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3 2017 년신임교육과정 제 1 편연소이론 제 2 편재난현장표준작전절차 제 3 편재난및안전관리기본법

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5 목차 제1편연소이론제1 장연소 3 제1절연소개론 3 제2절연소용어 8 제3절연소의 3요소 15 제4절연소의형태 21 제5절연소의확대 25 제6절이상 ( 異常 ) 연소현상 26 제7절연소생성물의종류와유해성 28 제8절연기의이동력과중성대 34 제2 장폭발 38 제1절폭발개론 38 제2절폭발형태 39 제3절폭발의한계와영향 46 제4절폭연과폭굉 49 제 2 편재난현장표준작전절차 제 1 절 SOP 100: 지휘통제절차 59 제 2 절 SOP 200: 화재유형별표준작전절차 71 I

6 목차 제3절 SOP 300: 사고유형별표준작전절차 108 제4절 SOP 400: 구급단계별표준작전절차 141 제5절 SOP 500: 대응단계별표준작전절차 162 제6절 SSG 1(Standard Safety Guidelines) 현장안전관리표준지침 178 제 3 편재난및안전관리기본법 제1장재난및안전관리기본법의제정 219 제1절재난관련법령의연혁 219 제2절재난및안전관리기본법의연혁 221 제2 장총칙 227 제1절목적 227 제2절기본이념 227 제3절주요용어의뜻 227 제4절국가등의책무 234 제5절다른법률과의관계등 235 제3장안전관리기구및기능 236 제1절중앙안전관리위원회등 236 제2절중앙재난안전대책본부등 244 제3절재난안전상황실등 251 제4장안전관리계획 254 II

7 제1절국가안전관리기본계획 254 제2절집행계획 256 제3절시 도및시 군 구안전관리계획 257 제5장재난의예방 260 제1절재난관리책임기관의장의재난예방조치 260 제2절국가기반시설의지정및관리등 261 제3절특정관리대상시설등의지정및관리 262 제4절재난안전분야종사자교육 266 제5절재난예방을위한긴급안전점검 267 제6절재난예방을위한안전조치등 269 제7절재난관리체계등의정비 평가등 271 제6장재난의대비 274 제1절재난관리자원관리등 274 제2절국가재난관리기준 275 제3절재난분야위기관리매뉴얼작성 운용등 276 제4절재난대비훈련 278 제7장재난의대응과긴급구조 281 제1절응급조치등 281 제2절긴급구조 289 제3절긴급구조현장지휘 293 제4절긴급구조활동에대한평가 299 III

8 목차 제5절긴급구조대응계획 301 제6절재난대비능력보강 305 제7절기타상황의긴급구조 309 제8장재난의복구 311 제1절피해조사및복구계획 311 제2절특별재난지역의선포및지원 312 제3절재정및보상 315 제9장안전문화진흥 319 제1절안전문화의진흥을위한시책등 319 제2절안전문화의진흥을위한기타제도 320 제10 장보칙 323 제1절재난관리기금 323 제2절정부합동재난원인조사 324 제3절재난상황의기록관리 325 제4절재난및안전관리에필요한과학기술의진흥등 327 제5절재난보험등의가입등 329 제6절재난관리의무위반에대한징계요구등 330 제7절권한의위임및위탁 331 제8절벌칙 331 IV

9 제 1 편연소이론 제 1 장연소 제 2 장폭발

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11 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 제 1 장 연소 제 1 편 연소이론 제 1 절연소개론 1. 연소의정의연소란 가연물이공기중의산소또는산화제와반응하여열과빛을발생하면서산화하는현상 을말하며, 발열반응이계속되면발생되는열에의해가연물질이고온화되어연소는계속진행된다. 이러한연소의화학반응은연소할수있는가연물질이공기중의산소뿐만아니라염소솨같은산화제에서도일어난다. 반응을일으키기위해서는약 10-6~10-4[J] 의활성화에너지 ( 최소점화에너지 ) 가필요하며, 이에너지를점화에너지 점화원 발화원또는최소점화 ( 착화 ) 에너지라고한다. 가연물질의활성화를위해필요한에너지는충격 마찰 자연발화 전기불꽃 정전기 고온표면 단열압축 자외선 충격파 낙뢰 나화 화학열등에의해공급되고있다. 표 1-1 가연성가스와공기의혼합가스최소점화에너지 물질 분자식 가연성가스농도 (vol%) 최소점화에너지 (mj) 메탄 CH 에탄 C2H 프로판 C3H8 5.0 ~ 부탄 C4H 헥산 C6H 벤젠 C6H 에틸에테르 C4H10O 아세톤 C3H6O 수소 H2 28 ~ 이황화탄소 CS

12 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 2. 연소의양상연소는대체로불꽃연소와표면연소 ( 작열연소 ) 의두가지양상으로분류되는데표면연소는고체상태의표면에산소가공급되어연소가이루어지며불꽃연소는고체가융해후증발하거나, 액체가증발하거나, 기체에산소가공급되어연쇄반응을일으키는현상을말한다. 불꽃연소는단위시간당방출하는열량이많아연소속도가매우빠르고그양상도복잡한데, 대략연소시발생하는열량의절반이상은가연물을가열하여연소가스의방출에소모되고나머지는주위의복사열로방출되는데정상상태에서는발생되는열량과주위로잃어버리는열량이시간적으로같으나발생되는열량이더많아지면화세가강해지고, 반대로주위로방출되는열량이많아지면화세는약해진다. 불꽃연소는액체나기체연료의경우이지만연탄 목재 종이 짚등은불꽃연소와표면연소가동시에일어난다. 휘발분이모두방출되면표면연소만일어난다. 표면연소만일어나는경우는금속분, 목탄 ( 숯 ), 코크스와쉽게산화될수있는금속물질즉알루미늄, 마그네슘, 나트륨등에서일어난다. 3. 정상연소와비정상연소액체나고체의경우에는공기의공급에따라서주어진산소의양만큼만연소하게되므로비정상연소는일어나지않지만기체의연소에있어서는산소가공급되는방법에따라정상연소또는비정상연소를하게된다. 가. 정상연소가연물질의연소시충분한공기의공급이이루어지고연소시의기상조건이양호할때에는정상적인연소가이루어지므로화재의위험성이적으며, 연소상의문제점이발생되지않고연소장치 기기및기구에서의열효율도높으며, 연소가일어나는곳의열의발생속도와방산속도가서로균형을이루고있다. 나. 비정상연소 가연물질이연소할때공기의공급이불충분하거나기상조건이좋지않은경 4

13 우정상적으로연소가이루어지지않고이상연소현상이발생되므로화재의위험성이증가하며, 연소상의문제점이많이발생함으로연료를취급 사용하는연소장치 기기및기구의안전관리에주의가요구된다. 폭발의경우와같이연소가격렬하게일어나며, 이는열의발생속도가방산속도를능가할때이다. 제 1 편 연소이론 4. 완전연소와불완전연소가연물질이연소하면가연물질을구성하는주성분인탄소 (C), 수소 (H2) 및산소 (O2) 에의해일산화탄소 (CO) 이산화탄소 (CO2) 및수증기 (H2O) 가발생한다. 이때, 공기중의산소공급이충분하면완전연소반응이일어나고산소의공급이불충분하면불완전연소반응이일어나며, 주로완전연소시에는이산화탄소 (CO2) 가불완전연소시에는일산화탄소 (CO) 가스가발생한다. 5. 연소공기 가연물질을연소시키기위해서사용되는공기의양에는실제공기량, 이론공기량, 과잉공기량, 이론산소량, 공기비등이있다. 가. 실제공기량 가연물질을실제로연소시키기위해서사용되는공기량으로서이론공기량보다크다. 나. 이론공기량 가연물질을연소시키기위해서이론적으로계산하여산출한공기량이다. 다. 과잉공기량 실제공기량에서이론공기량을차감하여얻은공기량이다. 5

14 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 라. 이론산소량 가연물질을연소시키기위해서필요한최소의산소량이다. 이론산소량 = 이론공기량 마. 공기비 (m) 실제공기량에서이론공기량을나눈값 과잉공기량 = 실제공기량 - 이론공기량 공기비 = 실제공기량실제공기량 = 이론공기량실제공기량 - 과잉공기량 일반적으로공기비는기체가연물질은 1.1~1.3, 액체가연물질은 1.2~1.4, 고체가연물질은 1.4~2.0 이된다. 표 1-2 가연성가스의이론공기량및연소열 가연물질 분자식 분자량 이론공기량 Nm3/ kg Nm3/ kg 연소열 ( kcal / kg ) 메탄 CH 에탄 C2H 프로판 C3H n-부탄 C4H 에틸렌 C2H 아세틸렌 C2H 그러므로가연성가스를공기중에서연소시킬때공기중의산소농도가증가하면 1 연소속도는빨라진다. 6

15 2 화염의온도는높아진다. 3 발화온도는낮아진다. 4 폭발한계는넓어진다. 5 점화에너지는작아진다. 또한, 불완전연소의원인은 1 가스의조성이균일하지못할때 2 공기공급량이부족할때 3 주위의온도가너무낮을때 4 환기또는배기가잘되지않을때등이다. 제 1 편 연소이론 6. 연소방정식 탄소 (C) 와수소 (H) 로구성된탄화수소계가연성가스에대한연소방정식은일반적으로다음과같이나타낼수있다. CmHn + (m + n 4 )O2 mco2 + n 2 H2O 가연성가스인 CmHn을완전연소시키면이산화탄소 (CO2) 와물 (H2O) 이발생되나공기의양이부족하면불완전연소하여일산화탄소 (CO) 가발생된다. 예 ) 탄화수소계가연성가스의완전연소식 o 부탄 (C4H10) : C4H O2 4CO2 + 5H2O kcal o 프로판 (C3H8) : C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O kcal o 메탄 (CH4) : CH4 + 2O2 CO2+ 2H2O kcal 앞의예 ) 에서보면액화천연가스의주성분인메탄이연소할때에는 2몰 1), 프로판은 5몰, 부탄은 6.5몰의산소가필요한데프로판이나부탄이연소하려면메탄보다 2~3배의산소가더필요한것을알수있다. 1) 몰 (mole) : 물질의양을표현할때사용하는단위로 1몰이란원자, 분자, 이온의개수가 개 ( 아보가드로수 ) 일때를말한다. 7

16 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 이론공기량을구해보면이론산소량 = 이론공기량 21/100 이므로이론공기량 = 이론산소량 0.21 그러므로부탄은 31, 프로판은 24, 메탄은 9.5배의공기가필요하다. 7. 연소불꽃의색상가연물질의완전연소시에는공기의공급량이충분하기때문에연소불꽃은휘백색으로나타나고보통불꽃온도는 1,500 에이르게되며금속이탈때는 3,000 내지 3,500 에이른다. 그러나공기중의산소의공급이부족하면연소불꽃은담암적색에가까운색상을나타내며생성물인일산화탄소를많이발생하여사람이마시면혈액속에들어있는헤모글로빈과결합으로질식사하게된다. 표 1-3 연소불꽃의색상에따른온도 연소불꽃의색 온도 ( ) 연소불꽃의색 온도 ( ) 암적색 700 황적색 1,100 적색 850 백적색 1,300 휘적색 950 휘백색 1,500이상 제 2 절연소용어 1. 인화점 ( 인화온도 ) 액체의인화점은액표면가까이에서또는사용된용기내에서공기와혼합되어인화성혼합물을형성하기에충분한증기를발생시킬수있는최소온도로연소범위에서외부의직접적인점화원에의하여인화될수있는최저온도라할수있다. 인화성혼합물이란연소범위내의혼합물이며점화시켰을때점화원으로부터화면을멀리전파할수있는것을말하는것이다. 예를들면디에틸에테르의경우는 -40 이하에서인화성증기를발생하여연소범위를만들어점화원에의하여인화한다. 8

17 표 1-4 액체가연물질의인화점 액체가연물질 인화점 ( ) 액체가연물질 인화점 ( ) 디에틸에테르 -40 크레오소트유 74 아세트알데히드 -40 니트로벤젠 87.8 이황화탄소 -30 글리세린 160 아세톤 -18 방청유 200 휘발유 -20 ~ -43 메틸알콜 11 톨루엔 4.5 에틸알콜 13 등유 30 ~ 60 시안화수소 -18 중유 60 ~ 150 초산에틸 -4 제 1 편 연소이론 인화현상은액체와고체에서볼수있다. 이두현상간에는차이점을가지는데, 액체의경우는증발과정으로고체의경우는열분해과정으로이해할수있다. 표 1-5 액체와고체의인화현상의차이점 구분 액체 고체 가연성가스공급 증발과정 열분해과정 인화에필요한에너지 적다 크다 2. 발화점 ( 착화점, 발화온도 ) 외부의직접적인점화원이없이가열된열의축적에의하여발화가되고연소가되는최저의온도, 즉점화원이없는상태에서가연성물질을공기또는산소중에서가열함으로써발화되는최저온도를말한다. 일반적으로산소와의친화력이큰물질일수록발화점이낮고발화하기쉬운경향이있으며고체가연물의발화점은가열공기의유량, 가열속도, 가연물의시료나크기, 모양에따라달라진다. 발화점은보통인화점보다수백도가높은온도이며화재진압후잔화정리를할때계속물을뿌려가열된건축물을냉각시키는것은발화점 ( 착화점 ) 이상으로가 9

18 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 열된건축물이열로인하여다시연소되는것을방지하기위한것이다. 일반적으로발화점이낮아지는이유로는 1분자의구조가복잡할수록 2발열량이높을수록 3압력, 화학적활성도가클수록 4산소와친화력이클수록 5금속의열전도율과습도가낮을수록등이다. 또한발화점이달라지는요인으로는 1가연성가스와공기의조성비 2발화를일으키는공간의형태와크기 3가열속도와가열시간 4발화원의종류와가열방식등에따라달라진다. 표 1-6 가연물질의발화점 물질 발화점 ( ) 물질 발화점 ( ) 황린 34 셀룰로이드 180 이황화탄소 100 무연탄 440 ~ 500 적린 260 목탄 320 ~ 400 에틸알코올 363 고무 400 ~ 450 탄소 800 프로판 423 목재 400 ~ 450 일산화탄소 609 견사 650 헥산 223 휘발유 257 암모니아 351 부탄 365 산화에틸렌

19 [ 그림 1-1] 인화와발화의차이炎인화불꽃온도계油 유류의증기와공기의혼합물 발화 고온의벽 제 1 편 연소이론 (A) 인화 발화 (B) 3. 연소점연소상태가계속될수있는온도를말하며일반적으로인화점보다대략 10 정도높은온도로서연소상태가 5초이상유지될수있는온도이다. 이것은가연성증기발생속도가연소속도보다빠를때이루어진다. 즉, 연소점이란한번발화된후연소를지속시킬수있는충분한증기를발생시킬수있는최저온도로서인화점 < 연소점 < 발화점의위치를차지한다. 4. 연소범위 (vol%) 가연성증기와공기와의혼합상태에서의증기의부피비율을말하며연소농도의최저한도를하한, 최고한도를상한이라한다. 예를들면, 수소와공기혼합물은대기압 21 에서수소비율 4.1~75% 의경우연소가계속된다. 혼합물중가연성가스의농도가너무희박하거나너무농후해도연소는일어나지않는데이것은가연성가스의분자와산소와의분자수가상대적으로한쪽이많으면유효충돌횟수가감소하여충돌했다하더라도충돌에너지가주위에흡수 확산되어연소반응의진행이방해되기때문이다. 연소범위는온도와압력이상승함 11

