화재의 진행 단계

화재 진행 단계에서 발생하는 몇 가지 특수현상들에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

1. 프레임 오버(Flame Over)

프레임 오버(Flame Over)는 복도 등과 같은 통로 공간에서 벽, 바닥 표면의 가연물에서 화염이 급속하게 확산하는 현상입니다.

 

프레임 오버에 대해 좀 더 설명해 보면 벽, 바닥 또는 천장에 설치된 가연성 물질이 화재에 의해 가열되면 물질의 표면 전체가 갑자기 점화할 수 있는 연기와 가연성 가스가 만들어지고 이때 매우 빠른 속도로 화재가 확산합니다.

목재 벽과 목제 가구, 인테리어 장식용 벽, 가연성 코팅 재질의 천장 등은 충분히 가열만 되면 프레임 오버를 만들 수 있습니다.

출구를 따라 진행되는 화염확산은 특정 공간 내의 화염확산보다 치명적이므로 복도 내부 벽과 천장은 불연성 물질로 마감되어야 합니다. 종종 내화도 건물의 1층 계단실에서 발생한 작은 화재가 계단실에 여러 번 덧칠해진 페인트에 의해 프레임 오버 현상을 발생시켜 여러 층 위까지 확산하기도 합니다.

통로나 출구를 따라 진행되는 화염 확산은 일반적인 구획 공간 내의 화염 확산보다 치명적입니다. 따라서 통로 내부 벽과 천장은 불연재료로 이루어져야 화염이 급속도로 확산하는 것을 방지할 수 있습니다.

 

위에서 말한 불연재료는 무엇이며, 화재에 취약 정도에 따라 어떻게 재료들이 구분되는지 추가로 알아보도록 하겠습니다.

 

- 불연재료(난연 1급)는 불에 타지 않는 재료이며, 종류에는 콘크리트, 석재, 기와, 석면판, 철강, 알루미늄 유리, 벽돌 등이 있습니다.

- 준불연 재료(난연 2급)는 불에 잘 타지 않는 재료이며, 종류는 석고보드, 목모 시멘트판, 펄프 시멘트판, 미네랄 텍스 등이 있습니다.

- 난연재료(난연 3급)는 불에 잘 타는 목재 등과 같은 재료와 비교하였을 때 더 연소하기 어려운 재료로 종류는 난연 합판, 난연 플라스틱판 등이 있습니다.

 

2. 롤오버 현상(Roll Over)

연소 과정에서 발생한 가연성가스가 공기 중 산소와 혼합되어 천장 부분에 집적된 상태에서 발화온도에 도달하여 발화함으로써 화재의 선단 부분이 매우 빠르게 확대되어 가는 현상입니다. 추가로 천장 부분에 집적된 상태에서 실내 가연물의 열분해 등에 의해 발화 온도에 도달한 가연성 증기층이 발화함으로써 화염의 끝부분이 매우 빠른 속도로 확산하여 가는 현상을 뜻하는 것으로써 화재가 발생한 장소의 출입구 바로 바깥쪽 복도 천장에서 연기와 산발적인 화염이 빠른 속도로 흘러가는 현상입니다.

이 현상은 화재지역의 실내 상층부 천장 쪽에 집적된 양압의 뜨거운 가연성 가스가 화재가 발생하지 않은 상대적 저압의 다른 부분으로 이동하면서 화재가 매우 빠르게 확대되는 원인이 됩니다.

롤오버 현상이 일어나는 건물의 출입문으로 방출되는 가열된 연소가스와 복도 천장 근처의 신선한 공기가 섞이면서 발생합니다.

일반적으로 좀 더 치명적인 이상 연소 현상인 플래시오버보다 먼저 일어납니다.

롤오버 현상은 공간 내의 화재가 성장단계에 있고, 소방관들이 화점에 진입하기 전 복도에 머무를 때 주로 발생하기 때문에 연기와 열의 이동, 두께 등을 관찰하면서 롤오버 현상의 징후가 있는지 천장 부분을 잘 살펴야 합니다.

그 이유는 롤오버 현상에 의한 연소 확대는 성큼성큼 확대되기 때문에 어느 순간 뒤쪽에서 연소 확대가 일어나 화재 현장 내부에 있는 소방관들을 고립시킬 수 있습니다.

롤오버 현상은 플래시오버의 전조현상이므로 롤오버 현상을 막기 위해 화재가 발생한 건물의 출입문을 닫아야 합니다.

 

3. 플래시오버

화점 주위에서 화재가 서서히 진행하다가 시간이 지남에 따라 대류와 복사 현상에 의해 일정 공간 안에 가연물이 발화점까지 가열되어 일순간에 걸쳐 동시 발화되는 현상입니다.

 

직접적 발생 원인은 자기발화가 일어나고 있는 연소 공간에서 발생하는 열의 재방출에 의해 열이 집적되어 온도가 상승하면서 전체 공간을 순식간에 화염으로 가득 차게 만드는 것입니다.

고온의 가스층으로부터 발산하는 복사열은 구획실 내의 가연성 물질에 열분해 작용을 일으킵니다. 이때 생성되는 가스는 천장 부근 가스층의 복사에너지에 의해 발화온도까지 가열됩니다. 플래시오버는 약 483℃에서 649℃(900℉에서 1200℉)까지 범위로 폭 넓은 온도 범위에서 발생합니다.

위와 같은 온도 범위는 열분해 작용에 의해 발산하는 가장 일반적인 가스 중의 하나인 일산화탄소(CO)의 발화온도(609℃ 또는 1,128℉)와 상관관계를 가집니다.

최고조에 이른 실내의 플래시오버 상태에서 발산되는 열 발산율은 10,000kW 이상이 될 수도 있으므로 플래시오버가 일어났을 때 대피하지 못한 인원들은 신체, 인명피해를 피하기 힘듭니다. 이러한 피해가 발생하지 않도록 열의 집적을 막기 위해 계속된 방수와 창문 등을 통한 배연을 하여 화재 공간을 냉각시켜야 합니다.

 

위의 긴 내용 중 플래시오버의 징후를 정리하여 설명해 보겠습니다.

-고온의 연기 다량 발생

-롤오버 현상이 관측

-일정 공간 내에서의 전면적인 자유 연소

-일정 공간 내에서 계속된 열 집적(다른 물질의 동시 가열)

-뜨겁고 두꺼운 진한 연기가 계속 아래 방향으로 쌓임

 

다음은 플래시오버의 특징입니다.

-실내 모든 가연물의 동시 발화 현상

-바닥에서 천장까지 고온 상태

 

공간 면적과 가연물 등 현장 상황에 따라 다르지만 플래시오버 현상은 보통 화재 발생부터 약 5~6분 정도의 짧은 시간 안에 발생하며, 이때 실내 온도는 800~900℃ 정도가 됩니다.

화재가 발생하면 빠르게 소실되는 보물(국보)로 지정된 목조건축물을 보호하기 위해 자동 화재속보설비를 설치하여야 합니다.

 

내화도 건축물의 플래시오버 현상 또한 공간 면적과 가연물 등 현장 상황에 따라 화재의 진행 속도는 다릅니다. 목조건축물과 비교하여 성장기에서 보다 많은 시간이 소요되므로 화재 발생으로부터 약 20~30분경에 발생합니다.