1. 머리말

마그네슘은 구조적으로 가벼운 금속 중 하나이며, 산업계에서는 주로 경합금 재료 또는 첨가제 등으로 사용되고 있다. 특히, 마그네슘 합금은 항공기, 자동차, 공구, 정밀기계, 휴대폰 케이스 및 의료기기 등 다양한 용도로 사용되고 있다.

하지만 마그네슘은 국내 위험물안전관리법에서 제2류 위험물(가연성 고체)로 지정하고 있듯이 발화 위험성이 높은 물질 중 하나이다. 통상적으로 마그네슘은 잉곳, 빌릿, 대형 주물, 소형 주물, 분말, 스크랩 및 폐기물 중 하나의 형태로 보관 또는 취급되고 있으며, 발화 위험성은 물질의 크기와 형태에 따라 달라질 수 있으나 분말 분진의 경우에는 작은 점화에너지에서도 발화될 수 있다. 또한, 마그네슘은 물과 반응하여 수소가스를 발생시켜 더 큰 위험을 초래할 수 있어 화재진압 시 각별한 주의가 요구된다.

화재 등의 사고로부터 손실을 최소화하기 위해서는 마그네슘 저장시설의 적절성, 저장규모의 제한 및 이격, 적정한 화재진압 절차 및 비상대비계획 수립 등이 중요하며, 이와 관련하여 개정된 KFS-552를 소개하고자 한다.

2. 마그네슘 화재 사례

마그네슘은 금수성 물질로서 화재 시 물을 사용할 경우 화재를 더욱 확대시킬 수 있기때문에 물 대신 마른 모래 등을 이용한 질식소화 방법이 주로 이용된다. 마그네슘 화재는 일반 화재보다 진화작업에 더 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 피해규모 역시 더 큰 경향이 있다.

가. 밀양 화재 사례

2016년 11월 11일 경남 밀양시 소재 한 마그네슘 가공공장에서 화재가 발생하였다. 용접 불티가 화재의 원인이었으며, 금수성 물질인 마그네슘에 불이 붙어 출동한 소방대는 물을 사용하지 못하였다. 결국 굴착기와 덤프트럭을 이용하여 마른 모래로 불을 덮는 질식소화 방법으로 진화작업을 펼쳤으며, 진화작업에 무려 29시간이 걸렸다.

나. 김해 화재 사례

2017년 8월 16일 경남 김해시 소재 한 비철금속 제조공장에서 화재가 발생하였다. 화재는 공장 야적장에 있던 마그네슘 폐기물에서 발생하였으며, 마그네슘 폐기물 10톤과 고철 및 공장 일부를 태우고 화재 발생 3시간 만에 진화되었다. 이번 화재 역시 소방대는 물 대신 마른모래를 이용한 질식소화 방법으로 화재를 진압하였다.

3. 마그네슘 특성

마그네슘의 원자량은 24.32이고 비중은 1.74이며, 용융점은 651℃이다. 발화온도는 일반적으로 용융점에 가까운 것으로 간주되지만 형태에 따라 마그네슘은 용융점보다 낮은 온도에서 발화가 일어날 수 있다. 마그네슘 리본, 미세한 마그네슘 스크랩, 마그네슘 분말은 약 510℃의 온도에서 발화할 수 있으며, 매우 미세한 마그네슘 분말은 480℃보다 낮은 온도에서 발화할 수 있다.

흔히 마그네슘은 다른 상품명으로 시장에서 거래되며, 서로 다른 비율의 마그네슘, 알루미늄, 아연, 그리고 망간 등을 함유하고 있는 여러 가지 다른 합금의 하나일 수도 있다. 이러한 합금 중 일부는 순수 마그네슘보다 비교적 낮은 발화온도를 가질 수 있다.

마그네슘의 일반적인 특성은 다음과 같다.

가. 연소하는 마그네슘에 수분이 접촉하면 물이 분해되어 수소가스가 발생함으로써 폭발을 일으키거나 마그네슘의 연소를 가속화시킨다.

나. 분말 상태의 마그네슘이 공기 중에서 연소하는 경우 산소와 반응하여 산화마그네슘이 되며 질소와 반응하여 질화마그네슘을 생성한다.

다. 마그네슘 연소 시에는 강한 열과 매우 밝은 흰색의 화염을 동반하는데 이 때 다량의 자외선이 방출되므로 직접 보는 경우 눈의 망막에 장해를 줄 수 있다.

