화재
공학
Part II
Chapter 1 화재(火災)의 정의 및 발생현황 Chapter 2 화재의 종류와 특성 Chapter 3 폭발의 개요 및 폭발 메카니즘 Chapter 4 폭발의 종류 Chapter 5 유류 저장탱크에서 발생되는 현상 Chapter 6 방폭전기설비화재(
火災
)
의 정의 및
발생현황
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화재의 정의
국민안전처 화재조사 및 보고규정 제 조 제 호 1) 2 1 화재(火災)란 “사람의 의도에 반하거나 고의에 의해발생하는 연소현상으로서소화시설 등을 사용하여 소화할 필요가 있거나 또는 화학적인 폭발현상”을 말한다. (1) ‘반하거나’의 뜻은 과실에 의한 화재를 의미하는 것으로 화기취급 중 발생하는 실화뿐만 아니라 부작위에 의한 자연발화까지 포함하며 ‘고의에 의해’라는 뜻은 사람의 의도에 의한 방화를 의미한다. (2) ‘연소현상’은가연성 물질이 공기 중의 산소와 만나 빛과 열을 수반하며 급격히 산화하는 현상을 의미한다. (3) 소화시설 등을 사용하여‘ 소화할 필요가 있다.’ 라는 것은 사회공익을 해치거나 경제적인 손실 및 인명피해를 가져오기 쉬우므로 이를 방지할 필요성이 있다는 것을 의미한다. (4) ‘폭발현상’은 착화까지는 연소와 동일하나 착화이후 급격한 압력의 전파로 폭음과함께 파괴 를 수반하는 현상을 의미한다. 화재에 대한 여러 가지 정의 2) 학문적 정의 (1) 가연성물질이 산소와 반응하여 열과 빛을 발생하면서 연소하는 현상으로 인간에게 물질 적 ․ 신체적인 손해를 주는 재해이다. 국제표준화기구 (2) (ISO) 시간적 ․ 공간적으로 제어되지 않고 확대되는 급격한 연소현상이다. 미국 실무서(3) USFA, National Fire Incident Reporting System
파괴적이고 통제되지 않는 가연성 고체 ․ 액체 ․ 기체의 연소를 말하며 폭발을 포함한다. 일본 화재보고취급요령 제 총칙
(4) 1 2
인간의 의도에 반하여 발생 혹은 확대되거나 방화에 의하여 발생되어 소화의 필요가 있 는 연소현상으로서 이것을 소화하기 위하여 소화시설 또는 이것과 같은 정도의 효과가
있는 것의 이용을 필요로 하는 것 또는 인간의 의도에 반하여 발생 또는 확대된 폭발현, 상을 말한다. ■ 화재의 특성 우발성 확대성 불안정성, , • ■ 화재로 인한 피해 감소 대책 화재의 예방 화재의 발견 화재의 진압, , •
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국내화재의 발생현황
발화요인별 화재발생현황 1) 국민안전처 국가화재정보시스템의 최근 10년간(2006년 월1 ~ 2015년 12월 기준 국내화재) 발생현황을 살펴보면 총 401,318건의 화재가 발생하였는데 발화요인별 화재 발생현황을 나 타내면 다음과 같다. 그림 [ 2.1] 발화요인별 화재발생현황발화 요인 실화 자연적 요인 방화 미상 합계 전기적 요인 기계적 요인 화학적 요인 가스 누출 교통 사고 부주의 기타 방화 방화 의심 화재 건수 93,163 35,623 2,803 1,759 5,225 191,756 8,447 2,618 4,975 16,610 38,339 401,319 비율 23.21 8.88 0.70 0.44 1.30 47.78 2.10 0.65 1.24 4.14 9.55 100 발화요인별 화재발생현황을 살펴보면 부주의가47.78%(191,756 )건 로 가장 높은 발생률을 보였고, 다음으로 전기적요인23.21%(93,163 ),건 미상9.55%(38,339 ),건 기계적요인8.88%(35,623 ), 방화건 와 방화의심 5.38%(21,585)순으로 발생하였다. 2) 부주의 화재발생현황 국민안전처 국가화재정보시스템의 최근 10년간(2006년 월1 ~ 2015년 12월 기준 국내화재) 발생현황 중 부주의에 의해 발생된 화재는 총191,756건으로 부주의에 의한 화재발생 원인을 나타내면 다음과 같다. 그림 [ 2.2] 부주의 화재발생 현황
부주의 담배 꽁초 음식물 조리 불장난 용접 절단 연마 불씨 불꽃 화원 쓰레기 소각 빨래 삶기 가연물 근접 방치 논임야 태우기 유류 취급 폭죽 놀이 기타 합계 화재 건수 58,929 29,630 11,393 11,827 22,977 24,951 1,483 7,683 8,075 854 339 13,615 190,060 비율 30.73 15.45 5.94 6.17 11.98 13.01 0.77 4.01 4.21 0.45 0.18 7.10 100 부주의에 의한 화재발생 원인을 살펴보면 담배꽁초30.73%(58,929 )건 로 가장 높은 발생률을 보 였고 음식물 조리, 15.45%(29,277 ),건 쓰레기 소각 13.01%(24,951 ),건 불씨․ 불꽃 ․ 화원 11.98% 건 기타 건 (22,977 ), 7.10%(13,615 )순으로 발생하였다. 전기적 요인별 화재발생현황 3) 국민안전처 국가화재정보시스템의 최근 10년간(2006년 월1 ~ 2015년 12월 기준 국내화재) 발생현황 중 전기적 요인에 의해 발생된 화재는 총93,163건으로 전기적 요인별 화재발생 원 인을 나타내면 다음과 같다. 그림 [ 2.3] 전기적 요인별 화재발생 현황
전기적 요인 누전 지락 과부하 과전류 단락 반단선 미확인 기타 합계 접촉 불량 절연 열화 압착 손상 층간 트래킹 화재 건수 4,454 10,488 9,576 21,898 6,062 1,068 5,815 1,402 24,123 8,277 93,163 비율 4.78 11.26 10.28 23.50 6.51 1.15 6.24 1.50 25.89 8.89 100 전기적 요인별 발화원인을 살펴보면 원인을 알 수 없는 미확인을 제외한절연열화에 의한 단락 이 23.50%(21,898 )건 로 가장 높은 발생률을 보였고 다음으로 과부하, ․ 과전류 11.26%(10,488 ),건 접촉불량에 의한 단락 10.28%(9,576 ),건 기타 8.89%(8,278 ),건 압착․ 손상에 의한 단락 6.51% 건 (6,062 )순으로 발생하였다. 방화 동기별 화재발생현황 4) 국민안전처 국가화재정보시스템의 최근 10년간(2006년 월1 ~ 2015년 12월 기준 국내화재) 의 발생현황 중 방화 및 방화의심에 의해 발생된 화재는 총21,392건으로 방화동기별 화재발 생 원인을 나타내면 다음과 같다. 그림 [ 2.4] 방화동기별 화재발생현황
방화 동기 단순 우발적 불만 해소 가정 불화 정신 이상 싸움 비관 자살 보험 사기 보복 손해 ( 목적) 범죄 은폐 사회적 반감 채권 채무 시위 미상 기타 합계 화재 건수 2,199 954 1,239 687 443 622 15 173 239 111 121 63 12,410 2,116 21,392 비율 10.28 4.46 5.79 3.21 2.07 2.91 0.07 0.81 1.12 0.52 0.57 0.29 58.01 9.89 100 방화에 의한 화재발생 원인을 살펴보면 미상 58.05%(12,410 )건 로 가장 높은 발생률을 보였고, 단순우발적 10.28%(2,199 ),건 기타 9.89%(2,116 ),건 가정불화5.79%(1,239 ),건 불만해소 4.46% 건 (954 )순으로 발생하였다. ■ 화재의 발생현황 발화요인별 : 부주의 ① 전기적요인 미상 기계적요인 방화 ․ 방화의심 부주의요인별 : 담배꽁초 ② 음식물조리 쓰레기소각 불씨 ․ 불꽃 ․ 화원 기타 전기적요인별 : 미확인 ③ 단락절연절화 과부하 ․ 과전류 단락접촉불량 기타 방화요인별 : 미상 ④ 단순우발적 기타 가정불화 불만해소 장소별 : 주택 ⑤ 차량 아파트 음식점 공장 점포 창고 계절별 : 겨울 ⑥ 봄 가을 여름
화재의 종류와 특성
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화재의 종류
