[논문]공기호흡기용 압축공기 시스템에 대한 실태 연구

이창우; 이용재; 현성호; 성재만; 송윤석; 최돈묵; 윤명오

공기호흡기용 압축공기 시스템에 대한 실태 연구
A Study on the Actual Condition for Air Respirators Using Air-breathing 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.18 no.4, 2004년, pp.16 - 21

이창우 (경민대학 소방안전관리과) , 이용재 (경민대학 소방안전관리과) , 현성호 (경민대학 소방안전관리과) , 성재만 (서울시립대학교 도시과학대학원 방재공학과) , 송윤석 (서울시립대학교 도시과학대학원 방재공학과) , 최돈묵 (경원전문대학 소방시스템과) , 윤명오 (서울시립대학교 도시과학대학원 방재공학과)

초록
AI-Helper

본 논문은 국내에서 소방관이 사용하고 있는 공기호흡기 중 년도별로 폐기처분되는 공기호흡기를 수거 후 절단하여 실린더 재질의 상태를 기기분석을 통하여 관찰하였으며, 공기호흡기 실린더에서 안면부까지의 도관의 오염정도를 확인하고자 도관을 절개하여 오염여부를 확인하였다. 이로부터 공기호흡기용 압축공기가 실린더에 미치는 영향에 대하여 조사하였다. 연구결과 공기호흡기 실린더 내부의 금속표면 이 압축공기에 포함된 수분에 의한 부식이 발생된 것을 볼 수 있다. 부식에 의해 생성된 물질은 100㎛이하의 백색가루로 수분에 의해 부식된 수산화알루미늄이며, 부식으로 인해 발생한 이러한 수산화알루미늄 분말은 호흡 도중 사람의 폐에 들어갈 가능성이 있으며, 인체의 폐에 침착되기 쉽기 때문에 다른 대기오염물질보다 인체 건강에 더 큰 악영향을 초래할 것이다. 소방관이 착용하는 공기호흡기 호흡용 압축공기의 성분 및 조성에 대한 별도의 규정이 조속히 마련되어야 할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper has investigated influences of pollutants in air-breathing on the respirators and it by year of disused air respirators that fire fighter is using in domestic cutting done air respirators after collection observed state of cylinder material through instrumental analysis, and cut open pipe to confirm pollution degree of pipe from cylinder of air respirators to airline mask and confirm pollution availability. The metal surface inside the air respirators was corroded by moisture included in the compressed air. The material generated by corrosion is white powder of less then 100㎛, which is analyzed as aluminum hydroxide corroded by moisture. This aluminum hydroxide powder may get into the lung while one breathes in, and it is easy to be attached to the lung so it will cause a serious influences to human health. This study suggests that Korea should set out the standards for components and composition of breathing air as soon as possible.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이는 공기호흡기의 출고년도에 관계없이 실제로는 사용 빈도수와 사용한 소방서의 압축공기의 질적 수준에 따라 달라지기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 공기호흡기의 출고년도에 따른 영향을 무시하고 오염물질의 종류에 대해 고찰하였다.
따라서 본 연구에서는 국내에서 소방관이 사용하고 있는 공기호흡기 중 년도별로 폐기처분되는 공기호흡기를 수거 후 절단하여 실린더 재질의 상태를 기기분석을 통하여 관찰하였으며, 공기호흡기 실린더에서 안면부까지 도관의 오염정도를 확인하고자 도관을 절개하여 오염여부를 확인하였다. 이로부터 공기호흡기용 압축공기에 의한 실린더에 미치는 영향에 대하여 조사하였다.
한편, 조직표면에 부착되어 있는 부 식생성물을 수거하여 120%C로 유지되고 있는 건조기에 12시간 건조시킨 후 진공 데시케이터에 보관하였다가 기기분석을 하였다. 또한 공기호흡기 실린더에서 안면부 면체로 이어지는 도관의 오염정도를 확인하고자 도 관을 절개하여 오염여부를 확인하였다. 실험에 사용된 공기호흡기의 안면부와 도관을 Fig.
본 연구에서는 화재 및 재난현장에서 소방대원이 구조 및 화재진압시 착용하는 공기호흡기용 압축공기의 호흡용 공기 중의 오염성분을 분석하였으며, 이 오염 성분이 공기호흡기의 실린더 재질에 미치는 영향을 살펴보았다.
오염가스 중 부식성 가스 및 수분에 의한 공기호흡기 실린더의 내부재질의 조직 변화와 부식에 의해 생성된 물질을 규명하고자 다음과 같은 기기분석을 행하였다.
따라서 본 연구에서는 국내에서 소방관이 사용하고 있는 공기호흡기 중 년도별로 폐기처분되는 공기호흡기를 수거 후 절단하여 실린더 재질의 상태를 기기분석을 통하여 관찰하였으며, 공기호흡기 실린더에서 안면부까지 도관의 오염정도를 확인하고자 도관을 절개하여 오염여부를 확인하였다. 이로부터 공기호흡기용 압축공기에 의한 실린더에 미치는 영향에 대하여 조사하였다.

