플래시오버 지연 방법, 백드래프트 현상, 가스(기체) 열 균형

저번 글에서 플래시오버 현상에 대해 알아보았습니다.

 

화점 주위에서 화재가 서서히 진행하다가 시간이 지남에 따라 대류와 복사 현상에 의해 일정 공간 안에 가연물이 발화점까지 가열되어 한순간에 발화되는 현상인 플래시오버를 일어나지 않도록 막거나 발생 시간을 늦추어 인명 대피를 위한 시간을 최대한 가질 수 있는 방법은 없을까요?

 

플래시 오버 지연 방법으로 대표적인 3가지를 말씀드리겠습니다.

1. 배연 지연법 :　창문, 개구부 등을 개방하여 배연 또는 환기함으로써 공간 내부에 쌓인 열을 배출하여 화재진압 업무수행을 위한 시야 확보가 가능하고, 플래시오버도 지연시킬 수 있습니다.

 

2. 공기 차단 지연법 : 배연 또는 환기와 반대로 창문, 개구부 등을 닫아 산소농도가 감소하여 연소속도를 지연할 수 있습니다. 공기 차단 지연법은 건물 내 대피하지 못한 인원이 없을 때 적절한 방법입니다.

 

3. 냉각 지연법 : 분말소화기 등 이동식 소화기로 완전한 소화는 힘들지라도 일시적인 온도를 낮추어 플래시오버를 지연시킬 수 있습니다. 냉각 지연법은 화재진압을 위한 준비가 충분하지 못한 소방관들에게 시간을 벌 수 있는 좋은 방법 중 하나입니다.

 

(개구부: 채광, 환기, 통풍, 출입을 위하여 벽을 치지 않은 창이나 문을 통틀어 이르는 말

[출처: 네이버 어학사전])

 

연기의 흐름

화점실 주변에 도착한 소방관들이 화재진압 작전을 세울 때 연기의 흐름, 연기의 색 등을 확인하는 것은 매우 중요합니다. 또한 방수가 준비될 때까지 연기의 흐름 현상을 억제하는 것은 열 방출 억제, 건물 온도상승 억제하기 때문에 이 또한 매우 중요합니다.

화염이 산소에 반응하는 속도는 화재의 공기 공급량 또는 연료량, 화점의 위치, 공기 유입구로부터 화점까지 거리, 화점에서 배연구까지의 거리, 연기의 흐름에서 개구부의 유형과 형태, 입구와 출구의 모양 등의 다양한 요소들에 의해 결정됩니다.

 

 

다음으로 알아볼 화재의 특수현장은 백드래프트입니다.

 

먼저, 백드래프트란 무엇인지 알아보도록 하겠습니다.

폐쇄된 내화구조 건축물 내에서 화재가 진행될 때 연소 과정은 산소공급이 부족한 상태에서 서서히 훈소가 일어나게 됩니다. 이때 불완전 연소한 가연성 가스와 열이 집적된 상태에서 일시에 다량의 산소가 공급될 때 순간적으로 폭발적 발화 현상이 발생하는데 이를 역류성 폭발 또는 백드래프트 현상이라고 합니다.

백드래프트의 발생 시기는 주로 화재의 성장기와 감퇴기 사이에서 발생합니다.

 

화재진압 활동 중의 부적절한 배연 활동은 백드래프트를 초래할 수도 있습니다.

즉, 무작정 화점실의 창문, 문, 개구부 등을 열어 산소의 주입이 발생하면 안 됩니다.

폭발에는 블레비(BLEVE)와 같은 물리적 폭발과 연소폭발과 같은 화학적 폭발로 구분할 수 있습니다. 그중 백드래프트는 화학적 폭발에 해당합니다.

연소폭발과 같이 백드래프트에서도 가연물, 산소(산화제), 열(점화원)과 같은 연소의 3요소가 필요합니다. 백드래프트가 일어나는 연소폭발 과정에서 공기와 혼합된 일산화탄소(CO, 폭발범위: 12%~74%)가 가연물 역할을 합니다.

