월간전기



[전기설비의 소방 운영 대책 ①] 전기실 화재위험과 예방대책

2013-12-04

[전기설비의 소방 운영 대책 ①] 전기실 화재위험과 예방대책 최근 최첨단 고가의 전력, 전기, 전자 통신설비 및 자동화 설비를 통한 인텔리젠트 빌딩의 등장과 초고층 빌딩의 등장으로 전기설비의 복잡화가 확대되고 있으며 이에 따른 소방대책의 고도화 필요성도 점차적으로 증가하고 있다. 이에 본 편에서는 국내소방전문 업체 선두주자인‘㈜건국이엔아이’를 통해 전기실의 화재위험과 예방대책에 대해 살펴봤다. 자료제공 ㈜건국이엔아이 02-499-5400 www,kunkook.com 최근 언론보도와 소방방재청의 통계 자료에 의하면 지난해 전기화재로 인한 사상자가 최근 5년 사이 가장 많았으며 한국전기안전공사에 따르면 지난해 전기화재로 인한 사상자는 395명이다. 이는 2008년 373명 이후 가장 높은 수치로 2011년에 비해서는 50% 이상 증가한 것으로 나타났다. 이 중 전기로 인한 화재 사고 통계비율이 22%로 집계돼 10%대인 미국, 일본 등 주요국가보다 월등히 높았고, 영국의 5배에 달했다. 특히, IT 기술의 발전과 더불어 최첨단 고가의 전력, 전기, 전자 통신설비 및 자동화 설비들이 적용되는 인텔리젠트 빌딩의 등장과 초고층 빌딩의 등장으로 보다 복잡하고 다양한 전기 설비들이 설치되고 이러한 건축적 구조의 복잡성과 더불어 화재 발생 시 화재의 대형화는 물론 전기화재에 대한 위험성이 더욱 증가하고 있는 추세이다. 아래 <표 1>은 최근 국내화재발생 현황을 나타낸 것이며, 화재 원인중 전기로 인한 화재 발생건수 및 인·물적 피해액이 가장 높은 것으로 나타났다. 국내에서 적용하고 있는 전기실에 대한 소방법은 '소방시설 설치유지 및 안전관리에 관한 법률' 제9조와 동법 시행령 제15조(특정소방대상물의 규모 등에 따라 갖추어야 하는 시설 등)에 규정하고 있으며, 이 법의 내용은 바닥 면적이 300㎡ 이상 전기실, 발전실, 축전지실, 통신 기기실, 전산실에 전역방출방식의 가스계 소화설비의 설치를 의무화 하고 있다. 가스계 소화약제중 할론가스는 소화성능이 우수하여 1970년부터 많이 사용하여 왔으나 지구 온난화로 인한 규제로 사용을 제한하고 있으며 아울러 이산화탄소 약제는 가격이 저렴해 전기실 등에 많이 설치하여 사용하고 있으나 오동작시 산소결핍으로 인항 생명 안전에 문제가 되어 오히려 안전을 위협하는 시설로도 인식되고 있다. 따라서 본문에서는 이와 같은 전기실 화재의 위험성과 이에 대한 적응성 등 향후 전기실에서 사용하고 있는 소방시설의 문제점과 이에 대한 안전대책에 대해 법의 테두리를 벗어나 실제 현장에서 도입되어야할 사항에 대해서 해결방안을 살펴보고자 한다. 전기화재 원인과 화재성상 화재는 원론적으로 가연물, 산소, 에너지원의 결합해 물질이 산화반응을 일으켜 발열과 발광을 동반하는 현상이고, 전기화재의 경우에도 이 세가지 조건이 모두 충족하였을 때 화재가 발생하게 된다. 전기 시설물의 특성상 전선의 피복, 절연유 등의 자체 연소가연물을 가지고 있으며, 주변의 산소와 여기에 전기적인 에너지원이 결합해 전기화재가 발생하게 된다. 전기화재의 원인을 발화원인 별로 분류하여 보면 다음과 같이 분류할 수 있다. 과전류에 의한 화재는 전선에 전류가 흐르면 열이 발생하게 되고, 과전류에 의해 발생한 발열량과 그 발열량과의 평형이 깨지면 절연체의 피복이 탄화되어 누전 또는 선간단락으로 발화된다. 단락에 의한 화재는 소위 합선이라고 이야기 하고 절연체가 전기적, 화학적, 열적, 기계적인 원인으로 열화 또는 파괴되어 합선이 일이나면 단락되는 순간 스파크에 의해 발화된다. 