서론

소화장치란 소화기를 포함한 기타 부수기재들을 총칭하는 단어로 화재를 감지하여 가연물의 생성을 억제하고, 연소점 이하로 온도를 낮춰 연소 반응에 필요한 산소 공급을 차단하여 불의 확산을 막아주는 역할을 한다.

소화장치의 핵심이라고 할 수 있는 소화기는 분말 소화기, 액체 소화기, 가스 소화기 등으로 분류되며, 장소별, 용도별로 환경적인 특성에 맞게 소화기를 채택하는 것이 화재를 효과적으로 진압할 수 있다.

군사용 소화장치는 전투용 차량 및 장비 기동에 있어 초기 화재 발생 시 신속하게 화재를 진압하는데 목적이 있으며 화재로부터 고가의 정밀기기 및 승무원을 보호하기 위한 장치이다. 따라서 소화 시 방호 구역 내에 고르게 분포되어야 하며, 방호 구역 혹은 방호 대상물에 피해를 주지 않아야 하는 특성이 있으며, 주로 그림 1과 같이 할론1301 또는 CO2가 충전된 소화기를 채택하고 있다.

본 기고문에서는 화재로부터 고가의 정밀기기 및 승무원을 보호하기 위해 전투장비에 장착되는 군사용 소화장치에 대해 알아보고자 한다.

군사용 소화장치 발전 동향

군사용 소화장치는 그림 2와 같이 감지방식, 소화방식, 소화약제의 발전에 따라 1970년 이전 1세대를 거처 2000년대에 들어 4세대로 지속적으로 발전해 왔다.

초기 군사용 소화장치는 사람이 화재를 감지하여 수동으로 소화하는 방식이었다면, 현재 센서를 통해 화재를 감지하여 자동으로 소화하는 방식으로 발전하였다.

현재 우리 군의 전투장비(장갑차, 전차, 헬기 등)에 장착된 소화장치는 하론1301 과 CO2를 소화약제로 사용하고 있다. 특히 하론은 인체에 미치는 독성이 적고, 소화 후에 오염과 소화흔적이 전혀 없다는 특징이 있다. 또한 B급 화재나, C급 화재에 뛰어난 소화능력을 갖고 있으며 중량 및 용적이 적어도 단위 용적당 소화력이 우수하다.

그러나 하론 소화약제는 오존층 파괴와 지구온난화 물질인 브롬을 포함하고 있어 몬트리올 국제협약에 의해 선진국에서는 1996년 1월 1일자로, 우리나라는 2010년부터 생산이 금지되었다.

따라서 현재 하론을 대체할 청정소화약제에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 대표적으로 FC-3-1-10, HFC-125, FK-5-1-12(NOVEC 1230) 등이 개발되어 사용되고 있다. 현재 우리 군은 변화하는 추세에 발맞춰 NOVEC 1230을 활용한 군사용 친환경 소화기 개발을 진행 중이다.

군사용 소화장치의 특성

현대의 전차 및 장갑차와 같은 전투장비들은 성능이 고도화됨에 따라 복잡한 전기, 전자장비들로 구성되어 있다. 또한, 내부에 탄약을 저장하고 있으며 유압장치를 포함하고 있어 전투 중일 때는 물론 비전투시에도 화재의 발생 가능성이 높다. 특히 피탄 시 발생할 수 있는 폭발화재는 수백 밀리 초 이내에 화재의 확산 및 내부 압력 상승이 일어나 전차, 장갑차 및 승무원의 생명을 위협한다. 따라서 군사용 소화장치는 초기 경미한 화재를 신속히 진압하기 위한 휴대용 소화장치와 수백 밀리 초 이내에 화재의 확산을 막아 진화하기 위한 자동소화장치로 구성된다.

군사용 휴대용 소화장치

군사용 휴대용 소화장치는 궤도장비 등 방산장비에 탑재하여 수동으로 화재를 초기 진압하는 역할을 한다. 이전에는 주로 할론 및 CO2소화기가 사용되었으나, 현재 그림 3과 같이 NOVEC 1230을 활용한 친환경 휴대용 소화기를 개발 완료하여 현재 전군에 보급되어 사용되고 있다.

군사용 자동소화장치

현대의 전투장비들은 성능이 고도화됨에 따라 다양한 전자장비들로 구성되어 있어, 휴대용 소화장치로 화재를 진압하는데 한계가 있다. 군사용 자동소화장치는 엔진실, 승무원실에 그림 4와 같이 설치되어 수백 밀리 초 이내에 화재의 확산을 막아 이러한 한계를 보완해주는 역할을 한다.

