산불진화 헬기의 물 살포유형 분석에 관한 연구 Analysis of the Helicopter Fire Attack Pattern
on Forest Fire Behavior
이시영·배택훈*†
Si-Young Lee · Taek Hoon Bae*
† 강원대학교방재전문대학원, *
산림청 산림항공본부(2009. 2. 16.
접수/2009. 4. 16.
채택)
요 약
우리나라는최근숲이우거져있어산불이발생하면대형화위험성이증대하고, 인력접근이제한되어항
공기에의한진화율이 90% 이상이된다. 그러므로항공기특히헬기의산불진화활용성은점차증대될
전망이다. 아울러산불진화의전과정에있어서헬기물살포기술은안전한헬기운항과효율적인산불진
화의성공요인으로서특히, 표준화된물살포기술은매우필요하다. 그러나아직헬기물살포기술이 표준화되지않으므로인하여산불진화의효율성과안전성이떨어지고있다. 따라서본연구에서는산불 현장공중진화경험을바탕으로 11개의헬기물살포유형을제안하였다.
ABSTRACT
Because of dense forests and restriction of approaching for fire fighters, forest fire is easy to be a larger fire in Korea. For this result, the air attack was about 90% of extinguishing, so the application of aircrafts, especially helicopters, will be increased gradually. In the all process of forest fire attack, the method of heli-scattering water was the chief element of success of efficient forest fire attack and safe flight. Therefore, a standardized method of heli-scattering water was required. However, as it was not already standardized, a efficiency and safety of fire fighting have been decreased. In this study, we suggest a 11 patterns of methods for scatterling water based on a actual experience of air attack.
Keywords :Forest fire, Fire fighters, Air attack, Heli-scattering water
1. 서 론
우리나라는국토의
65%
가산림이며1973
년부터시 작된산림녹화정책의성공적인달성으로산림이울창 해지고낙엽이 퇴적되는등산림내의구성물의밀도 가높아져 산불이발생하면대형화 될위험성이매우 크다.
또한우리나라는산림분포가유령림에서장령임으로 전환하는 단계에있고불에 잘타는침엽수림이 산림전체면적의
42%
를차지하고있다.
1)또한잡관목 이많고급경사로 형성된 산악지역이많아서 산불발생시
2000
년삼척산불경우와같이1.5~2km
비산화도발생하고
,
특히급경사지형에서의인력접근이매우제한되므로 항공기에 의한 산불 진화율이
90%
이상을차지하고 있다
.
2)항공기가산불에 사용된최초의 기록사례는
1919
년 여름캐나다 궤벡시 국토산림보호국과협의하여 운영 중인 마리스벨리 보호협의회HS2L
고정익항공기(2
대)
에의한 것이다
.
동년미국에서도 미 서부해안지역에 서산불예방과순찰비행을실시하였다.
항공기의한산 불공중진화는 그 후점차 개발되었다.
미국에서의 산불공중진화 시도는
1930
년과1931
년스포켄,
워싱턴,
쎄크라멘트
,
캘리포니아지역에서실시되었다.
러시아는
1934
년캐나다는1937
년,
호주는1940
년,
우리나라는
1971
년부터시작되었고이후산불진화에많은효과를보고있으며최근헬기의활용과안전에관한논문 도다수발표되고있다
.
3-6)항공기는공기역학적인운용형태에따라서고정익 과회전익
(
헬기)
으로분류한다.
항공기는 공중에서산†E-mail: [email protected]
불을 진압하는 효과를 갖는다
.
그러나 고정익 항공기 는 헬기에 비하여 상대적으로 융통성이 없다.
고정익항공기는오직한방향으로만비행하고실속속도이상 으로기동하여야하며제한된각으로상승하고원형으 로 선회하여야한다
.
헬기는 제자리 비행을 할수있 고수직상승,
강하등다방면으로기동할수있다.
이 러한 이유로 헬기는 공중진화에더욱 효과적이다.
그 러나탑재량이제한되고시간당운영비가많은단점이 있다.
이러한단점은 소화약제의보급및급수지가가 까운경우극복될수있다.
그리고높은산,
깊은계곡,
초속
10m
이상의강풍,
큰나무 또는장애물,
전선,
전화선
,
안개와연기등은헬기의기동과물살포시제한 이된다.
