화재예방 화재연구

[김근태]

1. 소방학 개론

 (1) 연소이론

가) 연소의 정의 물질이 연소한다는 것은 “화학반응의 일종으로 발열과 발광을 수반하는 산화반응”을 뜻한다.

 나) 연소의 3요소

 1) 가연성물질 : 고체, 액체, 기체 가연물

 2) 산소공급원 : 공기 중의 산소, 산화제, 자기반응성 물질

 3) 점화원 : 고열물체, 나화(裸火), 정전기, 마찰과 충격, 전기스파크 등

 ☞ 실제 연소는 가연물(타는 물질), 산소(공기), 점화원(열에너지) 그리고 연쇄반응의 4가지로 이루어 지는데, 이것을 연소의 4요소라고 한다.

다) 연소와 관련된 용어

 1) 인화점 : 가연성 증기를 발생하는 액체 또는 고체와 공기가 혼합되어 기상부에 다른 불꽃이 닿았을 때 연소가 일어나는데 필요한 최저의 액체 또는 고체온도

 2) 연소점 : 가연물에 점화 후 제거해도 지속적인 연소를 일으킬 수 있는 온도

 3) 발화점 : 가연성물질 또는 화합물이 외부 열원의 도움 없이 스스로 발화하여 지속적으로 연소하기 위해 필요로 하는 최저온도 구분 인화점 발화점 휘발유 -43°C ~ -20°C 300°C 등 유 30°C ~ 60°C 254°C

 4) 연소범위 : 공기 중에서 연소에 필요한 혼합된 가스의 농도범위 (예) 휘발유 : 1.4%~7.6%, 프로판가스 : 2.1%~9.5% 5) 산화의 정도에 따른 진행 산화 → 자연발화 → 연소(0.1~10m/s) → 폭발(1,000~3,500m/s)

 라) 연소형태

1) 고체 분해연소 : 목재나 석탄 등의 고체연료나 중유 등 액체연료가 연소시 열분해에 의해 발생된 분해생성물과 산소가 혼합하여 연소하는 현상

2) 액체 증발연소 : 휘발성이 높은 가연성액체(알코올, 휘발유 등)와 같이 휘발성이 높은 가연성액체를 가열했을 때 그 액체표면에 가연성 증기가 발생하여 연소하는 현상

3) 기체 확산연소 : 도시가스 등과 같이 기체연료가 공기중의 산소와 혼합되면서 연소하는 현상

4) 표면연소 : 숯, 목탄등과 같이 그 물질 자체가 연소하는 현상

 마) 완전연소와 불완전연소

1) 완전연소 : 연소생성물 중 연료의 가연성분이 전혀 남지 않은 상태에서 연소되는 것을 말한다.

2) 불완전연소 : 연소생성물 중에 일산화탄소, 수소, 탄소 등의 가연성분이 포함되는 연소상태를 말하며, 불완전연소의 정도가 클수록 짙은 연기를 다량 발생하게 한다.

바) 연기 화재로 발생하는 일반적인 연기는 가연물 중 완전 연소되지 않는 고체 또는 액체의 미립자가 떠돌아 다니는 상태로 사람의 폐 속으로 급히 흡입되면, 연기중의 일산화탄소나 유해가스가 혈액순환의 장애를 초래하게 되어 사망시키는 주원인이 된다.

1) 건물 내 연기의 이동속도

 ○ 수평방향 : 0.5 ~ 1 m/s

○ 수직방향 : 2 ~ 3 m/s

 ○ 계단실 내의 수직 이동속도 : 3 ~ 5 m/s 2) 연기의 특징

○ 연기는 광선을 흡수한다.

○ 연기는 유독가스를 다량으로 함유한다.

○ 연기의 축적은 상층으로부터 점차 하층으로 이루어진다.

 ○ 화재로 인한 연기는 발생시 고열이며, 유동ㆍ확산이 빠르다 .

(2) 소화이론

가) 소화의 원리 소화란 연소의 반대개념으로 연소의 3요소인 가연물, 산소공급원 및 점화원 중 어느 하나 또는 전부를 제거하거나, 연쇄반응인자의 전달차단으로 불이 꺼진다는 원리이다.

1) 연소의 3요소 분리

2) 연쇄반응 인자의 전달 차단

나) 소화방법

1) 제거소화 연소반응에 관계된 가연물이나 그 주위에 가연물을 제거함으로써, 연소반응을 중지시켜 소화하는 방법

2) 질식소화 공기(산소)가 가연물로 공급되는 것을 차단함으로써 소화하는 방법으로 공기를 100% 차단하는 것은 매 우 어려우나 공급공기의 산소농도를 15%이하로 하면 일반적인 가연물은 계속 연소되는 것이 불가능해 진다. 화 재 이 론 거산방재시스템㈜ 위험물안전관리팀

3) 냉각소화 연소하고 있는 가연물로부터 열을 뺏어, 연소물을 착화온도 이하로 내리는 것. 즉 냉각함으로써 소화하는 방법으로 일반화재에서 가장 효과적이다.

4) 억제소화 연소의 4요소 중 연속적인 산화반응, 즉 연쇄반응을 약화시켜 연소가 계속되는 것을 불가능하게 하여 소화하는 방법

다) 소화약제의 종류와 소화효과

1) 물소화약제 : 냉각, 질식효과

2) 포소화약제 : 질식, 냉각효과

3) 분말소화약제 : 질식, 냉각효과

4) 이산화탄소(CO2) 소화약제 : 질식, 냉각효과

5) 할로겐화합물 소화약제 : 부촉매, 질식, 냉각효과

(3) 화재이론

가) 화재의 정의 화재란 일반적으로 ‘사람의 의도에 반하거나 방화에 의하여 발생하여 소화의 필요가 있는 연소현상 이라고 규정되어 있지만, 단적으로는 가연성 물질이 의도에 반하여 연소함으로써 손실을 발생시키는 것이 화재라고 생각할 수 있다. 요컨대, 화재는 불로 인해 사람에게 피해를 주는 연소현상이다.

