전기시설 및 태양광 발전 설비 화재 원인 및 예방법은? (CO2 소화기, HCFC-123소화기, 소공간 자동소화장치)

안녕하세요, 여러분의 안전을 지키는 파이어디펜스 입니다. 😄
정부 정책에 따라 태양광 발전 설비 설치가 늘어나는 가운데 태양광 발전 설비가 화재에 취약한 것으로 나타났습니다.

실제 화재발생 빈도가 매년 늘어나고 있습니다. 한국화재보험협회 부설 방재시험연구원(원장 문성호)에 따르면 태양광 발전 설비 화재는 2019년 62건, 2020년 69건, 2021년 81건, 2022년 98건으로 매년 늘고 있습니다.

화재예방을 위해 경보설비와 자동소화장치 및 소화기 설치가 필요하고 태양광 발전 설비 운영시 주기적인 점검으로 화재를 방지해야 한다고 생각합니다. 오늘은 태양광 발전 설비 화재예방에 대해 알아보겠습니다.

경남 하동군 진교면 태양광발전설비 화재현장 사진/ 하동소방서

태양광 발전 설비 화재원인

1. 전기 결함: 부적절한 배선, 단락, 과부하 등 전기적 결함은 화재의 주요 원인 중 하나입니다.

2. 과열: 모듈, 인버터, 배터리 등의 부품이 과열되면 화재의 위험이 증가합니다. 먼지가 쌓이도록 관리되지 않는 장비 및 부적절한 냉각 시스템 또는 부족한 공기 순환이 이에 영향을 줄 수 있습니다.

3. 화학 반응: 태양광 시스템 내에 사용되는 재료나 화학 물질 간의 반응으로 인한 화재가 발생할 수 있습니다.

4. 외부 인자: 번개, 강한 바람에 의한 물리적 충격, 동물의 간섭 등 외부 인자로 인해 화재가 발생할 수 있습니다.


태양광 발전 설비는 태양의 빛 에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전기술입니다. 태양전지에서 받은 빛 에너지가 접속반에 모이고 전력변환장치(인버터)로 들어가 교류전력으로 변환하는 방식입니다.

태양광 발전 설비는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환해 주는 장치인 셀, 여러 셀을 전지판 형태로 가공해 배열한 모듈, 모듈에서 생산된 전력을 모아 인버터에 전달하는 접속반, 직류를 교류로 바꾸는 인버터 등으로 구성됩니다.

태양광 발전 설비의 접속반과 인버터 내 퓨즈 관리가 잘 되지 않아 화재가 많이 발생합니다.
인버터 제조사에서 제공하는 사용설명에도 설치장소 온도가 주위온도 –20~50℃를 넘지 않은 곳에 설치하고 먼지가 많거나 습한 장소를 피하는 한편 염분 성분이 없는 장소에 설치하라고 명시돼어 있습니다.

실제 태양광 발전 설비가 설치되는 장소에는 기타 전기설비로 인한 온도가 높은 장소가 많으며, 계절에 따라 50℃를 넘는 경우가 많습니다. 또한, 주기적으로 시설을 관리하는 인력이 없는 경우에는 먼지 등이 쌓여 화재의 원인이 됩니다.

태양광 발전 설비 화재 예방법은?

태양광 발전 설비 화재 예방법으로는 적응성있는 소화기 설치와 자동소화장치 설치가 있습니다.

전기화재에 적응성 있는 소화기는 대표적으로

이산화탄소(CO2) 소화기와  할로겐화합물(HCFC-123) 소화기가 있습니다.

이산화탄소 소화기는 이산화탄소 가스를 이용하여 질식및 냉각작용으로 화재를 진압하는 소화기입니다.

할로겐화합물 소화기는 생소하실거라 생각합니다. 할로겐화합물 소화기는 많이들 알고 있는 청정소화기 입니다.

하지만 청정소화기는 잘못된 명칭입니다. 청정소화기에서 청정이라는 용어는 ‘Clean Agent’ 용어를 번역하면서 청정약제로 했기 때문입니다. HCFC-123소화기는 할론 계열 등의 화학물질을 원료로 하기 때문에 청정하지는 않습니다. 청정소화기가 인체에 무해한 소화기로 오인ㆍ혼동해 사용할 수 있는데 아직까지 인체에 완전히 청정한 소화기는 개발되어 있지 않습니다.
청정한 약제로 화재를 진압하면 좋지만 무엇보다 화재를 신속하게 진압하는데 중점이 되어야 한다고 생각합니다. 저희 업체에서도 지속적으로 연구 개발하고 있습니다. 출시 되면 많은 이용 부탁드려요!!