7,8)1996
년고성및2000
년동해안초대형산불을비롯한다양한 산불현장에서 항공기 특히 헬기는 산불진화를 주도적으로 수행하였으며
,
헬기에의한 산불진화는헬 기에 탑재한 물을 살포함으로서 산불진화의 효과성을 달성할수있었다.
그러나헬기는 기본적으로기종별 고유의제한된성능과탑재량이있으며산불현장의지 형,
풍향,
풍속및산불로인한불길과연기등으로추 가적인 헬기기동에 제한을 받으므로 조종사는 안전과 진화효과를고려하여적절한헬기기동을실시하여야한다.
그런데
,
현재 헬기에서 물투하를 위한 기동방법은 조종사의각자의경험으로인한방법으로수행하고있 으며표준화된 물투하기술이부족한실정이다.
이와 유사한연구로는산불소화약제항공산포등의연구가다소있을뿐미흡한실정이다
.
9,10)따라서본연구에서는산불행태와헬기의성능을고 려한산불진화에효율적인물살포방안을제시하고자 한다
.
2. 연구자료 및 방법
본연구는
1995
년~2008
년(14
년)
동안우리나라의각종소중형 및대형산불을 공중진화경험을바탕으로 산불현장의적응성
,
진화의안전성그리고효율성을분 석하여 제안한것이다.
다만
,
이모델은조종사의조종능력에따라좀더응 용하여적용할수있고앞으로더욱더발전할수있 을것으로판단된다.
3. 이론적 배경
3.1공중진화전략과전술이론
모든 불은 작게시작한다
.
초기진화의 목적은 산불이커져서인명피해를주거나재산손실을초래하기전 에통제하는 것이다
.
현장에 도착하면 가장 안전하고효율적이며비용효과적인 방법으로산불을 통제할 수 있는전략과전술을수립해야한다
.
전략은불을통제하는포괄적인계획과의사결정이다
.
전술은전략을수 행하는 기법이다.
즉산불을 직접진화 하거나 방화선 을설치하는등행동하는 방법을말한다.
항공기에의한산불진화는불이작을때지상 진화 대와협조하여초기에진화하는것이가장효과적이다
.
즉 항공기는 고유의 속도
,
융통성,
물 탑재 능력으로신속하고 적극적으로진화하는데가장적합하다
.
진화효과는기지에서산불발생지까지의거리에영향 을받는다
.
또한 발생지에서급수지까지의 거리와 활 용가능한 항공기 대수에 좌우된다.
산악또는 먼곳 의산림지대에서 산불발생은조기 경고해야 지원하기 가유리할 것이다.
산불이동시다발로발생하는시기 에는특히충분한기동성이있어야한다.
그러나 산불 진화시 안전이 가장 중요하다.
안전이 결코 산불진화 에양보하지 못한다.
공중진화 지휘자는 항공기를 안 전하에운용하는것이무엇보다중요하다.
3.2헬기의물살포 전술 이론
헬기의물탑재방식은고정된탱크와바켓의두가 지방법이 있다
.
고정탱크시스템은헬기의동체아래 부분에 탱크를 장착하였고 바켓은‘
카고훅’
에 연결하 여서사용하고있다.
탱크의물탑재는지상에서호스 로채우며,
새로운방식은헬기가제자리비행을 하면 서연못,
하천,
호수에서호스로물을흡입하는스노클시스템
(Snorkel System)
을갖는다.
헬기는근접지원을하며매우다양한산불진화를수 행한다
.
헬기는산불의직접진화와정확한비산화(Spot
Fire)
진화,
잔불정리,
화선지역의 인원이동,
장비지원,
부상자 후송
,
현장정찰,
지휘통제등에 유리하게운영된다
.
고정익항공기에비하여헬기의장·단점은Table 1
과같다.
헬기의직접진화는초기의불
,
작은불은물론큰불 의범위내에서강한불이있는곳,
달구어져쉽게불이일어날수있는곳
(Hot spots)
에통상실시한다.
또Table 1. Merits & Weak Point of Helicopter Suppression
장점 단점
o 좁은지역에정밀살포
o 지형조건제한적음
o 굽은지형을따라투하 o 잔불정리
o 소량탑재
o 살포지역협소
o 소화선일부분만가능
o 이동시간길다
한최대한의효과를 위해불의가장자리에 가까이접 근한지상진화대의가능한앞쪽에물을투하하는것이 다
.