 

물리적 폭발의 예로 설명한 블레비(BLEVE)란?

- Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion

- 가연성가스 저장탱크(액화 상태) 내 가스가 외부의 열에 의해 가열될 경우, 탱크 내에서 가연성 가스가 발생하고 팽창하여 탱크 상부의 강판이 약해지면서 파열하게 되어 내부의 액화가스가 공중으로 확산합니다. 이후 화재로 인한 외부 점화원에 의해 폭발하거나 불꽃을 형성하게 되는 현상입니다.

 

백드래프트에 대응하기 위해 어떠한 방법들이 필요할까요?

백드래프트가 발생하지 않거나 지연하는 방법으로 대표적인 3가지를 말씀드리겠습니다.

 

1. 배연(지붕 환기)

연소 중인 건물 지붕의 하늘을 향한 채광창을 개방하여 배연시키는 것은 백드래프트의 위험에서 현장 활동 중인 대원들과 주변 인명·재산 피해를 방지할 수 있는 효과적인 방법입니다.

화재 현장에서 지붕에 개구부를 만들어 배연 작업을 실시한다면 비록 백드래프트에 의한 폭발이 일어나더라도 대부분의 폭발력이 위로 분산될 것입니다

 

2. 급랭(담금질)

화재 시 밀폐된 공간 출입구에 완벽한 보호장비를 갖춘 화재진압 대원들을 배치하고, 출입구를 개방함과 동시에 방수함으로써 폭발 전의 기류를 급랭시켜 백드래프트를 방지할 수 있는 방법입니다. 이와 같은 집중 방수의 부수적인 효과는 일산화탄소 증기운의 농도를 떨어뜨리는 것입니다. 이 방법은 지붕 환기 혹은 채광창을 개방하는 배연이 불가능한 경우, 유일한 대안일 수 있습니다.

 

3. 측면공격

이것은 화재가 발생한 밀폐 공간의 출입구, 창문 또는 개구부 등 인근에서 이용할 수 있는 벽 뒤에 있다가 출입구가 개방되자마자 개구부 입구를 측면 공격하고, 화재 공간에 집중적으로 방수하여 백드래프트 현상을 방지하는 방법입니다.

 

오늘 글의 마지막 내용은 가스 열 균형입니다.

가스의 열 균형은 가스가 온도에 따라 층을 형성함을 말합니다.

 

가장 높은 온도의 가스는 최상층에 모이는 경향이 있습니다. 반면 낮은 층에서는 상대적으로 차가운 가스가 모이게 됩니다.

공기, 가스 및 미립자의 가열된 혼합체인 연기는 상승하는 성질을 가지고 있는데, 그 예로 지붕 위에 구멍을 뚫으면 연기는 건물이나 방으로부터 상승하여 밖으로 배출됩니다.

이러한 열 균형의 특성 때문에 소방대원들과 밖으로 대피하고자 하는 구조대상자들은 낮은 자세로 진입 활동 또는 대피해야 합니다.

열 균형을 이루고 있는 가스층 중 온도가 가장 높은 가스층에 물을 뿌리게 되면 물은 수증기로 급속히 변화하여 구획실 내의 가스와 급속히 섞이게 되고, 그로 인하여 가스층의 배출에 방해받을 수 있습니다.

연기와 수증기의 소용돌이치는 혼합은 정상적인 열 균형을 파괴하여 뜨거운 가스는 구획실 전체에 섞이게 됩니다.

열 균형이 파괴 때문에 소방대원들 및 대피하지 못한 구획실 내의 구조대상자들은 화상을 입게 됩니다.

해결책으로 열 균형이 파괴되면 송풍기와 같은 강제 배연 방법으로 구획실 내의 가스를 배출시켜야 합니다. 즉 구획실을 배연시켜 뜨거운 가스를 빠져나가게 하고, 뜨거운 가스층으로부터 아래쪽에 있는 화점에 방수하는 것이 최선입니다.