광고
광고
광고

베테랑의 암묵지- Ⅲ

모르면 큰일 나는 금속 화재진압 방법

경기 시흥소방서 이장우 | 기사입력 2022/11/21 [09:00]

베테랑의 암묵지- Ⅲ

모르면 큰일 나는 금속 화재진압 방법

경기 시흥소방서 이장우 | 입력 : 2022/11/21 [09:00]

금속분 위험물이란

위험물은 ‘위험물안전관리법’ 제2조 규정에 따라 지정된 인화성, 발화성 등의 성질을 지닌 위험성 물질이다. ‘위험물안전관리법’ 시행령에 구체적으로 기술돼 있다. 금속분의 사전적 의미는 ‘쇠붙이를 갈아서 만든 가루, 흔히 도료와 인쇄 잉크의 제조에 쓴다’이다.

 

‘위험물안전관리법’에서 규정하는 금속분에 대해 세부적으로 살펴보면 알칼리금속과 알칼리토금속, 철ㆍ마그네슘 외 금속의 분말을 말한다. 구리분과 니켈분, 150㎛의 체를 통과하는 게 중량 50% 미만인 건 제외한다고 돼 있다. 보통 괴상 상태의 금속분은 규제가 없지만 분상은 위험물로서 규제 대상이 된다. 

 

금속분 위험물 판정 실험 절차를 알아본다.

 

 

금속분 위험물 품목의 종류엔 알루미늄분(AI)과 은분(Ag), 아연분(Zn), 티탄분(Ti), 크롬분(Cr), 텅스텐분(W), 망간분(Mn), 백금분(Pt), 금분(Au), 갈륨분(Ga), 인듐분(In), 지르코늄분(Zr), 하프늄분(Hf), 니오브분(Nb) 등이 있다.

 

금속 화재란

▲ [표 1] 화재 성상 분류표

 

금속 화재는 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼륨(K) 등과 같은 가연성 금속이 연소하는 화재다. 미국(NFPA)과 ISO(국제표준화기구)에서는 금속 화재를 D급 화재로 분류한다.

 

금속분류 대부분은 은백색의 광택을 띤다. 물, 산과 접촉하면 열이 발생하는 특성이 있다. 수분 때문에 자연 발화하는 성질과 입자가 작은 미세분말은 분진폭발의 위험성도 갖고 있다.

 

금속 화재를 진화하기 위해선 금속 화재용 소화약제나 건조사, 팽창질석 등을 사용해야 한다. 분말이나 할론, 물, 이산화탄소 등의 소화약제는 금속 화재에 적응성이 거의 없다.  특히 수계 소화약제나 이산화탄소 소화약제는 연소 확대 또는 폭발로 이어질 수 있어 사용을 금지하고 있다.

 

HAZMAT 비상대응 지침서(가이드북)에 기술된 금속분말 유출 대응 요령을 간추려 보면 근처의 모든 점화원(흡연, 불길, 불똥, 또는 화염)을 제거하고 위험하지 않다면 누출을 차단해야 한다.

 

금속분 화재 시 자극성, 부식성, 독성가스가 발생해 흡입하면 심한 부상 혹은 사망을 일으킬 수 있다. 접촉하면 피부와 눈에 심한 화상을 입을 수 있다. 

 

금속분 화재를 진화하기 위해선 물, 이산화탄소 또는 포말을 물질에 직접 사용하면 안 된다. 소형화재에는 분말 소화약제, 소다회, 석회 또는 마른 모래를 사용하고 대형화재에는 마른 모래, 분말 소화약제, 소다회, 석회 등을 사용하거나 대피해 타도록 내버려 둬야 한다. 

 

초기진화 실패로 장시간 연소된 예로는 2021년 2월 9일 경남 함안에서 발생한 금속 화재가 있다. 이 화재는 금속 물질 12t을 소실시켰다. 2020년 8월 10일 전남 곡성에서 일어난 알루미늄 금속분말 화재는 22일 만에 불길이 잡혔으며 220t이 손실되는 피해가 발생했다.