20 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 에따라대개확대되어위험성이증가한다. 표 1-7 가연성증기의연소범위 기체또는증기 연소범위 (vol%) 기체또는증기 연소범위 ((vol%) 수소 4.1 ~ 75 에틸렌 3.0 ~ 33.5 일산화탄소 12.5 ~ 75 시안화수소 12.8 ~ 27 프로판 2.1 ~ 9.5 암모니아 15.7 ~ 27.4 아세틸렌 2.5 ~ 82 메틸알코올 7 ~ 37 에틸에테르 1.7 ~ 48 에틸알코올 3.5 ~ 20 메탄 5.0 ~ 15 아세톤 2 ~ 13 에탄 3.0 ~ 12.5 휘발유 1.4 ~ 7.6 표 1-8 메탄의온도변화에따른연소범위변화추이 구분 연소범위 (vol%) 하한상한 연소속도가연물질에공기가공급되어연소가되면서반응하여연소생성물을생성할때의반응속도이며연소생성물중에서불연성물질인질소 (N2), 물 (H2O), 이산화탄소 (CO2) 등의농도가높아져서가연물질에산소가공급되는것을방해또는억제시킴으로서연소속도는느려진다. 연소속도에영향을미치는요인으로는 1 가연물의온도 2 산소의농도에따라가연물질과접촉하는속도 3 산화반응을일으키는속도 4 촉매 5 압력등이있다. 온도가높아질수록반응속도가상승하며, 압력을증가시키면단위부피중의입자수가증가하므로결국기체의농도가증가하므로반응속도도상승한다. 촉매는반응속도를변화시키는물질로서반응속도를빠르게하는정촉매와반응 12

21 속도를느리게하는부촉매가있다. 6. 증기비중 제 1 편 연소이론 어떤증기의 증기비중 은같은온도, 같은압력하에서동부피의공기의무게에비교한것으로증기비중이 1보다큰기체는공기보다무겁고 1보다작으면공기보다가벼운것이된다. 증기비중 = 분자량 29 (29: 공기의평균분자량 ) 탄산가스 (CO2) 는분자량이 44이며공기보다무겁기때문에방출되면낮은아랫부분에쌓이게된다. 증기비중이 1보다큰가연성증기는낮은곳에체류하고연소 ( 폭발 ) 범위에있으므로점화원에의해연소 ( 폭발 ) 위험성이커진다. 7. 비점 ( 沸點, Boiling point) 액체의증기압은대기압에서동일하고액체가끓으면서증발이일어날때의온도를액체의비점이라한다. 비점이낮은경우는액체가쉽게기화되므로비점이높은경우보다는연소가잘일어난다. 일반적으로비점이낮으면인화점이낮은경향이있다. 예를들면휘발유는비점이 30 ~ 210, 인화점이 -43 ~ -20 이며등유의비점은 150 ~ 300, 인화점이 40 ~ 70 이다. 8. 비열 ( 比熱 Specific Heat) 어떤물질 1g을 1 올리는데필요한열량을비열이라한다. 예를들어 1g의물을 1 올리는데드는열량은 1cal이고구리를 1 올리는데필요한열량은 cal이다. 이는물질이갖는고유한특성중의하나이다. 물질에따라비열은많은차이가있으며물이외의모든물질은대체로비열이 1보다작다. 비열은어떤물체를위험온도까지올리는데필요한열량이나고온의물체를안전한온도로냉각시키는데제거하여야할열량을나타내는비교척도가 13

22 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 된다. 물이소화제로서효과가있는이유중의하나가물의비열이다른물질보다크기때문이다. 9. 융점 ( 融點, Melting point) 대기압 ( 1atm) 하에서고체가녹아액체가되는온도를융점이라고말한다. 융점이낮은경우액체로변화하기가용이하고화재상황에서는연소구역의확산이용이하기때문에위험성이매우높다. 10. 잠열 ( 潛熱, Latent Heat) 어떤물질이온도변화없이고체에서액체로변할때나액체에서기체로변할때는열을흡수한다. 고체에서액체로또는액체에서고체로변할때출입하는열을융해잠열이라하고, 액체가기체로또는기체에서액체로변할때출입하는열을증발잠열이라한다. 대기압에서의물의융해잠열은 80cal/g, 100 에서의증발잠열은 539cal/g 이다. 물의증발잠열이큰것은물이좋은소화제가될수있는이유중의하나이다. 0 의얼음 1g이 100 의수증기가되기까지는약 719cal의열량이필요하다. 대개의물질은잠열이물보다작다. 11. 점도 ( 粘度, Viscosity) 액체의점도는점착과응집력의효과로인한흐름에대한저항의측정수단이다. 모든액체는점성을가지고있다. 인화성위험물은상온에서액체상태의경우가많으므로, 온도가상승하는경우인화점, 발화점등을주의하도록하여취급하지만점성이낮아지면유동하기에용이해진다. 14

23 제 3 절연소의 3 요소 가연물질 ( 기체 액체및고체상태 ) 이연소하기위해서는산소를공급하는산소공급원 ( 공기 오존 산화제 조연성물질 ) 및점화원 ( 활성화에너지 ) 가있어야만정상적인연소의화학반응을유지할수있는데이와같이연소반응의유지를위해서사용되는가연물질 산소공급원 점화원을연소의 3요소라고한다. 또한연소의 3요소에화학적인연쇄반응을합하여연소의 4요소라한다. 제 1 편 연소이론 1. 가연물질쉽게불에탈수있다는의미로이연성물질이라고도하며고체, 액체, 기체로구분되는물질로우리주위에무수히많이잔존해있는유기화합물의대부분과 Na, Mg 등의금속, 비금속, LPG, LNG, CO 등의가연성가스가해당한다. 즉, 산화하기쉬운물질이며이는산소와발열반응을일으키는물질을말한다. 이에비하여불연성물질은반대로산화하기어려운것 ( 활성화에너지의양이큰물질 ) 으로서물, 흙과같이이미산화되어더이상산화되지아니하는물질이다. [ 그림 1-2] 연소의 4 요소 15

24 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 가. 가연물질의구비조건가연물질이되기위해서는다음과같은조건을구비하여야한다. 1) 화학반응을일으킬때필요한최소의에너지 ( 활성화에너지 ) 의값이적어야한다. 2) 일반적으로산화되기쉬운물질로서산소와결합할때발열량이커야한다. 3) 열의축적이용이하도록열전도의값이적어야한다. [ 열전도율 : 기체 < 액체 < 고체순서로커지므로연소순서는반대이다 ] 4) 조연성가스인산소 염소와의친화력이강해야한다. 5) 산소와접촉할수있는표면적이큰물질이어야한다.( 기체 > 액체 > 고체 ) 6) 연쇄반응을일으킬수있는물질이어야한다. 나. 가연물이될수없는조건 1) 주기율표 0족의불활성기체로서이들은결합력이없으므로산소와결합하지못한다. : 헬륨 (He), 네온 (Ne), 아르곤 (Ar), 크립톤 (Kr), 크세논 (Xe) 등 2) 이미산소와결합하여더이상산소와화학반응을일으킬수없는물질 : 물 (H2O), 이산화탄소 (CO2), 산화알루미늄 (Al2O3), 산화규소 (SiO2), 오산화인 (P2O5), 삼산화황 (SO3), 삼산화크롬 (CrO3), 산화안티몬 (Sb2O3) 등 일산화탄소 (CO) 는산소와반응하기때문에가연물이될수있다. CO O2 CO2 + Q kcal 3) 산소와화합하여산화물을생성하나발열반응을하지않고흡열반응하는물질 : 질소또는질소산화물 N2, NO 등 N2 + 1 O2 N2O - Qkcal 2 N2 + O2 2NO - Qkcal 4) 자체가연소하지아니하는물질 : 돌, 흙등 16

25 2. 산소공급원가연물이연소하려면산소와혼합되어불이붙을수있는조건을만들어야하는데, 이를연소범위라한다. 보통공기중에는약 21% 의산소가포함되어있어서공기는산소공급원역할을할수있다. 일반적으로산소의농도가높을수록연소는잘일어나고일반가연물인경우산소농도 15% 이하에서는연소가어렵다. 이밖에도물질자체가분자내에산소를보유하고있어서마찰 충격등의자극에의해산소를방출하는물질이있는데이를산화성물질이라하며화재에서산소공급원역할을하는위험한물질이므로위험물안전관리법에서위험물로분류하여관리하고있다. 제 1 편 연소이론 가. 공기일반적으로공기중에함유되어있는산소 (O2) 의양은용량으로계산하면전체공기의양에대하여 21용량 %(vol%) 이며, 질량으로계산하면 23중량 % (wt%) 로존재하고있어연소에필요한산소는공기중의산소가이용되고있다. 표 1-9 공기의조성범위 성분조성비 산소 질소 이산화탄소 기타 용량 (vol%) 중량 (wt%) 나. 산화제위험물중제1류 제6류위험물로서가열 충격 마찰에의해산소를발생한다. 제1류위험물은산소를함유하고있는강산화제로서염소산염류, 과염소산염류, 과산화물, 질산염류, 과망간산염류, 무기과산물류등과제6류위험물인과염소산, 질산등이있다. 1) 과산화칼륨 (K2O2) : 물과접촉하거나가열하면산소를발생시킨다. 17

26 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 2K2O2 + 4H2O 4KOH + 2H2O + O2 2K2O2 E 2K2O + O2 2) 과산화나트륨 (Na2O2) : 수용액은 30~40 의열을가하면산소를발생시킨다. 2Na2O2 E 2NaO + O2 3) 질산나트륨 (NaNO3) : 조해성이있어열을가하면아질산나트륨과산소가발생한다. 2NaNO3 E 2NaNO2 + O2 다. 자기반응성물질분자내에가연물과산소를충분히함유하고있는제5류위험물로서연소속도가빠르고폭발을일으킬수있는물질이며, 니트로글리세린 (NG), 셀룰로이드, 트리니트로톨루엔 (TNT) 등이있다. 라. 조연성물질 자신은연소하지않고가연물의연소를돕는기체로산소 (O2), 불소 (F2), 오존 (O2), 염소 (Cl2) 와할로겐원소등이있다. 3. 점화원연소반응이일어나려면가연물과산소공급원이적절한조화를이루어연소범위를만들었을때외부로부터최소의활성화에너지가필요한데이를점화원이라하며전기불꽃, 충격및마찰, 단열압축, 나화및고온표면, 정전기불꽃, 자연발화등이있다. 가. 전기불꽃 전기설비의회로상에서나전기기기 기구등을사용하는장소에서접점스파 18

27 크나고전압에의한방전, 조명기구등이파손되면서과열된필라멘트가노출되는경우, 자동제어기의경우릴레이의접점, 모터의정류자등작은불꽃에서도충분히가연성가스를착화시킬수있는에너지는존재한다. 제 1 편 연소이론 E = 1 2 CV2 = 1 2 QV E : 전기불꽃에너지 C : 전기용량 Q : 전기량 V : 전압 나. 충격및마찰 두개이상의물체가서로충격 마찰을일으키면서작은불꽃을일으키는데, 이러한마찰불꽃에의하여가연성가스에착화가일어날수있다. 다. 단열압축기체를높은압력으로압축하면온도가상승하는데, 여기에각종오일이나윤활유가열분해되어저온발화물을생성하며발화물질이발화하면폭발을하게된다. 라. 나화및고온표면나화란항상화염을가지고있는열또는화기로서연소성화학물질및가연물이존재하고있는장소에서나화의사용은대단히위험하다. 고온표면은작업장의화기, 가열로, 건조장치, 굴뚝, 전기 기계설비등으로서항상화재의위험성이내재되어있다. 마. 정전기불꽃 정전기불꽃이란물체가접촉하거나결합한후떨어질때양 (+) 전하와음 (-) 전하로전하의분리가일어나발생한과잉전하가물체 ( 물질 ) 에축적되는현상을 19

28 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 말하는데, 이렇게되는경우정전기의전압은가연물질에착화가가능하다. 예를들면화학섬유로만든의복및절연성이높은옷등을입으면대단히높은전위가인체에대전되어접지물체에접촉하면방전불꽃이발생한다. 정전기를방지하기위한예방대책은 1) 정전기의발생이우려되는장소에접지시설을한다. 2) 실내의공기를이온화하여정전기의발생을예방한다. 3) 정전기는습도가낮거나압력이높을때많이발생하므로상대습도를 70% 이상으로한다. 4) 전기의저항이큰물질은대전이용이하므로전도체물질을사용한다. 바. 자연발화인위적으로가열하지않아도원면, 고무분말, 셀룰로이드, 석탄, 플라스틱의가소제, 금속가루등의경우일정한장소에장시간저장하면열이발생하여축적됨으로서발화점에도달하여부분적으로발화되는현상을말한다. 자연발화를일으키는원인에는 1) 분해열에의한발열 : 셀룰로이드, 니트로셀룰로오스 2) 산화열에의한발열 : 석탄, 건성유 3) 발효열에의한발열 : 퇴비, 먼지 4) 흡착열에의한발열 : 목탄, 활성탄등이있다. 5) 중합열에의한발열 : HCN, 산화에틸렌등이있다. 자연발화를방지할수있는방법으로는 1) 통풍구조를양호하게하여공기유통을잘시킬것. 2) 저장실주위의온도를낮춘다. 3) 습도상승을피한다. 4) 열이쌓이지않도록퇴적한다. 20

29 사. 복사열물체에서방출하는전자기파를직접물체가흡수하여열로변했을때의에너지를말한다. 전자기파에의해열이매질을통하지않고고온의물체에서저온의물체로직접전달되는현상이다. 물질에따라서비교적약한복사열도장시간방사로발화될수있다. 예를들어햇빛이유리나거울에반사되어가연성물질에장시간쪼일때열이축적되어발화될수있다. 제 1 편 연소이론 제 4 절연소의형태 연소의형태는기체가연물 액체가연물및고체가연물을구성하는분자의구조, 원소성분, 물성등에따라기체연소 액체연소 고체연소로분류되며연소의상태에따라정상적으로연소하는정상연소와폭발적으로연소하는비정상연소로구분된다. 1. 기체의연소가연성기체는공기와적당한부피비율로섞여연소범위에들어가면연소가일어나는데기체의연소가액체가연물질또는고체가연물질의연소에비해서가장큰특징은연소시의이상현상인폭굉이나폭발을수반한다는것이다. 기체의연소형태는확산연소, 예혼합연소, 폭발연소로나눌수있다. 가. 확산연소 ( 발염연소 ) 연소버너주변에가연성가스를확산시켜산소와접촉, 연소범위의혼합가스를생성하여연소하는현상으로기체의일반적연소형태이다. 예를들면 LPG - 공기, 수소 - 산소의경우이다. 나. 예혼합연소 연소시키기전에이미연소가능한혼합가스를만들어연소시키는것으로혼 21

