이번 포스팅에서는 처음 연소를 시작해서 화재로 계속 발전해나가려면 화재성장을 하여야 하는데 그 화재성장의 3요솧에 대해서 미리 숙지를 하게되면 소화를 하거나 화재를 제어하는것에 매우 유용할 것 같다는 생각이다. 크게 화재성장의 3요소로는 점화, 화염확산, 그리고, 연소속도로 볼 수 있다. 그러면 이 세가지에 대해서 한번 알아보기로 하자
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[ 화재성장의 3대 요소 ]
1. 개요
⑴ 점화, 화염확산, 연소속도가 화재성장의 3요소이다.
⑵ 화재성장의 3요소에서 점화는 화재성장이 시작되는 때이고, 화염확산은 화재 경계의 확장으로 정의할 수 있으며, 연소속도를 통하여 화재경계 내에서의 연 료의 소모정도를 알 수 있다.
2. 점화(Ignition)
점화형태는 Piloted Ignition(인화)과 Spontaneous Ignition(발화)가 있다.
⑴ 발화점은 물체가 점화원(착화원)없이 불이 붙는 최저온도이다. 가연성가스와 공 기의 혼합가스에 온도를 가할 경우 연소 또는 폭발을 일으키는 최저온도로서 가연성가스에 따라 다르다.
① 열전도율이 낮을수록(기체<액체<고체)
② 발열량이 클수록(반응열이 클 것)
③ 분자구조가 복잡할수록(연쇄반응 등)
④ 접촉하는 금속의 열전도가 클수록 발화점이 낮아진다.
⑵ 인화점은 기체나 액체가 점화원의 존재하에 연소하기 시작하는 온도이다.
공기중에서 가연성액체의 액면 가까이에 생기는 가연성증기가 작은 불꽃에 의 하여 연소될 때의 당해 가연성물체의 최저온도를 말한다.
⑶ 고체의 인화에 의한 온도는 대략 250～450℃범위이고 자연발화의 경우는 500℃를 넘는다.
고체의 점화시간을 예측함에 있어, 열유속을 받는 얇은 재료(종이, 섬유 등)는 물질의 의 영향을 받고, 두꺼운 재료에서는 주로 의 영향을 받음( : 밀도, : 밀도, : 열전도도, : 두께)
⑷ 발화와 인화
| 구분 | 발화 | 인화 |
| 착화원 유 무 | 착화원 무 | 착화원 유 |
| 물리적 조 건 |
물질농도+에너지의 2가지 조건을 필요 |
물질농도에 관한 조건만으로 연소 |
| 현상적 | 가연성 혼합계를 외부에서 가열 하기 때문에 밀폐계 |
국소적인 열원에 의한 발화현상 이기 때문에 개방계 |
3. 화염확산(Flame Spread)
⑴ 화염확산이란 화재의 경계면이 이동되는 과정
⑵ 화염확산은 발화면이 전진하는 것이라고 인식되며 전진화염의 끝부분은 화염면 앞의 연료를 연소점까지 올리기 위한 열원 또는 점화원으로 작용한다.
⑶ 고체나 액체연료의 화염확산에 대한 예를 많은 화재에서 볼 수 있다.
⑷ 화염확산에서는 일반적으로 화재성장 과정에서 중력과 바람의 영향이 중요하다.
⑸ 화염확산 속도(확산거리와 발화시간)
확산속도 로써 확산거리()와 발화시간()에 따른 문제가 된다.
⑹ 확산 방향
① 하향 또는 측향 확산
화염이 확산되어 가는 방향과 공기의 흐름이 반대가 되는 반대흐름 확산이다.
② 상향 또는 풍조확산
공기흐름과 화염확산의 방향이 같은 경우가 풍조확산이다. 고요한 공기하에서 벽위의 상향 화염확산이나 천장 아래에서의 화염확산도 풍조확산이다. 이 경우 바람은 화재자체에 기인되는 부력흐름에 의해서만 일어난다.
⑺ 화염확산속도의 영향인자
① 표면방위와 전파방향
② 연료의 두께
③ 열전도, 비열, 밀도, 두께 : 열용량() 및 열관성()
④ 기하학적 형상
⑤ 환경의 영향 : 대기의 조성, 연료온도, 투입복사열류, 대기압
4. 연소속도(Burning Rate)
⑴ 발화원에서 발생한 화염이 혼합가스를 이동하는 현상을 화염전파라 하고, 이 경우 미연소 가스에 대한 화염진행속도라 정의할 수 있다.
⑵ 연소속도란 연소시 화염이 미연소 혼합가스에 대하여 수직으로 이동하는 속도를 말하며 단위시간에 단위면적당 혼합가스량(㎥/㎡.s)을 말한다. 이는 가스의 성분, 공기와의 혼합비율, 혼합가스의 온도 및 압력에 따라 달라진다.
⑶ 연소속도 값은 주위 물질에 대한 점화가능성, 실내에서의 플래시오버 가능성, 화재를 진화하는데 필요한 물의 공급율 등과 밀접한 관계가 있다.
⑷ 연소속도 변화의 영향인자
① 온도 : 온도가 높아지면 반응이 활발해져 기체의 분자운동이 증가하여 연소속 도는 증가하게 된다.
② 압력 : 압력이 높아지면 분자간의 간격이 좁아져 유효충돌이 증가되어 연소한 계가 커져 연속 속도는 증가한다.
③ 혼합물의 조성 : 연소속도는 화학양론적 혼합조성에서 최고가 된다. 혼합물이 연소한계에 가까워 질수록 연소속도는 낮아진다.
④ 난류 : 난류에 의해 주름잡힌 화염은 더 많은 표면적과 에너지를 갖게 되어 연 소속도를 증가시킨다.
⑤ 억제제의 첨가 : 혼합기속에 억제제가 존재하면 산소농도가 작아져 연소속도가 상당히 감소한다.
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도시, 주택개발, 건축, 인테리어 설계, 시공 문의 b-studio@hanmail.net 이나 010-9162-6135로 문자 요망 (주)여울 종합건축사사무소와 컨소시엄 작업 수행 중 건 축 & 문화 프로젝트팀 STORY ONE에서 활동 중, (주)아임 종합건설회사에 근무중, 26년 차 건축가 주원태
홍익대학원 도시계획과 석사과정
저서로는 [수인의 건축] [집과 연필, 비례이거나 반비례 거나]등이 있다
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