라. 마그네슘 연소 시 화재 진압을 위해 사용하는 소화약제 중 이산화탄소 및 할로겐화합물은 마그네슘 소화에 효과가 없다. 마그네슘은 이산화탄소 및 할로겐화합물(예를 들면 Halon-104)과 다음과 같이 화학적으로 반응한다.

4. 마그네슘 저장기준

마그네슘을 저장하는 건물은 기본적으로 주요구조부가 불연재료이어야 하며, 다른 가연물과 함께 보관하지 않아야 한다. 마그네슘의 형태 또는 용도에 따른 저장기준은 다음과 같다.

가. 잉곳 및 빌릿의 저장

(1) 저장파일의 높이는 7m를 초과하지 않아야 한다.

(2) 저장파일의 통로 폭은 저장파일의 높이 이상으로 최소 3m 이상이어야 한다.

(3) 옥외 저장의 경우 다음을 따라야 한다.

(4) 옥내 저장의 경우 다음을 따라야 한다.

나. 대형 주물의 저장

(1) 저장파일은 35㎥로 제한되어야 한다.

(2) 바닥은 불연재료로써 물이 고이지 않도록 배수가 잘 되어야 하며, 마그네슘은 지상층에 저장되어야 한다.

(3) 통로 폭은 저장파일 높이의 1/2 이상(최소 3m 이상)이어야 한다.

다. 소형 주물의 저장

(1) 저장파일은 28㎥로 제한되어야 한다.

(2) 기타 사항은 대형 주물의 저장과 동일하다.

라. 분말의 저장

(1) 저장 건물은 단층이어야 하고 스프링클러설비를 사용하지 않아야 하며, 분말은 다른 가연성 또는 반응성 물질과 격리되어야 한다.

(2) 분말은 철제드럼 또는 밀폐된 용기에 저장되어야 하며, 그 용기는 단단히 봉해져서 건조한 곳에 저장되어야 한다.

(3) 분말의 저장 장소는 건조상태가 유지되어야 하며, 일반적으로 분말의 저장 장소는 분진 폭발위험장소로 분류되어야 한다.

(4) 분말을 넣은 드럼을 쌓아 저장할 경우 최대높이가 5.5m를 초과하지 않아야 하며, 쌓는 저장은 안정성이 보장되어야 한다.

마. 스크랩의 저장

(1) 건조한 스크랩은 다른 가연성 물질과 격리되어야 하며, 스크랩은 덮개가 있는 철제 또는 기타 불연재의 용기에 보관되어야 한다.

(2) 1.4㎥ 이상의 양을 저장하는 건조된 스크랩은 창문이 없는 내화구조물 또는 최소한 15m의 개방 공간에 의해 다른 용도의 공간과 격리되어야 한다.

(3) 젖은 스크랩을 옥외에 저장하는 경우 덮개와 통기구가 있는 철제용기 속에 보관해야 하며, 저장용기는 쌓아두지 않아야 한다.

바. 폐기물의 저장

(1) 기름걸레, 포장재료, 이와 유사한 가연물은 폐기물을 저장하는 지역이나 저장함에 함께 저장하지 않아야 한다.

(2) 분말 폐기물은 뚜껑이 달린 금속용기나 불연성 용기에 넣어 자연 발화하는 경우에도 건물이나 다른 가연물에 옮겨 붙지 않도록 안전한 장소에 보관해야 한다.

(3) 습식 가공에 사용되는 절삭유는 건식 가공된 분말 폐기물과 혼합하지 않아야 한다.

(4) 수용성 및 0.2% 이상의 지방산을 함유하는 물이나 기름에 젖어 있는 분말 폐기물은 수소가스를 발생시키기 때문에 신속하게 폐기 처리해야 한다.

사. 기타 제품의 저장

(1) 1.4㎥ 이상되는 양의 마그네슘 제품은 가연물 또는 가연성 용기에 담겨진 다른 물질의 저장으로부터 저장파일의 높이에 해당하는 최소한의 폭을 가진 통로에 의해 이격 저장해야 한다.

(2) 28㎥ 이상되는 양의 마그네슘 제품은 저장파일의 높이에 해당하는 최소한의 통로 폭(3m 이상)에 의해 28㎥ 미만의 저장파일로 분리 저장해야 한다.

5. 화재진압 절차

마그네슘은 일단 발화되면 질식소화해야 하는 가연성 금속으로써 연소 중인 마그네슘은 다른 형태의 화재에 적합한 소화약제에 의해 더 강렬하게 연소할 수 있으며, 일반적으로 물, 이산화탄소 및 할로겐화합물 등을 사용하지 않아야 한다.