국가별 화재분류 기준 1) 화재 분류 국 내 일본 미국 (NFPA 10) 국제표준화 (ISO 7165) 색상 검정기준 KS기준 가스법 일반 보통 화재( ) A 급 A 급 A 급 A 급 A 급 백색 유류 화재 B 급 B 급 B 급 B 급 B 급 황색 급 가스 C ( ) 전기 화재 C 급 C 급 C 급 C 급 청색 금속 화재 － D 급 － D 급 D 급 무색 가스 화재 E 급 황색 식용유 화재 － － － K 급 F 급 국내 (1) 국내에서는 화재구분을 수동식소화기의 형식승인 및 검정기술기준에 따라A, B, C급 ① 화재로 분류한다. 그러나 한국산업규격, (KS)기준에서는 검정기술기준에다 금속화재를D급으로 고압가, ② 스안전관리법 시행규칙 제 조에서는 가스화재를2 E급으로 규정하고 있다. 의 경우 (2) NFPA 에서는 화재구분을 급화재로 분류하고 있으며 국내의 검정 NFPA 10 A, B, C, D, K , ① 기술기준에는 없는 D급과 K급 화재를 별도로 규정하고 있다. 급 화재는 금속화재로서 다른 화재에 비해 발생빈도는 높지 않으나 화재 시 높은 D ② 온도가 발생하며 발화 후 소화가 어려운 관계로 별도의 소화약제를 개발하기 위하여 제정하였다. 급 화재란 식용유 화재로서 제 종 분말소화약제인 분말 소화기로 소화가 곤란 K 3 ABC ③ 한 화재인 관계로 별도의 화재로 구분하고 있다.국제표준화기구 의 경우 (3) (ISO 7165) 유류화재에서 NFPA에서는 가연성 가스의 화재까지 포함시킨 반면 ISO에서는 가스 ① 화재를 별도의 화재로 분류를 하였으며 통전중인 전기로 인한 화재는 분류되지 않고, 있다 즉. , C급을 전기화재가 아닌 가스화재로 분류하고 있다. 또한 식용류 화재에서, NFPA는K급으로 가연성 요리재료를 포함하는 요리기구 화재 ② 까지 포함시킨 반면 ISO에서는 급으로 조리에 의한 화재로만 분류하고 있다F . 일반 2) 화재 급 화재(A ) 일반 화재의 개요 (1) 일반화재는 ① 보통화재라고도 하며 산소와 친화력이 강한 물질에 의한 화재로 생성된, 연기가 백색이며, 연소 후 재를 남기고 다량의 물과 물을 포함하는 액체의 냉각작용이 가장 중요한 소화방법인 대상물의 화재를 말한다. 특수가연물 면화류 종이 등( , ), 합성수지 열경화성 열가소성( , ), 섬유 천연 합성( , ), 나무 ② 등 우리 생활주변에 가장 많이 존재하는 가연물에 의한 화재로 다른 화재에 비해 발 생빈도 및 피해액이 가장 높으며 생활주변에서 흔히 볼 수 있는 화재이다. 일반 화재의 발생원인 (2) 일반 화재는 주택 아파트 공장 백화점 고층건축물 등에서 많이 발생되며 유류, , , , , ․ 전기 등의 취급 및 사용 시의 부주의로 발생하는 등 다양한 원인이 있다. 불을 취급 사용하는 시설의 취급 부주의 ① 타다 남은 불티의 취급 부주의 ② 화기 및 열원을 취급 사용하는 장소에서의 담뱃불 취급 부주의 ③ 어린이들의 불장난 ④ 개인의 감정에 의한 방화 ⑤ 유류 및 전기로 인한 주택 공장 화재, ⑥ 일반 화재의 예방대책 (3) ① 일반화재를 일으키는 가연물의 종류와 수는 매우 다양하므로 화기 또는 열원의 취 급 ․ 사용 시에는 화재를 일으킬 우려가 있는 가연물의 접촉을 멀리하고 가연물은 항, 상 지정된 장소에 저장 또는 보관하여야 한다. 특히 화기 또는 열원의 취급, ② ․ 사용 시에는 화기취급 책임자의 지시에 따라 관리 및 운영이 되어야 하며 안전수칙을 항상 준수하도록 하여야 한다. 유류 3) 화재 급 화재(B ) 유류 화재의 개요 (1) 유류화재는 액체 가연물 가연성액체 포함 의 취급 부주의에 의한 화재로 생성된 연기( ) ①
가황색 또는 흑색(일반적으로 이며) , 연소 후 재를 남기지 않고공기의 차단효과인 질식 작용이 가장 중요한 소화방법인 대상물의 화재를 말한다. 위험물안전관리법 시행령 별표 의 제 류 위험물인 특수인화물류 석유류 알코올류1 4 , , , ② 동식물류 등의 인화성 액체와 가연성 액체에 의한 화재로 일반 화재보다 화재의 위험 성이 크고 연소성이 좋기 때문에 매우 위험한 화재이다. 유류 화재의 발생원인 (2) 유류 화재를 발생시키는 액체 가연물은 대부분 상온 이하의 인하점을 가지므로 상온에서 가연성혼합기 발생된 가연성 증기와 공기가 혼합되어 연소범위에 들어간 상태 를 형성하( ) 기 쉬운데 가연성혼합기를 형성한 상태에서 점화원인 열이나 화기에 접촉되면 쉽게 발, 화되어 화재가 발생할 수 있는데 이것을 나타내면 다음과 같다. 유류 표면으로부터 발생된 증기가 공기와 적당히 혼합되어 연소범위 내에 있는 상태 ① 가연성 혼합기 형성 에서 점화원인 열 또는 화기에 접촉되었을 때 ( ) 유류나 난방 기기 ② ․ 기구의 취급 ․ 사용 시 부주의로 흘러나온 유류에 점화원인 열 또는 화기에 접촉되었을 때 유류나 난방 기기 ③ ․ 기구를 장시간 과열시켜 놓고 자리를 비우거나 관리가 소홀하여 부근의 가연성 물질에 인화되었을 때 연소나 난방기구의 전도 가연성물질의 낙하 등에 의해 발화되었을 때, ④ 유류 화재의 예방대책 (3) 열기구는 본래의 사용목적 이외의 다른 용도로 사용하지 말아야 하며 열기구 주변이 ① 나 가까운 장소에 가연성 물질을 비치해서는 안 된다. 또한 한 방향으로 열기가 나가도록 되어 있는 열기구의 경우에는 가연물을 그 방향, ② 으로부터 1 m 이상의 이격거리를 유지한다. 유류는 유류이외의 다른 물질과 함께 저장해서는 아니 되며 열 또는 화기를 절대로 ③ 가까이 해서는 안 된다 특히 가솔린 등 인화성이 높은 물질은 적당한 용도에 맞게. , 사용하여야 한다. 액체 가연물로부터 발생되는 증기의 양을 억제시켜야 하며 가연성혼합기가 공기 중, ( ④ 에서 연소범위의 농도가 형성되지 않도록 환기시설을 하거나 통풍을 양호하게 해야) 한다. 전기 4) 화재 급 화재(C ) 전기 화재의 개요 (1) 전기화재는 전기 자체가 유인(誘因)되어 발화한다는 의미의 화재가 아니고 ① 전기에 의 한 기기 ․ 기구의 발열체가 발화원이 되는 화재로 생성된 연기가 청색이며 공기의 차단효, 과인 질식작용이 가장 중요한 소화방법인 대상물의 화재를 말한다.
전기화재는 그 형태가 매우 다양하고 원인규명이 곤란한 화재로 전기에너지를 이용, ② 하는 각종 기계류의 설계 부적합 구조적인 결함 시설의 취급소홀 사용자의 부주의, , , , 안전수칙 미준수 등에 의해서 발생되고 있다. 전기 화재의 발생원인 (2) 전기 화재의 주요 발화원인은 전기기기 ․ 기구의 불량 또는 과열 배선 불량 이동식 절연, , 기 전기장판 전기난로 다리미 등 및 고정식 절연기 건조기 전기로 의 취급 및 사용 시( , , ) ( , ) 의 부주의로 발생하는 등 다양한 원인이 있다 이 중 원인을 알 수 없는 미확인을 제외한. 전기기기 ․ 기구의 절연열화 등에 의한 단락이 가장 많은 부분을 차지하며 그 다음으로 과부하 ․ 과전류 누전, ․ 지락의 순으로 발생하였고 이 외에 접속부 과열 열적경과 불꽃방, , 전(Spark) 등이 있다. 단락 합선 에 의한 발화 발생원인 중 가장 높을 비율을 차지( ) ( ) ① 과전류 ② ․ 과부하에 의한 발화 누전에 의한 발화 ③ 지락에 의한 발화 ④ 도체 접속부 과열에 의한 발화 ⑤ 불꽃방전(Spark)에 의한 발화 ⑥ 전기 화재의 예방대책 (3) 적당한 용량의 전기기기 ① ․ 기구의 전기제품을 선택해야 한다. 전기 개폐기용 퓨즈는 적정용량의 것을 사용한다. ② 전열기용 전선은 비닐절연전선 대신 열에 잘 견딜 수 있는 내열 고무절연전선을 사용 ③ 한다. 플러그와 콘센트는 견고하게 제조되어 있어야 하며 서로 접촉하는 부분의 연결이 잘, ④ 될 수 있는 것을 선택하여 사용한다. 하나의 콘센트에 여러 가지 선을 연결하거나 다량의 전기기기 ⑤ ․ 기구를 사용하지 않도 록 한다 문어발식 배선 금지( ). 플러그를 제거할 때에는 전선을 잡아당기지 말고 반드시 몸체를 잡고 제거한다, . ⑥ 금속 5) 화재 급 화재(D ) 금속 화재의 개요 (1) 금속 화재는 ① 금속 및 금속의 분․박․리본 등에 의해서 발생되는 화재로 생성된 연기는 무색이며 물과 반응하여 수소, (H2), 아세틸렌(C2H2) 등과 같은 가연성 가스를 발생하 는 금수성 물질의 화재로 물 및 물을 포함한 소화약제를 사용하여 소화해서는 안 되 는 화재이다(주수소화 금지). 위험물안전관리법 시행령 별표 의 제 류 위험물인1 1 ② 산화성 고체의 무기과산화물, 제 류2
위험물인 가연성 고체의 철분 마그네슘 금속분, , 등 제 류 위험물인, 3 금수성 및 자연발화 성 물질인 칼륨 나트륨 알킬알루미늄, , 등에 의한 화재로 일반 화재나 유류 화재에 비해 서 발생 빈도는 적지만 적절한 소화대책도 부족하여 다른 화재에 비해 예방대책이 더 중요한 화재이다. 가장 적응성이 좋은 소화제는 ③ 건조사 마른모래( )이며 특히 알킬기, (CnH2n+1)와 알루미늄 의 유기금속화합물(R3Al)인 알킬알루미늄 화재 시 가장 적합한 소화약제는 팽창질석 이나 팽창진주암이다. 금속 화재의 발생원인 (2) 금속 화재는 금속 가공 시 발생되는 많은 열의 축적과 금속의 분진에 의해서 화재가 발생 할 수 있는데 이것을 나타내면 다음과 같다. 금속의 정밀가공 시에 축적되는 열이 금속표면에 붙어 있는 금속가루 분 에 가해져( ) ① 발열이 방열보다 커지면 화재가 발생된다. 마그네슘 칼륨 나트륨은 발화점이 낮은데 미세한 분말의 경우 수분과 접촉 시 수분, , ② 의 촉매작용으로 인해 화재가 발생할 위험성이 높다. 금속 화재의 예방대책 (3) 금속의 가공 시 금속분 분( ① ․ 박 ․ 리본 의 발생을 억제한다) . 금속의 가공 시 발생되는 열의 축적을 방지한다. ② 금속의 가공 작업장에는 금속분 분( ③ ․ 박 ․ 리본 이 공기 중에 부유하지 않도록 환기시설) 을 설치한다. 금속의 가공 작업장에는 건조한 상태가 되지 않도록 적정한 습도를 유지한다 금수성( ④ 물질은 제외한다). 자연발화성의 금속은 보호액 또는 저장용기에 넣어 밀전하여야 한다. ⑤ ⑥ 금수성의 금속 및 금속분 분( ․ 박 ․ 리본 은 물 또는 습기와 접촉하지 않도록 하여야) 한다. 가스 6) 화재 급 화재(E ) 가스 화재의 개요 (1) 가스 화재는 에너지의 원천이 되는 ① 연료용 가스에 의해서 주로 발생되고 있으며 이를, 취급 및 사용하는 사람의 부주의나 불안정한 상태에 기인해서 발생되는데 폭발과 함 께 폭굉을 동반하기 때문에 많은 사상자가 발생되는 화재이다. 가스 화재를 일으키는 가연성 가스는 상태에 따라 압축 액화 용해가스로 존재한다, , . ②
