『2013년 시험 대비』소방학개론 (4)

김은경｜박문각남부고시학원

제 1편 소방공학론 : 2. 연소론

<제 4장 화재특성>

제 3절  건축물의 화재성상

[1] 화재추이

일반적인 화재진행과정은 초기, 중기(성장기), 최성기, 종기(감쇄기)로 구분할 수 있다.

1. 초 기

1) 화재초기에는 다량의 백색연기가 발생한다.

2) 일반적으로 화재초기단계의 온도상승 및 화재진행은 전도와 대류에 의해 이루어진다.

2. 성장기(중기)

1) 특징

① 발화(출화) 이후 최성기로 넘어가기 전단계로서 화재변화가 가장 심하게 나타난다.

② 플래시오버(Flash Over)가 발생되는 시기이다.

※ 출화 : 벽이나 천장에 불이 붙는 시기

2) 플래시오버(Flash-Over)

① 순간적으로 화재실 전체가 화염에 휩싸이는 착화확대 현상으로 순발연소라고도 한다.

② 피난한계시점

③ 발생시기 : 성장기 말 또는 성장기와 최성기의 분기점

④ 발생온도 : 약 800~900℃

⑤ 발생시간 : 출화 후 약 5~8분

⑥ 플래시오버(F.O)에 영향을 주는 요소 : 개구율, 화원의 크기, 내장재료 등

3) 백드래프트(Back Draft) : 산소가 부족한 실내에 불완전연소로 미연소가스가 축적되어 있다가 개구부의 급개방으로 일시에 다량의 공기가 유입시 폭발적으로 착화하여 충격파를 동반한 화염풍이 실외로 분출되는 현상

※ 훈소(燻燒, Smoldering) : 산소부족으로 다량의 연기를 내며 매우 느리게 연소하는 현상 또는 무염착화에서 발염착화되기 전까지의 연소형태

4) 백드래프트의 잠재적 가능성

① 훈소 초기에는 문틈으로 연기가 빨려 들어감.

② 과도한 열로 인한 방화문의 뜨거움.

③ 화염이 조금 보이거나 보이지 않음.

④ 짙은 회황색의 연기가 틈새로 뻐끔대며 분출

⑤ 연기로 얼룩진 창문

5) 플래시오버와 백드래프트의 비교

구 분	Flash - Over	Back - Draft
화재형태	자유연소	훈소
발생인자	열이 주요인	산소가 주요인
발생시기	성장기	감쇄기
발생온도	약 800~900℃	약 600℃ 이상
충격파	없다.	수반한다.

6) 롤오버(Roll Over) : 화염덩어리가 실내기압차에 따라 화재가 발생되지 않은 지역으로 천장을 따라 굴러가는 현상

3. 최성기

1) 복사열이 화재확대의 주요인으로 작용한다.

2) 벽이나 콘크리트가 무너지기도 한다.

4. 감쇄기(종기) : 화세가 급격하게 약해지고 진화로 접어드는 과정이다.

[2] 목조건축물의 화재

1. 목재의 주성분은 섬유소(cellulose, [C6H10O5]n)이다.

2. 수분함량이 15% 이상이면 고온에 장시간 노출되어도 착화되기 어렵다.

3. 목재의 인화점은 240~270℃, 착화점은 410~470℃ 정도이다.

4. 각(角)지거나 표면이 거칠수록 연소하기 쉽다.

※ 목재나 가연물을 잘게 쪼개면 연소가 잘 되는 이유

비표면적이 커져 산소와의 접촉면적이 증가한다.

입자 표면에서의 열전도에 의한 방출이 적어지므로 열축적이 용이해진다.

5. 화재 확대의 주요인 : 비화(飛火), 화염의 접촉(接炎), 복사열

6. 목조건축물의 화재 진행단계 : 화재원인 → 무염착화 → 발염착화 → 출화 → 최성기(맹화) → 연소낙하

7. 목조건축물의 화재특성 : 고온(1,100~1,300℃) 단기형(30~40분)의 특징을 나타낸다.

※ 도괴방향법 : 기둥·벽 등은 발화부를 향하여 무너지는 경향이 있는데 이곳을 출화부로 추정하는 방법

※ 균열흔의 형태 : 완소흔, 강소흔, 열소흔

[3] 내화건축물의 화재

1. 내화건축물의 화재 진행단계 : 초기→성장기→최성기→종기

※ VCF, FCF

1. 환기지배화재(VCF, Ventilation Control Fire)

연료량이 많고 환기량이 적은 경우에는 화재가 환기량에 지배를 받는다.

