이산화탄소 소화설비

 

< 이산화탄소 소화설비 >

 
1. CO2 열역학적 성질
 
1) 상태도

 
2) A : 승화점(-79도) / B : 삼중점(-57도) / C : 임계점(31도)
 
 삼중점 : 고체, 액체, 기체가 공존하는 상태
 임계점 : 임계점 이상에서는 아무리 큰 압력을 가해도 항상 기체 상태
 
 
2. CO2 저장방법
 
1) CO2 저장용기에 액화 저장
2) 저압식  :  -18도, 2.1 MPa로 저장
    고압식  :  20도, 6MPa로 저장
 
 
3. 소화원리
 
1) 질식작용
  (1) 산소농도 희석에 따른 질식작용
  (2) CO2 설계농도 34 ~ 75% 이면 산소농도는 5~14% 이므로 질식작용으로 소화
 
2) 냉각작용
  (1) CO2 방사 시 고압의 액화가스가 급격히 기화 팽창하면서 순간적으로 온도가 -80도 정도까지 저하
       >> 줄톰슨 효과
  (2) CO2 의 일부가 Dry ice 상태가 됨(고압식의 경우 25%, 저압식의 경우 45% 정도)
  (3) Dry ice에 의한 냉각작용 : Dry ice 승화열은 물 증발잠열의 1/4 정도
 
 
4. 줄-톰슨 효과
 
1) 개념
  좁은 구멍을 통해 압축된 기체를 교축팽창(Throttling process) 시키면 온도가 저하되는 현상으로 상온과 상압에서 수소, 네온, 헬륨을 제외한 모든 기체에 적용됨
 
2) 온도가 저하되는 원리
 
  (1) 대부분의 기체는 분자 간 인력이 반발력보다 큼
  (2) 분자간 거리가 가까울 때는 위치에너지가 작고 운동에너지가 큰 상태
  (3) 압축된 기체가 팽창 시 에너지보존 법칙에 따라 다음 과정을 거쳐 온도 하강
   
       기체팽창 >> 분자 간 거리증가 >> 위치에너지 증가  >> 운동에너지 감소 >> 온도 하강
 
3) 줄-톰슨 계수
 
(1) 관계식
  이산화탄소 등 대부분의 기체는 NTP 상태에서 양의 줄-톰슨계수를 가지며 압력 하강 시 온도는 떨어짐

 
4) 적용
  (1) 냉장고, 에어컨 등의 냉동장치
  (2) CO2 소화설비의 냉각작용
 
 
5. CO2 소화설비 장점
 
1) A, B, C급 화재에 적용 가능
2) 소화 후 잔존물이 없어 청결하며 화재원인 조사가 용이
3) 수계소화설비와 달리 수손피해가 없음
4) 자체증기압으로 방사 가능
5) 상대적으로 가격이 저렴
6) 심부화재에 대한 적응성이 좋음(전역방출방식만 해당)
 
 
6. CO2 소화설비 단점
 
1) CO2는 마취성 가스이며 인체 질식위험

CO2 농도	생리적 반응
2	불쾌감
4	두통, 현기증, 눈의 자극
8	호흡곤란
10	1분 이내 의식상실
20	단시간 내 사망

 
2) 저온동상
3) 정밀기기의 저온손상
4) 운무현상에 의한 피난장애
5) 지구온난화 물질(GWP = 1)
6) 고압용기, 고압배관 필요
7) 방사 시 소음이 큼
8) 충분한 soaking time 필요(20분)
9) 저압식의 경우 vapor delay time 발생