소방 · 기출 all-in-one
소방학개론
기출 논점을 기본서 목차 순서로 정리한 공개 개념 19개입니다.
기출문제 보기 →소방 역사
연소이론
연소의 형태
연소의 형태 — 표면ㆍ분해ㆍ증발ㆍ자기연소
고체의 연소는 네 형태로 나뉜다. 표면(작열)연소는 숯ㆍ목탄ㆍ코크스ㆍ금속처럼 열분해나 증발 없이 고체 표면에서 산소와 직접 반응해 화염 없이 타는 연소다. 분해연소는 목재ㆍ석탄ㆍ플라스틱처럼 열분해로 생긴 가연성 가스가 타는 연소다. 증발연소는 나프탈렌ㆍ유황ㆍ파라핀처럼 고체가 승화ㆍ융해해 발생한 증기가 타는 연소다. 자기연소는 제5류 위험물(니트로화합물ㆍ유기과산화물 등)처럼 분자 내 산소로 스스로 타는 연소로 연소속도가 빠르다.
인화점ㆍ발화점
인화점ㆍ연소점ㆍ발화점 — 세 온도의 구분
인화점은 액체 표면의 증기가 연소하한계 농도에 도달해 외부 점화원에 의해 순간 불이 붙는 최저온도다. 연소점은 인화 후 점화원을 제거해도 자력으로 연소가 지속되는 최저온도로 인화점보다 대개 5~10℃ 높다. 발화점(착화점)은 외부 점화원 없이 물질 자체의 열축적만으로 발화하는 최저온도로 세 온도 중 가장 높다. 온도 크기는 발화점 > 연소점 > 인화점 순이다.
자연발화
자연발화와 연소생성가스
자연발화는 외부 점화원 없이 물질 내부의 산화ㆍ분해ㆍ발효 등으로 열이 축적되어 발화점에 이르는 현상이다. 발열량이 크고, 표면적이 넓고, 열전도율이 낮고(열축적 쉬움), 주위 온도가 높고, 수분이 적당할수록 자연발화가 쉽다. 연소생성가스 중 일산화탄소(CO)는 헤모글로빈과 결합해 질식시키고, 시안화수소(HCN, 청산가스)는 질소 함유물 연소 시 발생해 세포호흡을 차단하며, 암모니아(NH3)는 냉매로 쓰이고 나일론 연소 시 발생한다.
연소범위ㆍ위험도
연소범위ㆍ위험도ㆍ최소산소농도(MOC)
연소범위는 가연성 가스가 공기 중에서 연소할 수 있는 농도 범위(연소하한계 LFL~연소상한계 UFL)다. 위험도 H=(UFL－LFL)/LFL로, 값이 클수록 위험하다. 최소산소농도(MOC)는 화염 전파에 필요한 임계 산소농도로, MOC=연소하한계(LFL)×완전연소 반응식의 산소 몰수로 구한다. 온도ㆍ압력이 상승하면 연소범위가 넓어지고, 산소농도가 증가하면 연소속도ㆍ화염온도가 커지며 발화점ㆍ점화에너지는 낮아진다.
폭발
폭발의 분류 — 물리적ㆍ화학적ㆍ블레비ㆍ분진
폭발은 원인에 따라 물리적 폭발(증기폭발ㆍ블레비 등 상변화ㆍ압력)과 화학적 폭발(가스ㆍ분무ㆍ분진ㆍ분해ㆍ중합폭발)로 나뉜다. 분해폭발은 아세틸렌ㆍ산화에틸렌처럼 산소 없이 단독으로 분해 반응열로 폭발한다. 분진폭발은 가연성 고체 미분이 부유하다 점화되는 것으로 표면적이 클수록 쉽다. 블레비(BLEVE)는 액화가스 저장탱크가 외부 열로 과열되어 급격히 파열되는 물리적 폭발이며, 이어 증기운폭발(UVCE)의 화학적 폭발로 전이될 수 있다.
