청정소화약제는 지구오존층 보호를 위해 발효된 몬트리올 의정서에 따라 할론 1211 및 할론 1310을 대체할 수 있는 약제를 말한다. 국·내외적으로는 청정소화약의 시스템 표준화와 성능평가가 수행되고 있다. 본 논문은 일반적인 청정소화약제 시스템을 바탕으로 다양한 노즐의 형상에 대한 모델링 및 수치해석을 수행하여 최적의 노즐 형상을 제안하였다. Type A와 B의 2가지 형상에 대한 노즐의 3차원 모델링을 통해 노즐의 분출속도가 개선될 수 있도록 하였다. 2가지 형상의 노즐에 대하여 유동해석을 실시하였으며 노즐의 홀 직경을 다르게 하여 가스속도 및 압력분포를 측정하였다. 측정결과 노즐 홀 수 및 직경에 따라 노즐출구에서 분출속도가 달라지는 것을 확인할 수 있었으며 노즐 홀 직경에 관계없이 유량은 압력이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. 실험을 통해 얻어진 결과를 바탕으로 노즐 직경이 5 mm인 경우의 K-factor값이 101.8 l/min·bar-0.5임을 확인하였으며, 최종적으로 노즐 홀 5 mm인 12개의 홀이 2층 구조로 되어있는 형상의 노즐을 제안하였다.

본 연구에서는 기존 청정소화약제 중 HFCS 계열인 HFC-125, HFC-227ea, HFC-23와 제2세대 할론 대체 소화약제 Novec 1230(F-K-5-12)을 비교해보았다. HFCS 계열 물질은 염소와 취소를 함유하지 않아 오존파괴지수(ODP)가 0으로 독성이 낮다. 그러나 지구온난화물질 6가지 중 하나로 교토의정서에 규제물질로 지정되어있다. HFCS 계열의 대체물질 중 HFC-125는 FE-25로 NOAEL은 7.5vol%, GWP는 2,800이다. HFC-227ea는 FM-200이라는 상품명으로 개발한 소화약제로 끓는점이 -16.4℃로 전역방출방식에 적합하다. NOAEL이 9vol% 이며, GWP는 2,900이다. HFC-23은 상품명 FE-13이며 NOAEL은 30vol%, GWP는 11,700이다. 제2세대 할론 대체 물질로 개발된 Novec 1230(F-K-5-12)는 탁월한 친환경성과 소화효과로 전세계 시장의 25%를 큰 규모를 차지하고 있다. 미국 3M사가 개발한 방화액으로 일명 젖지 않는 물이라 불린다. 슈퍼컴퓨터의 냉매 또는 도서관, 사무실, 컴퓨터실 등의 화재 진압용 개발된 화학물질이다. 무색·무취이며 점성 또한 물과 비슷해 용기에 따르거나 흘려보낼 수 있다. 끓는점은 49.2℃로서 상온에서 액체상태이기 때문에 압축가스보다는 다루기 쉽다. 또한 화재 시 대기에 빠르게 기화되므로 전역방출방식에 적용한다. NOAEL은 10vol%, ODP는 0이며 GWP는 1이다. 그러나 액체증기압이 매우 낮아 약제 용기에 저압으로 저장되어 다른 소화약제에 비해 멀리 이송되지 못한다. 또한 HFC-227ea, HFC-125 보다 1.5배에서 2배까지 가격이 비싸다. 기존 청정소화약제와 기존의 것을 보완해 개발된 Novec을 비교·분석 하였으나 완벽한 소화약제는 없으며 각 약제별 장·단점이 확인되었다. 이 연구를 통해 비교된 부분이 보완되어 새로운 청정소화약제 개발에 도움이 될 수 있으면 한다.