제안 방법

공기호흡기 실린더 내부에 생성된 오염물질의 성분을 확인하고자 Shimadzu 사의의 DR 8011을 사용하여 400-1500cm-3 파수(wave number)의 범위에서 적외선 분광분석을 하였다. 시료와 KBr의 혼합비를 1:250으로 하여 마노유발을 이용하여 분쇄 및 혼합한 후 pellet을 제조하여 IR-spectra를 측정하였다.
공기호흡기 실린더 내부에 알루미늄합금 표면의 조직변화와 부식에 의해 생성된 물질의 입자형태 및 입자 크기를 살펴보기 위해 JEOL 사의 JSM 5800을 사용하여 주사 전자 현미경 사진을 촬영하여 분석하였으며, 성분분석을 하였다. 입자의 성분 조성비를 측정하고자 EPMA(electron probe micro analyzer) 인 JXA-8600을 이용하여 분석하였다.
공기호흡기와 안면부 사이 도관의 오염여부를 확인하였다. 감압밸브에서 안면부까지의 저압도관에서는 도관 내부에 부착된 오염물질을 확인하기 어려웠으나, 공기호흡기 실린더에서 감압밸브 이전의 고압도관에서는 육안으로도 오염상태의 식별이 가능하였으며, 이에 검은 천을 이용하여 도관의 내부를 닦아낸 후 디지털 카메라로 촬영하여 Fig.
따라서 본 연구에서는 국내에서 소방관이 사용하고 있는 공기호흡기 중 년도별로 폐기처분되는 공기호흡기를 수거 후 절단하여 실린더 재질의 상태를 기기분석을 통하여 관찰하였으며, 공기호흡기 실린더에서 안면부까지 도관의 오염정도를 확인하고자 도관을 절개하여 오염여부를 확인하였다. 이로부터 공기호흡기용 압축공기에 의한 실린더에 미치는 영향에 대하여 조사하였다.
공기호흡기 실린더 내부에 생성된 오염물질의 성분을 확인하고자 Shimadzu 사의의 DR 8011을 사용하여 400-1500cm-3 파수(wave number)의 범위에서 적외선 분광분석을 하였다. 시료와 KBr의 혼합비를 1:250으로 하여 마노유발을 이용하여 분쇄 및 혼합한 후 pellet을 제조하여 IR-spectra를 측정하였다.
오염물질로 인해 공기호흡기 실린더의 내부에 생성된 물질의 결정구조를 규명하기 위하여 마노유발로 분쇄하여 얻어진 분말을 X-선 회절 분석하였다. 본 연구에서 사용한 X-선 회절 장치는 Rigaku(Japan)사 의 Geiger flex Model 3A이며 측정조건은 Table 2와 같다.
공기호흡기 실린더 내부에 알루미늄합금 표면의 조직변화와 부식에 의해 생성된 물질의 입자형태 및 입자 크기를 살펴보기 위해 JEOL 사의 JSM 5800을 사용하여 주사 전자 현미경 사진을 촬영하여 분석하였으며, 성분분석을 하였다. 입자의 성분 조성비를 측정하고자 EPMA(electron probe micro analyzer) 인 JXA-8600을 이용하여 분석하였다.
국내에서 소방대원이 사용하다 폐기처분하는 공기호 흡기를 년도별로 무작위로 수거하여 실린더내부의 사진을 찍어 오염 정도를 파악하였으며, 조직변화 및 부 식생성물을 조사하고자 실린더의 내부 금속을 절단하여 시료를 준비하였다. 준비된 시료는 현장에서 밀봉한 후 기기분석을 하였다. 각 소방서에서 수거한 공기호흡기 실린더의 내부를 관찰하기 위하여 실린더를 절단하는 작업을 Fig.
2와 같이 실린더를 조각으로 절취하여 실린더 금속 조직의 변화를 관찰하였다. 한편, 조직표면에 부착되어 있는 부 식생성물을 수거하여 120%C로 유지되고 있는 건조기에 12시간 건조시킨 후 진공 데시케이터에 보관하였다가 기기분석을 하였다. 또한 공기호흡기 실린더에서 안면부 면체로 이어지는 도관의 오염정도를 확인하고자 도 관을 절개하여 오염여부를 확인하였다.