폭연ㆍ폭굉
폭연과 폭굉 — 음속 기준의 구분
폭연(deflagration)은 화염 전파속도가 음속보다 느린 폭발로, 화염면에서 온도ㆍ압력ㆍ밀도가 연속적으로 변한다. 폭굉(detonation)은 전파속도가 음속보다 빠른 폭발로, 충격파를 수반하며 화염면에서 물성이 불연속적으로 변한다. 폭연은 조건에 따라 폭굉으로 전이(DDT)될 수 있으며, 착화→화염전파→압축파→충격파→폭굉파의 과정을 거친다. 예혼합가스의 초기압력이 높을수록 폭굉 유도거리는 짧아진다.
화재이론
화재 용어
화재강도ㆍ화재하중ㆍ화재가혹도
화재강도는 단위 시간당 축적ㆍ방출되는 열량(열방출률)으로 화재의 질적 크기다. 화재하중은 단위 바닥면적당 가연물의 양[kg/㎡]으로 화재의 양적 크기이며, W=Σ(가연물량×단위발열량)/(목재 단위발열량 4,500×바닥면적)으로 구한다. 화재가혹도는 화재가 건물ㆍ재산에 주는 파괴력으로 ‘화재강도(질적)×지속시간(양적)’으로 결정된다. 환기요소는 개구부 면적에 비례하고 개구부 높이의 제곱근에 비례한다.
구획실 화재
플래시오버ㆍ백드래프트ㆍ연료지배형ㆍ환기지배형
플래시오버는 성장기와 최성기 사이에 축적된 복사열로 구획실 내 가연물이 동시에 발화하는 급격한 연소 확대다. 백드래프트는 산소가 부족한 훈소 상태에서 문ㆍ창을 열어 산소가 급격히 유입될 때 축적된 가연성 가스가 폭발적으로 연소하는 현상이다. 연료지배형 화재는 산소가 충분해 가연물 양이 연소를 지배하며 플래시오버 이전에 지배적이고, 환기지배형 화재는 산소가 부족해 환기가 연소를 지배하며 플래시오버 이후에 지배적이다.
유류화재
유류탱크 화재 이상현상 — 보일오버ㆍ슬롭오버ㆍ프로스오버
유류저장탱크 화재의 이상현상은 물의 급격한 기화가 공통 원인이다. 보일오버(boil over)는 열류층의 열파가 장시간에 걸쳐 탱크 바닥의 물을 가열해 비등ㆍ팽창시켜 유류를 탱크 밖으로 분출시키는 현상이다. 슬롭오버(slop over)는 고온의 유면에 물(주수)이 접촉해 급격히 기화하며 유류가 넘치는 현상이다. 프로스오버(froth over)는 화재 없이 고점도 유류와 물이 섞여 넘치는 현상이다. 오일오버(oil over)는 탱크 내 유증기가 폭발하는 현상이다.
소화이론
소화방법
소화의 4방법 — 냉각ㆍ질식ㆍ제거ㆍ부촉매
소화는 연소의 4요소를 제거하는 방식으로 나뉜다. 냉각소화는 물 등으로 발화점 이하로 온도를 낮춘다. 질식소화는 산소농도를 15% 이하로 낮춰(이산화탄소ㆍ포ㆍ팽창질석 등) 연소를 중단시킨다. 제거소화는 가연물을 없앤다(산림 벌목ㆍ가스밸브 차단). 부촉매(억제)소화는 할론ㆍ분말이 연쇄반응을 억제하는 화학적 소화다. 팽창질석ㆍ팽창진주암은 금속화재(D급)에 질식소화로 적응한다.
분말소화약제
분말소화약제 — 1~4종의 주성분과 적응
제1종 분말은 탄산수소나트륨(NaHCO3), 백색, BㆍC급, 식용유의 비누화 반응에 적응한다. 제2종은 탄산수소칼륨(KHCO3), 담회색(보라), BㆍC급이다. 제3종은 제1인산암모늄(NH4H2PO4), 담홍색, AㆍBㆍC급에 모두 적응하며 열분해 시 메타인산(HPO3)이 표면에 피막을 형성하는 방진작용을 한다. 제4종은 탄산수소칼륨+요소, 회색, BㆍC급이다.
포소화약제
포소화약제와 혼합방식 — 프로포셔너 4종
포소화약제는 단백포(내화성 좋고 유동성 나쁨), 불화단백포ㆍ수성막포(내유성 좋아 표면하 주입방식에 적합), 합성계면활성제포(유동성ㆍ저장성 우수, 저~고발포), 알콜형포(수용성 용제 소화)로 나뉜다. 혼합방식은 라인 프로포셔너(벤츄리 흡입), 펌프 프로포셔너(펌프 흡입ㆍ토출 측 순환), 프레셔 프로포셔너(압입탱크 압력차), 프레셔사이드 프로포셔너(별도 압입펌프)가 있다.
