할로겐화합물 무유출·불활성기체 자유유출 약제량식 유도

문제

물음 2) 할로겐화합물 및 불활성기체 소화약제량 산출식에 관한 다음 물음에 답하시오. (10점)

(1) 할로겐화합물 소화약제량 산출식은 무유출(No efflux)방식을 기초로 유도하는데 그 이유를 쓰고, 산출식을 유도하시오. (5점)

(2) 불활성기체 소화약제량 산출식은 자유유출(Free efflux)방식을 기초로 유도하는데 그 이유를 쓰고, 산출식을 유도하시오. (5점)

답안

(1) 할로겐화합물 — 무유출

• 이유: 방사시간이 10초 이내로 매우 짧아 방사 중 방호구역 밖으로 빠져나가는 혼합기체가 거의 없다고 볼 수 있다.
• 유도: 방호구역 체적 $V$에 약제 증기 부피 $v$를 넣고 밖으로 새는 것이 없으면, 농도 $C$(%)는

$$\frac{C}{100}=\frac{v}{V+v}\;\Rightarrow\;v=\frac{V\,C}{100-C}$$

약제 1 kg의 증기 부피를 $S$(비체적)라 하면 $v=W\,S$이므로

$$W=\frac{V}{S}\times\frac{C}{100-C}$$

(2) 불활성기체 — 자유유출

• 이유: 방사시간이 1~2분으로 길고 방사량이 커서, 약제가 들어오는 만큼 기존 공기와 혼합기체가 계속 밖으로 밀려나간다(과압배출구로 배출).
• 유도: 체적 $V$인 구역에 약제를 $dx$만큼 넣으면 같은 부피의 혼합기체가 빠져나간다. 약제 농도를 $c$(분율)라 하면

$$V\,dc=(1-c)\,dx\;\Rightarrow\;\int_0^{C/100}\frac{dc}{1-c}=\int_0^{x}\frac{dx}{V}$$ $$\ln\frac{100}{100-C}=\frac{x}{V}\;\Rightarrow\;X=\frac{x}{V}=2.303\log_{10}\frac{100}{100-C}$$

약제 부피를 기준온도(20 ℃) 부피로 환산하면($V_s/S$를 곱함)

$$X=2.303\,\frac{V_s}{S}\,\log_{10}\frac{100}{100-C}$$

근거

• NFTC 107A 2.4.1.1 $W=\dfrac{V}{S}\times\dfrac{C}{100-C}$, 2.4.1.2 $X=2.303(V_s/S)\log_{10}[100/(100-C)]$.
• NFTC 107A 2.7.3: 할로겐화합물은 10초 이내, 불활성기체는 A·C급 2분·B급 1분 이내에 최소설계농도 95 % 이상 방출.