구 분 설 명 종 류 압축가스 ∙ 상온에서 압축하여도 액화하기 어려운 가스로 임계온도1)가 상온보다 낮아 상온에서 압축시켜도 액화되지 않고 단지 기체 상태로 압축된 가스 ∙ 일정한 압력에 의하여 압축되어 있는 가스 ∙ 용기에 충전할 때 압축가스의 압력은 약 12Mpa 이상 ∙ 상용온도2) 또는 35℃에서 게이지 압력이 1Mpa 이상의 기체상태의 가스 수소 산소 질소 메탄 액화가스 ∙ 상온에서 가압 또는 냉각에 의해 비교적 쉽게 액화되는 가스로 임계 온도가 상온보다 높아 상온에서 비교적 쉽게 액화되어 액체 상태로 용기에 충전하는 가스 ∙ 고압가스안전관리법 시행규칙 － 대기압에서의 비점이 40℃이하 또 는 상용온도 이하 ∙ 사용온도에서 압력이 0.2Mpa가 되는 경우의 온도가 35℃ 이하인 가스 암모니아 염소 산화에틸렌 이산화탄소 가스 LP 용해가스 ∙ 고압가스 용기 속에 다공물질을 충전한 후 용제를 넣고 그 안에 가스 를 고압으로 용해시켜 저장한 가스 ∙ 아세틸렌 가스는 압축하거나 액화시키면 분해폭발을 일으키므로 용기 에 다공물질과 가스를 잘 녹이는 용제 아세톤[ , DMF(디메틸폼아미 드 를 넣어 용해시켜 충전한다)] . ∙15℃ 온도에서 압력이 0Mpa를 초과하는 가스 아세틸렌 가스는 대부분 기체 상태로 존재하며 불규칙하게 운동하고 있으므로 저장, ③ ․ 취급이 곤 란하며 연소범위가 넓어 점화원이 존재하면 화재를 일으킬 위험성이 다른 가연성 물 질보다 높은 편이다. 가스를 연소성에 따라 분류하면 가연성 불연성 지연성 가스로 분류한다, , . ④ 구 분 설 명 종 류 가연성 가스 ∙ 고압가스안전관리법 시행규칙 제 조 제 항 제 호2 1 1 ∙ 수소 메탄 에탄 프로판 등, , , 32종과 공기중에 연소하는 가스로서 폭발 한계 하한이10%이하인 것과 폭발한계의 상한과 하한의 차가 이상인 것 20% 수소 메탄, 에탄 부탄, 프로판 등 불연성 가스 ∙ 자기 스스로 연소하지 못하고 다른 물질을 연소시키는 성질도 갖지, 않는 가스 ∙ 연소와 무관한 가스이다. 질소 이산화탄소 아르곤 조연성 가스 ∙ 다른 가연성 물질과 혼합되었을 때 폭발이나 연소가 일어날 수 있 도록 도움을 주는 가스 ∙ 지연성 가스라고도 한다. 공기 산소 염소 1) 임계온도 : 기체가 액체로 되기 위한 최고온도 2) 상용온도 : 운반하거나 조작하는 상태에서의 최고온도
가스 화재의 발생원인 (2) 가스 화재는 도시가스 천연가스 수소가스 아세틸렌, , , , LP가스 등의 가연성 가스가 배관 이나 기타 설비에서 누설되어 공기 중의 산소와 만나 가연성 혼합기를 형성한 상태에서 점화원에 의해 착화되어 연소되는 화재이다. 가스의 사용 및 취급 시 부주의에 의해 발생 ① 가스기구 ② ․ 기기 및 설비 등의 불량제품에 의해 발생 가스기구 ③ ․ 기기 및 설비 등의 취급 시 부주의에 의해 발생 가스기구 ④ ․ 기기 및 설비 등의 관리 소홀로 인한 가스누설에 의해 발생 가스배관의 부식으로 인한 가스배관의 폭발에 의해 발생 ⑤ 가스 화재의 예방대책 (3) 가스기구 ① ․ 기기 및 설비 등에 적합한 연료만을 사용한다. 가스기구 ② ․ 기기 및 설비 등의 통풍을 양호하게 한다. ③ 가스사용 시설의 밸브 콕, (Cock) 부분에 비누거품을 발라 가스의 누설여부를 확인 한다. ④ 가스 누설 시 창문을 열어 환기를 시킨다 이때 환기를 위한 배기팬이나 다른 전기기. 구의 사용은 스파크 등의 점화원을 발생시키는 역할을 하므로 사용하지 말아야 한다. 식용류 7) 화재(K, F급 화재) 식용류 화재의 개요 (1) 식용류 화재란 미국방화협회(NFPA 10)에서는 K급으로 가연성 튀김기름을 포함한 ① 요리재료 식물성 또는 동물성 기름 및 지방 를 포함하는 요리기구 화재까지 포함시킨( ) 화재를 말하며 국제표준화기구, (ISO 7165)에서는 급으로 조리에 의한 화재로만 분F 류하고 있다. 식용유 화재는 인화성 액체 가연성 액체 등의 유류화재인, B급 화재와 화재 메카니즘 ② 이 달라 별도의 대책이 필요하다 즉 유류화재는 유면상의 화염을 제거하면 소화가. , 되지만 식용류 화재는 유면상의 화염을 제거하여도 유온이 발화점 이상이므로 곧바, 로 재발화한다. 식용류 화재와 유류 화재의 비교 (2) 유류 화재는 흡열 증발 혼합 연소 배출의 연소 메카니즘을 갖고 복사열에 의한, ① → → → → 액면의 증발을 통해 연소가 진행되기 때문에 화염이 제거되면 복사열에 의한 증발이 없어 재발화 가능성이 없다 즉 유류는 발화점이 비점보다 높아 비점 이상의 온도에. , , 서만 액면상의 증발을 통해 발화할 수 있으므로 화염이 꺼지면 재발화 하지 않는다. 식용류 화재는 ② 인화점과 발화점의 차이가 적고, 발화점이[288 (550 )~385 (725 )]℃ ℉ ℃ ℉ 이
비점보다 낮아, 비점 이하의 온도에서도 액면상의 증발을 통해 발화할 수 있으므로 화 염을 제거해도 식용류의 온도가 발화점 이상인 상태가 되므로 곧 바로 재발화 할 수 있 다 식용류화재는 자체 발화온도보다. 50°F 이상 낮게 유지하여야 재발화를 방지할 수 있다. 식용류 화재의 소화대책 (3) 중탄산나트륨(NaHCO ① 3)의 비누화 소화효과 이용 제 종 분말소화약제1 (NaHCO3) 방출 시 나트륨 이온이 금속비누를 만들고 이 비누가 거품을 형성하여 질식효과를 갖는 현상으로 생성된 비누상 물질은 가연성 액체의 표, 면을 덮어 질식소화 효과와 함께 재발화 억제효과를 나타내며 수증기와 비누가 포를 형성하여 소화를 돕는다. 강화액 소화기인 K급 소화기 사용 ② 거품 형태의 폼 방사 ③ 냄비 뚜껑 방석 등으로 덮어 공기 공급을 차단한다 질식소화, ( ). ④ 배추 등의 야채를 넣어 식용류의 온도를 낮춘다 냉각소화( ). ⑤
2
이재정도에 의한 화재분류
구 분 소손 정도 설 명 전 소 70%이상 ∙ 건물의 70% 이상이 소손된 것 ∙70% 미만이어도 잔존부분에 보수를 하여도 재사용할 수 없는 것 반 소 30%이상 미만 70% 건물의 30% 이상70% 미만이 소손된 것 부분소 30%미만 전소 및 반소에 해당하지 않는 것 즉 소 화재발생 즉시 소화된 화재로 인명피해가 없고 피해액이 경미한 동산 부동산을 포함하여( , 50 만원 미만 화재로 화재건수에 이를 포함한다) .3
중요화재의 특성
초고층 1) 건축물의 화재 개요 (1) 최근 건축물의 대형화 고층화 심도화 인텔리전트화 밀폐화 됨에 따라 화재의 양상, , , , ① 이 복잡해지고 화재의 발생빈도도 증가하고 있다. 고층 건축물은 층수가30층 이상이거나 높이가 120[m] 이상인 건축물을 말하며 준, ② 초고층 건축물은 초고층이 아닌 건축물 층수가( 30층 이상 49층 이하이거나 높이가 이상 미만 을 말하며 초고층건물은 층수가 층 이상이거나 높이가 120[m] 200[m] ) , 50 이상인 건축물을 말한다 200[m] . 고층건물에서 화재발생시 지상으로의 피난과 격리되어 있고 외부에서의 진입과 창을, ③ 통한 소화 및 구조 활동의 제약 등 인명안전에 치명적인 약점이 있으므로 이를 극복 할 수 있는예방대책 발화방지 및 초기소화대책 연소확대 방지대책 피난대책, , , 등 종합적 인 대책을 확립하는 것이 중요하다. 초고층건물의 화재특성 (2) 일반특성 ① 가 화재발생 시 피난과 소화활동 곤란) 나 대규모적인 패닉현상 발생) 다 연소생성물이 많이 발생하고 연소확대속도가 빠름) 라 인명 및 재산피해가 크며 직) ․ 간접 피해도 크다. 마 점화원과 가연물이 공존) 공간특성 ②가 무창층 심층화) ( ) 축열효과로 인한 Flash over와 Back draft 발생 가능 나 수직관통부) 大 Stack effect로 인한 연소확대 우려 다 고성능콘크리트 사용) 폭렬로 인한 내화성 감소 라 환기지배형 화재로 화재가혹도가 크다) . 연소특성 ③ 가 강제적인 급배기) System에 의해 연기와 유독가스 확산 가속화 나 가연물량이 많아 연속확대 속도가 빠름) 다 엘리베이터의) Piston effect에 의해 연소 가속화 라) Shaft등의 Stack effect에 의해 연소 가속화