백드래프트나 폭발의 위험성이 증가한다.

환기매개변수(ventilation parameter) [eqn: Q```=`k`A`H` ^{`1/2}]

Q : 질량유입속도(질량유량)로서 환기매개변수 또는 환기인자라고 한다.

k : 상수, A : 개구부의 면적, H : 개구부의 높이

2. 연료지배화재(FCF, Fuel Control Fire)

연료량에 비해 통기량이 충분할 경우에는 화재가 환기여하에 관계없이 연료의 종류나 공급상태 등의 지배를 받는다.

2. 화재종기에서 실내의 온도는 목재보다 높게 나타나며 또한  그 지속시간이 길게 유지된다.

3. 내화건축물의 화재특성 : 저온(900~1,100℃) 장기형(2~3시간)인 특징을 나타낸다.

제 4절 섬유류 및 수지류의 화재

[1] 섬유화재

1. 천연섬유

1) 식물성 섬유 : 착화점이 약 400℃로 연소하기 쉬운 반면 소화하기 어렵다.

2) 동물성 섬유 : 착화점이 약 600℃로 연소속도도 느리고 면에 비해 소화하기도 쉽다.

2. 합성섬유 : 연화 망울(용융성)되기 쉬워 인체에 피해가 가장 크다.

3. 난연(방염) 섬유 : 한계산소지수(LOI : 연소를 계속 유지시킬 수 있는 공기 중 산소의 최저체적농도) 값이 27 이상인 것

1) 난연화방법 : 흡열과정 → 분해과정 → 혼합과정 → 발화연소과정 → 배출과정의 연소 Cycle Process를 어디에선가 단절시키면 된다.

2) 소방법상 방염성능의 기준

① 잔염시간(殘炎時間) : 20초 이내

② 잔진(殘塵) 또는 잔신(殘燼) 시간 : 30초 이내

③ 탄화한 면적은 50cm2 이내, 탄화한 길이는 20cm 이내

④ 불꽃의 접촉횟수는 3회 이상

⑤ 최대연기밀도는 400 이하

[2] 플라스틱 화재

1. 열가소성수지 : 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스틸렌, 폴리염화비닐(PVC) 등으로 경화성수지에 비하여 화재위험성이 크다.

2. 열경화성수지 : 페놀수지(베이클라이트), 요소(우레아)수지, 멜라민수지, 에폭시수지 등

제 1편 소방공학론 : 2. 연소론

<제 5장 위험물질론>

제 1절 위험물

[1] 위험물의 정의

인화성 또는 발화성 등의 성질을 가진 것으로 대통령령이 정하는 물품

[2] 위험물의 분류

1. 유별의 지정

위험물법 시행령 [별표 1]은 물리․화학적 성질에 따라 위험물을 제1류에서 부터 제6류까지 구별하고 있다.

2. 경합하는 경우의 지정

어떤 물품은 동시에 2 이상의 유별에 해당하는 성질을 갖는 것이 있는데 이때는 일반위험성보다도 특수위험성을 우선하여 지정된다.

3. 품명의 지정

1) 화학적 성질에 의한 지정

2) 형태에 의한 지정

3) 농도에 의한 지정

4) 사용 상태에 의한 지정

4. 지정수량

1) 정의 : 설치허가 등에 있어서 기준이 되는 수량

2) 적용 : 지정수량 이상의 위험물은 위험물법을, 지정수량 미만의 위험물에 관하여는 시･도의 조례에서 정하는 기준에 따르도록 하고 있다.

3) 지정수량의 표시 : 제4류 위험물은 “ℓ”로 나머지는 “kg”으로 표시한다.

4) 2품명 이상의 위험물의 환산 : 지정수량 미만의 위험물을 2품명 이상 저장 또는 취급하는 경우에 저장 또는 취급하는 수량을 품명별 지정수량으로 나누어 얻은 수의 합계가 1 이상이 될 때에는 이를 지정수량 이상의 위험물로 본다.

[3] 위험물질 규제실태

1. 국제연합(UN)의 위험물 수송기준(권고) : 2년에 1회 심의한다.

2. NFPA에 의한 위험성 등급

1) 위험등급 : 건강 위험성, 화재 위험성, 반응 위험성

2) 위험물질 Label 표시법

	화재위험성 (적색, 수치)
건강위험성 (청색, 수치)		반응위험성 (황색, 수치)
	W : Do not use water OX : Oxidizer

3. GHS(화학물질의  분류･표지에 관한 세계조화시스템)

1) 개요 : GHS란 유해화학물질의 분류･표지에 관하여 국제적으로 통일된 정보전달시스템을 말한다.

