타는물질+열+산소 3요소 있어야 화재 소화기는 냉각·질식작용 ‘화학적 담요’

이맘 때면 날씨가 많이 풀리고 건조한 바람이 불기 시작해 화재가 잦다. 산불이라도 나면 무서운 기세로 타올라 겉잡을 수 없이 번진다. 화재엔 예방이 최우선이지만, 일단 불이 나면 신속하게 제압하는 게 중요하다. 그러면 불은 어떻게 끄는 것일까. 우리 주변에서 쉽게 볼 수 있는 소화기의 원리를 통해 불을 끄는 과정과 원리를 알아보자.

소화기가 불을 끄는 원리를 알기 위해서는 불이 나는 원리부터 알면 도움이 된다.

불이 나려면 몇 가지 조건이 마련돼야 한다. 우선, 불에 타는 물질이 있어야 한다. 그리고 이 물질을 뜨겁게 데울 수 있는 열이 발생해야 한다. 또한 불을 지필 수 있게 도와주는 산소가 존재해야 한다. 왜냐하면 불은 불붙는 물질이 뜨거워지면서 물질의 알갱이들이 떨어져 나온 뒤 산소와 결합하며 생겨나기 때문이다. 이 과정에서 빛과 열이 발생한다.

이 때문에 불을 끄기 위해서는 위에서 말한 세 가지 조건 가운데 한 가지만 없애도 된다. 하지만 불이 붙는 물질을 없애기는 쉽지 않다. 산불이 났을 때 나무를 없앨 수는 없는 일이다. 따라서 데워진 열을 식히거나, 산소를 없애는 것이 불을 끄는 데 효율적이다. 예컨대 불난 집에 소방 호스로 물을 뿌리는 것은 뜨거워진 열을 식혀 불길이 사그라들게 만들기 위해서다. 모닥불같이 소규모의 불이 났을 때 큰 담요를 덮거나 모래를 끼얹으면 산소가 차단돼 불길이 이내 사그라든다.

소화기도 마찬가지다. 앞서 말했듯이 열을 식히는 ‘냉각작용’과 산소를 차단하는 ‘질식작용’의 원리를 통해 불을 끈다. 타는 불 위로 액화탄산가스 등 물질을 쏟아낸 뒤 산소의 공급을 차단해 불을 잡는다. 이른바 ‘화학적 담요’역할을 하는 것이다. 또 이산화탄소를 기체 드라이아이스 상태로 방출해 열을 식혀 불이 꺼지도록 만든다.

그러면 소화기에는 어떤 종류가 있을까. 흔히 사용하는 소화기로는 우선 분말소화기가 있다. 이 소화기에는 탄산수소나트륨, 탄산수소칼슘, 인산암모늄 등 분말이 고압으로 주입된 가스와 섞여 방출된다. 분말이 불이 붙은 물질 위를 덮어 산소를 차단하고 또 온도도 냉각시킨다.

거품소화기는 오래전부터 이용돼 왔다. 소화기통 속에는 탄산수소나트륨과 황산알루미늄이 따로따로 물에 녹여져 들어 있다. 사용할 때 통을 흔들어 두 가지의 용액을 섞게 되면 화학 반응이 일어나 이산화탄소, 황산나트륨 등이 발생한다. 이들 거품이 호스 밖으로 분출돼 불길을 감싸면 열을 빼앗고 산소도 차단해 불이 꺼진다.

가스소화기는 이산화탄소와 할로겐 화합물을 이용한다. 불길에 닿으면 순식간에 산소 농도를 줄여 불이 꺼진다.

미래의 소화 장비는 ‘친환경’과 ‘로봇’이 화두가 될 것으로 보인다. 한국소방검정공사 이장원 팀장은 “불을 효과적으로 끄는 방법도 중요하지만, 끄고 난 뒤 환경을 파괴하지 않는 것이 더 중요하다.”면서 “친환경 소화 장비의 연구·개발이 진행되고 있다.”고 설명했다. 현재 오존층을 파괴하는 하론가스 대신 ‘청정약제’를 주입한 소화기 개발에 주력하고 있으며, 상당부분 상용화되고 있는 상황이다.

이와 관련, 국내에서는 지하철처럼 밀폐 공간에서 화재로 고온의 유독가스가 발생해 사람이 투입되기 어려운 상황에서 이용되는 ‘지능형 화재 진압 로봇’이 올해 안에 개발된다. 미국연방항공우주국(NASA)은 최근 차세대 소화기술이라고 불리는 비행기를 개발했다. 이 비행기는 산불 등을 24시간 감시하면서 불이 나면 곧바로 관련 정보를 위성을 통해 소방본부에 전송해 피해를 최소화한다.

이영표기자 tomcat@seoul.co.kr