바 계단실 등에) Draft effect에 의해 방화문의 개폐와 연기제어 장해 초고층건물의 피난 및 소화활동상의 문제점 (3) 지상의 자연환경과 격리되어 있어 피난에 따른 차 피해 발생2 ① 창을 통한 피난 및 소화활동 제약 ② 연기가 복도로 유출된 경우 배출이 어렵고 피난도 곤란 ③ 패쇄성이 높은 복도 채용으로 피난경로가 복잡 ④ 최적의 피난수단을 엘리베이터로 착각하여 피해 증가 ⑤ 불완전연소에 의한 다량의 연소와 독성가스 발생으로 피난 및 소화활동 곤란 ⑥ 초고층건물의 방재대책 (4) 예방대책 ① 가 정기적인 유지관리 및 점검) 나 가연물 및 점화원 관리)
다) 3E 대책(Education, Engineering, Enforcement) 라 조직적인 방화관리체계 구성) 마 종합방재센터에서 종합관리) 바 소방안전에 대한 대국민 홍보 및 강화) 사 자율안전에 대한 인식 및 의식 전환) 아 실용단계의 화재모델에 의한 방화설계 구축) 발화방지 및 초기소화대책 ② 가 실내장식물의 난연화 및 불연화) 나 화기 및 전기 사용 제한 건물 중앙 집중방식 채택) ( ) 다 조기감지 및 초기소화 특수감지기 속동형) ( , S/P 설치) 라 약품 등에 대한 출화방지) 마 누전대비) ELB, 과부하대비 MCCB 설치 바 가스누설경보기 및 긴급차단밸브의 설치) 연소확대 방지대책 ③ 가 방화 방연구획 강화) , 면적별 층별 용도별 수직관통부별, , , 나 출입구는 방화문 및 방화셔터 설치) 다 방 배연계획으로 열 및 연기의 확대 방지) , 라 유효한 제연설비의 설치 및 유지 철저 계단실 가압방식 채택 등) ( ) 마 배관 케이블 덕트 등 관통부의 방화조치 및 연소방지조치의 철저) , , 피난대책 ④ 가 유도등) ․ 유도표지 비상조명등 중 하나를 규정에 따라 설치,
나 비상경보설비) or 비상방송설비를 규정에 따라 설치 다 통로) or 복도에 피난유도선 설치 라 양방향 피난이 가능하고 가능한 공간구성을 단순하게 함) 마 복도나 계단 출입구의 폭과 수를 피난인원에 맞도록 적정하게 산정) , 바 안전한 피난을 확보하기 위하여 인당 점유면적의 적정한 산정) 1 사 발코니 구조변경에 따른 양방향 피난 및 상층으로의 연소확대 방지 고려) 아) RSET ASET 확보 필요 현장에서의 실질적인 대책 ⑤ 가 커튼월 구조에 대한 대책 수립) 나 스카이 브리지 검토) 다 비상전원용량) 60분 부족으로 인한 피난유도시스템 구축 라 하이브리드 로봇 사용) 마 고가수조와 펌프 방식 겸용) 바 옥외계단 설치 고려) 사 중간층마다 피난층 확보 무선통신보조설비) , , CCTV 구축 아 헬리포트 설치 고려) 자 피난계단 중간층마다 지그재그 설치) 차 피난용 승강기를 피난수단으로 사용) 고려사항 (5) 고층건물은 ① 축열효과와 연돌효과가 있는 장소로무창층인 경우와다창층인 경우로 나누어 서 생각할 수 있다 무창층인 경우 축열효과에 의한 불완전연소로. CO와 독성가스가 발생되어 패닉과 질식의 우려가 있고 다창층인 경우 연돌효과에 의한 상층으로의 연 소확대 위험이 있어 소화활동상의 장애를 준다 따라서. , Active System을 강화할 필 요가 있으며 수동식 보다는 자동식인 수계나 가스계 시스템을 적용하는 것이 바람직 할 것이다. 초고층건물에서 화재가 발생하면 피해가 막대하므로 피해를 줄일 수 있는 PBD ② 성능위주 설계 대책이 필요하다 즉 성능위주 방화설 (Performance-Based Design ; ) . , 계를 통한 피난과 방화의 관점에서 화재 메커니즘을 제어할 필요가 있다.
2) 산불화재 개요 (1) 산불은 연료의 형태에 따라 ① 땅속의 유기물이 타는 지중화 화재인 훈소(Smoldering fire), 풀 ․ 낙엽 등 지표화 화재인 표면화재(Surfacefire),줄기와 윗가지까지 타들어가는 수간화와 수관화 화재인 상부층 화재(Crown fire), 비화로 나뉘는데 연소속도는 상부층 화재 (Crown fire) 표면 화재(Surface fire) 훈소(Smoldering fire) 순이다.
활엽수림이면 수관화와 비화(Spotting)로 발전되지 않고 발전이 되더라도 지속시간이 ② 짧아 대형산불의 우려가 적은 반면 침엽수림은 수관화와 비화로 발전되어 산불이 대, 형화 된다 우리나라 산불이 대형 산불로 진행되는 근본원인은 화재에 약한 침엽수인. 소나무가 주종을 이루고 수고가 평균, 6 ~8[m]로 수관화 형태로 불타기 쉽고, 이상의 강풍으로 산불연소는 급속도로 대형화되고 있다 15[m/sec] . 따라서 잡관목 제거 등 임내 관리를 하지 않았을 경우 이것들이 지표화(地表火)에서 ③ 수관화(樹冠火)로 연결되는 사다리형 가연물(ladder fuel)이 될 수 있어 위험성이 대 단히 높아진다. 최근의 산불피해는 산림지대가 아닌 야산지대에서 발생하여 산림자원뿐만 아니라 인 ④ 명 재산 가축 산업시설의 피해까지 속출되고 있다 또한 최근의 산불은 피해규모가, , , . , 점차 대형화 되고 있으며 어느 한지역에 국한된 것이 아니라 전국화 되는 것이 특징, 이다. 산불화재의 특성 (2) 화재발생시 소화활동 곤란 ① 대형화재로의 확대 용이 ② 연소생성물이 많이 발생하고 외부조건인 바람에 따라 연소확대속도가 빠름 ③ 인명 보다는 재산피해가 크며 직 간접 피해도 크다, . ④ 점화원관리 필요 가연물이 상시 존재하므로( ) ⑤ 지리적 특성으로 초기진압 곤란 ⑥ 점차 연중화 되어가는 추세이다. ⑦ 산불화재의 원인 및 문제점 (3) 원인 문제점 가옥화재시 산으로의 비화 화기취급 부주의 산에서의 잔화처리 미숙 낙뢰 캠프파이어, 쥐불놀이 생태계의 파괴 산림훼손 등 산사태 등의 수해 표토층이 약해짐 공기정화기능 감소 안전위협 유원지 사찰 등 위협,
산불화재의 형태 (4) 그림 [ 2.5] 산불화재의 형태 구 분 형 태 화 재 지중화 산림 지중에 있는 이탄층 갈탄층의 유기물이 타는 것, 훈 소 지표화 산림 지면에 떨어져 있는 낙엽 관목이 타는 것, 표면화재 수간화 나무의 줄기가 타는 것 Crown fire 수관화 나무의 가지부분 꼭대기 이 타는 것( ) Crown fire 비 화 강풍 복사 등에 의해 불꽃이 날아가 타는 것, 산불화재의 방재대책 (5) 예방대책 ① 가 정기적인 유지관리 및 점검) 나 가연물 및 점화원 관리)
다) 3E 대책(Education, Engineering, Enforcement) 라 조직적인 방화관리체계 구성) 마 소방안전에 대한 대국민홍보 및 강화) 바 자율안전에 대한 인식 및 의식 전환) 사 실용단계의 화재모델에 의한 방화설계 구축) 소방대책 ② 가) ICS 체계 구축 나 타화) 생잎 나뭇가지 이용 다 공중살포) 헬기로 입체적 소화 라 수동의 호스라인 및 노즐 사용) 마 소화약제 대책)
종 류 특 성 공중용 소화약제 증점제를 첨가하여 물의 점성을 높임 약제로는 CMC DAP Gelgard＋ ＋ 사용 Wetting agent 침투제를 첨가하여 물의 표면장력 감소 약제로는 합성계면활성제 사용 Fire brake 물의 냉각효과와 모래의 질식효과를 이용 재발화 방지 물과 모래를 혼합 Class A foam 적은 양의 포로 산림화재의 우수한 성능 발휘 압축공기포 재발화 시간이 길다, . 방화대책 ③ 가 내화수림대 조성 침엽수 보다는 활엽수 사용) ( ), ICS 체계 구축 나 방화선 구축) 폭 : 나무높이의 2 ㉠ ~ 배 풀 높이의3 , 10 , 10[m]배 이상 구축요령 ㉡ 종 류 특 성 벌개 방화선 나무 가시덩굴 등을 일정면적 벌개 박피 방화선 지표의 표토를 벗겨 구축 소기 방화선 나무의 가지 및 지표면의 가연물 제거 구거 방화선 일정하게 굴토 시행 지중화 대비 소절 방화선 맞불시행 실화 주의 다 소방대 진입로 구축) 3) 방화 개요 (1) 인간의 잘못이나 부주의로 발생하는 화재를 실화(失火)라 하며, ① 방화란 나쁜 의도를 가 지고 화재를 발생시켜 자신 또는 남에게 피해를 입히는 행위로 최근에 발생하고 있는 화재 건수 중에서 실화보다는 특정한 목적을 감추고 있는 방화가 늘고 있다. 우리나라 화재발생 현황을 원인별로 살펴보면 부주의 ② 전기적요인 미상 기계 적 요인 방화 및 방화의심 순으로 방화가 차지하는 비중이 높으며 최근 년간 조, 5 사 시 방화로 인한 화재가 감소추세에 있긴 하지만 지속적으로 발생하고 있는 것은 심각한 사회적 문제가 된다. 최근 방화사건의 특징은 재산 패해가 크고 새벽시간대에 연쇄적으로 발생하며 묻지, , ③ 마 식의 방화와 화재발생 장소가 쓰레기 주택 술집 점포 등으로 다양하다, , , .