마그네슘 분말 또는 칩의 화재에 가압된 소화약제를 사용하는 경우 연소 중인 분말 또는 칩이 분산되는 위험 또는 분진운을 형성하는 위험이 있기 때문에 비산하지 않도록 주의해야 한다.

권장되는 마그네슘용 소화약제는 탄산수소염류, 마른 모래, 팽창질석 또는 팽창진주암 등이며, 용융마그네슘 화재에는 무수마그네슘 플럭스를 소화약제로 사용할 수 있다. 또한, 플럭스는 뜨거운 금속을 냉각시키거나 금속표면을 덮어 공기의 공급을 차단하며, 질식소화용 가스는 마그네슘 용기가 밀폐되어 있을 때에만 유용하다.

가. 진화 방법 및 진화 활동

(1) 분말 또는 칩에 화재가 발생한 경우 금속의 비산이 일어나지 않게 주의하면서 적합한 소화약제를 삽으로 퍼서 완전히 덮어 질식소화해야 한다.

(2) 주물에 화재가 발생하는 경우 금속 자체가 발화온도 이상의 고온임에 주의하며 적합한 소화약제로 질식소화해야 한다.

(3) 구획실 내의 화재는 공기의 공급을 최대한 억제할 수 있도록 환기를 차단시켜야 한다. 그러나 소화 한 후에는 발생할 수 있는 수소가스를 최대한 환기시켜야 한다.

(4) 분말 또는 칩에서 화재가 발생한 경우 화재 잔류물의 온도가 주위 온도까지 냉각될 때까지 훈련된 인원을 제외하고는 잔류물을 훼손하지 말아야 한다.

나. 비상대응

화재가 발생하였을 경우 소방대가 화재 현장에 도착하기 전에 마그네슘의 저장 및 취급현황과 물 사용의 위험성에 대해 소방대에 알려야 한다. 또한, 마그네슘 화재에 대한 안전한 대응을 위해 다음과 같은 정보가 담당자에게 제공되어야 한다.

(1) 성분, 반응성 등 화재와 관련된 마그네슘의 위험성 평가 자료

(2) 화재의 영향을 받을 수 있는 지원시설(물, 가스, 전기 등) 현황 및 제어방법

(3) 마그네슘에 대한 물질안전보건자료(MSDS) 확보 및 검토 자료

(4) 연소확대 없이 안전하게 진화할 수 있는지에 대한 평가 자료

다. 비상대비계획

마그네슘을 가공, 취급, 사용 또는 보관하는 시설 소유자 및 운영자는 마그네슘 화재의 고유 특성을 고려한 포괄적인 비상대비계획을 작성하고 유지해야 하며, 비상대비계획 수립 시에는 다음의 정보가 포함되어야 한다.

(1) 마그네슘 화재에 이산화탄소를 적용하면 연소 강도가 높아진다(대부분의 가연성 금속은 100% 이산화탄소 대기에서 발화 및 연소됨).

(2) 할로겐화합물 소화약제는 마그네슘 화재에 해로운 영향을 미치며 분해 시 유해 부산물이 생성된다.

(3) 마그네슘의 선삭 및 칩은 석유계 오일로 코팅된 경우 자연 발화가 발생할 수 있다.

(4) 마그네슘은 제품이 클수록 발화 가능성이 줄어든다. 빌릿, 잉곳 및 대형 주물 등은 쉽게 발화하지 않으며, 대부분의 경우 열원을 제거하면 자체 소화된다.

(5) 마그네슘 화재는 고온일 경우 마그네슘을 덮고 있는 소화약제가 흩어지면 공기와 접촉하여 재발화 될 수 있기 때문에 재발화를 방지하기 위해 최소 24시간 동안 식혀야 한다.

6. 맺음말

마그네슘은 산업계에서 다양한 용도로 널리 사용되고 있으나 발화 위험성이 높은 물질 중 하나이다. 마그네슘을 저장 및 취급하는 시설에 있어 화재 등의 사고로부터 손실을 최소화하기 위해서는 무엇보다 저장기준을 준수하는 것이 필요하다. 이러한 저장기준에는 마그네슘의 형태 또는 용도에 따른 저장시설의 구조, 저장규모의 제한 및 이격 등이 제시되어야 한다.

또한, 화재 시 효율적인 화재진압을 위하여 마그네슘의 물리적 특성을 고려한 적정한 화재진압 절차와 비상대비계획 등이 사전에 수립되어야 하며, 더불어 화재진압조직과 작업자들에 대한 체계적인 교육과 훈련이 필요할 것으로 판단된다.

참고문헌