자동소화장치의 탑재 유무는 현대의 고도화된 전투장비들의 작선수행 능력 및 생존성에 중요한 영향을 끼친다. 그림 5와 그림 6은 자동소화장치의 탑재 유무에 따른 장갑차의 화재 상황을 시뮬레이션 한 것으로, 자동소화장치가 미탑재된 장갑차는 200ms 후 장갑차의 내부가 완전 전소된 반면 자동소화장치를 탑재한 장갑차는 화재발생 156ms 시점에 화재가 진화되었다. 이렇듯 자동소화장치는 현대의 전투장비들의 성능을 뒷받침하여 장비의 전투력을 극대화하기 위한 필수 장치이다.

군사용 자동소화장치 구성

군사용 자동소화장치는 그림 7과 같이 소화기, 소화경보기, 화재감지선, 소화액제 분사 배관으로 구성된다. 일반적으로 승무원실 및 엔진실 두 구역에 나누어져 설치되며, 각각의 환경에 알맞은 화재탐지 및 진화 시스템으로 이루어져 있다.

군사용 자동소화장치 원리

자동소화장치는 온도변화에 따른 화재감지선의 기전력을 이용한다. 즉, 차량 내부에 화재가 발생하면 화재발생 예상 구역에 설치된 화재감지선 내부에 기전력이 발생하게 된다. 그 기전력을 화재경보기 내부의 CPU가 전위차로 연산하여 화재를 인식하게 되고, 경보 및 소화기를 분사한다. 그림 8은 군사용 자동소화장치의 작동 원리를 개략적으로 보여준다.

이처럼 자동소화장치의 핵심은 온도변화를 감지하는 화재감지선이라고 할 수 있다. 화재감지선은 그림 9와 같이 알루멜선, 크로멜선 그리고 미네랄 옥사이드로 구성되며 온도변화에 따라 미네랄 옥사이드의 화학작용에 의해 크로멜선과 알루멜선에서 미세한 기전력이 발생하게 되고, 이를 바탕으로 화재의 유무를 판별하게 된다.

따라서 온도변화에 따라 기전력이 일정해야 화재를 빠르고 정확화게 감지 할 수 있고, 수량 및 길이와 감지온도는 무관해야 한다. 또한, 감지선 일부가 단락되어도 습기침투가 되지 않으면 정상적인 온도감지가 가능해야하며, 화재발생으로부터 자동진화 후 감지선 교체 없이 계속 화재감지 임무를 수행할 수 있어야한다.

군사용 소화장치 개발 현황

앞서 설명한 것처럼 현재 우리 군의 전투장비에 장착된 소화장치는 주로 하론1301과 CO2를 소화약제로 사용하고 있으나, 이러한 물질은 교토 의정서, 몬트리올 의정서 등에 오존층 파괴 및 지구온난화 등 환경오염물질로 규제되어 NOVEC 1230을 활용한 친환경 소화기 개발이 진행되고 있다.

NOVEC 1230을 활용한 휴대용 친환경 소화기는 2013년 개발 완료되어, 전군에 보급되어 사용되고 있으며, 자동소화장치는 궤도장비 장착용 친환경 소화기 연구개발 사업을 통해 개발이 진행되고 있다. 현재 1차 사업을 통해 K200계열 장갑차, K9 자주포 등의 친환경 자동소화장치 개발이 완료되어 각 장비별 소화기 조립도에 반영하기 위한 기술변경을 앞두고 있다. 나아가 친환경 소화기 확대를 위해 궤도장비 장착용 친환경 소화기 2차 연구개발 사업이 진행이다. 표 1은 궤도장비 장착용 친환경 소화기 1차 연구개발 현황을 보여준다.

결론

본 기고문에서는 군사용 소화장치의 발전 추세에 대해 살펴보았다. 군사용 소화장치는 감지방식, 소화방식, 소화약제의 발전에 따라 지속적으로 발전해 왔다. 초기 군사용 소화장치는 사람이 화재를 감지하여 수동으로 소화하는 방식이었다면, 현재 센서를 통해 화재를 감지하여 자동으로 소화하는 방식으로 발전하였다.

현대의 전차 및 장갑차와 같은 전투장비들은 성능이 고도화됨에 따라 복잡한 전기, 전자장비들로 구성되어 있다. 또한, 내부에 탄약을 저장하고 있으며 유압장치를 포함하고 있어 전투 중일 때는 물론 비전투시에도 화재의 발생 가능성이 높다. 뿐만 아니라 지구온난화가 심화됨에 따라 기존의 소화약제들이 환경오염물질로 규제되고 있는 실정이다.

따라서 국제환경협약에 발맞춰 화재로 부터 승무원을 보호하고 고도화된 전투장비들의 작전수행 능력을 향상시키기 위해 군사용 소화장치의 지속적인 발전이 필요하다.