방화의 특성 (2) 범인을 체포하기 어려운 범죄 ① 가 범인이 지문이나 혈흔 등의 증거인멸 시도) 나 범인에게 유죄판결을 내리기까지 많은 어려움 존재) 인명에 대한 방화가 재산을 대상으로 한 방화보다 많음 ② 가 주요동기가 원한이나 복수 등 개인적 감정에 기인) 나 용도별로는 주택방화가 많음) 은폐된 장소에서 많이 발생 ③ 가 화재발견이 늦어 피해범위가 크다) . 나 휘발유나 신나 같은 휘발성 물질이 촉매재로 사용되어 피해범위가 크다) . 원인 및 동기가 매우 다양함 ④ 가 정신문제 선동테러니즘 방화광 범죄은폐 원한 분노 복수) , , , , , , 나 방화파괴자 음주 약물중독 경제적 이익 영웅심리 등) , , , , 비계절적 비주기적, ⑤ 가 실화는 계절별로 보면 겨울) 봄 가을 여름 순으로 많지만 방화는 그 발생이, 비계절적이고 비주기적이다. 방화의 원인 (3) 정신 문제 우울증 정신질환 성격적 혼란 등, , ① 선동테러리즘 사회불안을 조성하기 위한 방화 정치적 시위 노사분규 등( , ) ② 방화광 방화광은 심리적 불안과 밀접한 관계 ③ 범죄은폐 살인 강도 등의 범죄행위를 방화로 위장, ④ 원한 분노 복수, , 전체 방화의 20[%] 정도로 가장 많음 ⑤ 방화 파괴자 방화로 개인적 만족을 얻는 불량 청소년 반달리즘, ⑥ 음주 약물중독, 정신적 자세 부재 ⑦ 경제적 이익 보험금과 관련 건물 및 차량 등에 행해짐, ⑧ 영웅심리 발각될 때까지 계속 방화 ⑨ 방화의 대책 (4) 시간과 장소 대책 ① 가 출입이 자유로운 대상물) 복도 계단 등에서는 가연물 정리정돈 및 제거, ㉠ 창고 출입구 등에는 시건 관리 및 외부 출입자 감시, ㉡ 설치로 사각지점을 해소하고 불법 침입자 감시 철저 CCTV ㉢
나 시건 관리의 유의사항) 창고 등에서의 시건 관리는 출입구와 창에 주의 ㉠ 차고나 주차장에서는 차량 시건 확인 ㉡ 여관 호텔 등에서는, Check out후 조기시건 실시 ㉢ 다 업무 시간외의 시간 유의사항) 화기 책임자 또는 최종 귀가자가 화기의 원인 및 시건 ㉠ 휴일 야간 등의 순회체제 확립, ㉡ 의 보관장소 검토 Master key ㉢ 현실적인 대책 ② 가 화재조사기법 과학화와 제도적인 대책) 방화의 동기가 다양하기 때문에 방화를 근절시키기엔 한계가 있다 따라서 철. ㉠ 저한 현장조사와 정확한 화재원인 규명을 통해 방화범이 발생하지 않도록 하 여야 하며 처벌규정을 강화할 필요가 있다. 국가화재분류체계방안을 도입한다. ㉡ 나 주변 환경 관리) 재래시장 다중이용시설 등에서는 의용소방대 민간단체 경찰 등이 연대하여, , , ㉠ 경계순찰 강화 방화우려장소에서는 CCTV 등을 확대하여 설치 ㉡ 다 환경설계를 통한) 범죄예방기법(CPTED) 도입 범죄의 기회를 물리적으로 차단하는 선진국형 범죄예방기술 ㉠ 아파트 단지 계획 시 보행로의 경우 차로와 인접하게 하거나 평행하게 배치 ㉡ 놀이터나 단지내 소공원은 구석진 곳에 배치하지 말고 단지의 중앙에 설치 ㉢ 라 전자감시) 전자팔찌제도 도입 선진국 수행( )
폭발의 개요 및 폭발 메카니즘
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폭발의 개요 및 폭발 조건
폭발의 개요 1) 폭발은 착화까지는 연소와 동일하나 (1) 착화이후 급격한 압력의 전파로 폭음과 함께 파괴를 수반 하는 것으로 기체나 액체의 팽창 상변화 등의 물리현상이 압력발생의 원인이 되는, 물리 적 폭발과 물체의 연소 분해 중합 등의 화학반응으로 압력이 상승하는, , 화학적 폭발로 구 분한다. 물리적 폭발은 (2) 화학적인 변화없이 상의 변화에 의한 폭발로서 원인계와 생성계가 동일하므로 온도를 낮추는 대책과 용기강도를 강화시키는 대책이 필요하며 대표적인 것이 BLEVE 비등액체 팽창 증기폭발 이다(Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion ; ) . 화학적 폭발은
(3) 급격한 화학적인 변화에 의한 폭발로서 원인계와 생성계가 동일하지 않으므
로 물적 조건과 에너지 조건을 통한 예방대책과 Passive적인 방화대책이 필요하며 대표 적인 것이 UVCE(Unconfined Vapor Cloud Explosion ; 자유공간 증기운 폭발 이다) . 폭발 조건 및 예방 대책 2) 폭발은 착화까지는 연소와 동일하므로 폭발의 조건은 발화 연소의 조건과 동일하며 폭 (1) , , , 발의 예방대책도 발화 연소의 예방대책과 동일하다, . 즉 폭발의 조건에는 (2) , 물적 조건인 폭발범위 연소범위 의 농도 압력( ) , 과 에너지 조건인 발화온도, 발화에너지 충격감도, 가 있으며 또 다른 관점으로는, 연소의 요소 관점4 이 있다. 따라서 폭발의 예방대책에는 물적 조건과 에너지 조건의 제어가 필요하며 연소의 요소 (3) 4 메카니즘을 끊음으로서 가능하다.
그림 [ 2.6] 폭발 범위 그림 [ 2.7] 폭발방지 기본개념
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폭발의 발생 메카니즘
가스폭발은 물적 조건과 에너지 조건이 만족되면 화염이 발생하여 미연가스 종류와 조건에 따라 일정한 속도로 전파하여 간다 이를 화염전파라고 하나 파동의 형태로 전파하므로 연소파라고. 하고 그 파면을 화염면이라고 한다. 화염면이 이동하는 속도를 화염전파속도라 하며 연소속도에 연 소가스 팽창에 의해 전방으로 이동하는 속도가 가산되어져야 한다 이. 화염전파속도가 미반응 매 질 속에서 음속이하의 속도로 이동하는 폭발현상을 폭연(Deflagration)이라 하고, 화염전파속도가 미반 응 매질 속에서 음속보다 큰 속도로 이동하는 폭발현상을 폭굉(Detonation)이라 한다. 폭굉은 물질내에서 충격파가 발생되는데 이 충격파는 화학반응에 의해 계속적으로 발생하는 연 소열에 의해서 지속적으로 유지되며 이런 충격파의 단열압축에 의한 온도가 자연발화온도이상 상승 될 때 폭굉파가형성된다 폭연과 폭굉으로 분류하는 이유는 폭굉의 경우 충격파 폭굉파를. , 형성하여 물리적인 충격에 의한 피해가 크기 때문이다. 폭발의 발생 메카니즘을 나타내면 다음과 같다.폭연 1) - 폭굉전이(DDT) 조건 가연성 혼합기의 농도가 폭발범위 이내일 것 (1) 혼합기가 들어있는 용기나 파이프 길이가 직경의 배 이상일 것 (2) 10 파이프의 직경이 최소 이상일 것 (3) 12 mm 폭연 2) - 폭굉전이(DDT) 과정 일반적인 전이과정 (1) [ . . . . ]착 화 압 충 폭 그림 [ 2.8] 폭연 -폭굉의 일반적인 전이과정 단계 밀폐된 배관이나 덕트 등의 미연소 혼합가스의 한부분에서 착화 발생 1 : ① 단계 화염은 전방의 미연소혼합기를 팽창시키며 전방으로 선행 화염전파 2 : ( ) ② 단계 화염 전방에 압축파 발생 3 : ③ 단계 약한 압축파가 중첩되어 강한 압축파인 충격파 발생 4 : ④ 단계 충격파의 단열압축에 의한 온도가 자연발화온도이상 상승 5 : ⑤ → 폭굉파 형성 충격파는 연소반응에 의한 방출열에 의해 유지되고 화염은 충격파에 의해 보호된다, . ⑥ 랭킨 (2) － 유고니어(Rankin-Hugoniot)곡선에 의한 전이과정 랭킨 ① － 유고니어 곡선 그림 [ 2.9] 랭킨 -유고니어 곡선에 의한 전이과정 점 파면전의 상태 초기상태 A : ( ) ㉮ ＝ , 인 지점
점 B : ㉯ C-J(Chapman-Jouget) , A점 점과R-H곡선의 접점, ≪, ≪ 인 지점 점 폭연과 준폭굉의 경계점 C : , ㉰ , 인 지점 점 이상상태 연소점 D : , ㉱ , 인 지점 각 구간별 반응 ② 반응 전 반응 후 상 태 비 고 A E점 좌측 연소 아님 R-H곡선과 교점 없음 반응영역이 아님( ) A D-E구간 약한 연소 온도 증가 압력 감소 밀도 감소, , A D점 이상상태 연소 온도 증가 압력 일정 밀도 감소, , , A C-D구간 폭연 온도 증가 압력 증가 밀도 감소, , A C점 온도 증가 압력 증가 밀도 일정, , A C-B구간 준폭굉 온도 증가 압력 증가 밀도 증가, , A B점 C-J폭굉 열역학적으로 가장 안정된 폭굉 A B점 좌측 폭굉 아님 R-H곡선과 교점 없음 반응영역이 아님( ) 연소 폭연 폭굉 의 비교
3) (Combustion), (Deflagration), (Detonation)
