소방설비기사 소방기계시설 · 할론·할로겐화합물 소화설비

Halon & Halocarbon Fire Suppression

할론은 오존층을 파괴해 생산이 멈췄고, 그 자리를 HFC · FK 계열 같은 할로겐화합물 청정 소화 약제가 맡고 있다. 시험의 중심은 설계 농도와 사람에게 안전한 농도(NOAEL · LOAEL), 그리고 소요 약제량 계산이다. 전산실처럼 물이나 가루가 남으면 안 되는 중요한 시설에 써요. 아래 표들은 할론 번호의 뜻, 약제 비교, 설계 농도, 약제량 식, 구성 기기, 가스계 세 계열 비교 순서로 이어져요.

도입: 할론에서 청정 소화 약제로

🌍 할론의 역사와 퇴출

①할론(1301 · 1211)은 연쇄 반응을 끊는 부촉매 효과로 불을 아주 잘 끄는 약제다

②그러나 오존층을 파괴해(ODP ≠ 0) 몬트리올 의정서에 따라 새로 생산하지 않는다

③대체 약제로 HFC-227ea, FK-5-1-12 같은 청정 소화 약제가 나왔어요

💡 청정 소화 약제란

①전기가 통하지 않고 증발해 찌꺼기가 남지 않아 전자 장비 · 귀중품을 지키기 좋다

②불을 끈 뒤 환기만 하면 바로 복구할 수 있고, CO₂ 보다 사람에게 덜 위험하다

③전산실 · 통신실 · 미술관 · 도서관 · 반도체 공장에 주로 써요

할론 번호 체계

할론 번호의 뜻

할론 · HFC · FK 비교

약제 종류별 비교

할론 · HFC-227ea · FK-5-1-12 비교

구분	할론 1301	HFC-227ea	FK-5-1-12
화학식	CF₃Br	CF₃CHFCF₃	CF₃CF₂C(O)CF(CF₃)₂
소화 원리	부촉매(억제)	부촉매 + 냉각	냉각 + 질식
ODP	10(오존 파괴)	0	0
GWP	7,140	3,220	1
설계 농도	5%	7.0~9.0%	4.2~5.9%
NOAEL	5%	9%	10%
저장 상태	액화 가스	액화 가스	상온 액체
새 설치	생산 중단(기존 설비만)	가능	가능(지구 온난화 영향 작음)

설계 농도와 안전 농도

설계 농도 기준

청정 소화 약제 설계 농도

HFC-227ea

NOAEL 9%, LOAEL 10.5%: 사람이 있는 공간에도 쓸 수 있다

설계 농도 7.0 ~ 9.0%

FK-5-1-12

NOAEL 10%, LOAEL 10% 초과: 안전 여유가 가장 크다

설계 농도 4.2 ~ 5.9%

할론 1301(기존 설비)

NOAEL 5%: 기존 설비를 유지 보수하는 정도로만 쓴다

설계 농도 5%

HCFC Blend A

ODP 가 작은 과도기 약제

설계 농도 9.5 ~ 12.0%

⚠️ NOAEL · LOAEL 의 뜻

①NOAEL(No Observed Adverse Effect Level): 사람에게 해로운 영향이 관찰되지 않는 가장 높은 농도

②LOAEL(Lowest Observed Adverse Effect Level): 해로운 영향이 처음 관찰되는 가장 낮은 농도

③설계 농도가 NOAEL 이하이면 사람이 늘 있는 공간에도 쓸 수 있어요

소요 약제량 산정

청정 소화 약제량

W = VS × C100 - C

W: 약제량(kg), V: 방호 구역 부피(m³), S: 약제 비체적(m³/kg), C: 설계 농도(%)

비체적 S 참고값

HFC-227ea: S = 0.1269 + 0.000513t, FK-5-1-12: S = 0.0664 + 0.000274t

t: 방호 구역의 최저 예상 온도(℃). 온도에 따라 비체적이 달라진다.

적용 대상

청정 소화 약제 적용 대상

전산실 · 서버실

전자 장비 보호, 찌꺼기 없음

HFC-227ea / FK-5-1-12

통신 기기실

전기가 통하지 않아야 함

HFC-227ea / FK-5-1-12

미술관 · 박물관

작품 손상이 적고, GWP 1

FK-5-1-12 권장

반도체 공장

클린룸 환경, 빠른 복구

FK-5-1-12 권장

도서관 · 기록물 보관소

종이류의 심부 화재에 주의해 설계 농도를 높인다

HFC-227ea / FK-5-1-12

구성 기기와 안전 장치

구성 기기

할로겐화합물 소화 설비 구성 기기

저장 용기

HFC-227ea: 25 bar / FK-5-1-12: 25 ~ 42 bar

약제 + 질소(N₂) 가압

선택 밸브

여러 구역 가운데 불이 난 구역만 골라 보냄

방호 구역마다 1개

분사 헤드

10초 이내에 최소 설계 농도의 95% 방출(NFTC 107A)

360° 방사형

기동 장치

감지기 연동 자동 기동 + 수동 기동

전기식 · 기계식

방출 표시등

약제가 나가는 동안 켜져 들어가지 못하게 함

방호 구역 출입구

과압 배출구

약제가 나올 때 실내 압력이 갑자기 오르는 것을 막음

방호 구역 벽

🔧 설비 설계에서 볼 것

①방호 구역을 막는다. 개구부는 댐퍼 · 도어 클로저로 자동으로 닫히게 한다

②과압 배출구 넓이는 약제 방출량 · 속도로 셈해 벽체 손상을 막는다

③배관 손실을 줄여 10초 안에 설계 농도에 이르게 한다

④방출 표시등은 출입구 위에 달고, 약제가 나가는 동안 켜서 들어가지 못하게 한다

⑤배출 설비로 방출 뒤 남은 약제를 빼내고, 자동 연동이나 수동으로 기동해요

저장 방식 비교

약제별 저장 특성

구분	HFC-227ea	FK-5-1-12	할론 1301
상온 상태	액화 가스	액체	액화 가스
저장 압력	25 bar(N₂ 가압)	25~42 bar	25 bar
충전 밀도	1,001~1,150 kg/m³	1,100~1,400 kg/m³	1,000~1,100 kg/m³
용기 재질	강재	강재	강재
내압 시험	37.5 bar	62.5 bar	37.5 bar

할로겐화합물 · CO₂ · 불활성 기체

가스계 소화 약제 종합 비교

가스계 소화 약제 세 계열 비교

구분	할로겐화합물	CO₂	불활성 기체
소화 원리	부촉매 + 냉각	질식 + 냉각	질식(O₂ 낮춤)
사람에게	비교적 안전(NOAEL 이 높음)	매우 위험	비교적 안전
환경	ODP 0, GWP 는 약제마다 다름	ODP=0, GWP=1	ODP=0, GWP=0
방출 시간	10초 이내	1 ~ 7분	A · C급 2분, B급 1분 이내
저장 공간	작음	중간	큼(고압 용기)
설비 비용	높음	낮음	중간
주로 쓰는 곳	전산실 · 통신실	전기실 · 기계실	전산실 · 미술관