지락전류에 의한 화재는 단락전류가 대지로 통하는 지락전류가 흐를 때, 전류가 대지를 통하기 때문에 지락 점의 접지저항 치에 따라 지락전류의 크기로 인해 화재가 발생되는데 이때 발화원인은 금속체 등에 지락이 스파크Spark될 경우와 목재 등에 전류가 흐를 때 발화현상이 나타난다. 수전 또는 누전이라고 불리는 화재 원인은 전류 통로로 설계된 부분으로부터 세서 건물, 부대설비 또는 공작물의 일부 중 누설전류가 특정 부분으로 장시간 흐르게 되면, 누전경로를 따라 특정전류에 의한 발열의 누적으로 발화되는 경우이고, 전류 경로에 누전이 되는 누전점, 줄열로 발열하는 발화점, 대지 또는 접지구조물에 접촉하는 접지 점으로 인해 화재가 발생하게 된다. 접촉부의 과열에 의한 화재원인은 가장 흔한 예로 전기적인 접촉상태가 불완전하여 접촉저항에 의한 발열로 인한 발화이며, 이러한 과열현상은 아산화동에 의한 발화 현상(동이 산화발해 또는 용해)과 두 도체의 접촉면에 전류가 한정되므로 전류의 통로가 좁아지는데 따른 집중저항에 의해 발화되어 화재로 확대되는 경우이다. 전기불꽃은 흔히 스파크Spark라고 하며, 개폐기나 스위치 등의 전기회로를 개폐할 때 또는 용접기 등을 사용하는 경우에 발생하는 불꽃에 의해 주위의 인화성/가연성 물질에 발화되는 전기화재이다. 절연연화에 의한 전기화재는 일상적으로 탄화에 의한 화재원인이라고 하며, 절연체의 열화로 절연성 저하와 미소전류에 의한 국부발열과 탄화현상 누적으로 발열 또는 누전현상에 의해 발생하고, 트랙킹현상(Tracking)은 유기절연체 표면에 발생하는 미소한 불꽃에 의해 탄화로 도전로가 생기는 현상을 말한다. 열적경화에 의한 화재는 열발생 전기기기를 가연물 주위에서 사용하거나 열의 방산이 잘 안 되는 장소에서 사용할 경우 열이 축적되어 발화되는 전기화재 원인이며, 정전기에 의한 화재원인은 대부분이 정전기 스파크에 의해 가연성 가스 또는 증기 등에 인화하기 때문에 위험성이 가장 큰 원인 중에 하나이다. 낙뢰의 경우 또한 일종의 정전기로 구름과 대지 간의 방전현상이며, 낙뢰가 발생하면 전기회로에 이상전압이 유기되어 절연을 파괴시킬 뿐 아니라, 이때 흐르는 큰 전류가 발화의 원인이 된다. 전기실 내의 이산화탄소 소화약제의 위험성 다양한 전기화재 원인에 대하여 대응하기 위하여 여러 가지 소화설비들이 개발되어 왔으며, 특히 전기라는 특성상 소화약제로 인한 전기장비의 피해를 최소화하기 위해 전기 전도성이 없는 이산화탄소 및 하론계 소화약제 들이 전기화재용으로 개발되어 사용되어 왔으며 최근에는 청정소화약제의 개발로 다양한 가스계 소화약제들이 전역방출 방식으로 사용되고 있다. 특히 가스계 소화 설비 중 전기실 등에 가장 널리 사용되고 있는 이산화탄소 소화설비는 폭넓게 사용되고 있으나 산소결핍의 위험성도 내포하고 있다. 지난 2001년 종로구 금호미술관에서 발생한 인명 사고는 산소 결핍에 의한 가장 대표적인 사례이다. 관람 중인 어린이가 설비 수동 조작함을 작동시키면서 소화약제가 미술관 내부로 분출되어 어린이 1명이 사망하고 50여명이 부상을 입는 전례 없는 사고였다. 이외 크고 작은 이산화탄소 및 청정소화약 누출로 인한 작은 사고들이 발생하고 있으나 언론을 통해 외부에 알려지지 않고 있다. 이는 가스소화설비를 취급하는 업계에서는 공공연히 알려진 사실이나 내부적으로만 알고 있을 뿐 외부로 유출이 안 되는 경우가 많고, 사회적으로 공개되거나 소방서에 보고될 경우 안전관리자의 문책으로 이어질 수 있기에 통계에는 없으나 현장에서 공사 중이나 오동작으로 인명사고가 발생하곤 한다. 