화재이론

♣화재이론

01) 화재의 정의

1) 화재의 정의
"화재”란 사람의 의도에 반하거나 고의에 의해 발생하는 연소 현상으로서 소화설비 등을 사용하여 소화할 필요가 있거나 또는 사람의 의도에 반해 발생하거나 확대된 화학적인 폭발현상을 말한다.

 

(1) 인간의 의도에 반하거나 또는 방화에 의하여 발생하여야 한다.
(2) 사회공익을 해치거나 인명 및 경제적 손실을 수반하기 때문에 이를 방지하기 위하여 소화할 필요성 이 있는 연소현상이어야 한다.

(3) 소화시설 또는 이와 같은 효과가 있는 것을 이용할 필요가 있어야 한다.
► 자산가치의 손실이 없거나, 자연히 소화될 것이 분명하여 소화의 필요성을 느끼지 않거나, 설령 소화의 필요성이 있다고 하여도 소화시설이나 소화장비 또는 간이소화용구 등을 활용하여 진화할 필요가 없는 것은 화재로 볼 수 없다.

02) 화재의 분류

 

1） 일반화재（A급 화재）
(1) 생활주변에 가장 많이 존재하는 면화류，목모，대 펫밥，넝마，종이，사류，볏짚，고무，석탄，목탄，목재 등의 일반가연물과, 폴리 에스테르，폴리 아크릴，폴리 아미드，폴리에틸렌，폴리 프로필렌，폴리우레탄 등의 합성고분자 물질이 가연물이 되는 화재
(2) 이러한 가연물은 우리 주변에 널리 산재되어 있기 때문에 다른 화재보다 발생건수가 월등히 많다.
(3) 연소 후 재를 남기며 보통화재라고도 불린다.
(4) 화재를 소화할 때 냉각효과가 가장 효율적이므로 다량의 물 또는 수용액으로 소화를 할 수 있다.

 

2） 유류화재（B급 화재）
(1) 인화성 액체，가연성 액체，알코올 및 인화성가스와 같은 유류가 타는 화재를 말한다.
(2) 연소 후 재를 남기지 않으며，연소열이 크고 연소성이 좋기 때문에 일반화재보다 위험 하다.
(3) 소화를 위해서는 포 등을 이용한 질식소화가 적응성이 있다.
► 알코올 등의 수용성액체는 일반포는 적응성이 없으므로 내알코올형포를 사용해야 한다.

 

3）전기화재（C급 화재）
(1) 통전중인 전기기기 등의 화재（전기에너지가 발화원으로 작용한 화재가 아니다.）
(2) 소화 시 물 등의 전기전도성을 가진 약제를 사용하면 감전의 위험이 있으므로 주의해야 한다.

 

4）금속화재（D급 화재）
(1) 가연성 금속류가 가연물이 되는 화재
(2) 금속류 중 특히 가연성이 강한 것으로는 칼륨，나트륨，마그네슘，알루미늄 등이 있으며 괴상보다는 분말상으로 존재할때 가연성이 현저히 증가한다.
(3) 물과 반응하여 폭발성이 강한 수소를 발생시키는 것이 대부분이므로 화재 시 수계（水系） 소학약제를 사용해서는 안되고 금속화재용 분말소화약제나 건조사 등을 사용해야 한다.
► 수계 소화약제 : 물, 포, 강화액 등

 

5）주방화재（k급 화재）
(1) 주방에서 동식물유를 취급하는 조리기구에서 일어나는 화재를 말한다.
⑵ 연소물의 표면을 차단하는 비누화 작용 및 식용유 자체의 온도를 발화점 이하로 빠르게 하강시켜 주는 냉각작용이 동시에 필요하다.

 

♣화재의 양상

01) 실내화재

1） 실내화재의 양상
건물화재는 건물 내의 일부분으로부터 발화하여 출화를 거쳐 최성기에 이르며，인접건물 등 외부로 연소가 확대된다.

 

［출화］
화염이 바닥재，입상재（수직으로 된 벽이나 칸막이）를 거쳐 천장으로 확산되는 단계로서 화재진압의 성패를 가름하는 중요한 기준이 된다. 그 이유는 천장으로 화염이 확산되면 열이 천장 직하에 집적되므로 화염이 천장 전면으로 확산되는 속도가 매우 빠르며 곧이어 플래시오버에 이르기 때문이다. 실내에서 화재가 진행되는 양상은 일반적으로 시간에 따른 온도변화의 형태로 나타내며 그 경향은 그림과 같다.
   

［실내화재의진행과온도변화］

⑴ 초기
① 외관 : 창 등의 개구부에서 하얀 연간각 나온다.
② 연소상황 : 실내가구 등의 일부가 독립 적으로 연소한다.

 

⑵ 성장기
① 외관 : 개구부에서 세력이 강한검은연기가분출한다.
② 연소상황 : 가구 등에서 ' 천장면까지 화재가 확대되며，실내 전체에 화염이 확산되는 최성기의 전초단계이다.
③ 연소위험 : 근접한 동으로 연소가 확산될 수 있다.

 

⑶ 최성기
① 외관 : 연기의 양은 적어지고 화염의 분출이 강해지며 유리가 파손된다.
② 연소상황 : 실내 전체에 화염이 충만하며 연소가 최고조에 달한다.
③ 연소위험 : 강렬한 복사열로 인해 인접 건물로 연소가 확산될 수 있다.
④ 활동위험 : 구조물이 낙하할 수 있다.

