소방학개론 . 화재이론

◆ 화재이론

01) 화재의 정의
“화재”란 사람의 의도에 반하거나 고의에 의해 발생하는 연소현상으로서 소화설비 등을 사용하여 소화할 필요가 있거나 또는 사람의 의도에 반해 발생하거나 확대된 화학적인 폭발 현상을 말한다.

02)화재의분류
1）일반화재(A급 화재）
(1) 생활주변에 가장 많이 존재하는 면화류，고무，석탄，목재，종이，천 등 일반 가연물의 화재로서 물로 소화가 가능하고 다른 화재보다 발생건수가 월등히 많으며 연소후 재를 남긴다.
（2）화재를 소화할 때 냉각효과가 가장 효율적이므로 다량의 물 또는 수용액으로 냉각소화가 적응성이 있다.
2）유류화재 （B 급화재）
（1） 인화성액체，가연성액체 알코올 등과 같은 유류가 타는 화재를 말한다.
（2） 연소 후 재를 남기지 않으며，연소열이 크고 연소성이 좋기 때문에 일반화재보다 위험하다.
（3） 소화를 위해서는 포 등을 이용한 질식 • 냉각소화가 적응성이 있다.
3）전기화재 （C 급화재）
（1） 전류가 흐르고 있는 전기기기，배선과 관련된 화재를 말한다.
（2） 이산화탄소나 분말소화약제가 적응성이 있으며 물을 뿌리면 감전의 위험이 있다.
4）금속 화재 （D급 화재）
(1) 가연성 금속류가 가연물이 되는 화재
(2) 금속류 중 특히 가연성이 강한 것으로서 칼륨，나트륨，마그네슘, 알루미늄 등이 있으며 괴상보다는 분말상으로 존재할 때 가연성이 현저히 증가한다.
(3） 물과 반응하여 강한 수소를 발생시키는 것이 대부분이므로 화재 시 수계소화약제（물，포，강화액 등）를 사용해서는 안되고 금속화재용 분말소화약제나 건조사 등을 사용해야 한다.
5）주방화재 （K 급화재）
(1) 주방에서 동식물유를 취급하는 조리기구에서 일어나는 화재를 말한다.
(2) 연소물의 표면을 차단하는 비누화 작용 및 식용유 자체의 온도를 발화점 이하로 빠르게 하강시켜 주는 냉각작용이 동시에 필요하다.

03) 열전달
1） 전도 （Conduction）
화재 시 화염과 격리된 인접 가연물에 불이 옮겨 붙는 것은 전도열로서 하나의 물체가 다른물체와 직접 접촉하여 전달되는 것으로 전도에 의한 전달이다. 가늘고 긴 금속막대의 한 끝을 불꽃으로 가열하면 불꽃이 닿지 않은 다른 부분에도 열이 전달되어 점점 뜨거워진다. 이와 같은 열의 이동이 전도의 예이다. 그러나 전도라는 열전달 방식에 의해 화염이 확산되는 경우는 흔하지 않다.

2) 대류 (Convection)
대류에서는 기체 혹은 액체와 같은 유체의 흐름에 의하여 열이 전달된다. 난로에 의하여 방안의 공기가 더워지는 것은 난로에 가까운 공기가 전도에 의하여 더워져서 팽창하여 상승하기 때문에 열을 받은 물질이 이동，순환하여 열이 전달되는 것과 냉장고를 보면 위쪽에 있는 냉각 부분의 찬 공기가 아래로 흘러들도록 하여 전체를 차게 하는 것이 대류현상이다.
3) 복사 (Radiation)
화재시 열의 이동에 가장 크게 작용하는 열 이동방식으로 모든 물체의 온도 때문에 열에너지를 파장의 형태로 계속적으로 방사하며，그렇게 방사하는 에너지를 열복사라고 한다. 양지바른 곳에서 햇볕을 쬐면 따뜻한 것은 복사열을 받기 때문이다.
화재에서 화염의 접촉 없이 연소가 확산되는 현상은 복사열에 의한 것으로 볼 수 있다. 화재현장에서 인접 건물을 연소시키는 것은 복사열이 주원인으로 특히 화재현장에서는 보통 풍상 측이 풍하 측보다 공기가 맑아 복사에 의한 열전달이 더 용이하게 이루어진다.