 

▲ [그림 2] MBC에서 보도한 전남 곡성 알루미늄 금속분말 화재(출처 www.youtube.com/watch?v=A2vm6MbUTJg)

 

미국은 이런 금속 화재 위험성이나 초기 화재진압의 중요성을 인식하고 금속 화재 발생 위험이 있는 장소엔 금속 화재용 소화기를 비치하도록 강제하고 있다.

 

하지만 국내에서는 금속 화재용 소화기가 제작되지 않는다. 고가의 수입품으로 금속분을 대량으로 취급하는 업체에서는 금속 화재용 소화기 활용에 한계가 있다.

 

대부분 금속 화재는 약 2760~4700℃ 범위의 화염 온도가 발생한다. 이 온도는 물을 수소와 산소, 이산화탄소를 탄소와 산소로 분해할 수 있다. 즉 수계ㆍ이산화탄소 소화약제를 사용하면 화재확산은 물론 폭발로까지 이어질 수 있어 금속 화재에서 이들 소화약제 사용을 금지한다.

 

2019년 7월 25일 밀양 금속 제조공장 화재는 초기에 물을 사용해 화재가 확대됐다. 건조사 수십t의 원활한 조달도 힘들어 진화에 어려움이 있었다. 이렇게 화재진압에 어려움이 큰 금속 화재에 더 효과적으로 대응하기 위해 가상화재를 설정하고 대응 방법을 알아보고자 한다.

 

알루미늄 분말 취급공장서 화재 발생!

시흥시 소재 시화국가산업단지 내 알루미늄 분말 취급공장에서 알루미늄 분말과 페인트를 혼합하는 과정에서 정전기에 의한 화재가 발생했고 인근 공장으로 연소 확대돼 대형화재로 번질 수 있다는 상황을 설정했다.

 

우선 알루미늄 분말에 대해 알아보면 알루미늄 분은 은백색의 부드러운 금속(경금속)으로 가벼운 특성을 이용해 항공기나 선박, 차량의 주재료로 사용된다. 페인트와 건축재료, 원자재 등의 용도로도 쓰인다.

 

특히 잘 늘어나는 성질(연성)이 있어 반도체 등 부품에 활용된다. 알루미늄 분은 발화 시 다량의 열을 발산한다. 물, 산, 알칼리 수용액과 반응하면 수소가 발생한다.

 

1. 가상화재 상황 설정

알루미늄 분말 취급공장에서 도료류와 알루미늄 페이스트 혼합 중 정전기로 인한 화재가 발생해 배합실 전체로 급속한 연소 확대가 이뤄졌다.

 

▲ [그림 3] (왼쪽부터)알루미늄 분말, 알루미늄 페이스트

 

금속 화재 어떻게 진압해야 할까

금속 화재진압엔 일반건축물 화재보다 여러 가지 사항을 고려해야 한다.

 

▲ [그림 5] 금속 제조공장 화재 모습

▲ [그림 6] 건조사ㆍ팽창질석을 이용한 화재진압

 

첫 번째로는 화재 건물 정보를 파악해야 한다. 화재가 발생한 ○○화학의 경우 지상 1층에 위치하고 각 동 사이에 9m 이격 거리가 있어 소방차량 진입은 수월하다.

 

두 번째로는 취급하는 위험물의 종류와 수량을 파악해야 한다. 위험물은 유별, 성질별로 소화방법이 다양하다. 잘못된 진압 방법을 사용하면 폭발 등 인명ㆍ재산 피해 위험성이 증대됨에 따라 반드시 확인해야 한다. 

 

○○화학은 위험물 옥내저장소에 알루미늄과 인화성액체를 저장하고 있어 급격한 연소확대와 폭발 위험성이 있다.

 

출동차량 웹 패드나 P119 현장지원시스템, 민원정보시스템을 통해 위험 요소를 반드시 확인해 출동대에 전파한다. 금속 화재의 경우 화재가 성장기ㆍ최성기에 들어서면 화염 온도가 2760~4700℃에 달해 주수를 통한 진압이 불가능하다.

