본 논문은 부산 실내사격장 화재와 관련하여 불과 수 초 이내에 급격하게 연소 확대된 원인에 대하여 연구하였다. 급속한 연소 확대 원인 분석을 위하여 실내사격장에 광범위하게 사용되는 스펀지형 흡음재의 연소실험을 수행하였다. 흡음재 연소 실험결과, 일반형의 경우, 착화와 동시에 급속히 연소되는 특징을 나타내었다. 난연 처리된 흡음재는 착화와 동시에 자체 소화되는 특성을 나타내었으나, 화약잔사를 난연 흡음재에 부착시키는 경우, 착화와 동시에 급격히 연소되는 결과를 나타내었다. 발화원인에 대한 분석을 위하여 총기사용 과정에서 발생되는 유탄의 비산거리 및 크기를 실측하였으며, 화약잔사에 대한 충격 강도 실험 결과를 바탕으로 최소 착화 에너지를 계산하였다. 유탄의 충격 후, 탄속 감소 및 유탄의 크기에 따른 운동에너지 계산을 통하여 유탄이 화약잔사에 충격하는 경우, 충분한 발화 가능성이 있음을 확인하였다.
본 논문은 부산 실내사격장 화재와 관련하여 불과 수 초 이내에 급격하게 연소 확대된 원인에 대하여 연구하였다. 급속한 연소 확대 원인 분석을 위하여 실내사격장에 광범위하게 사용되는 스펀지형 흡음재의 연소실험을 수행하였다. 흡음재 연소 실험결과, 일반형의 경우, 착화와 동시에 급속히 연소되는 특징을 나타내었다. 난연 처리된 흡음재는 착화와 동시에 자체 소화되는 특성을 나타내었으나, 화약잔사를 난연 흡음재에 부착시키는 경우, 착화와 동시에 급격히 연소되는 결과를 나타내었다. 발화원인에 대한 분석을 위하여 총기사용 과정에서 발생되는 유탄의 비산거리 및 크기를 실측하였으며, 화약잔사에 대한 충격 강도 실험 결과를 바탕으로 최소 착화 에너지를 계산하였다. 유탄의 충격 후, 탄속 감소 및 유탄의 크기에 따른 운동에너지 계산을 통하여 유탄이 화약잔사에 충격하는 경우, 충분한 발화 가능성이 있음을 확인하였다.
This paper studied analysis of deflagration rapid propagation of burning through only a few second and fire cause into the Busan indoor shooting range. We carried out combustion experiment of sound-absorbing materials extensively used, to analyze propagation path of burning in indoor shooting range....
This paper studied analysis of deflagration rapid propagation of burning through only a few second and fire cause into the Busan indoor shooting range. We carried out combustion experiment of sound-absorbing materials extensively used, to analyze propagation path of burning in indoor shooting range. From the experimental results, general sound-absorbing materials were rapid burned simultaneously with ignition and in case of attached gunpowder residue, they were burning about tripled by comparison with general sound-absorbing materials. The incombustibility sound-absorbing materials had all gone out simultaneously with ignition, but they were burning similar to general type materials in case of attached gunpowder residues. In order to analysis of the cause of fire, we calculated kinetic energy of bounced off bullet, from result, if the bounced off bullet impacted gunpowder residues, the gunpowder residues were possible to ignite by the bullet.
This paper studied analysis of deflagration rapid propagation of burning through only a few second and fire cause into the Busan indoor shooting range. We carried out combustion experiment of sound-absorbing materials extensively used, to analyze propagation path of burning in indoor shooting range. From the experimental results, general sound-absorbing materials were rapid burned simultaneously with ignition and in case of attached gunpowder residue, they were burning about tripled by comparison with general sound-absorbing materials. The incombustibility sound-absorbing materials had all gone out simultaneously with ignition, but they were burning similar to general type materials in case of attached gunpowder residues. In order to analysis of the cause of fire, we calculated kinetic energy of bounced off bullet, from result, if the bounced off bullet impacted gunpowder residues, the gunpowder residues were possible to ignite by the bullet.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 부산 실내사격장 화재의 연소확대 및 발화원인에 대한 분석을 위하여 부산 실내사격장에서 사용되는 흡음재(일반형 및 난연 처리 제품) 에 대한 연소실험을 수행하였다. 또한 화약잔사와의 상호작용에 대한 평가를 위하여 스펀지형 흡음재에 화약 잔사를 분포시키고 착화시키는 경우, 흡음재 연소 특성을 분석하였으며, 실험결과로부터 스펀지형 흡음재 및 화약 잔사에 의해 급속히 연소 확대될 수 있음을 확인하였다.
본 연구에서는 부산 실내사격장 화재의 연소 확대 및 발화원인에 대하여 검토하였다. 실내사격장 내부에 사용되는 스펀지형 흡음재 및 화약잔사의 영향으로 폭연에 이르는 급격한 연소가 진행되는 것으로 평가되었으며, 사격장 내부에 사용된 흡음재가 난연성이라 하더라도 화약잔사가 흡음재 표면에 부착되는 경우 급속히 연소되는 특성을 나타내었다.