직접진화에는일반적으로세가지전술이있다.
즉 직렬진화(Tandem action),
우회진화(Flanking action),
포획진화
(Envelopment action)
이다.
이는현장상황에따라개별적
,
혼합적으로운영될수있다.
3.2.1
직접진화 전술가
.
직렬진화직렬진화는
Figure 1
과같이둘이상의항공기가참여하는 진화전술이다
.
선두 항공기가화두에 먼저 물 을투하한후곧이어다음항공기는불씨가튀어불이 확산되는것을저지하기위해물을투하한다.
가장많 이사용되는기본적인공중진화전술이다.
나
.
우회진화우회작전은
Figure 2
와 같이정상적으로 화선의 화 두를진화하는 도중민가,
문화재등가치가높은자원 에불이번질우려가있을경우화두에우선하여화선 의허리부분에공격을한다.
다
.
포획작전포획작전은
Figure 3
과같이불을둘러싼지점이광범위할경우지역별로할당하여동시에진화하는것이 다
.
이는항공기간공중공간을확보한넓은지역산불진화상태에서경계에특히주의하면서진화하여야한다
.
3.2.2
간접진화전술간접진화는불에서 어느정도이격하여진화하므로 서지상진화 대원들이진화할수있도록 도와주는전 술이다
.
즉,
지표면의연소물 종류에따라서 형성되는방화선은지상진화대가올때까지산불의확산을방지
하는방법이다
.
이때헬기를이용하여지연제(Retardants)
를화재전방에투하하여화재의세기를감소시키거나 화재전파속도를느리게하는것이간접진화전술이다
.
4. 결과 및 고찰
4.1효율적인공중진화계획수립과작업과정 지휘조종사는산불상황을판단하여우선순위를정하 고전략을 수립한다
.
자신의 진화계획을 정리하여 목 표를 설정한다.
이러한 목표를 달성 할수있도록 자원을배분한다
.
모든조종사는Figure 4
와같이자신에게부여된 계획과임무를 잘알고진화를실시하여야 한다
.
4.2산불진화헬기의효율적인물살포방안 공중진화시첫째필수사항은신속한초기진화이다
.
즉
,
공중진화시고려사항은①불의규모와가용한공 중,
지상진화대를고려하여진화전술(
직접또는간접진화
)
을결정한다.
②고정점(Anchor point)
을 확정한다.
③적절한비행고도및물살포범위
(
길이와 폭)
을조 Figure 1. Suppression of tandem action.Figure 2. Suppression of flanking action.
Figure 4. Flowchart of helicopter suppression on forest fire.
Figure 3. Suppression of envelopment action.
절한다
.
④ 가능한 태양을 등지고 물을 살포한다.
⑤효과적인통신유지로물살포의정확한평가를한다
.
⑥물살포 계획은 효율적으로확장되거나 추가되도록 한다
.
또한산불현장의지형,
화선등은시계방향(Clock
orientation)
으로항공기에게알려 주어야한다.
사전계획
(Lead plan)
은산불진화시높은안전수준을제공한다
.
진화하는헬기는 비행조건의위험요소인 시정,
요 란기류 등을잘파악하여회피비행을하여야한다.
높은온도와 낮은습도에서크고빠르게 확산되는불은 많은양의물을살포함으로서효과적으로진화되며헬 기의기동성이 우수하여야한다
. Table 2
는헬기의효 율적인물살포방안유형분류및특성으로서A
형에서K
형까지11
개의헬기 물살포 기술 유형을 제시하였으며
, Figure 5
는분류한현장을도식화한것이다.
본내용에의한물살포시기동방법은현장상황에따라서 개별적 또는혼합하여 적절히 사용하여야 한다
.
산림 지역에서산불발생시 헬기기동및물살포는 공중진 화의 전 과정에서 항공기 성능을 고려하여 안전하고 효율적으로산불을제어할수있는가장핵심적인요 소이다.
A
형의경우측풍으로진입하면서화세가약한측면 및 하단부에 물을 살포하거나,
배풍으로 진입을 하면 서경사면위쪽으로바람의세기를고려하여화선보다 앞부분분에불을 살포하여진화한다. B
형의경우진 화지역이넓을때에는단계별진화방법을사용한다.