나) 연소특성에 따른 화재의 분류 1) A급 화재 : 일반화재라고도 하며 목재, 종이, 천 등 보통 가연물의 화재를 말하며 물로 소화가능 한 화재

2) B급 화재 : 유류화재라고 불리며, 석유류나 동식물류 등 반고체 유지를 포함한 인화성물질 및 이에 준하는 물질의 화재, 즉 물로는 소화불가능 하거나 소화가 곤란한 화재

3) C급 화재 : 전기화재라고 하며, 변압기, 배전반 기타 이에 속하는 전기설비의 화재, 즉 물을 뿌리면 감전위험이 있는 화재

4) D급 화재 : 금속화재라고 하며, 마그네슘, 칼륨 등에 의한 화재 다) 화재 시 인간의 피난행동 특성

1) 인간의 보행속도 인간의 보행속도는 보행자의 능력, 보행자의 밀도, 보행경로의 길이, 보행경로의 환경 등에 따라 달라진다. 일반적으로 걸음이 느린 사람은 1.0m/s이고 걸음이 빠른 사람은 2.0m/s 이며 표준은 1.33m/s이다.

2) 피난경로의 선택특성

○ 친숙한 피난경로를 선택하려는 행동

○ 밝은 쪽을 지향하는 행동

○ 지름길을 선택하려는 행동

○ 옥외계단을 지향하는 행동

○ 본능적 위험 회피성과 이성적 안전지향성

○ 대피장소에 함께 모이는 행동 및 부화뇌동성

라) 건물의 화재성상

1) 화재의 성상

○ 초기화재 : 대부분 옥내의 일부분으로부터 발화하기 시작한다. 이단계 정도까지의 화재가 보통 ‘작은 불’ 이라 불리는 초기화재이며, 소화기로 소화 가능한 즉 초기소화가 가능한 화재이다.

○ 플래쉬 오버(Flash Over) : 초기화재의 불꽃이나 가열된 공기가 천장면으로 솟아올라 천장면이 타기 시작하고 실내 가연물로부터 가열에 의한 가연성가스의 방출이 급격히 추진되어 실내전체에 화재가 퍼져 어느 순간에 폭발적으로 연소(화재)가 확대되어, 온도는 급상승한다. 이 현상을 플래쉬 오버(Flash Over)라고 하며, 매우 극심한 불꽃과 연기로 인간은 생존 불가능하게 되어 소방대가 아니면 소화가 불가능하게 된다.

○ 중기화재 : 플래쉬 오버(Flash Over) 이후의 화재상태는 중기화재라 부른다. ‘작은불’에서 플래쉬 오 버가 발생하기까지의 시간은, 일반적으로 내장재가 가연재료일 경우 3~4분, 난연재료 일 경우는 5~6 분, 준불연재료에서는 7~8분으로 되어있다

2. 전기ㆍ가스의 안전관리

(1) 전기안전관리

가) 전기의 위험성 전기는 눈에 보이지 않고 냄새도 없어 감지하기가 어려워 화재 및 감전에 대한 위험성이 많으므로 사용 시 주의하여야 한다.

나) 주요 화재원인

○ 전선의 합선 또는 단락에 의한 발화

○ 누전에 의한 발화

○ 과전류(과부하)에 의한 발화

○ 기타 규격미달의 전선 또는 전기기계기구 등의 과열, 배선 및 전기기계기구 등의 절연불량 또는 정전기로부터의 불꽃 다) 화재예방 요령

○ 하나의 콘센트에 여러 가지 전기기구를 꼽아서 사용하지 않는다.

○ 사용하지 않는 기구는 전원을 끄고 플러그를 뽑아둔다.

○ 플러그를 뽑을 때는 선을 당기지 말고 몸체를 잡고 뽑는다.

○ 과전류 차단장치를 설치한다.

○ 규격 퓨즈를 사용하고 끊어질 경우 그 원인을 조치한다.

○ 전기시설 설치 시 전문 면허업체에 의뢰하여 정확하게 시공한다.

○ 콘센트에 플러그는 흔들리지 않게 완전히 꽂아 사용한다.

○ 누전차단기를 설치하고 월1~2회 동작유무를 확인한다.

○ 전선이 묶거나 꼬이지 않도록 한다.

○ 전기담요는 자주 밟거나 접어서 사용하면 접힌 부분에 열이 발생한다.

○ 비닐전선은 열에 약하므로 백열전등이나 전열기구 등 고열을 발생하는 기구에는 고무코드 전선을 사용한다.

○ 비닐전선이나 양탄자 밑으로는 전선이 지나지 않도록 한다.

○ 전기기구는 「전」,「검」자 또는 「KS」, 「품」 제품을 사용하고 사용전 사용설명서를 읽어본다.

○ 전선이 쇠붙이나 움직이는 물체와 접촉되지 않도록 한다. 화 재 이 론 거산방재시스템㈜ 위험물안전관리팀

(2) 가스안전관리

가) 가스의 위험성 가스는 사용하기 편리하고, 열량이 높고 공해가 적어 가정용, 공업용, 차량용 등 사용량이 날로 증가하고 있으나, 다소 잘못 다루면 가스 중독 또는 폭발을 동반한 대형화재를 유발시킨다.

나) 연료가스의 종류와 특성