구 분 연 소 폭 연 폭 굉 환 경 개방계 밀폐계 밀폐계 연소형태 확산연소 예혼합연소 예혼합연소 화염전파속도[m/sec] 0.4~0.5 0.5~수십 연소속도 ( 음속) 1,000~3,500 연소속도 ( 음속) 전달 에너지 연소열 연소열 전도 대류 복사 ( , , ) 충격파 압력증가 － 수기압 정도 초기압10배 이상 특 징 정상연소 온도 상승 압력 일정, 밀도 저하 난류확산영향 → 폭굉전이 가능 충격파에 기인 온도 압력 밀도, , 불연속적으로 급상승 상태도
폭발의 종류
1
폭발의 종류
폭발은 착화까지는 연소와 동일하나 착화이후 급격한 압력의 전파로 폭음과 함께 파괴를 수 1) 반하는 것으로 폭발을, 공정별로 분류하면 원자핵의 분열 또는 융합에 의해 발생되는 핵폭발, 물리적인 변화를 주체로 한 고압용기의 과열 탱크의 감압 파손 폭발적 증발 등의, , 물리적 폭 발, 화학반응이 관여하는 연소 분해 중합 등에 의한, , 화학적 폭발그리고물리적 폭발과 화학적 폭발의 양립에 의한 폭발 등으로 분류할 수 있다. 여기서 2) , 물리적 폭발은 기체나 액체의 팽창 상변화 등의, 물리현상이 압력발생의 원인이 되는 것이고 화학적 폭발은 물체의 연소 분해 중합 등의, , 화학반응으로 압력이 상승하는 것이다. 일반적으로 압력용기의 파열 보일러 파열 등은 물리적 폭발이고 프로판 3) , , ․LNG등의 가스폭발, 가연성 인화성 액체 등의( ) 증기폭발, 화약류의 고체폭발, 아세틸렌 등의 분해폭발, 석탄․ 알루 미늄 분진(Dust) 등이 공기 중에 부유한 상태에서 일어나는 분진폭발 등은 화학적 폭발의 예이다. 또한 폭발이 발생할 때의 원인 물질의 물리적 상태에 따라 기상 폭발과 응상 폭발로 분류할 4) , 수 있는데 응상이란 고상, (固相)과 액상(液相)의 총칭으로 기상에 비해 그 밀도가 102~103배 이므로 응상 폭발과 기상 폭발은 그 양상이 다르다 일반적으로 화학적 폭발은 기상에서 많이. 발생되고 물리적 폭발은 응상에서 많이 발생하므로, 기상 폭발은화학적 폭발로응상 폭발은물 리적 폭발로 분류된다.2
기상 폭발 화학적 폭발
(
)
가스 폭발 1) 가연성 가스와 지연성 가스와의 혼합기체에서 가연성 혼합기가 형성된 상태 발생하는데 (1) ( ) 물적 조건과 에너지 조건을 만족하여야 한다 즉 폭발범위 내에 있고 점화원 불씨 정전. , ( , 기 등 이 존재하여야 한다) . 다량의 가연성 가스 또는 기화하기 쉬운 가연성 액체가 지표면에 유출되어 다량의 혼합 (2)기체가 형성되어 폭발이 일어나는 증기운 폭발이 대표적인 예이다. 분무 2) 폭발 고압의 유압설비 일부가 파손되어 내부의 가연성 액체가 공기 중에 분출되고 이것의 미 (1) 세한 액적이 무상(霧狀)으로 되어 공기 중에 부유하고 있을 때 착화에너지가 주어지면 발 생한다. 분무 폭발과 비슷한 것으로 박막폭굉 (2) 3)이 있으며 이것은 압력유 윤활유가 공기 중에 분, 무될 때 발생한다. 분진 폭발 3) 가연성 고체의 미분이 공기 중에 부유하고 있을 때에 어떤 착화원에 의해 폭발하는 현상 (1) 으로 단위용적당 발열량이 크기 때문에 역학적 파괴효과는 가스 폭발 이상이다. 분진 폭발을 예방하기 위해서는 불활성 가스로 완전히 치환하던가 산소농도를 약 이 (2) , 5% 하로 하고 점화원을 제거하여야 한다, . 분진 폭발을 일으키는 대표적인 물질에는 (3) 밀가루 석탄가루 먼지 전분 플라스틱 분말 금속, , , , , 분(Al, Mg, Zn, Ti )등 등이다. ■ 분진폭발의 조건 가연성 분진 ① ②지연성 가스 공기( ) 점화원의 존재 ③ ④밀폐된 공간 ■ 분진폭발이 일어나지 않는 물질 물과 반응하여 가연성기체를 발생하지 않는 것 ① ② 시멘트 석회석 탄산칼슘, , (CaCO3),생석회(CaO) 분해 4) 폭발 분해에 의해 생성된 가스가 열팽창 되고 이때 생기는 압력상승과 이 압력의 방출에 의해 (1) 일어나는 폭발현상으로 분해폭발은 가스폭발의 특수한 경우이다. 일반적으로 분해할 때 흡열하나 분해할 때 발열하는 (2) 에틸렌 산화에틸렌 아세틸렌 과산화물, , , 등이 대표적인 물질이다. 3) 박막폭굉 미스트폭발의 일종으로 윤활유 등은 유기물로서 가연성이나 인화점이 상당히 높아 보통 상태에서: 는 연소하기 어려우나 공기 중에 분무된 때에는 폭발을 일으키는 경우가 있다 즉 고압의 공기배관 또는 산. , 소 배관 중에 윤활유가 박막 상으로 존재할 때 윤활유가 인화점 이하일지라도 어떤 원인으로 높은 에너지를 가진 충격파를 보내면 관내에 부착하여 있던 윤활유가 무화(霧化)하여 폭굉으로 전이하는 현상
3
응상 폭발 물리적 폭발
(
)
수증기 1) 폭발 용융금속이나 같은 고온물질이 물속에 투입되었을 경우 고온물질이 갖는 열이 저온의 (1) Slug 물에 짧은 시간에 전달되면 일시적으로 물은 과열상태로 되고 조건에 따라서는 순간적으 로 급격하게 비등하며 상변화 액상, ( → 기상 에 따른 폭발이 발생한다 응상폭발의 대표적) . 인 폭발 사고이다. 수증기 폭발은 착화원과 가연물도 필요치 않는 상변화인 물리적 폭발로 물과 고열물의 직 (2) 접적인 접촉의 기회를 주지 않는 예방대책이 필요하다. 과열액체 2) 증기폭발 보일러와 같이 고압의 포화수를 저장하고 있는 용기가 파손 등의 원인으로 동체의 일부분 (1) 이 개방되면 용기내압이 급속히 하락되어 일부 액체가 급속히 기화하면서 증기압이 급상 승하여 용기가 파괴되면서 폭발하는 현상으로 대표적인 것이 보일러 폭발이다. 가압된 용기에서 기액평형에 있는 액체의 압력이 저하하면 과열액체가 된다 이는 압력저 (2) . 하가 빠를 때만 가능하며 이는 과열온도에 대응하는 증기압인 폭발적 비등에 의해 폭발하 는 현상으로 대표적인 것이 LP 가스탱크의 폭발이다. 액화가스의 3) 증기폭발 등의 저온액화가스가 상온의 물위에 유출될 때 급격하게 기화되면서 증기폭발이 발 (1) LNG 생하게 되는데 막비등4)의 조건에서는 발생하지 않지만 액과 액의 접촉이 가능한 수면에 강하게 낙하시키면 액화가스가 비점 이상으로 과열한계 온도까지 과열되어 순간적으로 돌 비5)가 생겨 증기폭발을 일으킨다. 증기폭발의 의미를 정확히 전달하기 어렵기 때문에 미국에서는 최근 (2) Rapid Phase Transition(RPT : 급속 상변화 라고 한다) . 4) 막비등: 증발 등의 가열조작에서 전열면의 온도가 매우 높아 액체 온도와 차가 크면 전열면에서 기포가 매, 우 활발히 생성되고 이 기포가 미처 액체 중으로 상승하지 못하여 전열면이 발생된 기포로 덮어진 상태가 된 다 이와같은 상태에서의 증발을 막비등이라 한다. . 5) 돌비 : 액체가 갑자기 폭발하듯이 격렬하게 끓어오름■ 폭발의 종류 화학적 폭발 기상( ) 물리적 폭발 응상( ) 가스폭발 － 증기운 폭발 고체폭발 － 화약류 분해폭발 － 아세틸렌 분진폭발 － 석탄 알루미늄 분진, 압력방출에 의한 폭발 수증기 폭발 과열액체 증기폭발 보일러( ) 저온액화가스 증기폭발 ■ 폭발 물질 분류 폭발 종류 물질 분해폭발 과산화물 아세틸렌 다이나마이트, , 분진폭발 밀가루 석탄가루 먼지 전분 플라스틱 분말 금속분, , , , , 중합폭발 염화비닐 시안화수소, 분해 ․ 중합폭발 산화에틸렌 산화폭발 압축가스 액화가스, ■ 폭발에 영향을 주는 변수 주위의 온도 ① ② 주위의 압력 폭발성 물질의 조성 ③ ④ 폭발성 물질의 물리적 성질 주위의 기하학적 조건 : 개방 또는 밀폐 ⑤ ⑥ 착화원의 성질 : 형태 에너지 지속시간, , 가연성 물질의 양 ⑦ ⑧ 가연성 물질의 유동 상태 : 난류 착화 지연시간 ⑨ ⑩ 가연성 물질이 방출되는 속도
유류 저장탱크에서
발생되는 현상
1
경질유와 중질유 탱크화재의 특성
개요 1) (1) 석유류화재는 경질유와 중질유에 따라 연소특성 및 대책이 상이한 점에 주의해야 한다. 경 질유란 등유보다 휘발도가 큰 상태로20℃에서 증기압이5mmHg이상인 것을 말하고, 중질 유란 등유보다 휘발도가 작은 상태로 20℃에서 증기압이 5mmHg미만인 기름을 말한다. 경질유는 인화점이 낮아 증기 발생이 용이하므로 작은 점화에너지로도 인화가 쉽고 중질 (2) , 유는 인화점이 높으므로 인화점까지 온도를 상승시켜야 인화가 가능하다. (3) 경질유는 단일성분 액체로 액온이 인화점보다 높아 예혼합형 전파로 연소확대되고 UVCE, 등의 폭발에 가까운 재해 BLEVE 를 일으킨다. ➡ 폭발방지대책 필요 (4) 중질유는 다성분 액체로 액온이 인화점보다 낮아 예열형 전파로 연소확대되고 소방대에 치명 상을 입히는 Boil-over, Slop-over 등의 재해를 일으킨다. ➡ 화재방지대책 필요 경질유 탱크화재의 특성 2) 일반적인 특성 (1) 경질유는 비점이 낮고 증기압이 100[ ]에서 4[psi] 이상인 액체 휘발유 등유 등 를( , ) ① ℉ 말하며 좀 더 범위를 넓히면, 100[ ]℉에서 2~4[psi]인 액체(JP-4연료 메탄올 에탄, , 올 등 까지 포함한다 증기압이) . 2 ~4[psi] 경질유는 상온에서도 증기공간이 연소범위 가 되어 비정상적인 위험을 초래 할 수 있다. 밀폐탱크의 경우 연소범위 내에 착화원이 존재 시 폭발로 지붕이 날아갈 수 있으므, ②로 경질유의 저장은 FRT(Floating Roof Tank)6) 등을 사용하여 증기공간을 없애 폭
