주거용 컨테이너 화재시 발생되는 연소가스의 독성 평가에 관한 연구 - 화재용 방독면 filter의 성능평가를 중심으로 A Study on Toxicity Evaluation of Combustion Gases Released from the Residental Container Fire - Efficiency Test for the Fire Gas Mask Filters원문보기
The recent Ire incident in an elementary school of Chonan city causes the media focus on the fire safety of residential container buildings. In this study, real fire tests were conducted in this kind of buildings. Combustion products including $O_2,\; CO_2,\;CO,\;NOx,\;SOx,\;HCI,\;HCN$ we...
The recent Ire incident in an elementary school of Chonan city causes the media focus on the fire safety of residential container buildings. In this study, real fire tests were conducted in this kind of buildings. Combustion products including $O_2,\; CO_2,\;CO,\;NOx,\;SOx,\;HCI,\;HCN$ were measured, and blood samples of lab rats were analyzed in terms of Co-Hb, Glucose, AST(GOT), ALT(GPT), in order to investigate the hazard-reduction effects of employing gas mask protected with filter during the fire emergency of residential container buildings. According to the test results, whether or not employing the filter showed a sheer difference in the toxicity of the fire-induced gases, and then the importance of wearing a gas mask was evidently demonstrated.
The recent Ire incident in an elementary school of Chonan city causes the media focus on the fire safety of residential container buildings. In this study, real fire tests were conducted in this kind of buildings. Combustion products including $O_2,\; CO_2,\;CO,\;NOx,\;SOx,\;HCI,\;HCN$ were measured, and blood samples of lab rats were analyzed in terms of Co-Hb, Glucose, AST(GOT), ALT(GPT), in order to investigate the hazard-reduction effects of employing gas mask protected with filter during the fire emergency of residential container buildings. According to the test results, whether or not employing the filter showed a sheer difference in the toxicity of the fire-induced gases, and then the importance of wearing a gas mask was evidently demonstrated.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 주거용 컨테이너의 화재양상을 고찰하고, 재실자의 독성가스의 흡입을 차단할 목적으로 사용되고 있는 화재용 방독면의 정화통(filter)을 사용하여 독성가스의 감소 특성을 연소 가스분석 및 실험용 흰쥐의 혈액분석를 통하여 비교 고찰하였다.
본 연구에서는 주거용 컨테이너 화재시 발생되는 연소가스의 유독성을 측정, 분석하여 화재용 방독면 filter의 성능을 평가하였다.
제안 방법
Box 내부에는 생후 9주의 실험용 흰쥐(255±15g) 를 암수를 혼합하여 10마리씩 투입하여 filter로 보호되는 box는 5분 간격, 그렇지 않은 box는 2분 간격으로 심장에서 혈액을 채취, 혈중 Co-Hb, Glucose 와 임상 진단용 킷트로 AST(GOT), ALT(GPT)의 농도를 Table 3과 같은 방법에 따라 분석하였다.
컨테이너 내부 온도 측정을 위하여 Fig. 2와 같이 폭 1.5m, 높이 50cm 간격으로 전체 12개의 K-type 열전대를 설치하였으며, 화재온도 측정장치(Multis- can/1200加와 전용 컴퓨터 프로그램을 통하여 내부온도를 측정하였다. 컨테이너의 좌측 전면부(ch3부근)에서 점화를 시작으로 화재 실험을 실시하였다.
5m, 높이 50cm 간격으로 전체 12개의 K-type 열전대를 설치하였으며, 화재온도 측정장치(Multis- can/1200加와 전용 컴퓨터 프로그램을 통하여 내부온도를 측정하였다. 컨테이너의 좌측 전면부(ch3부근)에서 점화를 시작으로 화재 실험을 실시하였다.
혈중 Co-Hb, glucose, AST(GOT), AST (GPT) 농도를 측정하였으며, C<AHb(Carboxy-hemo밍obin)은 hemo- globin에 CO가 결합된 것으로서 그 친화력이 02보다 210~270배 강하여 해리 속도가 늦는 특징이 있다. 혈액의 CO 포화도는 CO 폭로 지료로 사용되며, 건강인의 참고치는 2%이내이지만 CO 폭로시 30% 이상이 되면 경련 및 의식불명, 60%이상이 되면 혼수상태 및 사망에까지 이르게 한다.
화재시 발생되는 독성가스를 다량으로 흡입하게 되면 신체의 이상을 유발시킬 수 있으며, 그 이상 정도를 혈액분석을 통하여 측정하였다.
주거용 컨테이너. 화재시 발생되는 연소가스를 측정하기 위하여 길이 10, 000mniX75mni의 1개의 연통을 Fig. 3과 같이 설치하였으며, 흡입구의 높이는 1.5m로 성인 남자의 코 높이로 설정하였으며, 연소 가스의 원활한 흡입을 위하여 각각 blower를 설치, 그 유속을 30L/min으로 설정하였다'2 연통의 토출 부에 각 box를 설치하여 Table 2와 같이 장치를 사용하여 연소가스를 측정, 분석하였다.
대상 데이터
본 연구에 사용된 주거용 컨테이너는 현재 우리나라에서 널리 사용되고 있는 일반적인 구조의 크기 6m(W)x3m(D)x2.3m(H)로 내부에 주거 필수품인 텔레비전, 오디오 컴퓨터 등 가전제품과 소파, 옷장, 책상, 의자, 신발장 등 가구류를 Fig. 1과 같이 배치하였다. 컨테이너의 화재 하중은 내부 가연물을 포함, 벽지, 바닥 및 천장 합판, 장판, 스티로폼 등 벽체의 중량을 측정한 후 등가목재중량으로 환산한 값을 산정한 결과 34.