가스계 소화약제
가스계 소화약제 — CO2ㆍ할론ㆍ불활성기체(IG)
이산화탄소 소화약제는 비전도성ㆍ무색무취로 질식ㆍ냉각 효과가 있고 자체 증기압이 높아 별도 가압원이 필요 없으나 제3ㆍ5류 위험물에는 부적합하다. 할론ㆍ할로겐화합물은 부촉매(억제) 소화가 주효과다. 불활성기체(IG) 계열은 IG-01(Ar 100%), IG-100(N2 100%), IG-55(N2 50%ㆍAr 50%), IG-541(N2 52%ㆍAr 40%ㆍCO2 8%)로 구성되며 질식소화한다.
소방시설
스프링클러ㆍ감지기
스프링클러 방식과 감지기의 종류
스프링클러는 헤드 종류로 구분된다. 폐쇄형 헤드를 쓰는 습식ㆍ건식ㆍ준비작동식ㆍ부압식과 개방형 헤드를 쓰는 일제살수식이 있다. 이 중 감지기와 연동해 작동하는 것은 준비작동식ㆍ일제살수식ㆍ부압식이고, 습식ㆍ건식은 헤드 개방만으로 작동한다. 감지기는 열감지기(차동식ㆍ정온식ㆍ보상식)와 연기감지기(이온화식ㆍ광전식)로 나뉘며, 차동식 분포형에는 공기관식ㆍ열전대식ㆍ열반도체식이 있다.
소방시설 분류
소방시설의 5분류 — 소화ㆍ경보ㆍ피난ㆍ소화용수ㆍ소화활동
소방시설은 소화설비(옥내소화전ㆍ스프링클러ㆍ포ㆍ분말 등), 경보설비(자동화재탐지ㆍ비상방송ㆍ자동화재속보ㆍ시각경보기 등), 피난구조설비(피난기구ㆍ인공소생기ㆍ공기호흡기ㆍ방열복ㆍ유도등ㆍ비상조명등 등), 소화용수설비(상수도소화용수ㆍ소화수조 등), 소화활동설비(제연ㆍ연결송수관ㆍ연결살수ㆍ비상콘센트ㆍ무선통신보조ㆍ연소방지설비)로 분류된다.
위험물
위험물 유별
위험물 6유별의 성질과 지정수량
위험물은 6개 유별로 나뉜다. 제1류(산화성 고체, 질산염류ㆍ무기과산화물)는 불연성이나 강력한 산화제로 산소를 공급한다. 제2류(가연성 고체, 적린ㆍ유황ㆍ마그네슘)는 환원성이다. 제3류(자연발화성ㆍ금수성, 황린ㆍ칼륨ㆍ알킬알루미늄ㆍ탄화칼슘)는 물과 반응한다. 제4류(인화성 액체, 석유류)는 증기비중이 크고 부도체다. 제5류(자기반응성, 니트로화합물ㆍ유기과산화물)는 분자 내 산소로 자기연소한다. 제6류(산화성 액체, 과염소산ㆍ질산ㆍ과산화수소)는 불연성ㆍ산성이다.
금수성ㆍ소화대책
위험물 유별 소화대책 & 금수성 물질
위험물은 유별로 소화법이 다르다. 제1류(알칼리금속 과산화물)ㆍ제2류(마그네슘)ㆍ제3류(칼륨ㆍ알킬알루미늄ㆍ탄화칼슘) 중 금수성 물질은 물과 반응해 위험하므로 마른모래ㆍ팽창질석ㆍ팽창진주암 등으로 질식소화한다. 제4류(유류)는 포ㆍ분말로 질식소화, 수용성(아세톤ㆍ알코올)은 내알코올포를 쓴다. 제5류(자기반응성)ㆍ황린은 다량의 물로 냉각소화한다. 금수성 물질과 물의 반응: 탄화칼슘→아세틸렌, 탄화알루미늄→메탄, 인화칼슘→포스핀, 과산화나트륨→산소.