화약잔사가 부착된 흡음재를 대상으로 9.8 J에 근사한 전기에너지를 공급하였을 경우, 이에 대한 착화 특성을 평가하였다. 전기에너지의 공급을 위하여 저항 0.
제안 방법
실내사격장에서 난연 처리를 위한 인(P)성분이 검출되는 점을고려할 경우, 흡음재 자체가 난연 처리된 것으로 볼 수있으나, 소화 작업에 사용되는 소방용수에 포함된 인성분이 흡음재 표면에 부착되었을 가능성 또한 배제할수 없는 부분이다. 따라서 흡음재의 연소실험은 일반흡음재, 난연 처리된 흡음재 및 화약잔사를 분포시킨흡음재로 구분하여 진행하였으며, 실험과정에서의 사고 방지를 위하여 너비 1m, 높이 2m 및 두께 0.3m 의 실험틀을 이용하였다. 또한 흡음재 착화에는 부탄용기를 사용하는 가스토치 (KT-2405 1080g/h, 13, 000 kcal, Kovea)를 이용하였다.
또한 일반 흡음재 표면에 화약잔사가 부착된 경우를모의하기 위하여 흡음재 표면에 화약잔사를 뿌린 이후, 연소실험을 진행하였다. 여기에 사용된 화약잔사는 부산 실내사격장에서 수거한 것으로 최대한 현장조건과동일한 형태를 모의하여 실험을 수행하였다.
부산실내사격장 화재에서는 현장조사 및 경찰수사를 통해 인화성 액체의 사용에 의한 방화 가능성은 배제될 수있으므로 흡음재 사용 조건을 고려할 때 흡음재의 연소 특성에 의해 사격장 내부 연소 확대 경로가 결정될 수 있다. 또한 총기 사용에 따라 다량의 화약잔사가 발생 분포할 수 있는 조건이므로 흡음재 및 화약 잔사를 고려한 간이 연소 실험을 수행하였다.
여기에 사용된 화약잔사는 부산 실내사격장에서 수거한 것으로 최대한 현장조건과동일한 형태를 모의하여 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 화약 잔사의 양은 약 80 g으로 현장조사 과정에서 계산된 부산 실내사격장의 화약잔사 분포와 유사하게 설정하였으며, 화약잔사를 흡음재에 분포시켰을 때흡음재의 연소특성을 평가하였다.
것이다. 충격시험에 사용된 화약잔사의 양은 0.1 g 을 이용하였으며, 충격 시험에 이용되는 추의 무게는 5 kg으로 충격 시험장치는 화약 제조업체에서 자체 제작된 시험 장치를 이용하였다.7-8) 실내사격장에서 수거된 화약잔사의 충격감도는 Table 2에 나타낸 바와 같이 0.
대상 데이터
진행하였다. 여기에 사용된 화약잔사는 부산 실내사격장에서 수거한 것으로 최대한 현장조건과동일한 형태를 모의하여 실험을 수행하였다. 실험에 사용된 화약 잔사의 양은 약 80 g으로 현장조사 과정에서 계산된 부산 실내사격장의 화약잔사 분포와 유사하게 설정하였으며, 화약잔사를 흡음재에 분포시켰을 때흡음재의 연소특성을 평가하였다.
연소실험에 사용된 흡음재는 부산 실내사격장에 사용된 흡음재와 동일한 폴리우레탄 재질이며, 난연 처리된 흡음재는 일반 폴리우레탄 재질에 난연 성능을위하여 인(P)성분이 포함된 것이다. 흡음재의 형상은부산 실내사격장과 동일한 계란판형이며, 두께는 50 mm 부산 실내사격장에서 수거된 것과 동일하다.
성능/효과
판단한다.9)그러나 KS F 2819에 근거한 흡음재에 대한 시험에서 버너의 불꽃을 제거한 후, 잔염시간을 측정한 결과, 3초가 경과한 시점에서 스펀지형 흡음재가 연소된 부분은 약 80% 정도로 연소 가능한 대부분이 연소되었으며, 탄화길이에 대한 측정은 불가하였다. 이러한 결과로부터 실험에 사용된 흡음재의 경우, 방염성능은 없는 것으로 볼 수 있다.
2 J로 계산된다. 따라서 총기 사용 과정에서 발생되는 유탄의 크기에 대한 단순 운동에너지 계산으로 얻어진 에너지는 화약 잔사를 착화시키는데 충분한 것으로 주정되며, 유탄의 표면 온도 및 내부 납 용융물 등을 고려할 경우, 이론적으로 계산된 것보다 쉽게 화약잔사를 착화시킬 수 있을 것으로 판단된다.