 

따라서 화재진압에 오랜 시간이 소모될 수밖에 없다. 이처럼 초기 진화는 매우 중요하므로 공장 관계자에게 보관 중인 금속 화재용 소화기나 건조사 등을 사용해 초기 진화할 수 있도록 신고접수 시부터 조치방안을 관계자에게 지도해야 한다. 

 

1. 화재대응 배치별 전략

1) 재난종합지휘센터

출동 중 SOP 등 주의사항을 전파하고 화재대상 관계자로부터 취득한 정보를 바탕으로 진압 시 고려할 점(물과 반응 시 발열ㆍ가연성 가스 발생으로 주수 엄금)을 전파해야 한다.

 

<SOP 221 금속 화재 대응절차>

 

1. 사고특성ㆍ위험요인

- 진압 후 장기간 고온 발화된 상태 유지(재발화 주의)

- 물, 폼, 할로겐약제, 이산화탄소 소화기 화재 적응성 없음.

- 가연성 금속은 연소물을 재가 덮을 때까지 백색섬광 발생

 

2. 현장대응절차

- 팽창질석, 건조사 등으로 천천히 질식 소화할 것

- 소형화재 시 흑연, 소금 등을 사용해 진화

- 마그네슘 고형 물질은 타기 전 용융하며 물이 녹은 금속과 접촉 시 격렬하게 반응

 

2) 선착대: 정왕119안전센터, 시흥119화학구조대

① 선착대인 정왕센터와 화학구조대는 화재 현장 2.5㎞ 거리에 위치하며 출동시간은 7분가량 소요된다.    

② 선착대는 현장 도착 시 화재 진행 상황을 후착대에게 신속히 전파해야 한다.

 

③ 선착대는 관계자에게 연소 중인 물질이 무엇인지 파악하고 연소 중인 물질의 위험성과 진입 시 참고할 점에 대한 정보를 취득해 후착대에 공유해 준다. 

 

④ 금속위험물 취급 공장에는 적응성이 있는 소화약제를 자체 보관하고 있다. 출동대는 도착 즉시 팽창질석 등을 이용해 화재를 진압해야 한다.

 

▲ [그림 7] 공장에서 보관 중인 소화약제.(왼쪽부터)건조사, 팽창질석, 금속 화재 D급 소화기

 

선착대의 세부적인 임무는 다음과 같다.

- 선착대(정왕펌프, 정왕화학, 화학구조대)는 주수 엄금하고 대상물 내부 진입 후 업체에 보관 중인 소화약제를 이용해 연소 확대 방지ㆍ인명 검색에 주력한다.

- 정왕구급대 다수사상자 발생 시 관리동에 임시 응급의료소를 설치한다. 

 

3) 후착대: 시흥대, 구조대

후착대는 인명검색과 인접 건물 연소확대 방지에 주력하고 경계 관창을 배치한다.

 

4) 현장지휘단

① 현장에 지휘차가 도착하면 대상물 좌측 건물 내부에 현장지휘소를 설치하고 우측 건물 내부에 자원대기소를 설치한다.

 

② 공장에서 보관 중인 소화약제로 완진이 안 될 경우를 대비해 건조사 등을 빠르게 확보하고 연소 중인 금속물질을 덮어 화재가 확대되지 않도록 대응한다. 금속 화재에서 공통으로 발견된 문제점은 건조사 수급이다. 보통 수십 t에서 많게는 수백 t 이상의 건조사가 필요할 수 있다. 

 

③ 인근 시 골재상을 알아보고 활용해 안정적으로 건조사가 확보될 수 있도록 미리 준비해야 한다. 단 습기가 있는 모래는 사용할 수 없다.

 

※ 시흥소방서에는 화학사고를 대비해 시흥 관내 6개소에 비상대응물자함을 분산 배치함. 비상대응물자함에는 건조사가 300㎏ 씩 저장돼 있어 금속 화재 발생 시 활용할 수 있다.