30 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 합기로의역화를일으킬위험성이크다. 예를들면가솔린엔진의연소와같은경우이다. 다. 폭발연소가연성기체와공기의혼합가스가밀폐용기안에있을때점화되면연소가폭발적으로일어나는데예혼합연소의경우에밀폐된용기로의역화가일어나면폭발할위험성이크다. 이것은많은양의가연성기체와산소가혼합되어일시에폭발적인연소현상을일으키는비정상연소이기도하다. 2. 액체의연소액체가연물질의연소는액체자체가연소하는것이아니라 증발 이라는변화과정을거쳐발생된기체가연소하는것이다. 액체가연물질이휘발성인경우는외부로부터열을받아서증발하여연소하는것을증발연소라하고액체가비휘발성이거나비중이커증발하기어려운경우에는높은온도를가해열분해하여그분해가스를연소시키는것을분해연소라한다. 가. 증발연소 ( 액면연소 ) 액체가연물질이액체표면에발생한가연성증기와공기가혼합된상태에서연소가되는형태로액체의가장일반적인연소형태이다. 연소원리는화염에서복사나대류로액체표면에열이전파되어증발이일어나고발생된증기가공기와접촉하여액면의상부에서연소되는반복적현상이다. 예로서에테르, 이황화탄소, 알코올류, 아세톤, 석유류등이다. 22

31 [ 그림 1-3] 연소의 4 요소 제 1 편 연소이론 [ 그림 1-4] 증발연소 산소 증발 액체 증기 연소 점화에너지 나. 분해연소점도가높고비휘발성이거나비중이큰액체가연물이열분해하여증기를발생함으로서연소가이루어지는형태이며이는상온에서고체상태로존재하고있는고체가연물질의경우도분해연소의형태를보여준다. 또한점도가높고비휘발성인액체의점도를낮추어버너를이용하여액체의입자를안개상태로분출하여표면적을넓게함으로서공기와의접촉면을많게하여연소시키는형태를액적연소라한다. 23

32 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 3. 고체의연소 상온에서고체상태로존재하는고체가연물질의일반적연소형태는표면연소, 증발연소, 분해연소, 자기연소로나눌수있다. 가. 표면연소 ( 직접연소, Surface Combustion) 고체가연물이열분해나증발하지않고표면에서산소와급격히산화반응하여연소하는현상즉, 목탄등이열분해에의해서가연성가스를발생하지않고그물질자체가연소하는현상으로불꽃이없는것 ( 무염연소 ) 이특징이다. 예를들면목탄, 코크스, 금속 ( 분 박 리본포함 ) 등의연소가해당되며나무와같은가연물의연소말기에도표면연소가이루어진다. 표면화재와심부화재 ( 예방 ) 일반적으로표면화재의연소특성은가연물자체로부터발생된증기나가스가공기중의산소와혼합기를형성하여연소하며, 연소속도가매우빠르고불꽃과열을내며연소하므로일명불꽃연소라고하며이에연소시가연물 열 공기 순조로운연쇄반응이필요하다. 반면, 심부화재는표면화재와달리순조로운연쇄반응이아닌가연물 열 공기등의화재의요소만가지고가연물이연소하는것으로서연소속도가느리고불꽃없이연소하며가연물과공기의중간지대에서연소가국부적으로되는표면연소의형태를보이기때문에일명표면연소또는작열연소라고한다. 나. 증발연소고체가연물이열분해를일으키지않고증발하여증기가연소되거나먼저융해된액체가기화하여증기가된다음연소하는현상을말한다. 이것은액체가연물질의증발연소형태와같으며, 황 (S), 나프탈렌 (C10H8), 파라핀 ( 양초 ) 등이있다. 다. 분해연소 고체가연물질을가열하면열분해를일으켜나온분해가스등이연소하는형태를말하며열분해에의해생기는물질에는일산화탄소 (CO), 이산화탄소 24

33 (CO2), 수소 (H2), 메탄 (CH4) 등이있다. 분해연소물질에는목재 석탄 종이 섬유 플라스틱 합성수지 고무류등이있으며이들은연소가일어나면연소열에의해고체의열분해는계속일어나가연물이없어질때까지계속된다. 제 1 편 연소이론 [ 그림 1-5] 분해연소 산소 ( 열분해 ) 유기고체 가연가스 연소 점화에너지 라. 자기연소 ( 내부연소 ) 가연물이물질의분자내에산소를함유하고있어열분해에의해서가연성가스와산소를동시에발생시키므로공기중의산소없이연소할수있는것을말한다. 위험물안전관리법시행령별표 1의제5류위험물인니트로셀룰로오스 (NC), 트리니트로톨루엔 (TNT), 니트로글리세린 (NG), 트리니트로페놀 (TNP) 등이있으며대부분폭발성을지니고있으므로폭발성물질로취급되고있다. 제 5 절연소의확대 연소할때발생한열은열기류가되어다양한형태로이동되어연소확대의요인이되는데그형태는 전도, 대류, 복사, 비화 로구분된다. 1. 전도 열이물체를통하여전달되는현상으로고온측에서저온측으로이동하는데고체는기체보다잘전도되고, 고온측과저온측의온도차, 길이및두께에따라달 25

34 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 라지며, 주로금속류가높다. 공기는열전도가낮은편인데압력이낮으면열전도는느리게되고진공상태에서는열의전도가이루어지지않는다. 2. 대류공기의운동이나유체의흐름에의해열이이동되는현상으로액체나기체에온도를가하면비중이작아져분자의운동이활발하여지고팽창하면서고온의열기류는상승하게된다. 화재현장의연기가위로향하는것이나화로에의해방안의공기가더워지는것이대류에의한현상이다. 3. 복사물체가가열되면열에너지를전자파로방출되는데이전자파에의해열이이동하는것으로난롯가에열을쬐거나, 양지바른곳에서햇볕을쬐면따뜻한것은복사열을받기때문이며화재현장에서열의이동에가장크게작용하여주위건물을연소시키는것은복사열이주원인이다. 4. 비화 ( 불똥 ) 불티나불꽃이기류를타고다른가연물로전달되어화재가일어나는것을말한다. 제 6 절이상 ( 異常 ) 연소현상 1. 역화 (Back fire) 대부분기체연료를연소시킬때발생되는이상연소현상으로서연료의분출속도가연소속도보다느릴때불꽃이연소기의내부로빨려들어가혼합관속에서연소하는현상을말한다. 역화의원인으로는다음과같은경우등이다. 1 혼합가스양이너무적을때 26

35 2 노즐의부식으로분출구멍이커진경우 3 버너의과열 4 연소속도보다혼합가스의분출속도가느릴때 제 1 편 연소이론 2. 선화 (Lifting) 역화의반대현상으로연료가스의분출속도가연소속도보다빠를때불꽃이버너의노즐에서떨어져서연소하는현상으로완전한연소가이루어지지않는다. 3. 블로우오프 (Blow-off) 현상선화상태에서연료가스의분출속도가증가하거나주위공기의유동이심하면화염이노즐에정착하지못하고떨어져화염이꺼지는현상을말한다. 버너의경우가연성기체의유출속도가연소속도보다클경우일어난다. 4. 불완전연소연소시가스와공기의혼합이불충분하거나연소온도가낮을경우등여러가지요인으로노즐의선단에적황색부분이늘어나거나, 그을음이발생하는연소현상으로그원인은아래와같은경우등이다. 가. 공기의공급이부족할때나. 연소온도가낮을때다. 연료공급상태가불안정할때 5. Flash over 와 Back draft 27

36 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 구분 Flash Over Back Draft 개념 조건 구획내가연성재료의전표면이불로덮이는전이현상. 즉, 화재가발생하는과정에있어서화원근처에한정되어있던연소영역이조금씩소화활동을위하여화재실확대된다. 이단계에서발생문을개방할때신선한공기한가연성가스는천장근처가유입되어실내에축적되에체류한다. 이가스농도가었던가연성가스가단시간에증가하여연소범위내의농도폭발적으로연소함으로써화에도달하면착화하여화염재가폭풍을동반하여실외에쌓이게된다. 그이후에로분출하는현상이다. 는천장면으로부터의복사열에의하여바닥면위의가연물이급속히가열착화하여바닥면전체가화염으로덮이게된다. 평균온도 : 500 전후 산소농도 : 10% 실내가충분히가열 다량가연성가스축적 발생시기 성장기 감쇠기 공급요인 열공급 산소공급 6. 연소소음연소에수반되어발생되는소음을말하며발생원인은연소속도나분출속도가대단히클때와, 연소장치의설계가잘못되어연소시진동이발생하는경우에발생하며, 종류로는연소음, 가스분출음, 공기흡입음, 폭발음, 공명음등이있다. 제 7 절연소생성물의종류와유해성 건축재료, 가구, 의류등유기가연물은일반적으로화재열을받으면열분해한다음공기중의산소와반응하여연소하며여러가지생성물을발생시킨다. 이열분 28

37 해연소과정은실제로는매우복잡하게진행된다. 고분자물질등유기물의구성원소는일반적으로탄소, 수소를중심으로산소, 질소를함유하는경우가있고, 거기에유황, 인, 할로겐 ( 염소, 불소, 염소등 ) 등을포함하는경우가있다. 완전연소의경우생성물의수는적으며, 탄소는탄산가스, 수소는물, 산소는탄산가스및물등의산화물, 질소는질소가스, 유황은아황산가스, 인은오산화인으로, 또한할로겐은염화수소등의할로겐화수소로된다. 그러나불완전연소의경우상기생성물외에다수의산화물이나분해생성물이발생한다. 제 1 편 연소이론 1. 연기가. 연기의정의 0.01μm ~ 수10μm의입자지름을가지는연기는다음과같이정의할수있다. 1) 연기생성물중에고체나액체의미립자가들어있어눈으로볼수있는상태 2) 기체가운데완전연소되지않은가연물이고체미립자가되어떠돌아다니는상태 3) 탄소함유량이많은가연성물질이산소부족시연소할경우다량의탄소입자가생성되는것 나. 연기가인체에미치는영향실내가연물에열분해를일으켜서방출시키는열분해생성물및미반응분해물을말한다. 일종의불완전한연소생성물로산소공급이불충분하게되면탄소분이생성하여검은색연기로되며인체에미치는영향은다음과같다. 1) 시야를방해하여피난행동및소화활동을저해한다. 2) 연기성분중인유독물 ( 일산화탄소, 포스겐등 ) 의발생으로생명이위험하다. 3) 정신적으로긴장또는패닉현상에빠지게되는 2차적재해의우려가있다. 4) 최근건물화재의특징은난연처리 ( 방염처리 ) 된물질을사용하여연소그자체는억제되고있지만다량의연기입자및유독가스를발생하는특징이 29

38 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 있다. 다. 연기의속도연기의유동및확산은벽및천장을따라진행하며일반적으로수평방향으로는 0.5~1m/sec 정도로인간의보행속도 1~1.2m/sec 보다늦다. 그러나계단실등에서의수직방향은화재초기상태의연기일지라도 1.5m/sec, 중기이후에는 3~4m/sec로인간의보행속도보다빨라지며, 굴뚝효과가발생하는건물구조에선 5m/sec 이상이된다. 연기속보행속도는건물구조, 내부밝기, 건물구조의숙지도외에연기농도와연기가눈을자극하는정도에따라좌우된다. 특히발밑과벽면이보이지않을정도가되면보행속도가현저하게늦어져불특정다수자가운집한곳에서는정신적공황상태에빠질위험이크다. 일반적으로연기의유동속도는다음과같다. 1 수평방향 : 0.5 ~ 1[m/sec] 2 수직방향 : 2 ~ 3[m/sec] 3 계단 : 3 ~ 5[m/sec] 라. 연기의확산원인건물내에서의연기확산은여러가지이유가있지만연기를포한함공기 ( 농연 ) 의온도에따라좌우되며, 농연은높은열을내포하고있어, 열에의하여공기가유동하고그공기에포함되어있는연기도확산되는것이다. 2. 유해생성물질가. 일산화탄소 (CO) 일산화탄소는무색 무취 무미의환원성이강한가스로서 300 이상의열분해시발생한다. 13~75% 가폭발한계로서푸른불꽃을내며타지만다른가스의연소는돕지않으며, 혈액중의헤모글로빈과결합력이산소보다 210배에이르고 30

39 흡입하면산소결핍상태가된다. 인체에대한허용농도는 50ppm 이다. 표 1-10 일산화탄소의공기중의농도와중독증상 제 1 편 연소이론 공기중의농도 % ppm 경과시간 ( 분 ) 중독증상 ~ 180 가벼운두통증상 ~ 120 통증 구토증세가나타남 , ,200 5 ~ 10 구토 현기증 경련이일어나고 24 시간이면실신 두통 현기증 구토등이일어나고 2 시간이면사망 두통 현기증이일어나고 30 분이면사망 ,400 1 ~ 2 두통 현기증이심하게일어나고 15~30분이면사망 ,800 1 ~ 3 1~3분내사망 나. 이산화탄소 (CO2) 이산화탄소는물질의완전연소시생성되는가스로무색 무미의기체로서공기보다무거우며가스자체는독성이거의없으나다량이존재할때사람의호흡속도를증가시키고혼합된유해가스의흡입을증가시켜위험을가중시킨다. 인체에대한허용농도는 5,000ppm이다. 다. 황화수소 (H2S) 황을포함하고있는유기화합물이불완전연소하면발생하는데계란썩은냄새가나며 0.2% 이상농도에서냄새감각이마비되고 0.4~0.7% 에서 1시간이상노출되면현기증, 장기혼란의증상과호흡기의통증이일어난다. 0.7% 를넘어서면독성이강해져서신경계통에영향을미치고호흡기가무력해진다. 31

40 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 라. 이산화황 (SO2) 일명아황산가스라고도하며, 유황이함유된물질인동물의털, 고무와일부목재류등이연소하는화재시에발생하는것으로무색의자극성냄새를가진유독성기체로눈및호흡기등에점막을상하게하고질식사할우려가있다. 특히유황을저장또는취급하는공장에서의화재시주의를요하는것으로, 화재로발생하는아황산가스는대기상에도큰피해를주다. 1952년영국런던에서는 7일간계속된높은습도와정체된기단으로인한스모그가발생하여호흡장애와질식으로약 4천명이상의사망자가발생하였다. 이 런던스모그사건 은바로아황산가스에의한대기오염피해사건으로알려져있다. 마. 암모니아 (NH3) 질소함유물이연소할때발생하는연소생성물로서유독성이있으며강한자극성을가진무색의기체로흡입시점액질과기도조직에심한손상을초래하고, 타는듯한느낌, 기침, 숨가쁨등을초래하며, 냉동시설의냉매로많이쓰이고있으므로냉동창고화재시누출가능성이크므로주의해야하며, 독성의허용농도는 25ppm 이다. 바. 시안화수소 (HCN) 질소성분을가지고있는합성수지, 동물의털, 인조견등의섬유가불완전연소할때발생하는맹독성가스로 0.3% 의농도에서즉시사망할수있다. 청산가스라고도하며, 인화성이매우강한무색의화학물질로연소시유독가스를발생시키고, 특히수분이 2% 이상포함되어있거나알칼리등이포함되어있으면폭발할우려가크다. 사. 포스겐 (COCl2) 열가소성수지인폴리염화비닐 (PVC), 수지류등이연소할때발생되며 2차세계대전당시독일군이유태인대량학살에사용했을만큼맹독성가스로허용농도 32

