강 문제와 같은 장기적인 건강 문제가 발생할 가능성이 높아진다.^[35]

또 다른 주목할 만한 건강 문제는 소화성 거품이 표준화된 연수와 경수에서 독성을 띠며, 수생 생물이 감염될 가능성이 높다는 점이다. 만약 이들을 인간이 섭취할 경우, 이러한 독성이 인체로 전이될 가능성이 매우 크다.^[36]

5. 2. 건강 문제

일반적으로 사용되는 산불 방지제는 무독성으로 간주되지만,^[22] 덜 유독한 화합물이라도 생물이 대량으로 노출되면 어느 정도 위험이 따른다.^[23] 소방에 사용되는 방염제는 화재 시 할로겐화 방염제가 연소될 때 다이옥신과 푸란을 방출하여 어류, 야생 동물, 소방관에게 유독할 수 있으며,^[24]^[25] 수역에서 약 91.44m 이내에 살포하는 것은 생명이나 재산을 직접적으로 위협하는 경우가 아니면 일반적으로 금지된다.^[26]

2014년 6월에 발표된 연구에 따르면 해양 박테리아는 화학적으로 동일한 폴리브롬화 디페닐 에테르(PBDEs)의 비합성적 공급원을 제조할 수 있다. 이러한 화학 물질은 난연제로 사용되지만 환경에 유해한 것으로 알려져 있다.^[29] 대부분의 화학적 방염제는 독성이 있는 것으로 입증된 할론 및 PhostrEx와 같은 유기 할로겐화물(할로알칸)이다. 1980년대에는 가장 흔히 사용되는 방염 물질이 펜타브로모디페닐 에테르였다. 잠재적인 건강 및 환경 문제로 인해 미국 정부에 의해 금지되었다. 그 후 염소화된 트리스, 클로로알킬 인산염, 할로겐화 아릴 에스테르 및 테트라브로모프탈레이트 디올 디에스테르로 대체되었으며, 이후 EPA 연구를 통해 변이원을 포함하고 있어 어린이의 몸에 흡수될 수 있다는 것이 입증되었다.^[30]

연구에 따르면 인구의 소수만이 방염제로 사용되는 화학 물질에 알레르기 반응을 보일 수 있다.^[31] 방염 화학 물질 한 방울이 강으로 직접 떨어지면 물에 충분한 암모니아 농도를 유발하여 물고기 및 기타 수생 생물에게 치명적일 수 있다.^[32] 양이 충분히 많으면 사람에게 치명적인 결과를 초래할 위험이 있다.

참조

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_[2] 웹사이트 Coford Glossary "Fire Retardant" http://www.coford.ie[...]
_[3] 웹사이트 Zinsser Glossary http://www.zinsser.c[...] Zinsser.com
_[4] 논문 The Thermal Decomposition of Huntite and Hydromagnesite - A Review http://clok.uclan.ac[...]
_[5] 논문 The Thermal Decomposition of Natural Mixtures of Huntite and Hydromagnesite http://clok.uclan.ac[...]
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_[8] 논문 Fire Retardant Action of Mineral Fillers http://clok.uclan.ac[...]
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_[34] 논문 Halogenated flame retardants: do the fire safety benefits justify the risks? https://pubmed.ncbi.[...] 2010-10
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방염