실험에 사용된 방독면은 행정자치부 소방방재청의 다용도 방독면 규격서에 제시 되어 있는 filter의 요구성능에 따라 제작된 제품을 사용하였으며, 요구성능을 Table 4에 나타내었다.
성능/효과
1) 본 연구에 사용된 주거용 컨테이너의 화재 시 발생되는 연소가스의 최고치(6 최저치)는 02 (3.45 %), C(》(9.7%), CO(5, 395ppm), NOx(223ppm), SOx (467ppm), HCl(62.3ppm), HCN(117.8ppm)을 나타내었으며 연소가스의 증가가 화재 초기(1〜4분)에 급격히 증가하여 인체에 치명적인 수치에 도달함을 알 수 있었다.
2) Filter를 통화한 연소가스는 0«19.5%이상), COz (1.9%이하), CO(379.5ppm), NOx(57.9ppm), SOx(4ppm), HCl(5.9ppm), HCN(0.2ppm)으로 측정되어 화재시 요구되는 방독면의 성능을 만족시킨 것으로 판단된다. 3) 실험용 흰쥐의 혈액 분석 결과 filter의 장착 여부에 관계없이 SHb의 농도는 감소하는 양상을 나타내고 있었다.
Fig. 5는 시간에 따른。2의 변화량을 나타낸 것으로 점화 후 1분경 정상인의 치사농도인 16% 미만에 도달하였고, 5분경 최저치인 3.45%를 기록하였다.
2ppm)으로 측정되어 화재시 요구되는 방독면의 성능을 만족시킨 것으로 판단된다. 3) 실험용 흰쥐의 혈액 분석 결과 filter의 장착 여부에 관계없이 SHb의 농도는 감소하는 양상을 나타내고 있었다. Filter로 보호되지 못한 실험용 흰쥐의 혈중 glucose 농도는 급격한 증가양상을 나타내었으며, 반대 조건에서는 일전한 값을 유지하는 것으로 분석되었다.
Fig. 13은 Glucose의 농도 변화를 나타낸 그래프로써 filter의 보호를 받지 못한 실험용 흰쥐에서 측정된 수치는 121mg/dL를 시작으로 급격히 증가하여 약 423mg/dL에 육박하는 추세를 보였으며, 이와는 대조적으로 filter로 보호된 box내 실험용 흰쥐의 혈중 glucose 농도는 146土6mg/dL로 정상치를 일정하게 유지되었다.
14, 15은 AST(GOT), ALT(GPT)의 수치 변화를 나타낸 것이다. Fig. 14에서 filter의 보호를 받지 못한 실험용 흰쥐의 혈중 AST(GOT)의 농도가 135 IU/L을 시작으로 점화 후 약 12분에 측정 최고치인 203IU/L을 기록하는 증가양상을 보였으며, 句ter로보호된 실험용 흰쥐의 혈중 AST(GOT)농도는 165士 37IU/L로 일정하게 유지되는 양상을 보였다. 또한 Fig.
3) 실험용 흰쥐의 혈액 분석 결과 filter의 장착 여부에 관계없이 SHb의 농도는 감소하는 양상을 나타내고 있었다. Filter로 보호되지 못한 실험용 흰쥐의 혈중 glucose 농도는 급격한 증가양상을 나타내었으며, 반대 조건에서는 일전한 값을 유지하는 것으로 분석되었다. 이는 화재 시 발생되는 연소 가스의 위험성과 함께 방독면의 성능을 단적으로 보여주고 있다.
NOx는 정상인을 사망에 하는 농도인 500ppm에 도달하지 않았으나 폐쇄성 선유성 세기관기염 및 기관지 폐렴을 유발할 수 있는 농도에 도달하였으며, SOx의 경우에도 치사량인 1500ppm~2000ppm 에 도달하지 않았지만 점화직후 TLV-STEL 5ppm 을 초과하여 인체에 대한 유해성이 매우 높게 나타났다.
이는 화재 시 발생되는 연소 가스의 위험성과 함께 방독면의 성능을 단적으로 보여주고 있다. 또한 AST(GOT), ALT(GPT)의 수치가 미소하게 증가하는 양상을 나타내고 있으며, 이때 AST(GOT)의 농도가 ALT(GPT)농도 이상으로 측정되었다. 이는 일정시간 이상 연소가스에 노출될 시심근, 간세포를 비롯한 여러 장기세포에 파괴 또는 손상이 유발되었다고 사료되는 바이다.
5%이었다. 또한 filter로 보호된 실험용 흰쥐에서 측정된 혈중 SHlm의 농도변화는 약 10.3%를 시작으로 점차 정상치인 2%에 수렴하는 양상을 나타내었다. 혈중 CWHb의 농도가 filter어] 의한 보호 여부에 관계없이 감소하는 것은 화재 초기에 CO의 발생량이 급증한 후, 화재 진행에 따라 점차 함소함에 기인한 결과로 된다.
이 지점 이후 개구부인 유리창이 파괴되었으며, 8분경 플래시 오버 단계로 진입하였다. 화재시 내부 온도 변화는 성장기(구간 ①), 플래시 오버(구간 ②), 최성기(구간 ③) 및 쇠퇴기(구간 ④)로 구분되어, 일반 건축물 화재시 구획실 온도 변화와 유사한 양상을 보였다.
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