41 는 0.1ppm( mg / m3 ) 이다. 일반적인물질이연소할경우는거의생성되지않지만일산화탄소와염소가반응하여생성하기도한다. 제 1 편 연소이론 아. 염화수소 (HCl) PVC와같이염소가함유된수지류가탈때주로생성되는데독성의허용농도는 5ppm( mg / m3 ) 이며향료, 염료, 의약, 농약등의제조에이용되고있고, 자극성이아주강해눈과호흡기에영향을준다. 자. 이산화질소 (NO2) 질산셀룰오스가연소또는분해될때생성되며독성이매우커서 200~700ppm 정도의농도에잠시노출되어도인체에치명적이다. 차. 불화수소 (HF) 합성수지인불소수지가연소할때발생되는연소생성물로서무색의자극성기체이며유독성이강하다. 허용농도는 3ppm( mg / m3 ) 이며모래나유리를부식시키는성질이있다. 체내산소농도에따른인체영향 통공기중산소농도 20% 가 15% 로떨어지면근육이말을듣지않는다. 14%~10% 로떨어지면판단력을상실하고피로가빨리온다. 10%~6% 이면의식을잃지만신선한공기중에서소생할수있다. 기진한상태에서는산소요구량이많아지므로상기농도보다높아도증세가나타날수있다. 33

42 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 표 1-11 화재현장에서발생하는유독가스 종류 발생조건 허용농도 (TWA) 일산화탄소 (CO) 불완전연소시발생 50 ppm 아황산가스 (SO2) 중질유, 고무, 황화합물등의연소시발생 5 ppm 염화수소 (HCl) 플라스틱, PVC 5 ppm 시안화수소 (HCN) 우레탄, 나일론, 폴리에틸렌, 고무, 모직물등의연소 10 ppm 암모니아 (NH3) 열경화성수지, 나일론등의연소시발생 25 ppm 포스겐 (COCl2) 프레온가스와불꽃의접촉 0.1 ppm 제 8 절연기의이동력과중성대 연기의이동은공기의흐름을따라이동하게된다. 연기이동력에는굴뚝효과, 부력, 팽창, 바람, HVAC(heating, ventilating and air conditioning) 시스템, 그리고엘리베이터의피스톤효과가포함된다. 일반적으로화재에서연기이동은이들이동력의결합에의해서발생되고지배를받는다. 1. 연기의이동력가. 굴뚝효과고층건물에는사용자의상하이동을위한계단실, 엘리베이터샤프트등의공간은건물의난방과화재에의한연기침투로건물외부공기의온도보다높아지면굴뚝효과 (stack effect) 라고부르는현상이발생한다. 굴뚝효과 (stack effect) 는건물내부와외부공기밀도차이로인해발생한압력차이에의해발생하며, 겨울철화재와같이건물내부가따뜻하고건물외부가찬경우기압은건물내부가낮아, 지표면상에서건물로들어온공기는건물내부의상부로이동하게되고, 이러한압력차이에의해야기된공기의흐름은굴뚝에서의연기흐름과유사하게되는데, 이러한현상을일반적으로굴뚝효과 34

43 또는연돌효과라고정의한다. 여름철과같이외기가건물내부보다따뜻할경우하향으로공기가이동하게되는데이런흐름을역굴뚝효과라고한다. 나. 부력 제 1 편 연소이론 화재에서고온의연기는자체의감소된밀도에의해부력을가진다. 이는굴뚝효과의압력해석과같이동일한방법으로해석할수있다. 따라서화재구획실과그주변사이의압력차에의한부력으로인해연기가상층으로이동하게되고화염으로부터연기가이동할때온도강하는열전달과희석작용에기인하여부력효과는화염으로부터거리가멀어질수록감소하게된다. 다. 팽창화재로부터방출되는에너지는연소가스를팽창시킴으로연기이동의원인이될수있다. 건물에하나의개구부만있는화재구획실에서공기는화재구획실로흐를것이고뜨거운연기는구획실밖으로흘러갈것이다. 그러나발화지점주변에개방된개구부가여러곳존재한다면화재구역에서개구부사이의압력차는무시된다. 라. 바람의영향바람은고층빌딩에풍압을가하며이런풍압의효과로인해초고층건축물에서구조적하중에대한특별한고려를하게된다. 또한, 바람에의한풍압은빌딩내부의공기누출과공기이동을일으키기도한다. 이는빌딩내의냉난방및화재시연기의이동에대한주요고려대상이며, 틈새가많거나창이나문이많은건물인경우바람의영향은더욱많이받는다. 마. HVAC 시스템화재발생시공조기기 (HVAC 시스템 ) 는화재확산을가속하고화재진화시멀리연기를보내거나, 화재발생구역으로신선한공기를제공하여연소를돕게된다. 그러므로 HVAC시스템은화재또는연기의감지로부터송풍기를일시정지시 35

44 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 키거나특별한제연작동모드로전환되도록설계해야한다. 바. 엘리베이터피스톤효과화재시에엘리베이터의사용을자제시키기위하여인근비상구에비상등이켜지고엘리베이터는자동으로 1층에서머물게되어있다. 그러나엘리베이터를화재로부터보호하고연기조절시스템을이용하여사용이가능하게할수있다면엘리베이터는피난과소방에매우유용하게활용될수있을것이다. 따라서비상시에엘리베이터의운전도연기의흐름에영향을미치게된다. 엘리베이터가샤프트내에서이동할때, 흡입압력 ( 피스톤효과 ) 이발생한다. 이흡입압력은엘리베이터연기제어에영향을미치고, 이러한피스톤효과는정상적으로가압된엘리베이터로비나샤프트로연기를유입시킬수있다. 2. 중성대의형성과활동건물내부의압력이외부의압력과일치하는수직적인위치가생기는데이위치를건물의중성대 (NPL : Neutral Pressure Level) 라한다. 이론적으로틈새 (crack) 나다른개구부가수직적으로균일하게분포되어있다면중성대는정확하게건물의중간높이가될것이다. 그러나건물의상부에큰개구부가있다면중성대는올라갈것이고건물의하부에큰개구부가있다면중성대는내려올것이다. 가. 중성대의형성건물화재가발생하면연소열에의한온도가상승함으로서부력에의해실의천정쪽으로고온기체가축적되고온도가높아져기체가팽창하여실내와실외의압력이달라지는데실의상부는실외보다압력이높고하부는압력이낮다. 따라서그사이어느지점에실내와실외의정압이같아지는경계면 (0포인트) 이형성되는데그면을중성대 (neutral plane) 라고한다. 그러므로중성대의위쪽은실내정압이실외보다높아실내에서기체가외부로유출되고중성대아래쪽에는실외에서기체가유입되며, 중성대의상부는열과연기로, 그리고중성대의하층부는신선한공기가존재하게된다. 36

45 나. 중성대의활용화재현장에서는중성대의형성위치를파악하여배연등의소방활동에활용하는요령이있어야한다, 즉배연을할경우에는중성대위쪽에서배연을해야효과적이며, 이것은또한새로운공기의유입증가현상을촉발하여화세가확대될수있음에유의해야한다. 밀폐된건물내부에서화재가발생했을때신선한공기의유입이없으므로빠른연소의확대는없지만하층개구부로신선한공기가유입된다면연소확대와동시에연기량이증가한다. 따라서연기층이급속히아래로확대되면서중성대의경계면은하층으로내려오게되고, 생존가능성은어렵게된다. 반대로상층개구부를개방한다면연소는확대되지만발생한연기는빠른속도로상승하여외부로배출되므로중성대의경계선은위로올라가고중성대하층의면적이커지므로대원과대피자들의활동공간과시야가확보되어신속히대피할수있다. 현장도착시하층출입문으로짙은연기가배출된다면상층개구부개방을강구하고, 하층개구부에서연기가배출되고있지않다면상층개구부가개방되어있다고판단하고신선한공기가유입되는출입문쪽을급기측으로판단한다. 그리고중성대를상층 ( 위쪽 ) 으로올리기위해선배연개구부위치는지붕중앙부분파괴가가장효과적이며, 그다음으로지붕의가장자리파괴, 상층부개구부의파괴순서가효과적이다. 제 1 편 연소이론 37

46 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 제 2 장 폭발 제 1 절폭발개론 1. 폭발의정의폭발을명확히정의하는것은어려우나 압력의급격한발생또는해방의결과로서굉음을발생하며파괴하기도하고, 팽창하기도하는것, 화학변화에동반해일어나는압력의급격한상승현상으로파괴작용을수반하는현상 등으로설명할수있다. 2. 폭발반응의원인빛, 소리및충격압력을수반하여순간적으로완료되는화학변화를폭발반응이라하며기체상태의엔탈피 ( 열량 ) 변화가폭발반응과압력상승의원인으로다음을들수있다. 가. 발열화학반응시에일어난다. 나. 강력한에너지에의한급속가열로예를들면부탄가스통의가열시폭발하는것과같다. 다. 액체에서기체상태로의변화를증발, 고체에서기체상태로의변화를승화라하는데이처럼응축상태에서기상으로변화 ( 상변화 ) 시일어난다. 3. 폭발의성립조건 가. 밀폐된공간이존재하여야된다. 나. 가연성가스, 증기또는분진이폭발범위내에있어야한다. 38

47 다. 혼합가스및분진을발화시킬수있는최소점화원 (Energy) 이있어야한다. 간략하게정리하면연소의 3요소에밀폐된공간이있으면성립한다. 제 1 편 연소이론 제 2 절폭발형태 1. 물리적폭발과화학적폭발폭발이란급격한압력의발생, 해방의결과로그현상이격렬하게폭음을동반한이상팽창현상으로크게는물리적인폭발과화학적폭발로구분하며, 물리적상태에따라응상폭발과기상폭발로구분한다. 가. 물리적폭발진공용기의파손에의한폭발현상, 과열액체의급격한비등에의한증기폭발, 고압용기에서가스의과압과과충전등에의한용기의파열에의한급격한압력개방등이물리적인폭발이며, 대표적인예로 BLEVE(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) 를들수있다. 나. 화학적폭발 1) 산화폭발산화폭발은연소의한형태인데연소가비정상상태로되어서폭발이일어나는형태이고연소폭발이라고도하며주로가연성가스, 증기, 분진, 미스트등이공기와의혼합물, 산화성, 환원성고체및액체혼합물혹은화합물의반응에의하여발생된다. 산화폭발사고는대부분가연성가스가공기중에누설되거나인화성액체저장탱크에공기가혼합되어폭발성혼합가스를형성함으로서점화원에의해착화되어폭발하는현상이다. 공간부분이큰탱크장치, 배관건물내에다량의가연성가스가공간전체에채워져있을때폭발하게되고큰파괴력이발생되어구조물이파괴되며, 이 39

48 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 때폭풍과충격파에의하여멀리있는구조물까지도피해를입힌다. 산화폭발은폭발의주체가되는물질에따라가스, 분진, 분무폭발로분류할수있다. 2) 분해폭발산화에틸렌 (C2H4O), 아세틸렌 (C2H2), 히드라진 (N2H4) 같은분해성가스와디아조화합물같은자기분해성고체류는분해하면서폭발하며이는단독으로가스가분해하여폭발하는것이다. 아세틸렌 : C2H2 2C + H [ kcal ] 아세틸렌은분해성가스의대표적인것으로반응시발열량이크고, 산소와반응하여연소시 3,000 의고온이얻어지는물질로서금속의용단, 용접에사용된다. 고압으로압축된아세틸렌기체에충격을가하면직접분해반응을일으키므로고압으로저장할때는불활성다공물질을용기내에주입하고여기에아세톤액을스며들게하여아세틸렌을고압으로용해충전하는방법을사용한다. 용해아세틸렌을저장할때는용기내에가스층간의공간이없도록하고아세틸렌의충전시용기에발열되는경우에냉각시키고, 충전후에도온도가안정될때까지냉각하여야한다. 일반적으로널리사용되는용해아세틸렌용기는고열이국부적으로발생되고, 다공물질이변질혹은공간이생성되는이상이발생될때분해증발이일어나국부적인과열로인한용기가폭발하는경우가있으므로신중하게취급해야한다. 3) 중합폭발중합해서발생하는반응열을이용해서폭발하는것으로초산비닐, 염화비닐등의원료인모노머가폭발적으로중합되면격렬하게발열하여압력이급상승되고용기가파괴되는폭발을일으키는경우가자주있다. 중합반응은고분자물질의원료인단량체 ( 모노머,Monomer) 2) 에촉매를넣어일정온도, 압력하에서반응시키면분자량이큰고분자를생성하는반응을 2) 고분자화합물또는화합체를구성하는단위가되는분자량이작은물질. 단위체또는모노머라고도한다. 중합반응에의해서중합체를합성할때의출발물질을가리킨다. 40

49 말하며, 이반응은대부분발열반응을하므로적절한냉각설비를반응장치에설치하여이상반응이되는것을방지하여야한다. 그러나반응시냉각에실패하는경우반응온도가급격히상승하여미반응모노머의팽창, 비등이발생하여이상고압으로되는경우반응장치를파괴시키는경우가있다. 중합이용이한물질은촉매를주입하지않아도공기중의산화와산화성물질, 알칼리성물질이촉매역할을하여반응을일으킬수도있으므로반응중지제를준비하여야한다. 중합폭발을하는가스로는시안화수소 (HCN), 산화에틸렌 (C2H4O) 등이있다. 4) 촉매폭발촉매에의해서폭발하는것으로수소 (H2)+ 산소 (O2), 수소 (H2)+ 염소 (Cl2) 에빛을쪼일때일어난다. 제 1 편 연소이론 2. 응상폭발과기상폭발폭발물질의물리적상태에따라서기상폭발과응상폭발로구분하며, 일반적으로응상이란고상및액상의것을말하고, 응상은기상에비하여밀도가 102~103배이므로그폭발의양상이다르다. 수소, 일산화탄소, 메탄, 프로판, 아세틸렌등의가연성가스와조연성가스와의혼합기체에서발생하는가스폭발이기상폭발에속하고용융금속이나금속조각같은고온물질이물속에투입되었을때고온의열이저온의물에짧은시간에전달되면일시적으로물은과열상태로되고급격하게비등하여폭발현상이나타나게되는것을응상폭발이라하며수증기폭발이대표적인것이다. 기상폭발은가스폭발 ( 혼합가스폭발 ), 가스의분해폭발, 분무폭발및분진폭발로, 응상폭발은혼합위험성물질에의한폭발, 폭발성화합물의폭발, 증기폭발로분류할수있다. 가. 응상폭발 1) 증기폭발액체에급속한기화현상이발생되어체적팽창에의한고압이생성되어폭 41

50 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 풍을일으키는현상으로물, 유기액체또는액화가스등의액체들이과열상태가될때순간적으로증기화되어폭발현상을나타내는것을말한다. 지상에있는물웅덩이에작열된용융카바이드나용융철을떨어뜨릴경우또는탱크속의비등점의낮은액체가중합열또는외부로부터가해지는화재의열때문에온도가상승되어증기압을견디지못하고용기가파열될때남아있던가열액체는순간적으로심한증기폭발을일으킨다. 2) 증기폭발의분류가 ) 보일러폭발 (1) 보일러와같이고압의포화수를저장하고있는용기가파손등의원인으로동체의일부분이열리면용기내압이급속히하락되어일부액체가급속히기화하면서증기압이급상승하여용기가파괴된다. (2) 내용물이가연성물질인경우비등기화로액체입자를포함하는증기가대량으로대기에방출됨으로써화염원으로부터착화되어화구를형성하게된다. (3) 100 이상과열된압력하의물을폭발수 (explosive water) 라한다. 나 ) 수증기폭발 ( 액체의급속가열 ) (1) 물또는물을함유한액체에고온용융금속, 용융염등이대량으로유입되는경우이물질로인해밀폐된상태의물이급격히증발되고밀폐로인한고압이발생되어폭발하는현상이다. (2) 수증기폭발의발생은고온용융염의투입속도가빠를수록용기의단면적이작을수록잘일어난다. 다 ) 극저온액화가스의증기폭발 ( 극저온액화가스의수면유출 ) (1) LNG 등의저온액화가스가상온의물위에유출될때급격하게기화되면서증기폭발이발생된다. (2) 이때뜨거운유체로작용하는것은물 (15 ) 이며 LNG는 -162 에서액화된가스이므로차가운액체로작용한다. (3) 이때의에너지원은물의현열이다. 라 ) 전선폭발전선폭발은고체인무정형안티몬이동일한고상의안티몬으로전이할때 42