발가능성을 저감시키거나 증기공간을 없애기 위해 증기공간에 불활성 가스를 주입하 여야 한다. 예혼합형 (2) 전파 액온이 인화점보다 높은 경우에 발생하는 화염전파로 액면상의 증기에는 연소범위가, ① 포함되어있는 농도영역이 존재하는데 화염은 그 증기층을 통해서 전파된다 이것은. 6) FRT : 탱크 상부에 고정된 지붕이 없이 액표면 위에 액위와 같이 움직이는 부유지붕을 가진 탱크
관속의 가연성 혼합기 화염전파와 유사한데 증기공간에 농도구배가 있고 윗면이 대, 기에 개방된 것이 차이점이다. 전파속도는 액체온도가 증가함에 따라 증가하는데 화학양론조성비로 갈수록 증가하 ② 다가 조성비를 넘으면 일정한 값을 유지하며 최대속도는 층류예혼합연소의 2 ~ 배3 정도로 밀도차에 따라 달라진다. 액면아래 온도 분포 (3) 화염중심에서 1,400 ① ~1,500℃ 정도이며 아래로 내려갈수록 온도는 낮아진다. 액면에서는 비점이 되고 액면아래의 온도는 처음과 비교 시 거의 변하지 않으므로 액 ② 체내에서는 지수함수형태로 서서히 감소한다. 재해형태 (4) BLEVE ① ② UVCE 중질유 탱크화재의 특성 3) 일반적인 특성 (1) 중질유는 비점이 높고 증기압이100[ ]에서2[ ① ℉ psi] 미만이 되는 액체로서 케로신 디, 젤 중유 원유 등이 해당한다, , . 비점이 높아 상온에서는 일반적으로 연소범위 이하가 되고 비정상적인 가열이나 화, ② 재 노출로 인해 저장탱크의 중질유가 인화점까지 가열될 때 증기공간이 연소범위가 된다. 중질유는
③ CRT(Cone Roof Tank)에 저장이 가능하며 특히 원유와 같이 다비점 성분, 의 경우는 유출을 수반하는 화재인 Boil-over나 Slop-over가 발생하는 경우가 많다. (2) 예열형 전파 그림 [ 2.10] 액면상의 화염전파에 선행하는 표면류 액온이 인화점보다 낮은 경우에 발생하는 화염전파로 액면상의 농도가, LFL(연소하 ① 한계 이하여서 화염이 곧바로 전파되지 않고 화염에 의해 미연소액면이 인화점까지) 예열이 되어야만 화염전파가 시작된다.
따뜻한 표면류에 의하여 차가운 미연소 액면이 가열되어 인화점에 도달하면 화염은, ② 그 위치까지 이동하게 되는데 그 전파속도는 일정하지 않고 가속과 감속을 반복하는 맥동형 연소확대 거동을 보인다. 액면아래 (3) 온도분포 열파( ) 그림 [ 2.11] 액면아래 온도분포 중질유는 다성분 액체로 비점이 넓어 고온의 열류층을 유면아래에 형성하는데 다성분 ① 액체 중 가벼운 성분은 유류 표면층에서 증발하여 연소하고 무거운 성분은 계속 축적 되어 고온의 열류층(Heat Layer)을 형성하는데 이를 열파라 한다. 열류층의 온도는200 ④ ~300[ ]℃이며 열류층 아래로 열흐름이 생기고 반대방향으로 물 질 이동이 생긴다. 재해형태 (4) Boil-over ① ② Slop-over ③ Froth-over 경질유 탱크화재와 중질유 탱크화재의 비교 4) 구 분 경질유 중질유 증기압 100[ ]℉에서 2~4[psi] 이상인 액체 100[ ]℉에서 2[psi] 미만인 액체 종 류 휘발유 등유, 중유 원유, 비 점 낮다 높다 증기공간 증기공간이 상온에서 연소범위 형성 상온에서 연소범위 형성 안됨 적용탱크 FRT CRT 예방대책 증기공간 형성 방지 불활성 가스 주입, 물분무설비, Vent 성 분 단일성분 액체 다성분 액체 인화점 액온이 인화점보다 높다 액온이 인화점보다 낮다 연소형태 예혼합형 전파 예열형 전파
2
경질유와 중질유 탱크화재의 재해 현상
1) 블레비(BLEVE ; Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) 개요 (1) 는 BLEVE ① 비등액체 팽창 증기폭발로 화학적인 변화 없이 상의 변화에 의한 폭발로서 원인계와 생성계가 동일한 물리적 폭발의 대표적인 예이다. 는 인화성 가연성 액체 저장탱크 지역에 화재발생 시 화재열에 의한 저장 BLEVE or ② 탱크의 온도상승과 탱크의 파열로 인한 폭발로서 온도를 낮추는 대책과 용기의 강도를 강화시키는 대책이 필요하다. 발생 메카니즘 (2) 그림 [ 2.12] BLEVE 발생 메카니즘 액체가 들어있는 ① 탱크주위에 화재 발생 화재열에 의해 ② 탱크벽 가열 ③ 액의 온도상승 탱크내의 압력증가, ④ 탱크의 강도가 항복강도 이하로 떨어져 탱크 균열 탱크 균열로 인한 ⑤ 액상 기상의, 동적 평형상태가 깨짐 급격한 압력저하로 탱크내벽에 강한 충격을 주어 ⑥ 탱크파열 Fire Ball로 발전 의 위험성 (3) BLEVE 액체온도 상승으로 인한 탱크내 체적이 ① 200배로 팽창하고 이로 인한 압력이 급상승
하므로 안전장치(Relief V/V, 파열판, Vent Stack)가 아무리 잘되어 있어도 소용이 없다.
② 인화성 액체 저장탱크는 BLEVE와 함께 Fire Ball이 형성되므로 위험성이 증대되는데 즉 폭발에 의한, 과압에 화재에 의한 복사열이 가중되므로 위험성이 더욱 증대된다.
를 해석하기 위한 모델링 기법에는 당량 단열팽창모델 등이 있다 BLEVE TNT , . ③ 의 발생조건 4) BLEVE 가연물이 ① 비점 이상 가열될 것 가연성 가스가 ② 밀폐계 내에 존재할 것 ③ 기계적 강도 이상의 압력이 형성될 것 내용물이 ④ 대기 중으로 방출될 것 ⑤ 온도상승으로 인한 탱크 파열 의 대책 5) BLEVE ① 온도를 낮추는 대책 방액제를 경사지게(1.5° 이상 하여 화염이 직접 탱크에 접하지 않도록 함) ㉮ 화염으로부터 탱크로의 입열억제 탱크외벽 단열조치 탱크 지하설치 등, ㉯ 고정식 살수설비 설치 현재 가장 많이 사용 ㉰ 그림 [ 2.13] BLEVE의 발생조건 ② 용기의 강도를 강화시키는 대책 탱크내의 압력감압 폭발억제장치 설치 ㉮ 열전도도가 좋은 물질 설치 폭발방지장치 설치 ㉯ 용기의 내압강도 유지 및 파괴방지 경년부식에 의한 내압강도 고려 ㉰ 용기의 외력에 의한 파괴방지 타물체에 의한 기계적 충돌 방지 ㉱
2) 증기운폭발(UVCE ; Unconfined Vapor Cloud Explosion) 개요 (1) 는 UVCE ① 자유공간 증기운 폭발로 급격한 화학적인 변화에 의한 폭발로서 원인계와 생 성계가 다른 화학적 폭발의 대표적인 예이다. 는 저장탱크에서 유출된 가스가 증기운을 형성하여 떠다니다가 점화원과 접촉 UVCE ②
시 발생할 수 있는 누설착화형 폭발사고로 가장 위험한 사고 유형이다. 의 발생과정 및 위험성 (2) UVCE 인화성 또는 가연성 액체 저장탱크에서 ① 가스가 누설되어 급격히 증발 증발된 가스와 공기와 혼합하여 ② 증기운 형성 실제로는 압축가스가 팽창하거나 휘발성 액체가 증발할 때 증기운 형성 ( ) 형성된 증기운이 ③ 주위 점화원으로부터 점화 ④ 폭연에서 폭굉과정을 거쳐 UVCE를 일으킴 ⑤ Fire Ball로 발전 형성조건 및 형성물질 (3) UVCE 형성조건 UVCE ① 방출되는 물질이 가연성일 것 ㉮ 발화전에 충분한 증기운을 형성할 것 ㉯ 충분한 증기운이 연소범위 이내일 것 ㉰ 난류에 의한 빠른 화염전파속도를 가질 것 ㉱ 를 일으키기 위해서는 UVCE ㉲ 고에너지 상태인 액화상태이어야 하므로 온도를 낮추 거나 압력을 가압해 주어야 한다. 형성물질의 분류 ② 그림 [ 2.14] UVCE 형성물질의 개념도 Class 물질 예 특 성 증발형태 I LNG 대기압 저온액화 열전달 증발제한 II LPG, 액화HCl, 액화NH3 상온 가압액화 Flashing III 벤젠 헥산, 비점이상 가압액화 열전달 확산 증발제한, IV 화학공정상의 유기액체 주위온도이상 가압액화 Flashing
의 액체가 되기 쉬워 위험성이 더 높다
Class II, IV Flashing .