 

⑷ 감쇠기(감퇴기)
① 외관 : 지붕이나 벽체가 타서 떨어지고 이윽고 대들보나 기둥도 무너져 떨어진다. 연기는 흑색에서 백색으로 변한다.
② 연소상황 : 화세가 쇠퇴한다.
③ 연소위험 : 연소확산의 위험은 없다.
④ 활동위험 : 바닥이 무너지거나 벽체낙하등의 위험이 있다.

 

 2) 실내화재의 현상

 

(1) 플래시오버 (flash over)
실내에서 화재가 발생하였을 때 발화로부터 출화를 거쳐 화염이 천장 전면으로 확산되면 화염에서 발생한 복사열에 의해 내장재나 가구 등이 일시에 발화점에 이르러 가연성 가스가 축적되면서 일순간에 폭발적으로 전체가 화염에 휩싸이는 현상을 말하며 전실화재 혹은 순발연소라고도 한다.

 

플래시오버의 징후는 일정 공간 내에서 전면적인 자유연소와 계속적인 열 집적과 두텁고，뜨겁고，진한 연기가 아래로 쌓이는 것이며，실내 모든 가연물이 동시에 발화하는 현상이므로 바닥에서 천장까지 고온상태인 것이 특징이다.

 

화재실험에서 플래시오버는 통상 내화건축물인 경우 출화 후 5~10분 후에 발생하는 것으로 나타난다.

 

(2) 백드래프트(back draft)
소화활동이나 피난을 하기 위하여 화재실의 문을 개방할 때 신선한 공기가 유입되어 실내에 축적되었던 가연성 가스가 단시간에 폭발적으로 연소함으로써 화염이 폭풍을 동반 하여 실외로 분출되는 현상을 말하며，연기폭발(smoke explosion)이라고도 한다.

 

이 현상의 발생에는 사전에 실내가 충분히 가열되어 다량의 가연성 가스가 축적되어있는 것이 전제조건이 된다. 화재 시 가스배관이 파손되어 가스가 새어나와 발생하는 폭발도 종종 백드래프트가 되어 폭풍과 충격파를 일으킨다.

 

백드래프트는 농연의 분출，파이어볼(fire ball)의 형성，건물 벽체의 도괴 등의 현상을 수반한다.
화재실의 출입문을 개방하기 전에 천장 부분을 개방하여 고온의 가스를 건물 외부로 방출하는 환기를 시킴으로써 백드래프트의 폭발력을 억제할 수 있다.

 

(3) 롤오버 (roll over)
화염이 연소되지 않은 가연성가스를 통해 전파되는 현상으로서 플레임오버 (flame over)라고도 한다. 미연소가스를 통해서 일어난다는 점에서 가연물의 표면에서 일어나는 플래시오버와는 구별된다.

 

롤오버는 화재가 완전히 성장하지 않은 단계에서 발생한 가연성 증기가 화재구획에서 빠져나갈 때 발생한다. 화재현장에서 화재가 발생한 구획의 천장에 실내 가연물의 열분해등에 의한 가연성 증기층이 형성되면 천장면을 따라 마치 파도같이 빠른 속도로 화염의 확산이 이루어지는 현상이 롤오버이다.

 

02) 건축물의 종류에 따른 화재양상

 

1) 목조건축물 화재
보통의 목조건물에는 가구라든가 내장재가 타기 쉬운 가연물로 되어 있기 때문에 순식간에 플래시오버에 도달하며 온도도 급하게 상승한다. 또한 골조도 목조로 되어 있고 개구부도 많아서 공기의 유통이 좋기 때문에 격렬히 연소하고 특히 벽체 상부와 지붕의 일부가 불타 내려앉으면 연소는 최성기에 이르며 온도도 1100-1350°C에 달한다.

 

최성기를 지나면 건물은 급속히 타버려 앙상한 상태가 되고 굵은 기등，보만 타면서 서있게 되나 그것도 마침내는 넘어지게 되며 이들이 타고난 목재의 부스러기가 남아 연기가 나는 상태가 된다. 온도도 최성기 이후는 오히려 공기의 유통이 좋아져 냉각되므로 급속히 저하한다.

 

보통의 목조주택 화재는 출화부터 최성기까지가 약 10분，최성기부터 감쇠기까지가 약 20분 으로 진행된다.

 

2）내화조건축물 화재
철근콘크리트 구조의 건물로 대표되는 내화조 건물의 화재가 목조건물의 화재와 다른 점은 천장，바닥，벽（개구부 포함）이 내화구조로 되어 있으므로 이들의 주요부분은 연소해서 붕괴되지 않기 때문에 연소에 영향을 주는 공기의 유통조건이 거의 일정한 상태를 유지한다는 것이다.

 

내화구조 건물의 화재도 성장기，최성기，감쇠기로 진행되나 화재지속시간은 목조화재가 30분정도인데 비해 2~3시간，때에 따라서는 수 시간 이상 지속되는 경우도 있으며，최고온도는 목조건물 화재보다 낮은 800~1050°C의 경우가 많은데 고온이 오래 유지되며 최성기의 최고온도는 실내의 가연물량，창 등의 개구부 크기 및 그 열적 성질에 의해 정해진다. 또 발연량도 목조에 비해 많은 것이 특징이다.

 

-한국소방안전원-