51 발열함으로써주위의공기가팽창하여폭발하는경우가있다. 이것은고상간의전이에의한폭발로불린다. 또한고상에서급격한액상을거쳐기상으로전이할때도폭발현상이나타나는전선폭발이있다. 이것은알루미늄제전선에한도이상의대전류가흘러순식간에전선이가열되고용융과기화가급속하게진행되어폭발을일으켜피해를주는경우이다. 제 1 편 연소이론 나. 기상폭발수소, 일산화탄소, 메탄, 프로판, 아세틸렌등의가연성가스와조연성가스와의혼합기체에서발생하는가스폭발이기상폭발에속한다. 1) 가스폭발가연성가스와조연성가스가일정비율로혼합된가연성혼합기는발화원에의해착화되면가스폭발을일으킨다. 이것을폭발성혼합기 ( 폭발성혼합가스 ) 라부른다. 가연성가스에는수소, 천연가스, 아세틸렌가스, LPG 외에휘발유, 벤젠, 톨루엔, 알코올, 에테르등의가연성액체로부터나오는증기도포함된다. 2) 분해폭발기체분자가분해할때발열하는가스는단일성분의가스라고해도발화원에의해착화되면혼합가스와같이가스폭발을일으킨다. 이것을가스의분해폭발이라고하며산소가없어도폭발한다. 분해폭발성가스는아세틸렌, 산화에틸렌, 에틸렌, 프로필렌, 메틸아세틸렌, 모노비닐아세틸렌, 이산화염소, 히드라진등이있다. 아세틸렌충전공장과같은곳에서는때때로고압아세틸렌의분해폭발에의한사고가일어난다. 또한, 폴리에틸렌공장에서 1,000기압이상의고압에틸렌이분해폭발을일으켜누설되고, 공기중에서다시혼합가스폭발을일으킨경우도있었다. 3) 분무폭발공기중에분출된가연성액체가미세한액적이되어무상으로되고공기중에부유하고있을때착화에너지가주어지면발생하는데분출한가연성액체의온도가인화점이하로존재하여도무상으로분출된경우에는폭발하는경 43

52 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 우가있다. 고압의유압설비로부터기계유의분출후에공기중에서미세한액적이되어일어난다. 4) 분진폭발가연성고체의미분이일정농도이상공기와같은조연성가스등에분산되어있을때발화원에의하여착화됨으로서일어나는현상을말하며, 금속, 플라스틱, 농산물, 석탄, 유황, 섬유질등의가연성고체가미세한분말상태로공기중에부유하여폭발하한계농도이상으로유지될때착화원이존재하면가연성혼합기와동일한폭발현상을나타낸다. 탄광의갱도, 유황분쇄기, 합금분쇄공장등에서가끔분진폭발이일어난다. 가 ) 분진의발화폭발조건 가연성 : 금속, 플라스틱, 밀가루, 설탕, 전분, 석탄등 미분상태 : 200mesh(76μm ) 이하 지연성가스 ( 공기 ) 중에서의교반과운동 점화원의존재나 ) 가연성분진의착화폭발기구 입자표면에열에너지가주어져서표면온도가상승한다. 입자표면의분자가열분해또는건류작용을일으켜서기체상태로입자주위에방출한다. 이기체가공기와혼합하여폭발성혼합기가생성된후발화되어화염이발생된다. 이화염에의해생성된열은다시다른분말의분해를촉진시켜공기와혼합하여발화전파한다. 다 ) 분진폭발의특성 연소속도나폭발압력은가스폭발에비교하여작으나연소시간이길고, 에너지가크기때문에파괴력과타는정도가크다. 즉, 발생에너지는가스폭발의수백배이고온도는 2,000~3,000 까지올라간다. 그이유는단위체적당탄화수소의양이많기때문이다. 폭발의입자가연소되면서비산하므로이것에접촉되는가연물은국부적으로심한탄화를일으키며특히인체에닿으면심한화상을입는다. 44

53 최초의부분적인폭발에의해폭풍이주위의분진을날리게하고 2차, 3차의폭발로파급됨에따라피해가크게된다. 가스에비하여불완전한연소를일으키기쉬우므로탄소가타서없어지지않고연소후의가스상에일산화탄소가다량으로존재하는경우가있어가스에의한중독의위험성이있다. 라 ) 폭발성분진 탄소제품 : 석탄, 목탄, 코크스, 활성탄 비료 : 생선가루, 혈분등 식료품 : 전분, 설탕, 밀가루, 분유, 곡분, 건조효모등 금속류 : Al, Mg, Zn, Fe, Ni, Si, Ti, V, Zr( 지르코늄 ) 목질류 : 목분, 콜크분, 리그닌분, 종이가루등 합성약품류 : 염료중간체, 각종플라스틱, 합성세제, 고무류등 농산가공품류 : 후춧가루, 제충분 ( 除蟲粉 ), 담배가루등마 ) 분진의폭발성에영향을미치는인자 분진의화학적성질과조성 분진의발열량이클수록폭발성이크며휘발성분의함유량이많을수록폭발하기쉽다. 탄진에서는휘발분이 11% 이상이면폭발하기쉽고, 폭발의전파가용이하여폭발성탄진이라고한다. 입도와입도분포 분진의표면적이입자체적에비하여커지면열의발생속도가방열속도보다커져서폭발이용이해진다. 평균입자경이작고밀도가작을수록비표면적은크게되고표면에너지도크게되어폭발이용이해진다. 입도분포차이에의한폭발특성변화에대해서는상세히알수없으나작은입경의입자를함유하는분진의폭발성이높다고간주한다. 입자의형성과표면의상태 평균입경이동일한분진인경우, 분진의형상에따라폭발성이달라진다. 즉구상, 침상, 편상입자순으로폭발성이증가한다. 제 1 편 연소이론 45

54 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 입자표면이공기 ( 산소 ) 에대하여활성이있는경우폭로시간이길어질수록폭발성이낮아진다. 따라서분해공정에서발생되는분진은활성이높고위험성도크다. 수분분진속에존재하는수분은분진의부유성을억제하고대전성을감소시켜폭발성을둔감하게한다. 반면에마그네슘, 알루미늄등은물과반응하여수소를발생하므로위험성이더증가한다. 바 ) 폭발압력 분진의최대폭발압력은양론적인농도보다훨씬더큰농도에서일어난다.( 가스폭발의경우와다름 ) 최대폭발압력상승속도는입자의크기가작을수록증가하는데이는입자의크기가작을수록확산되기쉽고발화되기쉽기때문이다. 제 3 절폭발의한계와영향 1. 폭발의한계가. 폭발한계의정의가연성가스와공기 ( 또는산소 ) 의혼합물에서가연성가스의농도가낮을때나높을때화염의전파가일어나지않는농도가있다. 농도가낮을경우를폭발하한계, 높을경우를폭발상한계라한다. 그사이를폭발범위라고하고연소한계또는가연한계라고도한다. 나. 폭발하한계 (LFL) 발화원이있을때불꽃이전파되는증기혹은가스의최소농도로서공기나산소중의농도로나타낸다. 단위는 vol% 이다. 46

55 다. 폭발상한계 (UFL) 발화원과접촉시그이상의농도에서는화염이전파되지않는기체나증기의공기중의최대농도를나타낸다. 단위는 vol% 이다. 제 1 편 연소이론 라. 폭발한계에대한영향을주는요소 1) 온도의영향가 ) 일반적으로폭발범위는온도상승에의하여넓어지게되며폭발한계의온도의존은비교적규칙적이다. 나 ) 공기중에서연소하한계 L은온도가 100 증가함에따라약 8% 증가한다. Lt = L25 - (0.8L )(t-25) 다 ) 공기중에서연소상한계 U는온도가 100 증가함에따라약 8% 증가한다. Ut = U25 + (0.8U )(t-25) 2) 압력의영향압력이상승되면연소하한계 L은약간낮아지나연소상한계 U는크게증가한다. 3) 산소의영향가 ) 산소중에서의연소하한계 L은공기중에서의 L과같다. ( 공기중의산소는 L에서연소에필요한이상의양이존재한다.) 나 ) 연소상한계 U는산소량이증가할수록크게증가한다. 4) 기타산화제 Cl2등의산화제분위기중에서의폭발범위는공기중에서보다넓고 O2분위기와비슷하다.( 가연성물질이 Cl2에의해산화되기때문이다 ) 2. 폭발영향 폭발의영향은 4가지로구분할수있는데압력, 비산, 열그리고지진으로설명할수있다. 47

56 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 가. 압력폭발압력은물질이폭발에의해생긴막대한기체의양때문에생긴다. 기체는발화지점으로부터빠른속도로확산되려고하는데, 이때양성압력 (positive pressure) 과음성압력 (negative pressure) 이열의방향을따라서생성된다. 기체가밖으로나가려고하는것과교체된공기는양성압력이며, 낮은압력으로인해발화지점으로향하는공기는음성압력으로알려져있다. 발화지점밖으로나가려는양성압력은음성압력보다힘이세며, 대부분의압력피해를일으키는주원인이되고있다. 음성압력은낮은기압상태로양성압력이빠르게밖으로나가려는성질때문에생긴다. 나. 비산비산은압력의결과로나타나는데압력이클수록비산범위도넓어진다. 구조물과용기등은부서지거나쪼개져서멀리까지날아가또다른손상을일으키거나그물체에의해사상자가발생할수도있다. 비산은물체의재질과압력에따라크거나작은입자등으로분산되는데비산물은전력선이나주택, 상가등다른외물 ( 外物 ) 에직접적인타격을주어폭발이발생한지점으로부터범위를벗어나또다른재해를발생시키는것이다. 다. 열연소폭발은폭발과동시에주변으로많은열을방출시키고에너지가크기때문에근처의다른물질을연소시키기도하지만사람이있었다면인명피해를일으킬수도있게된다. 열을동반한폭발은화재와폭발중어느것이선행된것인지판단하기곤란할때가많지만보통은폭발과동시에화재를수반하는경우가많이존재한다. 열은특히화학적폭발일경우더욱많은열을발생시키는데, 폭굉은매우짧은시간에높은온도를발생시키지만폭연은낮은열을가지고오랫동안지속되는특징이있다. 48

57 라. 지진폭발압력이최고조로팽창되어더이상버틸수없는상황에이르게되면폭발지점을중심으로형성된압력에의해구조물이흔들리거나균열이발생하고상황이더욱악화되면붕괴에이르게될것이다. 이때폭발압력으로인한진동이나충격은직접적으로건물에손상을불러오지만진동현상이땅으로전달되면주변에취약한다른건물로그영향이미칠수있게된다. 특히지면을통해진동이전달되기때문에가스관로또는파이프라인, 탱크와연결된배관등에영향을미치게된다.( 출처 : 성안당신화재조사총론, 최진만지음 ) 제 1 편 연소이론 제 4 절폭연과폭굉 연소면의전파속도가음속보다느리게이동하는경우를폭연 (Deflagration) 이라고하며, 음속보다빠르게이동하는경우를폭굉 (Detonation) 이라한다. 1. 폭연개방된대기중에서혼합가스가발화할경우연소가스는자유로이팽창하여화염속도가늦은경우압력과폭발음이거의발생하지않지만화염속도가빠르고압력파를만들면폭발음이발생하게되는데이러한경우를폭연이라한다. 2. 폭굉발열반응의연소과정에서압력파또는충격파의전파속도가음속보다빠르게이동하는경우를말하는것으로충격파란초음속으로진행하는파동이며, 충격파를받는매질은같은압력의단열압축보다높은온도상승을일으킨다. 매질이폭발성이면, 그온도상승에의하여반응이계속일어나폭굉파를일정속도로유지한다. 49

58 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 표 1-12 폭연과폭굉의차이 구분폭연 (Deflagration) 폭굉 (Detonation) 충격파전파속도 특징 음속보다느리게이동한다. 음속보다빠르게이동한다. ( 기체의조성이나농도에따라다르지 (1,000~3,500m s정도로빠르며, 이만일반적으로 0.1~10m s범위 ) 때의압력은약 1,000kgf/ cm2 ) - 압력상승이폭연의경우보다 - 폭굉으로전이될수있다. 10배, 또는그이상이다. - 충격파의압력은수기압 (atm) - 온도의상승은열에의한전파보다정도이다. 충격파의압력에기인한다. - 반응또는화염면의전파가 - 심각한초기압력이나충격파를분자량이나난류확산에영향을형성하기위해서는아주짧은시간받는다. 내에에너지가방출되어야한다. - 에너지방출속도가물질전달속도에 - 파면에서온도, 압력, 밀도가영향을받는다. 불연속적으로나타난다. 제 5 절가연성가스의폭발 1. 증기운폭발대기중에대량의가연성가스가유출되거나대량의가연성액체가유출되면그것으로부터발생하는증기가공기와혼합해서가연성혼합기체를형성하고발화원에의하여발생하는폭발을증기운폭발이라고한다. 개방된대기중에서발생하기때문에자유공간중의증기운폭발 (UVCE: Unconfined Vapor Cloud Explosion) 이라고한다. 증기운폭발이발생하는과정은유출한물질이저장되어있는상태에따라, 특히압력과온도에따라달라지므로다음과같은과정으로발생한다. 상온, 대기압에서액체이며인화점이상온보다낮은물질 ( 가솔린 ) : 유출한액체는지면으로부터열이공급되면액면에서연속적으로증기를발생하여주위에확산한다. 50

59 상온, 가압하에서액화되어있는물질 (LPG, 액화부탄 ) 또는그물질의비점이상의온도에있지만가압되어서액화된물질 ( 반응기내의벤젠, 핵산 ) : 고압하에서기상과액상의평형상태에있는물질이대기압하에유출되는경우이며, 유출된액체의온도는대기압의비점까지낮아진다. 이처럼순간적으로기화하는현상을 flash라고부른다. flash에의해순간적으로기화한후에는주위의열을흡수하여증발이계속된다. 대기압하에서저온으로하여액화된물질 (LNG) : LNG 와같이아주낮은온도에있는저온액화가스가유출되면지면및주위의열에의하여급속한비등을일으킨다. 지면의온도가저하되면증발속도는저하되지만단시간에대량의가연성증기운이생긴다. 제 1 편 연소이론 일단위의각경우에의하여증기운이발생하면다음의경우와같이된다. 발화하지않고누출한가스나증기가재해를일으키지않고확산한다. 가스, 증기의유출과동시에화재가발생하지만, 폭발로전이되는경우도있다. 대량의증기운발생한후화재로화염의속도가빨라져서폭풍이발생한다. 화염속도가음속을넘으면폭굉이되어서더욱강한폭풍을일으키게된다. 이러한대량의가연성물질유출사고는대부분폭발을발생시키고다량누출된가연성증기가발화하기전에공기와잘혼합되어양론비에가까운조성의가연성혼합기체를만들면이러한폭굉의발생가능성이크다. 2. BLEVE(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) 프로판등액화가스탱크의외부에서화재가나면탱크가가열되어내부의액체에높은증기압이발생하고그증기압이탱크의내압을초과하게되면결국탱크는파열에이르게된다. 이때파열이발생하는지점은탱크의기상부와면하는부분인데, 그것은액상부와면하는지점은외부에서화염에의한열을받는다해도그열을내부의액상으로효과적으로전달시키나기상부와면하는지점은액체보다낮은기체의열전도 51