㉮ 증발률 Flash ㉯ 여기서, : 기화된 액량(kg), : 전체 액량(kg) : 가압 액체 엔탈피(kcal/kg), : 대기압 액체 엔탈피(kcal/kg) 증발률이 이하이면 Flash 30%
㉰ Pool Fire, 초과 시 Fire Ball로 발전한다.
의 방지대책 (4) UVCE 일반적인 폭발방지대책에는 예방과 방화대책이 있으나UVCE는 제어나 진압을 통한 특 별한 방화대책이 없으므로 예방만이 최선의 대책이다. 가연성 물질의 유출을 막음 ① 가연성 물질의 재고량 최소화 ② 누설대비 가스누설 검지기 설치 ③ 누설 시 초기단계에서 시스템 자동정지 자동차단밸브 설치( ) ④ 사례연구를 통한 누출지역 보완 및 종사자 교육홍보 ⑤ 3) 보일오버(Boil-over) - 물 수증기 팽창, 단일성분 액체인 경질유는 끓는점이 같아 화염중심에서 (1) 1,400°C ~1,500°C 정도이며 아 래로 내려감에 따라 온도는 낮아져 액면에서는 비점이 되고 액체 내에서는 비점 아래로 서서히 감소하여 열류층을 형성하지 못한다. 다성분 액체인 (2) 중질유는 끓는점이 달라 저장탱크에 화재가 장기간 진행되면 유류 중 가벼 운 성분은 유류 표면층에서 증발하여 연소되고 무거운 성분은 화염의 온도에 의해 가열, , 축적되어 200 ~300°C의 열류층(Heat Layer)을 형성한다. 열류층의 온도는 (3) 200 ~300°C로 열류층 아래로 열흐름이 생기고 이 열흐름에 의해 반대, 방향으로 물질이 이동하여 고온층은 천천히 하강한다. 열류층은 화재의 진행과 더불어 점차 탱크 바닥으로 도달하게 되는데 이때 탱크의 하부 (4) 에물 또는 물 기름 에멀션이 존재- 하면 뜨거운 열류층의 온도에 의하여 물이 수증기로 변하 면서 급작스러운 부피팽창에 의하여 유류가 탱크 외부로 분출되는 동시에다량의 불이 붙은 기름을 탱크 밖으로 분출시키는 현상을 Boil-over라 한다. 소방대에 가장 많은 피해를 입히는 재해현상이다 (5) . 4) 슬롭오버(Slop-over) - 기름 팽창 열류층 (1) (Heat Layer)을 형성한 다성분 액체인 중질유는 열류층 아래로 열흐름이 생기고
반대 방향(↓↑)으로 물질의 이동이 생기나 소화활동 중 소방대에 의해 고온층의 표면에 물 포말 등 찬 물질이 투입되게 되면 열흐름과 물질의 이동이 같은 방향으로, (↑↑)교란되어 열 류층을 탱크 밖으로 비산시키며 연소하는 현상이다. 이 고온층의 표면에서부터 소화작업 등에 의한 물 포말이 주입되면 수분의 급격한 증발 (2) , 에 의하여 유면에 거품이 일거나 열류의 교란에 의하여 고온층 아래의 찬기름이 급히, 열팽창하여 유면을 밀어 올려 유류는 불이 붙은 채 탱크벽을 타고 넘게 된다, . 5) 프로스오버(Froth-over) - 거품 탱크 속의 물이 점성을 가진 뜨거운 기름의 표면 아래에서 끓을 때 기름이 넘쳐 흐르는 (1) 현상으로 이것은 화재 이외의 경우로 물이 고점도 유류 아래서 비등할 때 탱크 밖으로, 물과 기름이 거품과 같은 상태로 넘치는 현상이다. 전형적인 예는 뜨거운 아스팔트가 물이 약간 채워진 무개 탱크차에 옮겨질 때 일어난다 (2) , . 고온의 아스팔트에 의해서 탱크차 속의 물이 가열되고 끓기 시작하면 아스팔트는 탱크차 밖으로 넘치게 된다. 또한 유류 탱크 아래쪽에 물이나 물 기름 혼합물이 존재하고 있는 상태에서 물의 비점 (3) , － 이상의 온도를 가진 폐유 등을 상당량 주입할 때도 프로스오버가 발생한다. ■ 기타 재해 현상 ① 오일오버(Oil-over) 저장탱크 내에 저장된 유류 저장량이 내용적의 50%이하로 충전되어 있을 때 화재로 인하여 탱크 가 폭발하는 현상 ② 파이어볼(Fire ball) 인화성 또는 가연성 액체 저장탱크가 파열되면서 Flash 증발을 일으켜 가연성 증기가 대량으로 분출되고 상승하여 버섯형 화염을 만드는 현상으로 폭발에 의 한 과압에 화재에 의한 복사열이 가중되므로 더욱 위험한 형태이다. ③ 액면화재(Pool fire) 용기나 저장조내와 같이 치수가 정해진 액면위의 석유화재를 Pool fire라고 한다 즉 개방된 용기에 탄화수소계 위험물이 저장된 상태에서 증발되는 연. , 료에 착화되어 난류확산화염을 발생하는 화재로 화재초기에 진화하지 않으면 진화가 어려워 Boil-over나Slop-over 등의 탱크화재 재해현상으로 확대될 수 있다. ④ 분출화재(Jet fire) 탄화수소계 위험물의 이송배관이나 용기로부터 위험물이 고속으로 누출될 때 점화되어 발생하는 난류 확산형 화재로 복사열에 의한 막대한 피해를 발생시 키는 화재의 대표적인 유형이다.
방폭전기설비
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개요
방폭전기설비는 물적 조건인 1) 폭발성 분위기가 생성되는 확률과 에너지 조건인 전기설비가 점화원 이 되는 확률과의 곱이 ‘0’이 되도록 하는 것이다. 즉 폭발조건인 물적 조건과 에너지 조건을 방지하는 것으로 물적 조건인 폭발성 분위기가 2) , 생성되는 것을 방지하는 것과 에너지 조건인 전기설비가 점화원이 되는 것을 방지하는 것이 있으며 이 둘을 만족시키지 못할 경우 전기설비를 방폭화 하는 것이다.2
전기설비의 방폭대책
폭발성 분위기 생성방지 폭발성 가스의 누설 방류 체류방지 1) , , 전기설비 점화원 억제 개폐기 차단기 접점 단락 단선 지락 등 2) , , , , 전기설비 방폭화 3) (1) 점화원의 실질적인 격리 내압 유입 압력 몰드 충전 방폭구조, , , , (2) 전기기기의 안전도 증가 안전증 비점화 방폭구조, (3) 점화능력의 본질적인 억제 본질안전 방폭구조3
방폭구조의 종류
위험장소에 따른 분류 1) 위험장소 내압 유입 압력 안전증 본질안전 몰드 충전 비점화 종 장소 0 ○() 종 장소 1 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 종 장소 2 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○그림 [ 2.15] 위험장소 분류 방폭구조에 따른 분류 2) (1) 내압방폭구조(d) 점화원이 될 우려가 있는 부분을 전폐구조에 넣고 폭발성 가스가 침입하여 폭발하여도 용기는 그 압력에 견디고 접합면 개구부 등을 통해 외부의 폭발성 가스를 점화시키지, 않는 구조 장점 접합면에 패킹 대신 금속면을 사용하여 방폭성능 향상 ① 단점 무겁고 비싸며 내부폭발에 의해 내부기기 손상, ② 대상기기 변압기 전동기 개폐기 계측기 등, , , ③ (2) 유입방폭구조(o) 점화원 부분을 유중에 넣어 유면상부의 폭발성 가스를 점화시키지 않는 구조 장점 가연성 가스의 폭발등급에 관계없이 사용하므로 적용범위가 넓다. ① 단점 유량 유지 및 유면의 온도상승을 억제해야 한다. ② 대상기기 변압기 전동기 개폐기 계측기 등, , , ③
(3) 압력방폭구조(p) 점화원이 될 우려가 있는 부분을 용기내에 넣고 공기 또는 불활성 가스로 내부가 정( )＋ 압력이 되도록 유지하여 외부의 폭발성 가스가 침입하지 않도록 하는 구조 장점 내압방폭구조보다 방폭성능 우수 ① 단점 보호기체 공급설비 자동경보장치 등 부대설비로 인해 가격 고가, ② 대상기기 변압기 전동기 개폐기 계측기 등, , , ③ (4) 안전증방폭구조(e) 정상운전 중에 점화원이 될 전기불꽃 등에 대하여 전기적 기계적으로 안전도를 증가시, 킨 구조 장점 구조가 튼튼하고 내부고장이 없으므로 비교적 안전성이 높음 ① 단점 불꽃 발생 시 방폭성능이 보장이 안됨 ② 대상기기 안전증 변압기 안전증 접촉단자 안전증 계측기 등, , ③ (5) 본질안전방폭구조(ia, ib) 정상상태는 물론 사고 시 이상상태에서 단락 단선 시 전기불꽃이 발생하여도 폭발성 가, 스를 점화시키지 않는 구조, IEC 60079-11에 규정된 Test를 통과한 구조
그림 [ 2.16] 본질안전방폭구조 개념도 장점 내압방폭구조에 비해 경제적이며 소형 무정전 작업가능, ① 단점 설비 복잡 케이블 허용길이 제한, ② 대상기기 신호기 계측기 미소전력회로 등, , ③ (6) 몰드방폭구조(m) 점화원이 될 우려가 있는 부분을 컴파운드로 밀폐시킨 구조 (7) 충전방폭구조(q) 점화원이 될 우려가 있는 부분을 용기내에 고정시키고 충전물질로 충전하여 폭발성 가스 가 침입하여도 폭발하기 어렵게 하고 외부의 폭발성 가스를 점화시키지 않는 구조 (8) 비점화방폭구조(n) 정상작동 상태에서는 폭발성 가스를 점화시키지 않는 구조
