제3종 분말소화약제 사용 시 방진효과로 A급 화재 진화에 효과적으로 작용하는 물질은? 상세 페이지

제3종 분말소화약제 사용 시 A급 화재 진화에 효과적으로 작용하는 물질은 메타인산이다.
제3종 분말소화약제의 주성분은 제1인산암모늄(인산이수소암모늄) $NH_4H_2PO_4$이다. 이 약제는 화재열을 받으면 단계적으로 열분해되며, 최종적으로 메타인산 $HPO_3$을 생성한다.
약 166℃에서
$NH_4H_2PO_4 \rightarrow NH_3 + H_3PO_4$
(오르토인산 생성, 흡열·냉각)이 일어나고, 약 216℃에서
$2H_3PO_4 \rightarrow H_4P_2O_7 + H_2O$
(피로인산)로, 약 360℃에서
$H_4P_2O_7 \rightarrow 2HPO_3 + H_2O$
(메타인산)로 이어진다.
전체 반응을 하나로 정리하면
$NH_4H_2PO_4 \rightarrow NH_3 + H_2O + HPO_3$
으로, 원자수(N 1, P 1, O 4, H 6)가 양변에서 일치한다.
최종 생성물인 메타인산 $HPO_3$은 점성이 큰 유리질(용융 피막) 물질로, 연소 중인 고체(목재·종이·섬유 등 A급 가연물) 표면을 얇게 덮어 산소 공급을 차단하고 숯불 형태의 잔진(殘燼) 재발화를 막는다. 이 표면 피복 작용이 곧 '방진(防塵)효과'이며, 이 때문에 제1·2·4종과 달리 제3종만이 A급 화재에 적응성을 갖는다.
암모늄이온 $NH_4^+$은 주성분 $NH_4H_2PO_4$에 들어 있는 성분이지만, 열분해 시 암모니아 $NH_3$ 기체로 방출될 뿐 A급 가연물 표면에 피막을 형성하지 못해 방진효과의 주체가 아니다. 물 $H_2O$은 탈수 과정에서 발생하여 흡열 냉각과 수증기에 의한 질식작용을 일부 돕지만, 고체 표면을 덮는 유리질 방진 피막을 형성하는 물질이 아니어서 A급 재발화 억제의 핵심 물질은 아니다. 수산화이온 $OH^-$은 제1인산암모늄의 열분해 경로에서 생성되지 않는 성분으로, 방진효과와는 무관하다.
참고로 출제 당시 위험물안전관리법령상 분말소화약제는 종별로 주성분과 적응화재가 구분된다. 제1종($NaHCO_3$)·제2종($KHCO_3$)·제4종($KHCO_3$ 요소 반응물)은 B·C급에만 적응하나, 제3종(제1인산암모늄 $NH_4H_2PO_4$)은 메타인산의 방진효과 덕분에 A·B·C급 전 화재에 적응한다.