즉산불규모를적절히 분할하여전방으로겹쳐서 살포한 다
. C
형의경우 화두가강하고 연기가 시정을방해할시약한화선을먼저진화한다
.
연기가감소되어시정 이확보되면 화두를 진화한다.
화두가 강하여 직접진화가곤란할시화두부전방에방화선을설치한후화 세가약해지면화두부를진화한다
. D
형의경우화세가능선을 넘어높은곳으로 진행할우려가 있고능선과 능선사이로적절한 공간이 있을경우화두를 먼저진 화한다
. E
형의경우비산화지역을확인후화세가강 해지기전에조기에진화한다. F
형의경우무풍시산 불은 연소되지 않은 방향에서 접근하여 연기에 닿기 전에 물을 살포하고 이탈한다.
이때 물은원심력으로 인하여 화선쪽으로낙하되어진화가 된다. G
형의경 우소규모산불이발생시먼저진화하고큰불길을진 화한다.
소규모산불이 수개가있을경우한개로 통합 하여진화한다. H
형의경우급경사,
절벽,
고압선지역 은접근 후90
도이상선회하면서 물을 살포한다.
투 하되는 물은원심력으로낙하되어진화할수있으나 고도의 조종능력이요구되므로 가능한절벽 위쪽에서 제자리 비행으로 살포한다. I
형의 경우 고압선지역은 안전을고려하여저속비행하면서제자리비행(Hovering)
상태에서 물을투하하고
,
화세가 강할시 이격하여 방 화선을설치한다. J
형의경우는 협곡의양쪽에서발생 한산불은 각각을구분하여진화한다.
협곡이좁은경 우불길은서로 영향을주고받는다. K
형의경우는 침 Table 2. Pattern & Method of Heli-scattering Water on Forest Fire살포유형 살포조건 화세 물살포방법 비고
A형 ·보통경사이하 ·모든화세 ·측면하단부투하 ·전모델공통 B형 ·보통경사이하 ·모든화세 ·측면하단부투하
·앞쪽에서단계별투하 ·넓은지역분할
C형 ·보통경사이하 ·화두가강할시
·시정방해시 ·약한화선우선진화
·화두전방방화선설치 ·간접진화
D형 ·보통경사이하 ·화세가행할때능선넘어로진 ·화두우선진화 ·시계가차단시 C형
으로전환
E형 ·보통경사이하 ·비산화발생 ·비산화선진화 ·비산화확산전진화
F형 ·보통경사이하 ·무풍으로소강상태 ·연기에닿기전투하 ·원심력이용
G형 ·보통경사이하 ·소규모산불산재시 ·소규모산불은묶어서진화 -
H형 ·급경사, 절벽 ·모든화세 ·90도이상선회하면서투하·
하바링상태투하 ·급상승투하금지
I형 ·고압선지역 ·모든화세 ·저속비행, 하바링상태투하·
화세강할때방화선설치 ·간접진화
J형 ·협곡의쪽에서발생시 ·모든화세 ·구분하여진화 - K형 ·침엽수, 활엽수지역 ·모든화세 ·침엽수우선진화 -
엽수와 활엽수 지역산불발생시 침엽수지역을 먼저 진화한 후활엽수 지역을진화한다
.
5. 결 론
산림및산악지역에서산불발생시헬기에의한공중 진화는 산불진화의 전 과정에 있어서 매우 핵심적인 요소이다
.
헬기기종고유의기본적인성능을고려하여 산불상황시의 기상,
지형,
장애물,
안개 및연기 그리 고투입된 헬기수등을판단하여진화전략을수립하 여진화를실시한다.
그러나헬기에 물살포시스템을 장착하여조종사가 안전하게 항공기를기동하면서 효율적으로물을 살포 하여산불을 진화하는과정에서헬기기동의 물살포 기술은아직까지 표준화되지 못하였다
.
따라서본연구에서는 산불진화의안전성과효율성 을극대화하기위하여헬기물살포기술을
11
개의모 델로 제안하였다.
이제안 모델의 명칭은 알파벳으로A
형에서K
형까지의모델로 구분하였다.
이모델은조종사의조종능력에따라응용하여다양 하게 적용할수 있으며
,
앞으로 발전된 다른모델도 개발할수있을것으로판단된다.
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Figure 5. Diagram of heli-scattering water pattern on helicopter suppression.