자동소화장치는 소공간에 주로 설치하며 태양광 발전시설에도 적합 합니다. 특히 가스식 자동소화장치는 방사 후 잔여물이 없으며 전기, 전자기기 및 최첨단 산업설비와 같이 정밀을 요하는 장비에 설치하여 화재를 초기에 진압하는데 적합합니다.

이산화탄소(CO2) 소화기란?

이산화탄소 소화기는 이산화탄소 가스를 이용하여 화재를 진압하는 소화기입니다. 이산화탄소 소화기는 분말 소화기보다 압력이 높아 불이 붙은 장소에서 빠르게 작동하여 화재를 빠르게 진압할 수 있습니다. 또한, 이산화탄소 소화기는 불연성가스인 이산화탄소를 용기에 액체상태로 저장해 두었다가 화재 발생시에 용기의 소화약제를 화재 발생 장소에 분사하여 질식 및 냉각 작용으로 소화하는 방식입니다.

 

1. 이산화탄소(CO2) 소화기의 소화원리
이산화탄소 소화기로 화재가 진압되는 원리는, 이산화탄소 가스가 화재지점에 분사되어 산소를 제거하여 연소 반응을 끊어 화재를 진압하는 것입니다. 이산화탄소는 산소가 있는 곳에서는 연소를 억제시키고, 열과 연기를 발생시키며, 화재 발생 지점에 분사될 경우 분사된 이산화탄소 가스가 연소 반응을 막아서 화재를 진압하게 됩니다. 이산화탄소 소화기는 작동 후 산소를 제거하므로, 화재가 완전히 진압될 때까지 재발하는 위험이 존재하지만, 화재 발생 후 급히 대처해야 하는 경우나 전기적인 위험이 있는 곳에서 효과적으로 사용됩니다.

2. 이산화탄소(CO2) 소화기의 특성 및 특징 4가지
이산화탄소(CO2) 소화기는 질식작용으로 소화되는 원리 공기중의 산소 함유량은 21% 이지만 이산화탄소 40%정도 혼합하면 산소농도 15%가 되어 질식작용으로 소화 됩니다.

냉각작용으로 소화되는 원리는 헤드에서 이산화탄소가 분사될 때 단열팽창에 따라 온도가 낮아져 드라이아이스(고체상태)가 발생하고 이 냉각 작용으로 소화 됩니다.

이산화탄소 약제는 용기 내 액화탄산가스를 기화하여 가스 형태로 방출하고, 불연성 기체로 절연성이 높아 전기화재에 적당하며 유류 화재에도 유효 합니다. 또한 방사 거리가 짧아 화재현장이 광범위할 경우 사용이 제한적이며 공기보다 무거워 기체상태라 화재 심부까지 침투가 용이 합니다.

공기보다 밀도가 높은 이산화탄소 성질상 분사 시 이산화탄소가 바닥에 깔려 B, C급 화재를 제압하는 데 특화돼 있으나 A급 화재에는 적합하지 않습니다.


- 특징 4가지

● 높은 소화 효율성
이산화탄소 소화기는 이산화탄소 가스를 사용하여 화재를 진압하기 때문에 높은 소화 효율성을 가지고 있습니다. 이산화탄소는 불을 꺼뜨리는 데에 적합한 성질을 가지고 있어서 빠르게 작동하여 화재를 진압할 수 있습니다.

● 비전기 소화
이산화탄소 소화기는 비전기 소화기로 분류됩니다. 물과 전기를 사용하지 않기 때문에 전기적 위험을 줄일 수 있습니다. 또한, 물로 인해 발생할 수 있는 감전 위험을 방지할 수 있습니다.

● 적은 후유증
이산화탄소는 물과 화학 물질과 달리 사용 후 후유증이 적습니다. 이산화탄소 소화기로 진압한 화재 후에 정리하기가 쉽습니다.

● 운반과 보관이 용이
이산화탄소 소화기는 작은 크기의 용기에 저장되어 있으므로 운반과 보관이 용이합니다. 또한, 이산화탄소 소화기는 환경에 미치는 영향이 적기 때문에 보관과 운반에 대한 제한이 적습니다.



