화재성장에 있어서는 3요소가 있다. 그 요소들은 점화, 화염확산, 연소속도이다.
여기서는 화재성장속도에 관해서 먼저 알아보겠다. 기본적인 사항은 열방출량 1MW에 도달하는 시간에 따라 화재성장의 분류를 나타내는 데에 있다.
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화재성장속도
1. 화재성장속도
⑴ 화재성장속도는 경계면으로 정의되는 화염속도, 전 면적에 걸친 질량유속 등 점화과정에 좌우된다. 가구, 일상용품 등과 같은 물질에서는 간단한 공식으로 이 복잡한 과정을 예측할 수 없다. 그렇지만 각각의 성분과 형상이 다르기 때문에 특정의 성장시간이 있다.
⑵ 다시말해 어떤 품목은 일단 점화하면 130초이내에 1㎿에 도달한다. 다른 물질에 있어서는 80초가 걸린다. 이러한 데이터가 수집되어 왔으며 화재분석에 유용하다. 또한 화재성장속도는 시간의 자승에 비례한다는 것을 알았으며 이에 대한 설명은 화염확산속도가 전 시간동안 일정하다는 것이다. 만일 화재성장속도가 화재 자체에 의존한다면, 성장속도는 이 아닌 지수항()이 될 것이다.
⑶ 그럼에도 불구하고 경험에 의한 화재성장속도는 여기서, : 물품종류에 따른 상수
만약 이 1㎿에 이르는 특성시간이라면, = 1㎿/이 된다. 이와같은 성장속도의 표현은 초기 잠복기간을 무시한 경험적 데이터에 적합하다. 과의 관련성은 유용한 것으로 증명되어, 화재감지기의 분석, 제연시스템의 설계에 적용되었다.
① 화재성장속도는 실내 체류가능시간을 결정짓는 주요 요소이며, 화재탐지기 및 스프링클러 작동시간 등을 예측하는 주요 변수이다.
② 나아가서는 실 구조 및 환기조건과 함께 전실화재 발생여부와 시간을 예측하는 주요 요인이기도 하다.
③ 화재성장속도에 관한 정보는 콘 칼로리 미터(cone calorie meter)를 사용하여 측정할 수 있다.
④ 시간의 변화에 따라 화재로부터 발생되는 열량은 다음의 공식으로 표현된다. Q = at2
여기서, : 화재성장속도상수이며 는 시간을 의미한다.
① slow =600s
② medium =300s
③ fast =150s
④ ultrafast =75s
※ SFPE 방화공학핸드북에 정의된 열방출률(Heat Release Rate : HRR)
화재안전의 평가지표로 가장 널리 알려진 것은 소재의 열방출률이다. 이것은 어떠한 물질이나 소재가 단위 시간당 단위 면적을 통해서 방출되는 열에너지를 표시하는 것인데 화재의 크기를 가늠할 수 있는 대표적인 지수라고 할 수 있다. 사실상 오랜시간 동안 열방출률은 화재 위험지표의 유일하고도 가장 중요한 예측 요소로 발전되어 왔다고 한다.
⑴ “그 화재는 얼마나 큰가?” 라는 정량적으로 기술할 수 있는 핵심특성은 해당화재의 열방출률이다.
⑵ 연소물질의 열방출률은 ㎾단위로 측정한다.
⑶ 열방출률이란 연소반응이 열을 발생시키는 속도를 의미한다.
상기 방정식에 따르면 열방출률량과 질량손실률은 하나의 상수로 관련된 단순한 관계를 갖고 있으나 이 관계식이 일반적으로 들어 맞는 것은 아니다.
⑷ 유효연소열은 이론이나 시험을 통해 구할 수 있다.
※ Heat Release Rate(㎾) : 열방출률(Q) ⇒ 화재크기, 발열량, 열방출속도
※ Heat Flow Rate(㎾) : 열유동율(q) ⇒ 화재속도
※ Heat Flux(q/면적, W/㎠, ㎾/㎡) : 열유속(단위면적당 열유동율)
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(주)여울 종합건축사사무소와 컨소시엄 작업수행중
건축 & 문화 프로젝트팀 STORY ONE에서 활동중, 26년차 건축가 주원태
홍익대학원 도시계획과 석사과정
저서로는 [수인의 건축] [집과 연필, 비례이거나 반비례거나]등이 있다
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