관리자 측면에서는 화재 발생 시 패닉현상으로 실내의 위험을 인지하지 못하고 가스 방출 시 현장 확인과 초기진압을 위해 화재실 내로 진입해 소화하려고 하는 것이 현 실정이다. 특히 신입사원이나 소방에 대해 전문적인 지식이 없는 경우는 아마 인명사고로 이어질 수 있는 아주 위험한 설비이기도 하다. 그러나 아직 이산화탄소 소화설비에 대한 지식이 부족하기에 거의 무방비 상태라 해도 과언은 아니며 국내뿐 아니라 해외에서도 이산화탄소 소화설비로 인한 인명사고가 발생하고 있는 실정이다. 그런데도 불구하구 아직도 불특정 다수인이 상주하는 장소인 미술관, 박물관 등에 설치되어 있어 이에 대한 대책이 시급한 상황이다. 이산화탄소 소화약제의 위험성은 타 청정가스 소화약제와 비교가 안될 만큼 높다. 이산화탄소 소화설비는 공기 중 21%의 산소 함유량을 15% 이하로 낮춰 연소물을 질식작용에 의해 소화시킨다. 공기 중에 이산화탄소를 40%가량 혼입하면 산소 농도가 15%이하가 되는데 최소 34% 이상으로 설계가 이뤄진다. 공기 중 이산화탄소 농도가 20%일 때 중추신경 마비가 나타나며 단시간 내 사망한다는 것을 감안하면 두 배 이상 높은 40%가 유입되면 사람이 생존할 수 없다. 지난해 국정감사 시 소방방재청이 제출한 가스소화설비 설치 현황을 보면 이산화탄소 소화설비는 1081곳으로 8년 사이 두 배 이상 늘어났고 할론 1159곳, 청정소화약제 288곳 등 총 2528개소로 할론을 제외한 가스소화약제 설치 대상물이 부쩍 증가하고 있는 것으로 나타났다. 지난해 말 기준으로 우리나라 총 9379개소 건축물에 가스계소화설비가 설치되어 있으며 대규모 건축물이 늘어남에 따라 대상물 또한 확대될 전망이어서 시설관리자의 안전을 위한 대책이 시급히 요구되고 있다. 선진국에서의 이산화탄소 소화약제의 사용현황과 대책 선진국에서는 가스소화설비가 설치된 구역에서 신속한 대피와 위험 환경으로의 유입 방지, 인명의 신속한 구조 등을 위한 안전수칙을 마련하고 있다. 미국 NFPA코드(NFPA 12, 12A, 2001)에 따르면 이산화탄소와 할론, 청정소화약제소화설비가 설치된 곳에 대한 훈련과 경고신호, 방출 경보, 공기호흡기, 대피 계획 및 소방훈련 등과 같은 안전 관련 사항을 고려하도록 명시돼 있다. 특히, 이산화탄소 소화설비의 경우 공기호흡기의 사용 및 착용에 대한 적절한 훈련을 받지 않으면 이산화탄소 농도가 4%를 초과하는 공간에 있어서는 안 된다고도 규정하고 있다. 공기호흡기를 통해 시설물 관리자가 오작동 및 작동 시 방호구역에 접근할 수 있도록 안전장치를 마련하고 훈련과 교육을 받도록 하고 있다. 또한, 미국의 화재안전조항 이산화탄소 소화설비 규정인 NFPA Code 12에서는 후각적으로 경보가 가능한 부취재(腐臭材: Odorizer)를 장착하고 모든 출입구에 이에 대한 경고 명판을 설치할 것을 규정하고 있다. 또한, 미국의 국토안보부(DHS)에서는 모든 군함에 대해서는 가스계 소화설비에 방출식 후각으로 확인할 수 있는 장치를 설치할 것을 규정하고 있으며, 프랑스 소화설비규정인 APSAD R13 에서도 이산화탄소를 감지할 수 있는 추가적인 설비를 추가할 것을 규정하고 있다. 이와 같이 후각적인 경보장치는 해외에서는 이미 개발되어 설치되고 있으며, <그림 1>과 같이 이산화탄소 소화설비의 2차측 배관에 수직으로 설치하여 소화설비가 작동이 되면, 소화가스 방출 압력으로 내부에 설치된 앰플Ample이 자동으로 파손되어 약제와 함께 그 해당 구역으로 방출되는 구조를 갖고 있다. 