04) 연소생성물
건축재료，가구，의류 등 유기가연물은 일반적으로 화재열을 받으면 열분해한 다음 공기 중의 산소와 반응하여 연소하며 여러 가지 생성물을 발생시킨다. 이 열분해 연소과정은 실제로는 매우 복잡하게 진행된다.

연소물질과생성가스

고분자물질 등 유기물의 구성원소는 일반적으로 탄소，수소를 중심으로 산소，질소를 함유하는 경우가 있고，거기에 유황，인, 할로겐（염소, 불소 등） 등을 포함하는 경우가 있다.
연기는 실내 가연물에 열분해를 일으켜서 방출시키는 열분해 생성물 및 미반응 분해물을 말한다. 일종의 불완전한 연소생성물로 산소 공급이 불충분하게 되면 탄소분이 생성하여 검은색 연기로 되며 인체에 미치는 영향은 다음과 같다.

•시야를 감퇴하며 피난행동 및 소화활동을 저해한다. •연기성분 중 유독물（일산화탄소, 포스겐 등）의 발생으로 생명01 위험하다. •정신적으로 긴장 또는 패닉현상에 빠지게 되는 2차적 재해의 우려가 있다. •최근 건물화재의 특징은 방염（난연）처리된 물질을 사용하여 연소 그 자체는 억제되고 있지만 다량의 연기입자및 유독가스를 발생하는 특징이 있다.

연기의 유동 및 확산은 벽 및 천장을 따라 진행하며 일반적으로 수평방향으로는 0.5~lm/sec,수직방향으로 2~3m/sec, 계단실 내의 수직이동속도는 3~5m/sec 속도로 이동한다.

« 건물내 연기의 이동속도 수직 : 2~3% 수평 : 0.5~1%

1) 일산화탄소 (co)
일산화탄소는 무색. 무취. 무미의 환원성이 강한 가스로서 상온에서 염소와 작용하여 유독성 가스인 포스겐(COCl2)을 생성하기도 하며 인체 내의 헤모글로빈과 결합하여 산소의 운반기능을 약화시켜 질식하게 한다.

일산화탄소의공기중와농도와중독증상

2) 이산화탄소 (C02)
이산화탄소는 무색 • 무미의 기체로서 공기보다 무거우며 가스 자체는 독성이 거의 없으나 다량이 존재할 때 사람의 호흡 속도를 증가시키고 혼합된 유해가스의 흡입을 증가시켜 위험을 가중시킨다.
3) 기타
(1) 황화수소(H2s) (2) 이산화황(so2)
(3) 암모니아 (NH3) (4) 시안화수소 (HCN)
(5) 포스겐 (COCl2)

05) 건물화재성상
1) 건물화재 특성
(1) 건축물 화재는 화원의 불이 가연물에 착화한후 서서히 진행하여 수직으로 있는 가연물에 착화하는 것으로부터 시작한다.
（2） 천장으로 타들어가는 것에 의해 본격적인 화재가 된다.
（3） 다시 확대되면 옆방으로 연소하여 건물 전체의 화재로 되며 때로는 인접 건물까지도 연소시키게 된다.
2） 화재성상단계
(1) 초기
실내의 온도가 아직 크게 상승하지 않으며 해당 시간은 화원，착화물질의 종류에 따라 다르다. 발화부위는 훈소현상으로부터 시작되는 경우가 많다.
(2) 성장기
내장재 등에 착화된 시점으로，그 후 실내온도는 급격히 상승하며 이후 천장 부근에 축적된 가연성 가스가 착화되면 실내 전체가 화염에 휩싸이는 플래시오버（Flash over）상태로 된다.
（3）최성기
① 실내 전체에 화염이 충만하며，연소가 최고조에 달한다.
② 내화구조의 경우는 20〜30분이 되면 최성기에 이르며 실내온도는 통상 800~1,050°C 에 달한다.
③ 목조건물은 타기 쉬운 가연물로 되어 있기 때문에 최성기까지 약 10분이 소요되며 이때의 실내온도는 1，100~1，350°C에 달한다.
(4) 감쇠기
최성기 이후 가연물은 대부분 타버리고 화세가 감쇠하면서 온도는 점차 내려가기 시작한다.

［실내화재의진행과온도변화］

 -한국소방안전원-