60 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 율로인해열을효과적으로전달하지못하고축적하여결국높아진내압을견디지못하면국부적인가열에의한강도저하에따른파열이일어나기때문이다. 파열이발생하면탱크내부에액화된상태로저장되어있던가스는빠르게기화하면서파열점을통해외부로확산된다. 확산된가스는주변의공기와혼합되어폭발성혼합기를형성하고존재하는화염을착화에너지로하여다시폭발하게된다. 이현상을단계별로분석하면물리적폭발이순간적으로화학적폭발로이어지는것으로볼수있다. 이현상을 BLEVE(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) 라고한다. 예를들어단계적으로설명하면, 프로판탱크가화염에노출되면탱크내의압력이상승한다. 이때문에안전밸브가작동하고내압을방출한다. 그러나탱크가너무가열되면안전밸브로는파열을방지할수없다. 압력용기등에사용되는두께 13mm의강판은보통최저인장응력이 414MPa, 설계응력이 100MPa인데화재에노출되면 690 에서 8분후에그값에도달하게된다. 이온도에서는압력에의하여 2.5분후에파열된다고예상된다. 실제화재에서파열될때까지의시간은 10~30분이다. [ 그림 1-6] 전형적인화이어볼의성장 1 액화가스의탱크가파열하면순간증발을일으켜가연성가스의혼합물이대량분출 2 이것이발생하면지면에서반구상 (A) 의화염이되어부력으로상승하는동시에주변의공기를빨아들임 3 주변에서빨아들인화염은공모양 (B) 으로되고더욱상승하여버섯모양 (C) 의화염을만듬 탱크의일부가파괴되면그때까지탱크내부에서평형상태에있던기상부와액상부가압력이방출되기때문에평형이깨어진다. 이것을보상하고열역학적으로평형이되려면상압고온의액상부가급격히증발하여기체로되는수밖에없다. 이때 52

61 문에내용물은미세화하면서강한힘으로용기에부딪혀서이것을파괴함과동시에외부로분출된다. 이때주위에는이미화염이존재하므로즉시이증기운이착화하여폭발적으로연소를일으켜화염이발생된다. BLEVE 에의해발생된화염은최초엔지표면부근에서발생하여거대하게성장하는데, 반구형의형태를형성한후부력에의해상승하면서버섯모양으로변하는데이화염을파이어볼 (Fire Ball) 이라한다. 제 1 편 연소이론 3. BLEVE와 Fire Ball 가. 정의 - BLEVE(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) 란액체가스가기화해서팽창하여폭발하는현상을말한다. 즉비등점이낮은인화성액체탱크가화염에노출되면과열된액체가폭발적으로증발하는현상을말한다. 외부와의평형을이루려는압력의폭발적인방출로증발하지않고있던액체가확산되며용기또는탱크가폭발하게된다. 나. BLEVE 의발생과정 1) BLEVE 는저장탱크가화재에노출되면용기내부의액체온도가증가하게되며 2) 이때액체의온도는기체보다열전도율이커서 300 정도까지상승하며, 용기내부기상부의경우는온도가매우증가하여 (1,000 정도 ) 위험한상태에이른다. 3) 특히기상. 액상부분의경우철의접합부가급격한인장력의감쇠와항복점이저하되어저장탱크가파열되면서탱크내부의고온고압의가스가외부와평형을이루려는성질에의하여급격하게확산되어가는현상 다. Fire Ball 의발생 Mechanism 1) Fire Ball이란대량의증발한가연성액체가갑자기연소할때생기는구상의불꽃을말한다. 53

62 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 2) BLEVE 발생시탱크외부로방출된증발기체가주위의공기와혼합하여방출시의고압으로인하여탱크상부로버섯모양의증기운을형성하여상승 3) 이때증발된기체가주위의공기와혼합하여가연범위내에들어오면서점화원이있을경우대형의버섯모양의화염을형성 4) 이를 Fire Ball이라하며 Fire Ball의경우는그복사열로인한피해가심각하여매우위험하다 라. BLEVE 와 Fire Ball의차이점 1) BLEVE 의위험성은폭발압력으로탱크가파열되는순간방출되는폭발압력으로인근건물의유리창이파손된다. 2) Fire Ball의경우는그복사열로인한피해가매우커서 500m이내의가연물이모두타버릴정도로위험하다. 마. 방지대책및소화대책 1) BLEVE 방지대책 1 용기의압력상승방지를위한 Blow down 3) 방법을사용하여용기내의압력이대기압근처에서유지되도록한다. 2 용기의온도상승방지를위한조치로는탱크주위에살수설비또는소방차로물을살수하여용기를냉각한다. 2) 소방활동대책 1 현장대원은반드시방열복을착용하고현장활동에임한다. 2 현장활동대원이외의모든인원은안전지대로대피한다. 3 고막이가장약하므로고막보호용마개를착용하고현장활동에임한다. 3) 용기나배관이파괴되면서내부의고온 고압유체가외부로분출하는현상, 배기밸브또는배기구가열리기시작하고실린더내의가스가뿜어나오는현상. 즉용기내부의압력을외부로분출시키는방법을말한다. 54

63 UVCE 와 BLEVE 가스저장탱크의대표적중대재해로둘다가열된풍부한증기운이자체의상승력에의하여위로올라가버섯구름모양의불기둥 (Fire Ball) 을발생시키며그위력은수 km 까지미치는것으로알려져있다. 제 1 편 연소이론 UVCE(Unconfined Vapor Cloud Explosion) : 저장탱크에서유출된가스가대기중의공기와혼합하여구름을형성하고떠다니다가점화원 ( 점화스파크, 고온표면등 ) 을만나면발생할수있는격렬한폭발사고이며, 심한위험성은폭발압이다. BLEVE(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) : 가스저장탱크지역의화재발생시저장탱크가가열되어탱크내액체부분은급격히증발하고가스부분은온도상승과비례하여탱크내압력의급격한상승을초래하게된다. 탱크가계속가열되면용기강도는저하되고내부압력은상승하여어느시점이되면저장탱크의설계압력을초과하게되고탱크가파괴되어급격한폭발현상을일으킨다. 인화성액체저장탱크는화재시 BLEVE 억제를위한탱크의냉각조치 ( 물분무장치등 ) 를취하지않으면화재발생 10 여분경과후 BLEVE 가발생할수도있다. 55

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65 제 2 편재난현장표준작전절차 제1장 SOP 100: 지휘통제절차제2장 SOP 200: 화재유형별표준작전절차제3장 SOP 300: 사고유형별표준작전절차제4장 SOP 400: 구급단계별표준작전절차제5장 SOP 500: 대응단계별표준작전절차제6장 SSG 1(Standard Safety Guidelines) 현장안전관리표준지침

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67 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 제 1 장 SOP 100: 지휘통제절차 SOP 101: 현장지휘절차 제 2 편 재난현장 표준작전절차 1. 현장도착선착대장지휘권선언가. 선착대장은도착과함께상황실에최초무선보고실시 출동대명및선착대장지휘권선언 ( 센터 차현장도착 선착대장 ) 초기상황보고 : 대상물정보 ( 용도, 층수등 ), 요구조자, 화재의확산및규모정도 사고규모에따른추가지원요청 선착대장지휘권선언 ( 선착대장 ) 나. 후착하는각대선탑자는현장지휘관에게현장도착보고후임무지정을받고배치 다. 상급지휘관이현장에도착하면지휘권이양절차 (SOP 103) 에따른지휘권이양 2. 지휘 ( 통솔 ) 위치선정및상황평가 직접지시가가능하고, 현장상황이잘보이는지휘 ( 통솔 ) 위치정함 한번돌아봄의원칙 - 진압활동의효과성평가, 현장위험요인및자원할당상황파악 현장지휘소설치기준 (SOP 102) 에따른현장지휘소위치선정 59

68 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 3. 상황분석에따른대응활동전략선정 주변정보원 ( 주민, 선착대원, 상황실, 소방활동정보카드등 ) 으로부터정보수집및상황평가 대응활동전략선택기준에따른전략선정 문제해결에소요되는자원파악및추가자원요청 4. 전략선택기준 가. 공격 : 신속한문제해결을위한적극적공격중심 ( 예 : 화점진압 ) 나. 공격적방어 진압위주로우선, 동시에방어활동을위한예비수단준비 다. 방어적공격 화재확산방지위주로우선, 동시에화점공격진압자원배치 라. 방어 화재확산을방지하는것에한정하여자원을활용 5. 대응활동계획수립 시행가. 안전을최우선으로한대응우선순위결정 요구조자가있는가? 대원들의안전위협요소는있는가? 외부확대위험이있는가? 내부확대위험이있는가? 화점진압이가능한가? 정밀검색및잔화정리가필요한가? 60

69 나. 임무부여 명령통일의원칙및각방면및단위지휘관을지휘소집결임무부여원칙에입각하되현장상황에따라무전 ( 전령 ) 을통해임무부여가능 기존조직단위 ( 본부, 서, 센터 ) 를임무단위로하는것을원칙 임무단위지휘관과현장지휘관과통신수단확보, 부여된임무수행상황을수시로평가 조정 긴급탈출또는철수시집결장소를공시 제 2 편 재난현장 표준작전절차 6. 현장지휘조직개발 운용 가. 원칙 : 통솔범위, 권한위임, 명령통일, 점진적조직화원칙준수 나. 단위지휘관지정 ( 조직화 ) 상급단위대는방면, 지역, 임무 ( 기능 ), 건축물층별로지정 지휘참모는도착순서와전문성을고려안전담당, 연락공보담당, 대응계획부장등임무별로필요에따라지정 다. 비상소집인력운용 ( 내근 / 비번자 ) 비상소집시집결장소공시, 지휘소에비상소집응소부비치하고응소자는서명 임무배정시까지자원대기소이탈금지, 응소자는개인안전장구지급 장착 라. 사고의복잡성또는규모를고려하여현장지휘조직확장운영 마. 현장교대조운영 담당지휘관및안전담당은대응활동계획 (IAP) 에투입시간과철수예정시간기록 교대조의순환은현장지휘관의판단에따라 2교대또는 3교대로편성 교대투입과철수시보고및현장인수 인계철저 61

70 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 7. 현장철수 복귀 가. 현장전술검토회의개최요건 (SOP105) 에따른운영검토 나. 현장철수 복귀지시 현장인원점검 : 단위대별인원이상유무보고지시, 필요시특정장소에집결인원점검 현장장비점검 : 인원점검완료후장비점검실시 인원 장비이상유무확인후현장철수 복귀지시 다. 관계자현장인계 SOP 102: 현장지휘소 ( 통제단 ) 설치 운영기준 1. 통제단가동준비가. 약식통제단을우선구성하고사고규모등상황에따라정식통제단으로확대운영 약식통제단 : 지휘차 + 상황판 + 소방공무원등 특정통제단 : 상황별필요부 ( 반 ) 만가동 정식통제단 : [ 통제단의모든기능 ] 나. 현장의인력, 소방서잔류자, 상황실근무자, 비번자별임무분담 현장인력 : 약식통제단구성 잔류자및비번자 : 소요물품및장비를수집하여현장으로이동 설치 상황실근무자 : 유관기관통보, 자원동원 다. 비상소집인력운용 ( 내근 / 비번자 ) 62

71 비상소집시집결장소공시, 지휘소에비상소집응소부비치하고응소자는서명 임무배정시까지자원대기소이탈금지, 응소자는개인안전장구지급 / 장착라. 통제단설치시유의사항 헬기의하향풍에의해통제단시설및물품파손주의 비 바람에의한통제단기능정지 ( 저하 ) 방지조치 일반군중, 언론관계자등으로부터통제단분리 보호책강구 일반시설과구분될수있도록통제단임을명확히표시 제 2 편 재난현장 표준작전절차 2. 현장지휘소설치위치 재난대상물은물론그주변까지도조망할수있는곳 ( 가시성 ) 붕괴 낙하물 폭발력 열복사 소음 연기등의영향이적은곳 통신과전력공급에지장이없는곳 오염되거나지반이약하지않은곳 차량 장비 인원의활동을방해하지않는곳 현장과외부로의출입이용이한곳 차폐성 ( 구경꾼등여러요소로부터의차폐 ) 이좋을것 현장지휘체계부서별로적절한작업공간이확보될것 ( 독립성 ) 비상상황의확대에따라현장지휘체계를확장가능한곳 ( 확장성 ) 3. 현장지휘소비치물품 ( 긴급구조및현장지휘에관한규칙제14조 ) 조명기구및발전장비 확성기및방송장비 재난대응구역지도및작전상황판 개인용컴퓨터 프린터 복사기 팩스 휴대전화 카메라 ( 스냅 동영상촬영용 ) 녹음기 간이책상및걸상등 지휘용무전기및자원봉사자관리용무전기 63

72 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 종합상황실의자원관리시스템과연계되는무선데이터통신장비 통제단보고서양식및각종상황처리대장 그밖에현장지휘관이필요하다고판단되는장비 물품 SOP 103: 지휘권이양절차 1. 지휘권이양목적과시기가. 지휘권이양목적 지휘권이양 : 선착지휘관과후착지휘관또는상급지휘관과하급지휘관간에지휘책임을인수 인계하는것 재난현장에대한지휘책임의명확화와지휘권의공백이발생하지않도록하기위함이다. 나. 지휘권이양의시기 법적으로관할기관에서지휘권을행사하도록규정하고있는경우 효율적재난대응을위하여지휘권의변화가필요한경우 사고의복잡성이변화할경우 재난대응기간이장기화되어현장지휘관의휴식이필요한경우 현장지휘관의개인적인긴급사태발생시 상위의지휘관이현장에도착할경우등 2. 지휘권이양시브리핑내용 재난현장의상황 대응활동계획 (IAP) 에근거한현장대응목표와우선순위 현재까지구축한긴급구조통제단조직도 자원할당내역 64

73 요청한자원과지원된자원현황 자원대기소, 자원집결지와같은부대시설물현황 재난통신계획 현장상황진단과관심사그리고다른중요한문제들 지휘참모와일반참모소개 3. 지휘권이양절차가. 지휘권을인수할지휘관이재난현장에도착하는즉시지휘권을이양 제 2 편 재난현장 표준작전절차 나. 상위지휘관이재난현장을떠나야하거나직접적인지휘임무를수행하기곤란할경우, 상위지휘관은하위지휘관또는동급지휘관에게지휘권을이양가능 다. 지휘권은공식적인절차를통해서이양 인수인계지휘관이서로대면을원칙 지휘권을인계하는지휘관은재난상황 대응활동상황 동원자원현황등을브리핑 지휘권을인수하는지휘관은제반재난상황을파악 평가완료 지휘권이양 을선언한다. 지휘권이양사실을무선통신등을통해서전대원에게전파 상황이급박할경우, 지휘권을인수한다는후착 상위지휘관의간명한의사표시로도지휘권이양가능 라. 지휘권을인수하지않은상위지휘관은하위지휘관의지휘권행사에개입불가 마. 지휘권을인계한지휘관은지휘권을인수한지휘관의직근에서또는무선통신을통해참모역할수행 65