3. 이산화탄소(CO2) 소화기의 설치 장소

●  전기기기실
전기기기실은 전기 장비의 연소 위험이 높기 때문에 이산화탄소 소화기가 설치되어 있어야 합니다. 전기기기실에서는 물 소화기를 사용할 수 없으며, 이산화탄소 소화기를 사용해야 합니다.
( 태양광 발전 시설, 전산실, 서버실, EPS실, 전기실, 발전기실 등 설치)

● 석유화학공장
석유화학공장에서는 전기 설비가 많이 사용되고, 많은 유류 및 화학물질이 저장되기 때문에 화재 위험이 높습니다. 이산화탄소 소화기는 물과 전기를 사용하지 않으므로, 이러한 환경에서 사용하기에 적합합니다.

● 발전소
발전소는 전기를 생산하는 시설이므로 전기적 위험이 높습니다. 또한, 연료의 연소로 인해 화재 위험이 높아지기도 합니다. 이러한 환경에서는 이산화탄소 소화기를 사용하여 화재를 진압해야 합니다.

● 창고
창고에는 종종 가연성 물질이 보관되어 있기 때문에 화재 위험이 높습니다. 이산화탄소 소화기는 화재를 진압할 때 빠르게 작동하므로 창고 내부에 설치되어 있으면 빠른 대응이 가능합니다.



4. 이산화탄소(CO2) 사용시 주의할 점 및 사용방법

- 사용 시 주의할 점
●  이산화탄소는 인체에 유해한 가스이므로, 사용 시에는 규정된 안전 방법을 준수해야 합니다.

●  인명구조를 최우선으로 생각해야 하므로, 화재 발생 시에는 먼저 비상벨을 울리고, 소화기 사용 전에는 인명구조 우선을 결정하고 사용해야 합니다. ●  화재 발생 시에는 가장 적절한 소화기를 사용해야 하며, 이산화탄소 소화기는 전기기기나 석유화학공장, 발전소 등의 고위험 구역에서 사용하는 것이 적합합니다.

●  소화제를 분사할 때는 열이나 화염을 향하지 않도록 분사합니다.



- 사용 방법
●  소화기를 규정된 위치에 놓고 안전핀을 제거합니다.

●  소화기를 들어 화재의 시작점에서 1~2미터 떨어진 위치에서 화재가나는 부분을 겨냥하여 소화제를 분사합니다.

●  소화제를 분사하는 동안, 소화제가 빠르게 소진되지 않도록 화재를 가까이 하지 않도록 주의합니다.

●  화재 진압 후, 화재가 완전히 꺼지기 전까지 조심스럽게 감시합니다.

할로겐화합물 소화기 (HCFC-123) 소화기란?

HCFC-123 소화기는 HCFC-123라는 물질을 사용하여 화재를 진압하는 소화기입니다. HCFC-123은 할로겐화탄화수소 화합물로, 일반적으로 하이드로클로로플루오로카본(HCFC)이라고도 합니다. HCFC-123은 냉매, 소독제, 발포제 등의 용도로 사용되는 화학물질 중 하나입니다.

 

1. 특징
HCFC-123 소화기는 고온 환경에서도 안정적인 성능을 보이며, 대부분의 유기화합물에 대해 효과적인 소화 작용을 발휘합니다. 또한, HCFC-123은 오존층 파괴 가능성이 낮은 물질로, 친환경적인 소화제로 평가됩니다.

2. 사용장소
HCFC-123 소화기는 전기 시설, 화학 시설, 반도체 공장 등에서 사용됩니다. 이러한 시설에서는 화재 발생 시 생명과 재산을 보호하기 위해 빠르고 효과적인 대응이 필요합니다. HCFC-123 소화기는 이러한 대응에 적합한 소화기입니다.

3. 사용방법
● 먼저, 화재 발생 지점과 화재의 종류를 파악합니다. 화재의 종류에 따라 사용해야 할 소화제가 다르기 때문입니다.

●  소화기를 사용하기 전에는 소화기의 사용 방법을 미리 숙지해야 합니다. 또한, 소화기의 유효기간이 지나지 않았는지, 소화기 압력게이지를 보고 압력이 충분히 남아 있는지 등을 확인해야 합니다. 압력게이지는 녹색범위에 있는지 확인합니다.

● 소화기를 사용하기 전에는 화재 발생 지점으로부터 충분한 거리를 유지하고, 소화기의 안전핀을 제거합니다.

●  소화기의 노즐을 화재 발생 지점 쪽으로 향하게 하고, 소화제를 분사합니다. 분사할 때에는 가능한한 바람 방향과 반대 방향으로 분사해야합니다.