 

5) 차량 배치 방안

▲ [그림 8] 화재 현장 차량 배치도

 

6) 기타사항

① 소화용수 활용 방안

주수가 불가능한 화재지만 인근 건물로의 연소확대가 이뤄질 수도 있다. 따라서 물탱크차들은 인근 소화전을 확보해야 한다. 지하식 소화전 126호는 현장까지 약 170m 거리에 설치돼 있어 소화전에서 수관을 직수로 연결해 사용하는 것도 좋은 방안이다.

 

② 화재진압 활동 시 주의사항

- 건조사, 팽창질석 등을 활용한 진압이 답답하게 느껴질 수도 있다. 하지만 물을 사용하는 행동은 오히려 화재를 폭발 수준으로 확대시킬 수 있다.

- 건조사와 팽창질석 등을 활용해 연소확대를 방지했다면 서두를 필요 없다. 또 이미 연소된 부분과 미연소 부분을 구분해 이동 조치하면 가장 효과적으로 화재를 완진하는 방법이다.

 

③ 금속 화재는 소화에 오랜 시간이 걸려 일반화재보다 현장대응에 어려움이 있다. 특수한 소화약제로 소화해야 한다. 하지만 우리나라엔 금속 화재용 소화약제 규격이 없는 실정이다.

 

이에 지난 2020년 국립소방연구원은 실험을 통해 금속 화재 지속시간과 국내에서 사용하는 소화약제별(팽창질석, 황토가루, 건조사, 수산화실리카, D급 소화기) 소화 효과와 경제성을 분석했다. 

1. 금속폐기물* 50㎏ 착화 후 팽창질석 도포 시 완전연소까지의 약 4.3일 소요

    * 최근 발생한(’20.08.) 군산 (주)스카이 폐금속 처리공장 금속 화재의 폐기물

    * (NFPA 484) D급 소화약제 사용 후 전체 잔여물이 주변 온도에 도달할 때까지 냉각토록 제시

      ※ 최근 발생한 곡성 화재의 경우 창고당 200t 이상 저장, 군산의 경우 약 1만t 저장

 

2. 동일 가연물*(2㎏)에 현존 소화약제** 적용 시 온도변화 등 비교검증

    * 마그네슘, 군산 화재현장 폐기물  ** 건조사, 팽창질석, 황토가루, D급소화기, 수산화실리카

→ 팽창질석은 공극률이 높아 초기온도가 가장 높게 올라가지만 온도 감소가 안정적, 건조사는 화재확산은 방지되지만 축열되는 열이 높고 온도가 서서히 감소, D급 소화기는 소화 적응성이 높아 초기화재 진화 시 효율적, 수산화실리카ㆍ황토가루는 추가검증 필요

→ 소화약제별 특성 비교(2㎏ 가연물 연소 시) 

▲ [표 2] 금속 화재 소화약제별 적응성ㆍ진압 효과 분석(출처 국립소방연구원)

 

위 실험 결과를 보면 팽창질석이 경제성이나 안전성면에서 다른 소화약제보다 우수함을 보인다. 또 매우 가벼워 화재 현장에서 힘들이지 않고 가연물을 덮을 수 있는 장점이 있다. 팽창질석은 질식, 냉각소화 효과를 지닌다.

 

 

현재 패창질석은 고형으로 소방에서 사용하고 있는데 고형 소화약제의 경우 한 포씩 뜯어 사용하므로 빠른 작업과 넓은 면적에 활용하기가 쉽지 않다. 액화로 된 팽창질석이 있다면 작업속도나 넓은 면적의 상황에서도 소화 효율을 높일 수 있다. 따라서 가격 비교가 필요하겠지만 고형 팽창질석만이 아닌 액화 팽창질석 소화약제 개발ㆍ도입도 고려해봐야 한다.