74 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 바. 재난의규모 복잡성등을고려하여지휘권분할 위임가능 분할 위임된지휘권은단일한계통으로행사 지휘권을분할 위임받은지휘관은소관사항에대해서만지휘 다른지휘관의소관사항에서오류발견시상위지휘관또는해당분야지휘관을통해서시정조치 1순위지휘계통 : 선착대장 ( 센터장 부센터장 구조대장등 ) 현장대응계장 ( 방호 구조 진압 ) 현장지휘과장 ( 방호 구조 진압 ) 장관 ( 중앙소방본부장 ) 사. 현장지휘는공식지휘계통인선착대장-현장대응계장-현장지휘과장-소방서장- 소방본부장에의해이행 아. 현장도착간부는현장지휘관에의해임무지정을받을때까지는현장지휘소에대기, 승인없이현장지휘소를이탈못함 SOP 104: 지휘활동기준및통합지휘절차 1. 지휘형태선택기준가. 전진지휘 최일선에서임무중심지휘방식, 즉각적 공격적활동이필요하고지휘권을이양하는것이부적절한경우선착대장이사용 배연, 검색구조, 내부수관관리등과같은실제임무를이행하는단위지휘관이사용가능 나. 이동지휘 지휘관이재난현장주위를돌아다니며지휘, 원칙적으로방면지휘관만사용가능 66

75 다. 고정지휘 공식화된지휘위치에서단위지휘관을총괄지휘, 다수의단위대를총괄조정할경우고정지휘를원칙 고정지휘소는지휘차또는현장지휘소 2. 지휘활동기준 모든지시는수령자에게확실히전달하고전달여부재확인 음성 ( 무선통신 ) 으로지시하는것을원칙단, 명확히하거나보존이필요한경우문서나컴퓨터파일로지시가능 지시된사항이실행되고있는지수시로확인 활동목표는구체적으로제시하고, 이행상황을수시로확인 지휘방침 ( 전술 ) 에따라일관성을유지 인명구조와대원의안전확보를가장우선 임무단위와대원들의활동이상충되거나중복되지않도록함 모든자원은공정하게배분, 균등하게부하를받도록조정 비전문적이며감정적이거나즉흥적인외부인 ( 구경꾼, 기자, 정치인등 ) 의부당한관여차단 활동목표, 실행방법, 재난정보등에대해서수시로재평가실시 대두되는난제와위기를해결할수있는방안을제시하거나해결할수있도록동기부여 지휘업무를지원할참모를두고이들을적극활용 무선통신을통한원격지휘를원칙, 필요에따라현장을직접확인하거나대응활동참여가능 지휘위치 ( 통제단 ) 에서고정지휘를원칙, 필요시이동지휘가능 무선통신을녹음하거나일지또는상황판에지휘내용기록 정리토록조치 ( 기록사항 : 시간, 수명자, 전달방법, 지시내용등 ) 실패하거나역량이부족하거나피로한대원 ( 임무단위 ) 적시교체 ( 배제 ) 대원들의불평불만, 위험확산등에의한동요되지않도록할것 제 2 편 재난현장 표준작전절차 67

76 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 대외적으로통제되어야할정보와신속히전파되어야할정보를명확히구분 관리 재난의원인규명이나범죄수사에필요한증거훼손유의 재난의원인 피해조사는초기부터작업 지휘를위한명령과보고는소방전술용약어표준또는호출부호를사용하고, 약어또는호출부호이외의내용은표준일상어를간명하게사용하여전파사용을최소화 3. 유관기관통합지휘절차 각유관기관단체의연락관은현장도착즉시현장지휘소의연락담당에게소속기관단체, 직책, 성명, 연락전화번호통보 무전기를지급받은후현장지휘소에상시대기 현장지휘관 ( 연락담당 ) 은유관기관연락관에게임무를부여시해당유관기관의연락관을현장지휘소에즉시소집 현장지휘관 ( 연락담당 ) 은유관기관의임무를부여시임무종류, 임무장소, 임무완수시간등을결정, 연락관회의를통해분담결정 유관기관의연락관은현장지휘관 ( 연락담당 ) 으로부터임무를지정받아소속기관이나단체의지휘관에게보고한후임무를수행하고, 임무수행결과를현장지휘관 ( 연락담당 ) 에게즉시보고 유관기관의연락관은현장철수시현장지휘관 ( 연락담당 ) 에게통보하고분배받은무전기를반납후철수 SOP 105: 위험구역진입절차및대원긴급탈출절차 1. 위험구역진입절차 현장위험요인 ( 유해물질, 폭발, 비산, 붕괴, 열복사등 ) 숙지 필요시경계구역설정 (Fire-Line 등안전선설치 ) 68

77 위험요인에대한유해성, 제독, 제거방법정보확인 활동목표와절차, 조치방법, 긴급탈출방법, 통신방법, 교대방법, 적응안전장구와장비결정 개인안전장비착용상태는대원상호간교차점검후지휘관, 현장안전담당관최종점검 진입팀과별도로긴급대응팀구성 지휘관 ( 안전담당 ) 의최종지시, 승인을받고진입 제 2 편 재난현장 표준작전절차 2. 대원긴급탈출절차 현장지휘관, 안전담당, 단위부대지휘관은긴박한위험이감지되는즉시긴급탈출지시 무전기, 지휘차의방송장비, 재난현장방송시설, 소방차의싸이렌등기준데시벨의 1.5배이상의장비를사용하여긴급탈출지시를전파 무전기, 지휘차의방송장비 : 음성으로 긴급탈출 5회반복 싸이렌 : [5초취명 ] - 3초간격 - [5초취명 ] - 3초간격 - [5초취명 ] - 3초간격 - [5초취명 ] - 3초간격 - [5초취명 ] 을지속반복 1차전파이후 2분이내 2차로전파, 2차전파이후 5분이내인원점검실시 미확인대원이있는경우 3차전파와동시에추가적인위험요소를확인한후긴급대응팀투입 SOP 106: 현장전술검토회의운영절차 1. 정식또는약식전술검토회의개최요건 유관기관단체의지원이필요한사고 다수출동대의출동으로인한전반적자원통제가필요한사고 분석을통한교훈적가치가있는사건등비일상적사건 시민이부상또는사망한사고 69

78 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 활동대원이심각하게부상을입거나순직한사고 작전상안전관리의필요성이심각하게고려되었던위험한사고 2. 전술검토회의운영절차 회의주제를구체화하고참석범위, 시간, 장소를결정 통보 회의에필요한자료와장소준비 - 사고일시, 장소, 원인, 피해상황및대응상황등개요전반 - 유관기관간협력대응조치상황과결과분석 - 피해발생원인분석, 피해감소를위한소방활동전반문제점 - 소방활동성과종합평가, 교훈과개선과제 - 향후조치할사항 회의시작선언 회의 ( 토론 ) 주제를설명후관련정보제공 참가자의의견과정보를취합 회의결과정리 ( 결정 ) 회의결과통보 회의결과의이행을확인 이행상문제점을발굴 시정 추가적회의개최필요성을판단 70

79 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 제 2 장 SOP 200: 화재유형별표준작전절차 SOP 201: 화재시임무별표준작전절차 제 2 편 재난현장 표준작전절차 1. 인명구조작전절차가. 모든소방활동에있어인명탐색및구조를최우선실시 요구조자용안전장구휴대, 2인이상 1조로활동 구조우선순위는어린이 노인및장애인 여자 남자, 중상자 경상자 정상인 사망자 부분사체순으로 사망자와부분사체는시트로덮어현장보존 적절한교대및탐색상황정보의교환 요구조자발견즉시안전확인후구조방법보고, 2차사고대비지원요청 필요시진압대의엄호주수와탐색 구조활동병행 나. 소방력투입의우선순위 드러난요구조자가치명적인위험에직면하거나예상되는지점 보이지않은요구조자가치명적인위험에직면하거나예상되는지점 요구조자가있을것으로추정되는지점 요구조자가치명적위험은없으나공포나자력탈출이힘든지점 화재상황을고려할때요구조자가있어도사망이확실한지점 다. 행동요령및안전조치 출입구나벽쪽에서부터순차적으로검색 탐색구역, 역할분담, 탈출경로등은투입전에명확히인식 71

80 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 중복탐색방지를위해모든대원들이인지할수있는사전약속한방법 ( 현장물건이용, 리본, 락카, 문개방등 ) 을활용하여표시 대원이방향을잃거나고립되지않도록하기위한조치강구 2. 대원고립상황대응절차가. 고립시확인사항 현위치, 출입구방향, 낙하물및붕괴우려등 공기호흡기잔압, 랜턴의조도, 무전기감도 주변화염과연기의유동상태 소방호스, 라이트라인, 로프등과같은지표물 다른대원들의소리, 장비가작동하거나부딪치는소리등 나. 탈출방향결정 호스커플링의수나사쪽, 놓여진소방장비하단방향이출구 빛또는신선한공기가들어오는방향 대원들이나소방장비의작동소리가나는방향 소방차량의사이렌소리가나는도로쪽또는경광등불빛이보이는방향이더안전 다. 고립사실알리기 무전기, 큰소리, 개구부로물건던짐등으로외부에도움요청 개인용안전경보장치작동 쇠막대등을이용하여벽 구조물등을규칙적으로두드림 라. 행동요령및안전조치 구조활동에임하고있는소방력이외에는위험에직면한고립된대원에대한소방력을집중투입, 다른대원들의동요방지 진입부터현위치까지의진행회상등수집된정보로탈출구상 72

81 공기호흡기의사용시간연장을위한호흡조정 벽에닿으면한쪽방향을정해서일직선으로기어감 창문까지다다른경우손또는머리를내밀고구조요청 기타상황에맞는적절한방법과수단을동원하여구조요청 3. 낙하물 붕괴위험대응절차가. 낙하물제거선행작업 제 2 편 재난현장 표준작전절차 전등, 선반위물건, 부착물등낙하위험물품은사전제거 깨진유리제거시낙하지점의대원이있는지를확인하고, 접근경계및 낙하물 조심통보 나. 붕괴 폭발등으로인한낙하위험성확인 최성기에는콘크리트벽의폭열로박리나균열주의 폭음, 균열음, 분리 낙하음등소리와건물진동감지 다. 화재건축물의도괴또는붕괴방지 예측 대처 소화수는최소화하고뿌려진물의배수방안강구 구조물에충격이나진동을주는불필요한직사주수금지 붕괴가임박한위험한부분은사전제거하고붕괴된건축물에서지지역할인수직방향의벽, 기둥은제거하지않음 건물은화염에장시간노출되고대량방수하면붕괴유의 붕괴우려시건축물의높이에해당하는거리밖까지대원철수 4. 대원추락사고예방조치가. 추락 전도위험요인 대리석등매끄러운바닥, 겨울철동결, 연기로인한시계미확보 웅덩이, 꺼진바닥등강도가약해진구조물파악 73

82 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 폭발현상이있었던곳, 최성기를지난곳, 다량방수한곳 슬레이트지붕, 플라스틱지붕, 기와지붕등 나. 행동요령및안전조치 외력에의한추락 전도사고발생뿐만아니라대원들의부주의또는현장적응력부족으로발생할수있는사고에도대비 안전밸트 로프등을이용, 몸을지지물에연결 갈고리, 도끼등으로디딜곳의강도확보 목조 조적조건물은옥내중앙부를피하여벽쪽으로위치 5. 방수임무수행절차가. 운전원의펌프조작 펌프조작및소방차량하차시고임목설치후펌프조작 화재현장을볼수있는방향에서조작하고수원확보유의 ( 불가시현장확인이용이한지점에서조작 ) 표준방수압력기준으로단계적으로방수압력조절및방수압력의급격한변화금지 관창수또는지휘자의방수신호를받고방수 나. 관창수의방수위치 견고하고미끄럽지않은곳 퇴로를확인하고, 여유수관확보 방수위치로부적합곳은낙하물위험지점인창문, 간판, 작업자의아래와연소건물의개구부옆 다. 관창수의방수요령 직사주수, 분무주수 ( 고속, 중속, 저속 ), 확산주수, 반사주수등주수요령및특성, 안전관리에대한충분한숙지 74

83 실내전체가연소하거나농연으로화점을확인이곤란한경우에는 천장 벽 수용물 바닥 순으로주수 연소되지않은부분쪽에서연소되고있는부분으로주수 나트륨등제3류위험물 ( 금수성물질 ) 은주수금지 밀폐된공간의작은개구부를통해주수시화염및연기분출유의 양쪽개구부의한쪽에서방수하면다른쪽은화염및연기분출유의 특고압설비등전기설비에대해 "Off" 등확인되지않은상태에서주수금지 제 2 편 재난현장 표준작전절차 라. 안전한방수자세 관창을약간열어놓고, 물이오는것을주시하여방수반동유의 일거에많은물의분출로인한강한반동에대비지지물활용 방수반동은분출되는물의양과속도에비례 방수위치가높은경우소방호스지지확보 고온체방수시증기폭발대비충분한거리와낮은자세유지 6. 방수포활용절차가. 방수포를활용한주수요령 화재실내진입대원이있을경우원칙적으로방수포사용금지, 방수포사용시는건물내진입대원과사전정보공유 ( 열기역류로인한안전사고방지 ) 다량주수와강한파괴력으로화세가강한화재와국부파괴에활용 방수포사용시소화전이나물탱크차로부터즉시급수조치 방수시가공고압전선에닿지않도록하는등안전에유의 나. 사다리를활용한주수 2인 1조로사다리운반법, 설치및등반법에의거실시 사다리설치각도는약 75 유지 옥상난간 창틀보다가로대를 2개정도높게전개 사다리위에서작업할때한쪽다리를가로대에감아서지지 75

84 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 사다리에서횡방향주수및반동력으로인한추락 전도에대비 7. 소방호스연장표준절차가. 소방호스연장지침 전개방향은 소방차량 방수위치 또는 위쪽 아래쪽 소방차량 방수위치 모퉁이에는여유호스확보 옥내계단으로연장이어려울경우건물개구부에서로프를내려 말뚝매기및옭매기 로묶어서소방호스를끌어올림 높은곳의한지점에서다른지점으로소방호스가건너갈때에는사다리 파이프등으로받침 방수위치가높은곳일경우, 중간또는방수위치부근에서소방호스를지지물에감거나결착 도로통과, 외력, 날카로운물건, 화염등을감안, 안전조치 8. 굴절차및고가사다리차활용절차가. 차량부서및전개 가공전선 간판등상부장애물과지반경사 ( 傾斜 ), 굴신 ( 屈伸 ) 반경등전개장애여부를확인한후부서 바스켓에대원이탑승한상태에서구조활동전개 화재건물에서는즉시방수할수있도록조치 붐 (boom) 을건물에접근시킬때는풍압 ( 風壓 ), 탑승자의움직임, 방수반동, 유압밸브조작등에의한진동을충분히고려 조작속도는일정하게그리고가능한천천히유지 나. 안전조치 바스켓의적재적량준수, 가이드바 (guide bar) 를채움 대원과요구조자는안전밸트를매고바스켓과안전로프로연결 76