●  소화제를 분사하면서 화재의 규모가 작아지고, 화염이 꺼질 때까지 소화제를 계속 분사합니다.

● 소화작업을 마친 후에는 화재 발생 지점에서 벗어나며, 화재 진압 후에도 안전을 위해 조심해야 합니다.

소공간 자동소화장치란?

소공간 자동소화장치는 100㎥ 이하의 전기실, 피트공간(EPS/TPS)등 비교적 소규모 방호구역에 설치하여, 화재발생 시 해당 공간내 자동으로 소화약제를 방출하여 소화하는 소화기구를 말합니다. 특징으로는 방사 후 잔여물이 없으며, 전기, 전자기기 및 최첨단 산업설비와 같이 정밀을 요하는 장비에 설치하여 화재를 초기에 진압한다.  소공간 자동소화장치의 종류로는 가스식, 분말식, 고체에어로졸식이 있습니다.

 

1. 자동소화장치 종류 및 특징

 

자동소화장치 종류
구분	소공간 소화장치 종류
	가스식 소공간 자동소화장치	분말식 소공간 소화장치	고체에어로졸
특징	HFC계열 소화약제중 가장 친환경적인 소화약제를 사용하고,유리벌브를 적용하여 화재시 빠른 감지에 의한 초기진압이 가능하고, 무전원상태에서도 화재를 진압할 수 있는 자동소화시스템	인산암모늄을 주성분으로 한 분말 소화약제로서 화재발생시 유리벌브 파열에 의한 작동방식으로 동작함	칼륨화합물을 주성분으로한 고체 소화약제와 냉각제, 감지 및 작동장치 등으로 구성.화재시에 열을 자체적으로 감지하여 자동으로 작동장치를 동작,고체 소화약제를 에어로졸 형태로 분출시켜 화학적 반응으로 화재진압
소화약제/화학식	HFC-125 펜타플루오로에탄/CHF2DF3	펜타플루오로에탄/CHF2DF3	칼륨화합물/KNO3KCLO4
소화약제 저장상태	액체	분말	고체

 

 

2. 자동소화장치 관련사진

 

 

- HFC-125 제품 -

 

 

 

 

마무리

태양광 발전 설비 시설에 24시간 직원이 상주하지 않을 경우 언제 화재가 발생하는지 알 수 없어 대형 화재로 번지는 경우가 많습니다. 그러므로 상주 직원이 필요하며 화재시 신속하게 화재를 진압할 수 있는 소화기도 설치되어야 합니다. 상주 직원이 없는 경우는 구역 마다 실시간으로 모니터링 할 수 있는 시스템을 설치하는 것을 권장드립니다.

또한 태양광 발전 시설 인버터 설계 시 양극과 음극이 노출된 부분은 먼지와 습기 등이 침투하지 못하도록 절연 조치를 강화하고 다습한 장소를 피해 설치해야 합니다. 또한 인버터에 고체에어로졸 등 자동소화장치가 설치될 수 있도록 기준을 강화할 필요가 있습니다. 구역마다 중앙통제실에서 확인할 수 있는 자동화재탐지설비와 경보설비가 설치되어 있으면 더 안전합니다.

 

 

 

- 전기저장시설의 화재안전기준 제정안 -

 

 

작년 2월에는 전기저장시설에 관한 화재안전기준이 제정되었습니다. 전기저장시설은 20KWh를 초과하는 리튬, 나트륨, 레독스플로우 계열의 이차전지를 이용한 전기저장장치가 설치된 시설을 지칭합니다. 제정안 주요 내용으로는 전기저장시설 및 관련 장치에 관한 용어를 정의하고 스프링클러설비는 전기저장시설 소화에 적합하도록 '바닥면적 1㎡에 분당 12.2리터 이상의 수량을 30분 이상 방수할 수 있도록 했습니다.

옥외형 전기저장시설로써 스프링클러설비의 설치가 어려울 경우에는 '배터리용 소화장치'를 설치하거나, 공인된 시험기관에서 화재안전 성능을 인정받은 경우에는 스프링클러를 설치하지 않을 수 있도록 특례 조항도 있습니다. 앞으로도 화재발생 예방을 위해 지속적으로 제정해 나가길 바랍니다.

화재는 언제 어디서 발생할지 모릅니다. 예방만이 대형화재와 인명피해 및 재산 피해를 줄일 수 있습니다.  화재 발생 전 미리 예방합시다!!

 

 

 

 

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