산불 보호 – ‘열 활성화 바이오모방 하이드로겔’을 통한 솔루션 진보

산불은 전 세계적으로 점점 더 심각해지고 피해를 입히고 있습니다. 2023년에는 거의 1,200만 헥타르가 불에 타었습니다, 새로운 기록을 세우며 이전보다 24% 더 높았습니다. 이는 2023년이 전 세계 산불 중 최악의 해가 되었으며, 2021년은 세 번째, 2020년은 네 번째로 나쁩니다.

이는 명확한 모습을 보여줍니다: 재앙적인 산불이 점점 더 심각해지고, 빈도가 증가하며, 전 세계적으로 퍼지고 있습니다. 이 추세는 미국, 유럽, 호주 전역에서 뚜렷이 나타납니다.  

기후 변화는 폭염과 가뭄을 심화시켜 산불 재앙을 더욱 악화시키며, 이는 산불이 시작되고 확산되는 데 도움이 되는 건조하고 뜨거운 조건을 만듭니다.

이는 매우 우려되는 상황이며, 이러한 산불은 매년 5-8억 톤의 이산화탄소를 추가합니다. 또한, 산불은 현재 2001년 대비 매년 거의 600만 헥타르 더 많은 수목 피복 손실을 초래하고 있습니다. 더욱이, 화재는 현재 전체 수목 피복 손실의 33%를 차지하며, 20년 전의 20%에서 증가했습니다.

게다가 산불은 인간에게 직접적·간접적으로 영향을 미칩니다. 매년 수백 명이 화재로 사망하는 반면, 더 많은 사람들이 대피하거나 영구적으로 집을 잃게 됩니다.

전반적으로 산불 사건은 자원, 인프라, 해당 지역에 사는 사람들의 삶과 생계, 그리고 경제에 막대한 손실을 초래합니다.

산불을 효과적으로 해결하고 대응하기 위해서는, 산불 관리 노력을 개선하고, 야생 지역 내에서 산불을 통제하며, 지역을 손상으로부터 보호할 수 있는 친환경 솔루션이 필요합니다.

화재 보호 방법: 겔, 폼, 및 지연제

점화 가능성을 줄이고 주택 및 인프라를 보호하기 위해 존재하는 여러 야생 화재 화학 시스템이 있습니다. 이 시스템은 미국 산림청에 의해 다음과 같이 분류됩니다:

• 수분 강화 겔
• 폼 억제제
• 장기 지연제

장기 지연제는 일반적으로 물 희석을 통해 완전하게 구성된 후 항공기를 통해 목표 지형에 투입됩니다. 이들의 지연 효과는 암모늄 인산염과 같은 화학 물질에 의해 생성되며, 이 물질은 연소를 저항하거나 화재 확산을 늦출 수 있습니다. 이러한 지연제의 효능은 화학 잔류물이 식생에 남아 있는 한 지속됩니다.

수분 강화 겔과 폼 억제제는 모두 단기 화재 억제제로 작동합니다. 이러한 솔루션은 물이 존재하는 동안에만 화재를 저항할 수 있으며, 이는 물이 적용된 재료에서 증발하면 화재 저항성도 사라진다는 것을 의미합니다.

이 중에서, 수분 강화 겔은 인프라 보호에 매우 효과적인 것으로 밝혀졌습니다.

수분 강화 겔은 일반적으로 초흡수 고분자를 포함하며, 물을 강력히 유지하고 표면 습윤성을 향상시킬 수 있습니다. 이렇게 해서, 이러한 겔은 화재 억제제 및 방벽으로서 매우 효과적으로 작용하여 야생 지역의 주택 및 핵심 인프라를 보호합니다.

고분자의 팽창은 실제로 물 방벽의 두께를 증가시켜 더 긴 물 유지 시간을 가능하게 합니다. 30-60 분 동안 물을 유지할 수 있는 능력은 이러한 유형의 겔이 산불이 발생하기 전에 주택, 건물 및 기타 구조물을 보호하는 간접 방어에 매우 효과적임을 의미합니다. 

겔과 달리, 폼은 단 15-30 분의 짧은 유지 시간을 가지며, 간접 방어에 있어 겔과 동일한 수준의 보호를 제공하지 못합니다. 이는 수분 강화 겔이 친환경적이고 지속 가능한 야생 화재 억제 전략이 됨을 의미합니다.

그들이 매우 효과적이기 때문에, 시장에는 다양한 겔이 많이 제공되고 있으며, 여기에는 미국과 캐나다에서 널리 사용되고 당국의 승인을 받은 인기 있는 방화 겔인 Thermo-Gel이 포함됩니다. 이는 주택 소유자와 전문 소방팀 모두가 사용합니다. 이 겔은 구조물, 식생 및 기타 표면에 적용할 수 있으며 적용 후 몇 시간까지 효과적입니다. 물로 제거할 수 있습니다.

Barricade Fire Gel은 또 다른 제품으로, 두꺼운 열 보호 겔 코팅을 형성하여 주택, 구조물, 차량 및 연료 탱크가 화재에 타는 것을 방지합니다. 물과 혼합하여 완전한 화재 보호를 제공하며, 접근하는 산불 24시간 전까지 분사할 수 있습니다.

FireIce Shield는 점화, 연소 또는 탄화로 인한 손상을 방지하는 보호층을 제공합니다. 한편, No-Burn Original Fire Gel은 물 기반 방화제이며, 적용된 표면에 점화를 저항하는 장벽을 형성합니다.

산불 동안 건물을 보호하는 혁신적인 겔

수분 강화 겔은 종종 하이드로겔 재료를 포함합니다. 이는 하이드로겔이 많은 양의 물을 유지할 수 있는 고분자로, 화재를 저항하는 장벽을 형성하는 데 효과적이기 때문입니다. 

하이드로겔의 가교 결합 고분자 구조는 불용성을 만들며, 이는 물을 효과적으로 흡수하고 대량으로 유지할 수 있게 합니다. 이 놀라운 능력은 겔을 식생과 같은 표면에 적용했을 때 냉각 및 습윤 지속 시간을 증가시킵니다. 

폼 억제제와 전통적인 장기 지연제에 대한 매력적인 대안이지만, 하이드로겔은 일반적인 산불 날씨에서 매우 짧은 적용 시간에만 제한됩니다. 

문제는 이러한 재료가 바람과 고열 하에서 빠르게 건조되고 효능을 잃는다는 점이며, 이는 산불 상황에서 일반적입니다. 이는 하이드로겔의 실용적 사용을 크게 제한하고, 이를 적용하는 사람들에게도 위험을 증가시킵니다. 

출처: Stanford Report