2) 유해･위험성의 분류 : 물리적 위험성, 건강 유해성, 환경 유해성

3) 경고표지의 기재항목

① 제품정보 : 물질명 또는 제품명, 성분 등에 관한 정보

② 그림문자 : 위험성의 내용을 나타내는 그림

③ 신호어(Signal word) : “위험” 또는 “경고”로 표시하는 문구

④ 유해･위험문구 : 위험성을 알리는 문구

⑤ 예방조치문구 및 공급자정보

제 2절 위험물 각론

[1] 위험물의 성상

1. 제1류 위험물(산화성고체)

1) 품명 및 지정수량

① 과염소산염류, 염소산염류, 아염소산염류, 무기과산화물	50kg
② 질산염류, 브롬산염류, 요오드산염류	300kg
③ 과망간산염류, 중크롬산염류	1,000kg
④ 그 밖에 행정안전부령이 정하는 것
차아염소산염류	50kg
염소화이소시아눌산	300kg
아질산염류
과요오드산, 과요오드산염류
퍼옥소이황산염류, 퍼옥소붕산염류
납･크롬･요오드의 산화물

2) 일반적인 성질

① 산(酸)의 수소가 금속 등으로 치환된 무기화합물로서 분해하여 산소를 방출한다.

② 질산염류 등은 조해성이 크므로 습기에 주의하여 보관한다.

③ 흑색화약 : 질산칼륨75% + 황15% + 목탄10%

3) 저장·취급시 주의사항 : 무기과산화물 중 알칼리금속의 과산화물은 물기를 엄금한다.

4) 소화방법 : 다량의 물로 주수(注水)소화하며, 알칼리금속의 과산화물은 건조사, 팽창질설·팽창진주암, 금속용분말소화기 등을 이용한다.

2. 제2류 위험물(가연성고체)

1) 품명 및 지정수량

① 황화린, 적린, 유황(순도가 60중량% 이상인 것)	100kg
② 철분, 마그네슘, 금속분	500kg
③ 인화성고체 : 고형알코올 그 밖에 인화점이 40℃ 미만인 고체	1,000kg

2) 일반적인 성질

강환원성 물질로서 연소열량이 크고 연소속도가 빠른 물질이다.

금속분 : 알칼리금속, 알칼리토금속, 철분, 마그네슘 및 구리분･니켈분은 제외한다.

3) 저장·취급시 주의사항 : 인화성고체는 화기를 엄금하며, 기타는 화기에 주의한다.

4) 소화방법 : 대량의 물, 거품(泡), 건조사 등으로 소화한다.

3. 제3류 위험물(자연발화성물질 및 금수성물질)

1) 품명 및 지정수량

칼륨(K), 나트륨(Na), 알킬알루미늄, 알킬리튬	10kg
황린(P4)	20kg
알칼리금속(K 및 Na을 제외) 및 알칼리토금속, 유기금속화합물(알킬알루미늄 및 알킬리튬을 제외)	50kg
금속의 수소화물, 금속의 인화물, 칼슘 또는 알루미늄의 탄화물	300kg
그 밖에 행정안전부령이 정하는 것 : 염소화규소화합물

2) 일반적인 성질

① 공기 중에 노출되거나 물(수분)과 접촉하는 경우 발화의 위험이 있다.

② 물과 만나면 발열반응을 하여 대부분 가연성가스인 수소(H2)를 발생시킨다.

※ 수소 이외의 가스를 발생하는 물질

1. 트리에틸알루미늄 [(C2H5)3Al] → 에탄

2. 탄화칼슘(CaC2) → 아세틸렌

3. 탄화알루미늄(Al4C3) → 메탄

3) 저장·취급시 주의사항

① 자연발화성물질은 화기를 엄금하며, 금수성(禁水性)물질은 물기를 엄금한다.

② 보호액 중에 보관하며, 위험물의 표면이 노출되는 일이 없도록 한다.

※ 위험물의 보호액 또는 희석제

K, Na 등 활성금속 : 석유류(등유, 경유 등), 액체파라핀 등

알킬알루미늄, 알킬리튬 등 유기금속화합물 : 벤젠[C6H6], 헥산[C6H14] 등

황린(P4, 발화점 34℃) : 수중보관(pH=9)

이황화탄소(CS2) : 수조에 보관

아세틸렌(C2H2) : 아세톤, DMF(dimethylformamide)에 용해시켜 보관

4) 소화방법

① 주수금지 및 탄산가스, 사염화탄소 등과도 심하게 반응한다.