 

<금속 화재 현장 인명구조 시 우선순위>

 

ㆍ즉시 구조하지 않으면 치명적인 위험에 직면할 것으로 예상되는지점

ㆍ확실하진 않지만 구조대상자가 있을 것으로 추정되는 부분

ㆍ치명적인 위험은 없으나 공포나 불편을 겪고 있는 구조대상자가있는 부분

 

④ 금속 화재 현장은 각종 유독가스, 실명의 우려가 있는 백색광 

등 대원의 신체에 위험을 주는 요소들이 존재한다. 따라서 인명검색 대원은 공기호흡기 등 안전장구 착용을 철저히 해야 하고 적절히 교대해야 한다. 또 알루미늄 분은 물이나 수증기, 젖은 모래 등과 접촉하면 언제든 폭발 가능성이 있다는 걸 명심하고 진압에 임해야 한다. 반드시 2인 1조로 행동하며 폭발 징후가 보이면 진입하지 않도록 한다.

 

⑤ 현장 대원 안전관리

화재진압에 앞서 금속 화재 특수성을 고려한 소방대원의 안전관리가 중요하다. 현장활동 대원은 현장 활동 시간을 설정해 두자. 공기호흡기 사용 시간 50분을 기준으로 현장 내부 진입시간부터 약 30분이 경과하면 외부로 탈출해 교대 조를 투입하는 방식으로 운영한다. 교대조는 자원대기소에서 대기하며 현장지휘관의 임무 부여에 따라 현장 활동에 착수한다.

 

금속화재 현장은 대원이 신체에 부담을 많이 느끼는 환경이기 때문에 공기호흡기 잔여 용량이 남아있더라도 신체에 이상이 느껴지면 바로 교대가 가능해야 한다.

 

또 현장활동 대원에 대해선 지급된 스마트 인명구조 경보기를 활용해 안전을 확보해야 한다. 경보기를 활용해 실시간 대원위치 확인을 기본으로 하고 2인 1조 활동이나 방면지휘관을 지정함으로써 안전의 이중고리를 형성해야 한다.

 

⑥ 관계인 등 안전관리

금속 화재는 화재 특성상 폭발로 이어질 수 있는 개연성이 높다. 현장 활동 중인 소방대원의 안전은 위에서 언급한 바와 같이 이행한다. 그 외 화재 현장 주변 관계인에 대한 안전관리를 알아보기로 하자. 우선 주변인에 대해선

 

- 폭발 대비 안전장소로 대피 유도

- 주변 공장 연소 확대 저지를 위한 안전조치 실시 안내

- 경찰 협조, 도로 통제ㆍ우회도로 안내, 인근지역 화재 사고 발생 안내 문자 발송 등

 

또 금속 화재의 경우 공장에서 주로 발생하는데 시화국가산업단지 예시와 같이 주변에 비슷한 위험물을 취급하는 공장이 모여있는 경우가 많다.

 

금속 화재는 화재진압 중에도 항상 폭발 위험이 있으므로 폭발반경 안에 있는 주변 공장 관계자들을 안전장소로 대피시켜야 한다. 인근지역 공장에 화재 사고 발생 안내 문자를 발송해 보관 중인 위험물 등에 대한 안전조치와 유독가스 등에 대해 반드시 조치하도록 안내할 필요가 있다.

 

금속분 화재진압을 마치고…

- 금속분은 화재진압 소요 시간이 생각보다 길다(교대 조 운영이나 진압대원 휴식 공간 필요).

- 소화약제를 구하기 쉽지 않다(관내 골재상 파악이나 관계자 비상연락망 확보).

- 고물상 등에서 자루에 담아 소량으로 보관하고 있다(공장ㆍ창고 특별조사 시 금속분을 취급하는지 확인 필요).

- 특히 금속가공 업체 집진기 화재 시 무분별한 방수에 의한 폭발에 주의해야 한다. 현장 활동 시 불꽃 색깔이 백색이거나 물과 접촉 시 불이 확 퍼지는 현상이 발생하면 금속 화재 대응 방안에 따라 대처해야 한다.

 

 


위 원고는 ‘시흥소방 베테랑의 암묵지’에서도

만날 수 있습니다.

 

 

경기 시흥소방서_ 이장우 : leejw1@gg.go.kr

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2022년 11월 호에서도 만나볼 수 있습니다.>

베테랑의 암묵지 관련기사목록
REVIEW IS
[REVIEW IS] 수액 가온을 위한 수액 가온기와 발열팩
1/6
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고
광고