후각적인 경보를 위한 약제로는 동록유(Winter Green)란 물질이 사용되고 있으며, 그 경보를 발하는 냄새는 독한 박하향과 유사하고, 소화설비가 설치된 모든 출입구에 후각경보장치에 대한 내용을 표기하도록 하고 있으며, 제실자가 냄새가 날 경우 그 지역에는 이산화탄소가 존재하고 있는 것으로 인지하여 대피 및 대처를 할 수 있도록 하는 인명안전 장치이다. 특히, 방출 후 공기보다 무거운 이산화탄소 약제의 특성상 지하 공간 등에서는 낮은 곳으로 흘러 들어갈 경우 무색무취의 이산화탄소를 인지할 수 있도록 냄새를 부여함으로써 보다 안전성을 확보할 수 있다. 전기실 내 큐비클 등 판넬 내부 소화설비 설치 필요 현재 국내에 설치되어 있는 일정규모의 이상의 전기실 내에는 모든 가스계 소화설비가 설치되어 있다. 그러나 실제로 화재가 발생하는 것은 대부분 전기실 내에 설치되어있는 큐비클 판넬 내에서 화재가 발생하고 있어 화재시 감지기에 의한 조기 발견이 지연되고 아울러 모든 가스계소화설비 감지기는 교체회로 방식으로 열, 연기감지기가 같이 동작되어야 소화약제가 방출되어진다. 그러나 전기실 화재 특성을 보면 판넬 내부에서 화재가 발생해 연기가 상부로 올라가서 연기감지기가 먼저 동작되고 이후 화재가 진전되어 전기실 내의 온도가 상승될시 열감지기가 동작되어 소화약제가 방출된다. 또한 소화약제가 방출된다 할지라도 소화약제는 전기 판넬 내부까지 급속히 침투가 어려워 감지와 소화약제로 인한 초기 진압의 실패로 전기실 내 수배전반의 수손으로 직, 간접 피해를 더욱 가중시키는 결과를 초래하고 있는 등 배전반 내부화재를 완전히 진압하기 곤란한 구조를 갖고 있다. 10여 년 전부터 미국을 중심으로 수배전반 및 전기 판넬 내부에 소화설비를 설치할 수 있는 장비들이 출시되어 나오고 있고, 최근 국내에서도 수배전반 내부 및 전기 판넬 내부에 설치할 수 있는 자동식 소화설비들이 출시되고 있다. 현재 국내에서 법적인 강제 조항이 없어 자진소화설비로 설치하고 있으며, 중요 설비 피해의 심각성을 인지한 한국전력공사, 한국전기통신공사, 서울메트로, 서울도시철도공사 등 다양한 공공기관에서 이미 자진해서 설치를 진행하고 있는 실정이다. 최근 <그림 2>같이 열 감지 튜브를 이용한 전기판넬 전용 소화 장치들이 출시되어 전기 판넬 및 분배전반 내부에 설치되고 있으며, 소화액이 가압되어 충전된 용기와 온도 감지형 튜브를 전기 판넬 등의 내부에 설치하고 화재가 발생할 경우 화염이 직접 튜브에 접촉되어 초기 발화시 화재를 진압할 수 있는 자동식 소화 장치들이 각광을 받고 있다. 이와 같이 전기 판넬 내부에 설치되는 자동 소화 장치는 화재 초기에 빠른 대응이 가능하며, 전역방출 소화설비가 작동하기 전에 소화하여 전역방출 방식의 소화설비에 비해 재산 피해의 최소화 및 인명 피해를 예방할 수 있는 장점이 부각되어 널리 사용되는 추세이다. 이외에 전기실 내 안전을 고려할 사항으로는 1) 전기실 내 방화 구획 불량으로 소화약제 농도 저하 방지 2) 전기피트 등 개구부의 밀폐 불량으로 인한 화재확산 방지 3) 전기실 바닥 트렌치 개구부를 통해 쥐의 침입으로 인한 소손사고 예방 4) 전기실 내 닥트 내의 방화 댐퍼 화재시 닫힘 구조 유지 5) 전기실 내 외부인 출입금지를 위한 조치 강구 6) 인접 기계실, 발전기실 등과 물과 유류의 투입 방지를 위한 안전 턱 설치 7) 전기실이 대부분 지하에 있는 관계로 폭우 시침수 대책 마련 등 이와 같이 전기화재도 중요하지만, 전기에 의한 피해와 화재 위험성이 상존하는 전기실의 피해를 예방하기 위한 다양한 대책이 강구되어야 하며, 전기화재 발생 시 대형 화재로 발생을 최소화하여 인명과 재산피해의 최소화 방안에 대비하여야 할 것이다. < Energy News >