85 바스켓의대원과운전요원간에는통신체계유지 9. 발화점탐색절차가. 발화점확인요령 자동화재탐지설비수신반으로활용 관계자, 목격자, 신고자의의견청취 수개층에연기가차있는경우최하층부터확인 한개층의경우지상은직하층, 지하는직상층으로진입 연기흐름이빨라질수록, 농도가짙어질수록, 온도가높아질수록발화점이가까워짐 농연속에서는열화상카메라를이용하며, 장비미휴대시낮은자세로신속히사방을분무주수하여물끓는소리등으로발화부위확인 제 2 편 재난현장 표준작전절차 나. 잔화정리절차 연소구역내에서벽체, 닥트적재가연물등불씨잠복지점확인 무작위다량주수를지양하고불씨에정확히주수 화장실, 발코니, 도괴물아래등사망자검색을병행 붕괴 낙하물 유해가스등위험에유의 재발화에대비하여소방력대기또는관계자에게감시당부 화재현장보호필요시경계요원을배치 10. 인명탐색절차가. 건물내부요구조자존재가능성파악 119신고및화재사고목격자, 거주자등관계자의정보 현장도착후건물외부창문또는베란다등고립인원목격 기타물증에의한추정 주택및아파트등공동주택 : 각층별주거호실의실내등점등상태, 출입구의신발수 77

86 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 여관, 모텔등숙박시설 : 숙박부에기재된호실 사우나, 찜질방, 헬스클럽 : 이용현황 ( 락커번호 ) 또는신발장및옷장잠김상태 병원, 정신질환수용시설등층별입실현황 나. 건물내부인명탐색중점범위 발화지점의거실내부 : 화염발생반대지점의장롱, 이불, 막힌통로, 창가, 급기구등 발화층 : 발화지점과별도로구획된거실중화장실, 베란다, 엘리베이터실, 기계실등 직상층 : 농연의이동경로상의출입구계단, 막힌복도, 옥상출입문, 창가등 다. 건물내부인명탐색중점범위 여관, 고시원등미로형태의객실이많은숙박및다중이용시설의경우발화층의바로직하층내부구조사전숙지후탐색활동실시 거실인명탐색 : 출입구 바닥 벽 책상등집기류 장롱위, 내부 천장내 외부등으로체계화된원칙을규정 기타옷더미, 화재잔해물, 건물잔해, 흙더미등을중점적으로인명검색실시 라. 인명탐색우선순위 우선탐색 : 선착대가발화점또는직상층등위험지역우선탐색 교차탐색 : 발화층또는직상층등위험지역에대한선착대와후착대간의교차탐색 정밀탐색 : 인접건물등관계지역에대한정밀인명구조탐색 78

87 SOP 202: 화재시특수현상대응절차 1. 특별히고려해야할현상가. 플래시오버 (Flashover) 국부적 연료지배형화재에서전면적 환기지배형화재로급격히전이되는화재상황. 성장기에서최성기로넘어가는분기점 제 2 편 재난현장 표준작전절차 나. 플래임오버 / 롤오버 (Flameover/Rollover) 구획실내화재진행중에화염이연소되지않은가스를통과또는가로질러이동하면서연소하는화재상황. 성장기에서발생 다. 백드래프트 (Backdraft) 환기지배형화재가진행되고있는공간에산소가일시적으로다량공급됨에따라미연소가스가폭발적으로연소하는화재상황 라. 풀파이어 (Pool fire) 누출된인화성액체가고여있는곳이나위험물탱크에서화재가발생한상황 마. 보일오버 (boil over) 탱크화재에서탱크내부에고인물이비등하면서인화성액체가탱크밖으로넘쳐, 화재면이확산되는상황 바. 증기운폭발 (UVCE, Unconfined Vapor Cloud Explosion) 유출된다량의가연성가스나가연성액체에서생성된증기가대기중에서혼합기체를형성하여점화 폭발되는화재상황 79

88 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 사. 비등액체팽창증기폭발 (BLEVE) 가연성액화가스고압용기가외부화재에영향을받아내부증기압이증가하여탱크가파열되는상황 아. 파이어볼 (fire ball) 비등액체팽창증기폭발 (BLEVE) 현상에이어점화되면서폭음과강력한복사열을동반하는화구 ( 火球 ) 가버섯모양으로부상 2. 징후및대응절차가. 플래시오버 (Flashover) 징후및대응절차 실내가고온이고농연감지, 자유연소형태 폭발력으로건축물변형 강도약화로붕괴, 비산, 낙하물피해와방수모등개인보호장구이탈에대비, 자세를낮추고대피강구 플래시오버이후내 외부건물에연소확대방지주력 나. 플래임오버 / 롤오버 (Flameover/Rollover) 뜨거운가스가인접공간으로빠져나가서산소와섞이게되고, 혼합기체의급격한연소로인한화염에주의 다. 백드래프트 (Backdraft) 균열된틈이나작은구멍을통하여연기가빠져나오고건물안으로공기가빨려들어가면서경적소리와같은소리가남 아래쪽개구부개방은금지하고지붕등상부를파괴하여수직배연실시. 폭발적인화염발생과연소확대에대피방안강구 라. 풀파이어 (Pool fire) 위험물탱크에서발화, 복사열로인한화상우려 80

89 복사열위험반경 : 수포발생 = 3.5 탱크지름 (m), 통증발생 = 6.5 탱크지름 (m) * 거리 = 화염중심 대원 위험반경내방열복착용, 내폭화학자를활용하여포 ( 泡 -foam) 살포, 복사열차단및냉각주수시보일오버또는슬롭오버발생에유의, 위험반경내대원들은즉시대피방안을사전준비 흡착포, 유처리제등으로누출위험물에대한긴급방제실시 제 2 편 재난현장 표준작전절차 마. 보일오버 (boil over) 탱크화재가상당시간진행되고소화수의탱크내부유입과탱크하부벽면에물을뿌려물이증발여부확인 탱크의드레인 (drain) 밸브를개방하여탱크고인물을제거 바. 증기운폭발 (UVCE, Unconfined Vapor Cloud Explosion) 공기중으로다음과같은물질이누출, 증기생성이용이 1 상온 상압하에서액체이며인화점이상온보다낮은물질 가솔린등 2 상온에서가압 액화되어있는물질 액화프로판, 액화부탄등 3 물질의비점이상의온도이지만가압 액화되어있는물질 반응기내의벤젠, 헥산등 4 대기압하에서저온으로액화시킨물질 LNG 누출되는가스를그대로연소시켜없애는것과탱크가냉각되지않고차단하면폭발위험이있음을고려하여가스누출을차단 증기운이형성되면이후위험반경설정, 엄폐물확보, 주변가연물살수, 방열복착용등으로강력한폭발에대비 증기운위쪽에분무주수 ( 다량의수증기 ) 로증기운을확산 제거 사. 비등액체팽창증기폭발 (BLEVE) 안전밸브가작동으로누출된가스가점화되면서화염이분출되고, 탱크냉각 81

90 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 이나화염 ( 복사열 ) 차단조치가이루어지지않아탱크의수열부분이변색 변형되면서부풀어오름 탱크의상부냉각을최우선으로하고탱크주변화재진화병행 탱크의파열로파편이멀리비산하므로유의 아. 파이어볼 (fire ball) 비등액체팽창증기폭발 (BLEVE) 에이어서바로나타남 탱크폭발위험반경 : 약 150m 파이어볼지속시간 (sec) = 저장가스량 (kg) 수포생성가능거리 (m) = 114 [ 저장량 ( kg) 지속시간 (sec ) ] 통증발생가능거리 (m)=72 [ 저장량 ( kg) 지속시간 (sec) ] * 거리 = 화구중심 대원 위험반경내방열복착용및엄폐물활용 밸브나배관에서누출되는가스가연소하는화염은소화하지말고그화염에의해서가열되는면을냉각 소방력에따라탱크냉각및복사열차단을우선하고 BLEVE 현상징후상시관찰, 임박이예상되면소방력즉시대피 SOP 203: 건물화재소방시설이용절차 1. 스프링클러설비활용절차 출동대는소방차를연결송수구에부서, 호스 (65mm) 연결 스프링클러설비에의한완전진화시대원에의한잔화정리 스프링클러가설치된건물내인명검색, 대피유도신속실시 스프링클러가설치된건물의효과적인화재진압을위해서적절한배연이필요 무전기를소지한대원을스프링클러차단밸브에배치 82

91 스프링클러시스템을차단하기전에화재진압및확대방지작전이필요한적정진압대원을배치 소방호스를사용할수없는경우추가소방대도착전까지스프링클러계속사용 화재발생장소에설치된고가설비 ( 제품 ) 및장비, 가구등에대한수손피해를최소화하기위해신속한배수작업실시 전대원은보호복을완벽히착용 건물내인명검색작업시호스선과대피유도선활용 제 2 편 재난현장 표준작전절차 2. 연결송수관설비활용절차 화재현장도착이전에연결송수전담소방차량지정 - 별도의지시가없는경우, 선착대의물탱크차또는대형펌프차가연결송수소방차량임. 연결송수소방차량은현장도착즉시연결송수구인근에부서 진압요원은예비관창, 수관, 무전기등을소지하고진입 진입한대원은발화점보다아래층 (1~2층) 의방수구를확보, 발화점까지소방호스전개 운전요원은진압요원의방수구확보또는발화층도달이전에적정수압으로송수 계단을이용한현장진입을원칙으로하고방화문은닫음 화재시일반엘리베이터이용을자제하고, 비상용승강기탑승시공기호흡기면체를착용하고탑승 연결송수소방차량의운전요원및보조요원은헬멧등안전장구를필히착용 3. 방재센터활용절차및안전기준가. 지휘관은현장도착과동시에대원을방재센터에배치 간부급또는경력이많은대원을배치 관계자 ( 방재센터근무자 ) 의협조를얻어방재센터장악 83

92 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 나. 다음사항을확인하고지휘관에게보고 감지기가작동되고있는위치 ( 발화지점 ) CCTV로보이는상황 각소방시설의위치, 위험시설의위치 건물내수용인원및구획별용도, 진입및대피경로등 다. 제반방재시설의작동상태를확인하면서필요한조치 제연설비, 소방펌프, 비상용승강기등필요한시설이작동하고있지않을경우수동작동 시설이작동되지않을경우건물관계자 ( 시설관리기술인력 ) 로하여금긴급복구요구 자체방송시설로수용인원대피유도 가스계소화설비방출구역에사람이없는것을확인후작동 라. 현장활동대원은공기호흡기, 랜턴등개인장비소지 SOP 204-1: 일반건축물화재대응절차 1. 사고특성및위험요인 대상물의용도, 규모에따른소방작전전개필요 연소층접근, 입체적발생요구조자구조요령필요 밀폐구조로연기충만, 발화점및신속한상황파악곤란 창문, 간판등의파손낙하로소방대원부상우려 2. 대응절차및안전기준 처음현장에도착한지휘관은간단한상황보고 - 건물및화재규모, 인명피해여부, 연소확대여부, 풍향 풍속 84

93 - 추가소방대출동의필요성여부, 현장지휘관직책 성명 - 처음현장에도착한선착대장이현장지휘권행사 효과적인통신과적절한자원및임무조정활동은건물내화재진압작전에필수요소 인명구조는소방대최우선고려사항임 - 중복탐색방지를위해모든대원들이인지할수있는사전약속한방법 ( 현장물건이용, 리본, 락카, 문개방등 ) 을활용하여표시 - 각방, 각층별검색완료시소방무선통신이용전파병행 화재가확산될수있는샤프트, 장비배선관, 배연구등고려 모든소방대원은진압활동과정에서재산손실경감에주력 소방대원은개인안전장비를착용후화재진압현장에투입 지휘관은한순간에출동대원에위협을가할만큼악화될수있는화재와건물상황에주의 제 2 편 재난현장 표준작전절차 SOP 204-2: 아파트화재대응절차 1. 사고특성및위험요인 초기진화기회를놓치면상층부로연소확대될가능성상존 고층에서화재가발생한경우소방장비와수리이용제한 스프링클러, 옥내소화전등소방시설의적절히사용활용 2. 대응절차및안전기준 신고접수및출동단계에서아파트관리자에게대피안내방송, 진입로확보, 소방시설작동확인, 가스차단, 주정차차량이동지시, 화단장애물제거및공기안전매트설치지시 굴절차혹은사다리차가출동하고소형소방차량을우선진입 소방차량진입이곤란한경우, 소방호스연장또는자체소방시설 ( 연결송수관 85

94 소방전술 Ⅰ( 화재 3) 설비, 소화전등 ) 을활용단, 자체소방시설활용불가시를대비하여경방요원이로프및관창을소지후화재현장진입 진입과대피 ( 구조 ) 는계단 ( 현관 ) 을이용원칙 현관문개방을위한방화문파괴기, 동력절단기, 산소절단기등소지 주민안전대피 ( 구조 ) 에주력 - 발화지점, 발화층의상층, 발화층의주민및노약자우선대피 - 연기의유입 이동경로를파악, 대피우선순위결정 - 주민추락예상지점에에어매트나매트리스를설치 연기의확산을방지하고배출 다수피난자발생시방화문폐쇄, 피난경로확보, 연기차단및계단실피난구역설치 창유리, 파편등낙하물에유의 - 위험반경을발화층높이의 1/2로하되, 기상및현장상황을고려하여건물높이만큼안전구역을설정하여주민접근을통제하고모든대원은개인안전장구착용에철저를기한다. SOP 204-3: 주택화재대응절차 1. 사고특성및위험요인 화재발생건물대부분이저층건물로다른건물과인접함 노후된벽돌조건물의경우화염에의한붕괴우려상존 실내생활물품에서인체에치명적인연소가스발생 2. 대응절차및안전기준 인명검색및구조를최우선적으로고려 연소확대방지를위해난방연료 ( 가스, 유류 ) 를차단, 제거 진입하는대원은전등, 반자, 선반, 장식물, 지붕의낙하 ( 붕괴 ) 또는가스폭발등에유의 86

95 다른건물로의연소확대를차단 - 화염이분출될수있는개구부에경계관창배치 - 불이옮겨붙을수있는부분 ( 지붕, 처마등 ) 에사전살수 -비화( 飛火 ) 를경계 - 풍하 ( 風下 ) 쪽의인접건물로연소확대방지를위한소방력보강 현장지휘관은주택의붕괴등에대비하여대원들이함부로진입하지않도록하고, 대원의안전을도모하기위해현장안전요원을배치 지붕에서작업하는대원은추락, 전도, 낙하물추락방지에유의 창문으로내부진입시갈고리등으로디딜곳장력과강도확인 물이고여있는수로, 웅덩이등은로프, 헝겊등으로표시 제 2 편 재난현장 표준작전절차 SOP 204-4: 지하철화재대응절차 1. 사고특성및위험요인 지하철화재는대부분지하에서발생하기때문에화재진압, 인명구조, 대피유도등많은장애요인상존 누전, 기구내고압전선등전기적원인화재발생가능성높음 2. 대응절차및안전기준 신고접수과정에서신고자에게자력탈출요령전달 초기에배연차등충분한소방력동원 공기호흡기예비봄베확보또는충전 ( 充塡 ) 방안강구 조명및전원공급방안을강구 역의출구 ( 계단 ) 가강력한열기와농연으로진입하기곤란할경우, 통풍구를이용하여진입또는인접역을통해진입 - 진입경로는연기유동및기류 ( 급기, 배기 ) 를참고하여결정 무선통신유지 87