② 소분저장하며, 화재초기에는 건조사, 팽창질석·팽창진주암, 금속용분말이 유효하다.

4. 제4류 위험물 (인화성액체)

1) 품명 및 지정수량

품 명	물 질	지정수량
① 특수인화물	디에틸에테르, 이황화탄소(CS2)	50 ℓ
② 제1석유류	휘발유, 아세톤 그 밖에 인화점이 21℃ 미만인 것	200 ℓ
③ 제2석유류	등유, 경유 그 밖에 인화점이 21℃ 이상 70℃ 미만인 것	1,000 ℓ
④ 제3석유류	중유, 클레오소트유 그 밖에 인화점이 70℃ 이상 200℃ 미만인 것	2,000 ℓ
⑤ 제4석유류	기어유, 실린더유 그 밖에 인화점이 200℃ 이상 250℃ 미만의 것	6,000 ℓ
⑥ 동식물유류	인화점이 250℃ 미만인 것	10,000 ℓ
⑦ 알코올류	1분자 내에 탄소수가 3개 이하인 포화 1가 알코올	400 ℓ
비고 : 제1･2･3석유류 중 수용성의 것은 지정수량을 2배 완화

2) 일반적인 성질

① 대부분 액비중이 1이하이며 물에 녹지 않는 불용성이다. 단, CS2(1.26), 의산(1.2), 초산(1.05), 글리세린(1.26) 등은 물보다 무겁다.

② 수용성 물질 : 아세톤ㆍ피리딘(제1석유류), 의산ㆍ초산(제2석유류), 글리세린(제3석유류) 및 알코올류 등

③ 증기는 공기보다 무겁다(단 HCN은 공기보다 가볍다).

④ 일반적으로 전기부도체로서 정전기축적이 용이하다.

⑤ 연소하한계가 매우 낮다.

3) 위험물 각론

① 특수인화물

㉮ 지정품목 이외에 발화점이 100℃ 이하인 것 또는 인화점이 -20℃ 이하이고 비점이 40℃ 이하인 것을 포함한다.

㉯ 아세트알데히드, 산화프로필렌 : 용기 및 취급설비는 동, 은, 수은, 마그네슘 또는 이들 합금으로 만들지 아니할 것

㉰ 이황화탄소는 수조에 보관한다.

② 휘발유 : 인화점 -43~-20℃, 착화점 300℃, 폭발범위 1.4~7.6%

③ 알코올류 : 메틸알코올, 에틸알코올, 프로필알코올, 이소프로필알코올, 변성알코올 등

④ 유지류

㉮ 유지의 불포화도를 나타내는 지수로서 요오드(옥소)값을 사용한다.

㉯ 요오드값이 클수록 건조되기 쉽고(건성유) 자연발화가 용이하다.

4) 저장·취급시 주의사항

① 화기를 엄금하며, 정전기 방지조치를 한다.

② 증기가 체류할 우려가 있는 장소의 전기설비는 방폭구조로 하여야 한다.

5) 소화방법

① 주수소화는 화재를 확대할 위험이 있으므로 적당하지 않으면 포, 이산화탄소, 분말, 할로겐화합물 소화약제를 사용한다.

② 수용성 위험물에는 내알코올포를 사용한다.

5. 제5류 위험물(자기반응성물질)

1) 품명 및 지정수량

유기과산화물, 질산에스테르류	10kg
히드록실아민, 히드록실아민염류	100kg
니트로화합물, 니트로소화합물, 아조화합물, 디아조화합물, 히드라진 유도체	200kg
그 밖에 행정안전부령이 정하는 것 : 금속의 아지화합물, 질산구아니딘

2) 일반적인 성질

① 산소를 함유한 가연성물질로서 자기연소를 일으키는 위험물로 분류된다.

② 폭발적인 연소를 한다(분해폭발).

3) 위험물각론

① 질산에스테르류 : 니트로셀룰로오스(NC), 니트로글리세린(NG), 셀룰로이드(Celluloid) 등

② 니트로화합물 : TNT(트리니트로톨루엔), TNP(피크린산) 등

4) 저장·취급시 주의사항

① 화기를 엄금하며, 가열, 충격, 마찰, 타격 등을 피한다.

② 온도상승의 우려가 있는 경우는 물이나 알코올의 습면포를 덮어 보관한다.

5) 소화방법

① 질식소화는 효과가 없으며, 다량의 물로 냉각소화한다.

② 한번 불이 붙으면 소화가 곤란하므로 소분저장(小分貯藏)한다.