금속화재, D급화재(Class D Fire)의 특성. 리튬이나 나트륨, 칼륨, 세슘, 마그네슘, 자르코늄, 알루미늄분말 처럼 반응성이 큰 가연성 금속에서 발생하는 화재를 말한다. 물로 소화할 경우 화학반응으로 수소가 생성돼 수소폭발을 불러올 수 있고 또한 아세틸렌 등의 가연성 가스를 발생시키기 때문에 매우 위험한 화재다. 이런 상황에서는 소방차의 소화약제(물, 포, 분말)에 의한 소화 역시 효과적인 도움을 받을 수 없으며, 분말소화기나 수계소화설비, 물분무등소화설비(가스계 소화약제, 포소화성비)가 적응성이 전혀 없다는 것이다. 즉, 금속화재에는 물이나 분말소화기를 사용하지 못한다는 것을 의미한다. 가연성 금속류인 나트륨이나 알루미늄, 기타 금속분 등은 상온에서 공기와 화학변화를 일으키며, 오랜 시간 열축적이 되면 어떤 조건에서도 자연발화가 일어날 수 있다. 때로는 수분이나 공기 속 습기와의 접촉으로 화재가 나기도 한다. 급격한 산화가 발생할 땐 열과 함께 수소가스가 발생해 폭발로도 이어진다. 이와 같은 현상이 금속 자연발화의 위험성이다. 금속분진에 의한 폭발도 언제든지 발생할 수 있는데, 마그네슘이나 알루미늄 등은 고체 금속 입도가 100 ㎛ 이하의 분진상태가 되면 연소하기 쉽다. 표면적 증가로 인해 산소 공급까지 용이해 지면서 공중에 부유한 분진운은 미세한 에너지에도 착화로 이어지고 순간적인 폭발도 가능하다. 이미 해외 선진국에서는 이런 금속화재의 고유 특성 때문에 그 위험성이 크게 인식되고 있다. 특히 초기화재 진압 중요성이 대두되면서 금속화재 우려 장소에서는 전용의 D급 소화기와 D급 소화약제를 비치토록 강제하고 있다. 우리의 현실정은 금속화재에 대비할 수 있는 것은 건조된 모래와 건조 규조토(硅藻土, diatomite), 팽창질석으로 덮어서 질식소화하는 것이 대부분이다. 하지만 이것 조차 쉽지가 않다. 물기가 없는 건조사여야만 효과를 발휘하기 때문이다. 최근 스마트기기나 전기차, 전기저장장치(ESS) 등 에너지원으로 광범위하게 사용되는 리튬배터리의 화재위험성도 매스컴(mass communication)을 통해 실감하고 있다. 리튬배터리는 사용의 편리성과 효율성이 뛰어나지만 안전성면에서는 취약하다. 언제든지 화재로 이어질 수 있다는 뜻과도 같다. 적응성 가진 소화기가 있다면 다행이지만 우리나라에선 아직 적합한 소화기가 부족한 실정이고, 더 심각한 문제는 산업 현장 속 금속화재를 방호하기에도 한계가 있다는 사실이다. 어떤 시설에선 필요에 의해 자발적으로 해외 소화기를 수입해 사용하고 있지만 이것 조차 국내 관련법에 의해 불법화가 되고 있다. 형식승인을 받지 않은 소화기는 보급하면 안되는 관련법이나 규정 때문이다. 금속화재는 특성상 초기 진압이 중요한데, 소방차나 소화설비로 대응하더라도 효과적으로 대응하지 못하는 것이 현실이다. 우리나라의 경우 금속화재 발생건수가 많지 않아 관계기관 내부적으로도 사회적으로도 큰 문제가 되고 있지 않은 것처럼 보이지만 금속화재가 발생하면 적절한 소화약제가 없어 진화까지 많은 시일이 걸려서 관할소방서는 소화활동으로 어려움을 겪고 인근 소방대상물이나 지역민들은 2차적인 환경적 피해로 큰 고통을 겪고 있다. 금속화재가 발생하면 관련분야 사람들은 어려움을 겪고 있지만 우리는 금속화재에 대한 사례분석이나 연구논문이 많지 않은 것이 현실이다. 지금이라도 관계당국과 관련전문기관 및 학계 등에서 법적 제도기준을 시급히 현실에 맞게 마련해야 한다. 예를 들면, 마그네슘은 공기 중에서 가열하면 연소하여 백색 고체인 MgO가 생성된다(2Mg+O2→2MgO+ 287.4 ㎉). 높은 온도로 가열하여 연소하면 백색 섬광 불꽃과 강한 열을 내고, 불꽃은 자외선을 포함하고 있기 때문에 눈의 망막에 장해를 줄 수 있다. 마그네슘은 금속 중에서 비중(1.74)이 작아 분말은 공기 중에 부유하기 쇱고, 융점이 650 ℃로 낮으며, 발열량이 커서, 연소온도가 높을 뿐만 아니라 물로 소화가 곤란하고, 연소 시에는 기화하여 연소하는 등의 특징이 있다. 마그네슘이 공기(산소) 중에서 연소하는 경우에 화염온도는 약 2,000 ℃ 이상으로 마그네슘의 비점(1,107 ℃) 이상으로 유지되어 표면상에서 기화한 마그네슘 증기가 화염 내에서 MgO(1차 입자)를 생성하고 응집하여 큰 입자(2차 입자)로 성장하고 일정한 확산화염을 형성하여 연소한다. 즉, 마그네슘은 연소에 의해 발생한 열로 용이하게 기화하므로 연소반응은 기상(氣相)에서 일어나며, 연소에 의해 발생하는 산화물(MgO)은 융점이 2,800 ℃로 높아서 고체미립자가 되어 연기와 같이 보인다(Hirano, 1986; APPIE, 2006). Fig. 5는 마그네슘화염 모습과 연소하는 모습을 그림으로 나타낸 것이다(Yashima, 2015b).
그림 마그네슘화염 모습과 연소하는 형태 출처: https://www.youtube.com/watch?v=qSoVpKU2RjM&feature=emb_logo 한국방재학회논문집 2020. 이의평 교수
사진 금속화재소화기 사례.
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