화재의발생 . 화재이론2

축압식 소화기

♣화재의 현상

01) 열전달

화염이 확산되기 위해서는 열의 전달이 이루어져야 하며 내부에 온도구배가 발생하거나 온도가 서로 다른 두 개가 서로 접촉하고 있을 경우 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 열이 흐르게 된다. 즉，에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전달되게 된다. 이러한 열이 흐르는 과정을 열전달이라고 한다. 열전달은. 전도，대류，복사로 이루어진다. 화염의 확산은 위의 세 가지 열전달 방식에 의해 이루어지는 것 외에 접염과 비화가 포함된다.

1) 전도(Conduction)

화재 시 화염과 격리된 인접 가연물에 불이 옮겨 붙는 것은 전도열로서 하나의 물체가 다른물체와 직접 접촉하여 전달되는 열이 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 방 안의 공기가 더워지는 것은 난로에 가까운 공기가 전도에 의하여 더워져서 팽창하여 상승하기 때문에 열을 받은 물질이 이동，순환하여 열이 전달되는 것이며，냉장고를 보면 위쪽에 있는 냉각 부분의 찬 공기가 아래로 흘러들도록 하여 전체를 차게 만드는데 이런 것이 대류현상이다.

3) 복사(Radiation)
화재 시 열의 이동에 가장 크게 작용하는 열 이동방식으로 모든 물체의 온도 때문에 열에너지를 파장의 형태로 계속적으로 방사하며，그렇게 방사하는 에너지를 열복사라고 한다. 양지바른 곳에서 햇볕을 찍면 따뜻한 것은 복사열을 받기 때문이다. 화재에서 화염의 접촉 없이 연소가 확산되는 현상은 복사열에 의한 것으로 볼 수 있다.
화재현장에서 인접건물을 연소시키는 것은 복사열이 주원인으로 특히 화재현장에서는 보통 풍상 적이 풍하 즉보다 공기가 맑아 복사에 의한 열전달이 더 용이하게 이루어진다. 복사에 의한 열전달은 복사선에 의해서 이루어지므로 중간에 차단물이 있으면 이루어지지 않으며 이는 입자로 구성된 연기 등으로부터 방해를 받을 수 있기 때문이다.

02) 화염의 전달

1) 접염(接炎)연소
화염이 물체에 접촉하여 연소가 확산되는 현상으로 화염의 온도가 높을수록 잘 이루어진다. 화재에 있어서는 화염의 규모가 크고 그것에 접촉되는 범위도 넓어서 접염에 의한 연소가 광범위하게 이루어지며 사람들에게는 공포감을 유발하게 된다.  주간에는 완전연소 부분으로부터 발생하는 고열의 화염이 잘 보이지 않는 경우가 있고，야간에는 화염에 면한 부분의 연기가 반사된 빛에 의해 화염으로 보이는 수도 있다.

2) 비화(飛火)
불티가 바람에 날리거나 튀어서 멀리 떨어진 곳에 있는 가연물에 착화되는 현상이 비화에 의한 연소의 확대이다.
비화에 의해 연소가 확산되면 화원에서 상당한 거리에 있는 장소에 다수의 발화가 발생할 수 있다는 것이 특징이다.
불티는 클수록 발화의 위험이 높지만 작은 불티라도 바람，습도 등의 영향에 따라 화재로 발전될 수 있다. 불티의 비화거리와 범위는 연소물질의 종류，발화부의 화세, 풍력 등에 따라서 달라진다. 야간에는 미세한 것까지 빨갛게 보이나 주간에는 검은 물체로 보일 수 있으므로 주의하여야 한다.

03) 연 기

1) 연기의 정의
연기란 공기 중에 부유하고 있는 고체 또는 액체의 미립자를 가리키며，그 크기는 0.01- 10um로 안개 입자(10~50um) 보다 작다. 화재 시의 연기는 연소의 결과로 발생하는 가스성분이 포함된 것으로，가연물의 열분해로 방출되는 증기，탄소입자，그을음(매연)，미연소증기가 응축된 액적 등이 화재로 발생하는 열에 의해 대기 중에 확산•부유하고 있는 상태를 말한다. 따라서 화재에서 발생하는 연기란 연기미립자만을 구분해 다루는 것이 아니라 연기입자를 포함한 열기류 전체를 의미한다.

2) 연기의 확산과 유동

⑴ 연기의 확산속도
건물 내에서 연기의 확산 속도는 수평방향으로는 약 0.5~lm/sec정도로 인간의 보행속도(1.0~1.2m/sec) 보다 늦다.
계단실 등 수직방향으로는 화재 초기의 속도라도 2~3m/sec이며，농연에서는 3~5m/sec로 빨라진다.

⑵ 연기의 유동
①건물 내에서의 연기유동: 건물 내에서 연기의 유동 및 확산은 연기를 포함한 공기의 온도 차이 때문이다. 
연기의 비중은 공기와 그다지 차이가 없지만 연기를 포함한 공기의 온도가 높기 때문에 부력에 의하여 공기가 유동하고 그 공기에 포함되어 있는 연기도 확산되는 것이다.

②복도에서의 연기유동: 복도를 통하여 이동하는 연기의 수평유속은 플래시오버 이전에는 평균 0.5m/sec，플래시오버 이후에는 평균 O.75m/sec이다.
복도에서는 연기가 아래쪽으로 내려가지 않고 천정면의 가까이 안정된 형태로 멀리까지 유동하여 가고, 복도의 위쪽에는 연기가 화점실로부터 주위로 확산되어 가는 것에 비례하며 아래쪽에는 주위에서 화점실로 향하여 공기가 유입된다.

③내화건물에서의 연기유동 : 내화건물에서의 연기유동은 건물 내의 공기흐름，즉 압력이 어떻게 움직이고 있는가에 따라 결정된다. 따라서 건물에 형성된 중성대의 위치에 따라 달라진다. 중성대는 상하층 개구부의 크기에 따라서 정해지며 냉방과 난방에 의해서도 그 위치가 달라진다. 일반적으로 건축물의 연기확산은 화점층이 먼저 수평적으로 오염되고 상층으로 상승한 후 계단 등의 공간을 통해 상층으로부터 강하한다.

④지하터널 등에서의 연기유동 : 지하가 등에서 연기의 이동속도는 약 l.0m/sec 정도지만 제트펜이 설치된 긴 터널은 3~5m/sec에 달한다. 인공적으로 설치된 공기조화설비와 배기닥트가 연기를 빠르게 유동시키는 요인이 될 수 있다.

 

-한국소방안전원-