대상 데이터

국내에서 소방대원이 사용하다 폐기처분하는 공기호 흡기를 년도별로 무작위로 수거하여 실린더내부의 사진을 찍어 오염 정도를 파악하였으며, 조직변화 및 부 식생성물을 조사하고자 실린더의 내부 금속을 절단하여 시료를 준비하였다. 준비된 시료는 현장에서 밀봉한 후 기기분석을 하였다.
오염물질로 인해 공기호흡기 실린더의 내부에 생성된 물질의 결정구조를 규명하기 위하여 마노유발로 분쇄하여 얻어진 분말을 X-선 회절 분석하였다. 본 연구에서 사용한 X-선 회절 장치는 Rigaku(Japan)사 의 Geiger flex Model 3A이며 측정조건은 Table 2와 같다.

성능/효과

그림에서 알 수 있는 바와 같이 1150 cm-1 부근에서 약한 A1-0 결합과 550-850 cm-'에서 강한 A1-O 결합(750 cm-1 부근에서 tetrahedral Al-0 bond, 550 cm-1 부근에서 octahedral Al-0 bond) 특성 peak를 보이고 있다. FT-IR 분석 결과 분말의 성분은 알루미늄과 산소가 결합을 하고 있는 화합물임을 알 수 있다. IR 분석에서 보는 바와 같이 전형적인 알루미나의 패턴을 보이고 있다.
본 연구의 연구자들에 의한 선행 연구에서 국내에서 사용 중인 공기호흡기용 압축공기를 분석해 본 결과 시료에서 수분의 함량은 국제적인 기준보다 크게 나타났다. 공기호흡기 실린더의 압축공기에 포함된 수분은 두 가지 측면에서 문제가 된다.
그림에 나타난 바와 같이 알루미늄과 금 성분이 검출되었으며, 금 성분은 시료의 분석을 위해 시료에 코팅한 것으로 실제로 백색분말 중 금속성분은 알루미늄으로 이루어진 것을 알 수 있다. 즉, 공기호흡기 실린더 내부에서 채취한 백색분말은 알루미늄 산화물임을 알 수 있었다. Fig.

후속연구

이러한 경우 공기호흡기를 통한 오염물질의 흡입은 필연적이라 할 수 있다. 이에 대한 결과는 추후 정밀하게 연구되어져야 할 것으로 판단된다.

참고문헌 (10)

http://user.chollian.net/-kwcomp/tech_1.htm
http://www.compjang.co.kr/compressor/air.htm
환경부, '환경백서', 행정간행물(2002)
배우근, '환경오염개론', 국립환경연구원(2000)
이규용, '대기보전', 국립환경연구원， 환경행정관리자반(2000)
Fred Stowell, 'Respiratory Protection for Fire and Emergency Services', Fire Protection Publications Oklahorna State University(2002)
NFPA 1401 : 6.8.4
NFPA 1404 : 5.1.1, 5.1.7(4)(6)(7), 5.2(1)(2), 6.6.1, 6.7.2(2)(3), 6.7.2(6), 6.7.4, 6.9.1, 6.9.2(1)(2)(3), 9. 1
NFPA 1500 : 4.8.1, 4.8.11, 4.8.12, 7.9.1, 7.9.2, 7.9.7, 7.9.8, 7.10.2-7.10.5, 7.11.2.1-7.11.2.3, 7.11.3.1-7.11.3.3
이창우, 이용재, 현성호, 성재만, 최돈묵, 윤명오, '공기호흡기용 압축공기가 인체에 미치는 영향에 대한연구', 한국화재소방학회지, Vol. 18, No.3, pp95-102(2004)

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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