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소방기계시설
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가스계·분말·포
불활성기체 소화설비
Inert Gas Fire Suppression System
도입 — 자연의 기체로 불을 끄다
💨 불활성기체 소화의 원리
①불활성기체 = 질소(N₂), 아르곤(Ar), CO₂ 등 자연 존재 기체
②방호구역에 불활성기체를 방출 → 산소 농도를 21% → 12.5% 이하로 낮춤
③산소가 12.5% 이하이면 대부분의 가연물이 연소 불가 = 질식 소화
🌱 친환경 소화약제
①ODP = 0 (오존파괴 없음), GWP = 0 (지구온난화 기여 없음)
②자연에 존재하는 기체 → 화학반응 부산물 없음, 잔류물 없음
③단점: 고압 실린더 대량 필요 → 저장 공간 크고 설비비 높음
🔬 질식 소화의 과학
①공기 중 산소 농도: 약 21% (정상)
②산소 15% 이하: 대부분 가연물 연소 곤란
③산소 12.5% 이하: 확실한 소화 — 불활성기체 설계 목표
IG-541 vs IG-100 vs CO₂ 비교
불활성기체 약제 비교
📊
IG-541 vs IG-100 vs CO₂
구분
IG-541 (Inergen)
IG-100 (N₂)
CO₂
성분
N₂ 52% + Ar 40% + CO₂ 8%
N₂ 100%
CO₂ 100%
소화 원리
질식(O₂↓)
질식(O₂↓)
질식(O₂↓) + 냉각
설계농도
36.5~43.3%
43.6~50.3%
34~75%
ODP
0
0
0
GWP
0
0
1
저장압력
15/20/30 MPa
15/20/30 MPa
고압 25MPa / 저압 2.1MPa
인체 안전
CO₂ 8%로 호흡 촉진
질식 위험
9% 이상 의식상실
잔류물
없음
없음
없음
💡 IG-541의 CO₂ 8% 효과
①IG-541에 포함된 CO₂ 8%가 혈중 CO₂ 농도를 높임
②체내 호흡 중추가 반응 → 호흡이 빨라짐 → 저산소 환경에서도 산소 흡수 효율 증가
③CO₂ 소화설비 대비 인체 안전성이 높은 이유
설계농도·저장압력 기준
설계농도
📋
불활성기체 설계농도 기준
IG-541 표면화재
일반 가연물(종이·목재)
36.5%
IG-541 심부화재
면화·고무 등 심부 연소
43.3%
IG-100 표면화재
N₂ 100% — 설계농도 높음
43.6%
IG-100 심부화재
약제량 대량 필요
50.3%
IG-55 (N₂50%+Ar50%)
혼합비에 따른 중간 특성
38.5~47.7%
저장압력
📋
저장 실린더 압력
15 MPa (150 bar)
실린더 수 많음, 저장실 넓음
표준 저압형
20 MPa (200 bar)
가장 일반적
표준형
30 MPa (300 bar)
실린더 수 적음, 저장실 절약
고압형
소요약제량 산정
불활성기체 약제량
W = 2.303 \times
V
s
S
\times \log
100
100 - C
W: 약제량(m³), Vs: 방호구역 체적(m³), S: 비체적, C: 설계농도(%)
약제 체적 환산
저장용기 수 N = W ÷ (실린더 1본 충전량)
20MPa 기준 실린더 1본(68L) ≒ 질소 약 10.6 m³ (15°C, 1atm 환산)
📦 저장 공간 문제
①불활성기체는 고압 기체 상태 저장 → 동일 소화량 대비 실린더 수가 많음
②IG-541로 100m³ 방호 시 약 25~30개 실린더(68L/본) 필요
③저장용기실이 크므로 건축 설계 시 사전 협의 필수
구성기기 및 설치기준
구성기기
📋
불활성기체 소화설비 구성기기
저장 실린더
고압 이음매 없는 용기, 내압시험 합격품
68L, 15/20/30 MPa
집합관(매니폴드)
동시 방출을 위한 집합 배관
실린더 일괄 연결
선택밸브
다구역 시스템에서 화재 구역 선택
구역별 1개
분사노즐
60초 이내 설계농도 도달 (CO₂ 대비 느림)
360° 방사형
압력스위치
방출 확인 신호 → 방출표시등 점등
배관 내 압력 감지
과압배출구(릴리프)
급격한 가압 방지 — 구조체 보호
방호구역 벽체
🔧 설치 시 핵심 고려사항
①과압배출구: 방호구역 내 압력이 구조체 허용값 초과 방지 — 면적 산정 중요
②방호구역 밀폐: 개구부 자동폐쇄, 환기장치 연동 정지
③저장용기실: 40°C 이하 유지, 직사광선 차단, 환기 확보
불활성기체 종류별 상세
IG 종류별 상세
📋
불활성기체 약제 종류
IG-541 (Inergen)
가장 보편적. CO₂ 8%가 호흡 촉진 → 인체 안전성 최고
N₂ 52% + Ar 40% + CO₂ 8%
IG-100 (N₂)
순수 질소. 가장 단순하지만 설계농도 높아 약제량 多
N₂ 100%
IG-55 (Argonite)
중간 특성. 유럽에서 주로 사용
N₂ 50% + Ar 50%
IG-01 (Ar)
순수 아르곤. 밀도가 공기와 유사 → 균일 분포
Ar 100%
방출시간 비교
📊
가스계 소화약제 방출시간 비교
약제
방출시간
비고
할로겐화합물(FM-200 등)
10초 이내
급속 방출, 과압 주의
CO₂
1분(표면) / 7분(심부)
표면·심부 구분
불활성기체(IG-541 등)
60초 이내
고압 기체, 느린 방출
분말
30초 이내
가압식·축압식 동일
📋 적용 대상 선정
①IG-541: 전산실·통신실·미술관 — 인체 안전+친환경
②IG-100: 단순 시스템 선호 시 — 순수 질소만 사용
③공통: ODP=0, GWP=0 → 환경 규제 가장 유리, ESG 경영 부합
안전장치
📋
불활성기체 소화설비 안전장치
방출지연장치
전역방출 시 인원 대피 시간 확보
20초 이상
음향경보장치
방호구역 내·외부 동시 경보
방출 전 경보
방출표시등
방출 중 점등 → 진입 금지
출입구 설치
자동폐쇄장치
댐퍼·도어클로저 연동
개구부·환기구
비상조명
정전 시 피난 경로 확보
방호구역 내
총정리
불활성기체 약제량 공식
W = 2.303 \times
V
s
S
\times \log
100
100 - C
체적(Vs) × 2.303/S × log[100/(100-C)]
🎯 시험 포인트
①IG-541: N₂52%+Ar40%+CO₂8% → CO₂가 호흡 촉진 → 인체 안전성↑
②ODP=0, GWP=0 → 가장 친환경적 가스계 소화약제
③설계농도: IG-541 표면 36.5%, 심부 43.3% / IG-100 표면 43.6%
④방출시간: 60초 이내 (할로겐 10초 대비 느림 — 고압 기체 특성)
⑤저장 공간 大 → 30MPa 고압형 사용 시 실린더 수·공간 절감
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