총기 사용 과정에서 발생되는 유탄의 질량을 고려한 운동에너지에 대한 계산 결과, 충격 감도실험 결과 및 전기에너지에 의한 착화실험결과를 고려할 경우, 유탄이 화약잔사와 충격되는 과정에서 화약 잔사를 통해 발화될 수 있을 것으로 추정된다. 또한 유탄의 표면 온도 및 내부 납 용융물 등을 고려할 경우, 이론적으로 계산된 운동에너지보다 쉽게 화약 잔사를 착화시킬 수 있을 것으로 판단되며, 부산 실내사격장 화재의 경우, 총기 유탄에 의한 발화 가능성이 가장 높은 것으로 판단된다.
대한 연소실험을 수행하였다. 또한 화약잔사와의 상호작용에 대한 평가를 위하여 스펀지형 흡음재에 화약 잔사를 분포시키고 착화시키는 경우, 흡음재 연소 특성을 분석하였으며, 실험결과로부터 스펀지형 흡음재 및 화약 잔사에 의해 급속히 연소 확대될 수 있음을 확인하였다. 발화원인으로 추정되는 총기 유탄에 대해서는 유탄 발생 유형 분석 및 유탄의 운동에너지 계산을 통하여 총기 유탄이 화약잔사를 매개로 충분히 발화될 수 있음을 확인하였다.
사용된다. 또한 흡음재 표면에 화약잔사가 일부 부착되어 있다고 가정할 때, 흡음재에 대한 연소실험 결과에 근거하여 시격장 내부는 약 2초 전후로 전체공간이 화염으로 휩싸일 수 있을 것으로 판단된다.
또한 화약잔사와의 상호작용에 대한 평가를 위하여 스펀지형 흡음재에 화약 잔사를 분포시키고 착화시키는 경우, 흡음재 연소 특성을 분석하였으며, 실험결과로부터 스펀지형 흡음재 및 화약 잔사에 의해 급속히 연소 확대될 수 있음을 확인하였다. 발화원인으로 추정되는 총기 유탄에 대해서는 유탄 발생 유형 분석 및 유탄의 운동에너지 계산을 통하여 총기 유탄이 화약잔사를 매개로 충분히 발화될 수 있음을 확인하였다.
발화원인에 대하여 검토하였다. 실내사격장 내부에 사용되는 스펀지형 흡음재 및 화약잔사의 영향으로 폭연에 이르는 급격한 연소가 진행되는 것으로 평가되었으며, 사격장 내부에 사용된 흡음재가 난연성이라 하더라도 화약잔사가 흡음재 표면에 부착되는 경우 급속히 연소되는 특성을 나타내었다.
또한 연소 과정에서 난연 처리된 흡음재는 일부만이 연소되고, 일부는 남아 있는 특성을 나타내었다. 이러한 결과는 난연 처리된 흡음재의 경우, 자체적으로 소화될 수 있는 기능을 가지는 것으로 판단되며, 연소가 진행되는 경우에도 일반 흡음재와는 달리 상대적으로 느린 연소 확대 특성을 나타내는 것으로 평가되었다.
수 있다. 총기 사용 과정에서 발생되는 유탄의 질량을 고려한 운동에너지에 대한 계산 결과, 충격 감도실험 결과 및 전기에너지에 의한 착화실험결과를 고려할 경우, 유탄이 화약잔사와 충격되는 과정에서 화약 잔사를 통해 발화될 수 있을 것으로 추정된다. 또한 유탄의 표면 온도 및 내부 납 용융물 등을 고려할 경우, 이론적으로 계산된 운동에너지보다 쉽게 화약 잔사를 착화시킬 수 있을 것으로 판단되며, 부산 실내사격장 화재의 경우, 총기 유탄에 의한 발화 가능성이 가장 높은 것으로 판단된다.
현장조사 과정에서 수거된 흡음재 및 실험에 사용된흡음재는 전자주사현미경 및 에너지분산형 X선분석법을 적용하여 성분 분석을 수행한 결과, 탄소(C), 산소 (O), 규소(Si)가 공통적으로 확인되며, 현장에서 수거한흡음재 및 실험에 사용한 난연 처리된 흡음재에서 난연 처리에 사용되는 인(P)성분이 검출되었다. 실내사격장에서 난연 처리를 위한 인(P)성분이 검출되는 점을고려할 경우, 흡음재 자체가 난연 처리된 것으로 볼 수있으나, 소화 작업에 사용되는 소방용수에 포함된 인성분이 흡음재 표면에 부착되었을 가능성 또한 배제할수 없는 부분이다.
후속연구
그러나 유탄이 화약잔사에 충격되는 과정에서 착화되었음을 입증하기 위해서는 유탄의 순간 온도 및 거리에 따른 온도 감소 계수, 탄환 내부에서 납용융물이발생 여부 등에 대한 검토가 필요할 것으로 판단되며, 이러한 점에 대해서는 향후 탄환 및 유탄의 온도 측정, 납 용융물 발생 등에 대한 연구를 진행하고자 한다.
참고문헌 (9)
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