소방 방화복의 원리

소방관이 화마로 진입할 때 불길로부터 위험을 최소화시켜주는 방호복의 원리!!

화마를 겹겹이 막아내는 방화복

드라마나 영화를 보면 망설임 없이 불길로 뛰어드는 소방관의 모습을 볼 수 있습니다. 그들이 화면 밖에서도 느껴지는 뜨거운 열기의 화마 속으로 뛰어들 수 있는 이유는 바로 ‘방화복’ 때문입니다.

‘불을 막는 옷‘. 방화복은 불길에 의한 피해를 막기 위해 입는 옷이지만, 불과 열기로부터 완벽하게 차단하는 것이 아니라 착용자를 보호해주는 수준이기 때문에 완전무결한 보호 장비로는 볼 수 없습니다. 극단적인 상황에서 생존과 화상의 최소화를 목적으로 한 방호장비로 보아야 합니다.

뜨거운 불길을 견디기 위해 방화복은 두 가지 특징을 지녀야 합니다. 불에 잘 타지 않는 난연성 소재를 사용해야 하고, 외부 열의 영향을 최소화하기 위해 여러 겹의 다층 구조로 이뤄져야 합니다.

방화복은 외피, 방수 두습천, 단열내피로 구성되며 각 층은 고유의 역할을 가지고 있습니다. 

외피는 불꽃에 직접 닿는 부분으로 불길에 대한 보호 역할뿐만 아니라 찢김, 뚫림 등에 대한 방어 역할도 합니다.  

방화복 외피에는 물이 흡수되지 않고 물방울처럼 뭉쳐 의류의 겉감 위로 흘러내리게 하는 발수 처리를 하는 경우가 많은데, 외피가 물을 막아 무거워지는 것을 막기 위함입니다.

또한 물이 안으로 침투하면 방수 두습천의 투습 성능을 저하시키고 열전도가 빨라지기 때문에 이를 방지하는 역할도 한다. 방화복에서 불과 열기를 막는 것만큼 중요한 것이 ‘방수’입니다.

실제로 호스로 물을 뿌리는 소방관은 물을 많이 맞습니다. 방화복 안쪽에 습기가 많으면 열전도가 빨라지기 때문에 습기가 빠져나갈 수 있도록 투습이 되는 방수 소재를 사용합니다.

방수 투습천은 물 이외에도 화학물질이나 체액이 방화복 안쪽으로 들어오는 것을 막아주는 역할을 합니다. 만약 투습되지 않아 수분이 방화복 내부에 누적되면 돌발 화염이 발생했을 때 젖은 화상, 즉 데일 수 있는 가능성이 높아집니다.

마지막으로 달열 내피는 열을 막는 역할을 합니다. 충전제 같은 것을 사용하는 것이 아니라 부직포를 단열층으로 하여 열의 침투 속도를 늦춥니다.

방화복에 쓰이는 특별한 소재들

방화복의 외피는 불길이 300℃가 넘는 것을 감안해 400 ℃에 달하는 내열 온도를 가져야 하는데, 주로 ‘아라미드(aramid)’라는 섬유를 사용합니다. 

아라미드는 열에 강하고 튼튼한 섬유로 방화복 외에도 항공용이나 군사용으로 사용됩니다. 강철보다 5배 단단한 이 섬유는 직경 5mm로 2톤이 넘는 자동차를 들어 올리는 강력한 인장강도를 지니고 있고, 내열성도 뛰어나 500 ℃ 이상의 온도에서 비로소 검게 탑니다.

아라미드는 1960년대 미국의 듀퐁사에서 노맥스(Nomex)란 제품명을 달고 처음 선보였습니다. 

아라미드는 크게 메타 아라미드계(meta-aramid)와 파라 아라미드(para-aramid)로 나뉩니다.

파라 아라미드는 인장강도가 높아 주로 방탄 소재로 사용됩니다. 

메타 아라미드는 내열성이 뛰어나 방화복, 우주복 등에 쓰이고 있습니다. 하지만 아라미드로 제작되었다고 해서 무조건 방화복으로 쓰일 수는 없습니다, 열 저항성부터 내열성, 심지어 봉제 방법까지 총 25가지 기준을 통과해야 비로소 방화복으로 인정을 받을 수 있습니다.

불과 열에 강한 또 다른 소재로 ‘PBI’가 있습니다. PBI는 폴리벤즈이미다졸(polybenzimidazole)의 줄임말로 600 ℃ 이상까지 견딜 수 있어 상업용 고분자 중에서 가장 높은 내열 성능을 가지고 있다고 알려진 소재입니다. 안정성과 내화학성이 뛰어난 PBI는 방화복, 방화장갑 등 화재진압용 소재로는 최고지만, 소재 가격이 비싸고 가공하기가 쉽지 않아 많이 보급되기가 어렵습니다. 최근 우리나라 소방관들이 사용하는 방화장갑에는 PBI가 도입되어 사용이 늘어가고 있는 추세입니다.

아라미드, PBI 외에도 다양한 소재가 소방복과 소방용품에 사용됩니다.

화재 현장에서 소방관의 머리를 안전한게 지켜주는 헬멧에는 PEI가 사용됩니다. PEI는 고온에서도 고강도, 내열성, 난연성이 우수한 특성을 지니고 있습니다. 소방부츠에는 고무나 가죽이 쓰이는데, 발가락 부분과 깔창 중간에는 강철을 사용해 화재 현장에서 뾰족하거나 날카로운 물체를 밟아 부츠가 손상되는 상황을 방지합니다.

사이즈와 보관에 유의해야 하는 방화복

방화복은 신체 사이즈와 잘 맞아야 보호 성능이 잘 발휘됩니다.

소방관이 화상을 입지 않으려면 방화복 배열층간과 방화복과 소방관의 피부 사이에 존재하는 공기층이 중요합니다.  꽉 끼는 방화복을 입으면 공기층이 충분하지 않게 되고, 몸보다 큰 방화복은 소방관의 민첩성을 떨어뜨려 화재 진압 시 물건에 걸리거나, 옷이 끌려 넘어지게 되어 위험해지는 원인이 될 수 있습니다.

방화복은 세탁이나 보관법에도 영향을 받을 수 있습니다.

방화복의 방염 기능은 화학처리를 한 게 아니라 소재 자체에 있어서 세탁을 해도 영향을 받지 않습니다. 하지만 방염 기능 외에 반사테이프 기능, 방화복 겉감의 발수 기능, 내피 방수 두습천의 방수 기능 등은 세탁을 하면 할수록 제품에 따라 기능이 떨어질 수도 있습니다.

또한 방화복의 외피는 자외선에 노출한 채로 보관하면 안됩니다. 

방화복 외피로 주로 사용되는 아라미드는 강철보다 강도가 높지만, 자외선에 노풀되면 강도를 잃기 때문입니다. 가급적 그늘진 곳에 보관해야 기능을 유지할 수 있습니다. 또한 젖은 방화복을 습한 곳에 보관하면 곰팡이 등의 문제가 발생할 수 있어서 통풍이 잘 되고, 그늘진 곳에 보관해야 합니다.