[논문]유류화재의 감식기법의 실험적 특성에 관한 연구

황태연; 최돈묵

doi:10.7731/kifse.2012.26.6.007

유류화재의 감식기법의 실험적 특성에 관한 연구
A Study on Experimental Characteristics in Fire Investigation Techniques of Flammable Liquids 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.26 no.6, 2012년, pp.7 - 14

초록
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본 연구에서는 화재현장에서 유류와 관련되어 실화나 방화의 매개체로 사용되어 화재가 발생했을 때 석유류의 정확한 분석기법을 개발하기 위하여 발화지점 주변의 온도분포, 연소되고 남은 물질의 흔적과 GC/MS 분석으로 물질의 종류를 확인하는 것을 가연성 고체와 비교해서 실험하였다. 연구결과 천장에 도달하는 온도는 휘발유와 시너는 점화되자마자 불꽃이 생성되어 천장의 온도가 매우 빠르게 상승하여 그곳에 물질이 있을 경우 2차 화재발생이 전개될 것으로 나타났다. 연소된 후에 바닥에는 가연성 고체와 유류가 상이한 특징적인 패턴을 형성하였다. 연소된 장판은 탄화수소계열이지만 가스검지관을 통해 반응을 확인한 결과 가연성 고체는 아무런 반응을 띠지 않았으나 유류는 즉시 반응을 하였고 그 연소물질을 7일이 경과된 후에 GC/MS로 분석한 결과 유류의 존재를 확인할 수 있었다. 화재조사가 복잡한 과정이지만 물질의 특성을 통한 세밀한 조사는 유류화재를 입증하는 데 중요하고 GC/MS분석기기를 통해 실체를 확인하는 과정이 요구된다.

Abstract ▼ AI-Helper

This paper is to develop analytical techniques of flammable liquids which have been used for accelerating fire in accidental fires and arsons. We tested the temperature distribution of ceiling, fire patterns on the floor, and existence of flammable liquids and a check with GC/MS about flammable liquids comparing with papers, newspapers, and clothing. Research findings are as follows. The temperature of ceiling is influenced by flame. So gasoline and thinner was observed that combustible materials would be burned by flame. The fire patten on the floor was observed that flammable liquids had specialized pattern comparing combustible materials. When combustible materials on the PVC (Polyvinyl chloride) floor was burned, they didn't react to the gas detector. But flammable liquids had opposite results. After 7 days, we identified components of fire residues with the GC/MS (Gas Chromatography/Mass Spectrometry) about existence of flammable liquids and got components of flammable liquids. Fire investigation is a complicated processes. But we understand characteristics of materials, need detail investigations, and use the GC/MS to analyse flammable materials.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 비교적 빠르게 연소되는 종이류와 섬유를 유류(메탄올, 휘발유, 시너, 경유, 등유)와 비교하기 위해 연소될 때 천장의 온도분포, 연소된 이후에 바닥에 나타나는 연소흔적을 관찰하였다. 그러나 이것들은 유류가 그곳에 있었다는 증거를 담보하는 것이 한계가 있기 때문에 시간이 흐른 상태에서도 유류의 정확한 입증을 위해 실험에서 사용했던 증거물을 GC/MS(Gas Chromatography/ Mass Spectrometry)로 분석하는 방법을 제시하였다.

제안 방법

본 연구에서는 비교적 빠르게 연소되는 종이류와 섬유를 유류(메탄올, 휘발유, 시너, 경유, 등유)와 비교하기 위해 연소될 때 천장의 온도분포, 연소된 이후에 바닥에 나타나는 연소흔적을 관찰하였다. 그러나 이것들은 유류가 그곳에 있었다는 증거를 담보하는 것이 한계가 있기 때문에 시간이 흐른 상태에서도 유류의 정확한 입증을 위해 실험에서 사용했던 증거물을 GC/MS(Gas Chromatography/ Mass Spectrometry)로 분석하는 방법을 제시하였다.

대상 데이터

실험에 사용된 재료는 미용용 화장지(35 g), 일간 신문지(180 g), 의복용 섬유(490 g), 메탄올(500 ml), 휘발유(500 ml), 시너(500 ml), 등유(500 ml), 경유(500 ml)이다. 실험 장소는 Figure 4와 같은 3.

데이터처리

PVC계 장판은 탄화수소계열로서 연소되고 남은 후에 유류와 유사한 화학종을 가질 수 있기 때문에 화장지나 신문지가 연소되고 난 후에 유류의 존재를 확인할 수 있는 가스검지관을 사용하여 유류의 존재를 확인한 후, 과학적 분석을 위한 GC/MS 분석⁽⁴⁾을 하였다. 분석절차는 연소된 장판에서 일부를 잘라내어 폴리에틸렌으로 된 봉지에 넣고 밀폐시킨 다음 7일이 흐른 후 금속 통으로 옮겨 스트립 활성목탄을 넣고 80에서 16시간 동안 유지시킨 다음 펜탄 1 ml로 세척하여 분석하였다⁽⁵⁾.

성능/효과

화재현장에서 유류는 자주 등장한다. 가정에서 사용하는 연료에 의해서 혹은 인위적인 방화에 사용된다. 또한, 우리 주변에서 사용하는 석유화학제품이 많아 유류와 유사 한 연소특성을 나타낼 수 있다.
첫째, 휘발유와 시너의 경우 바닥에 뿌려지자마자 기화가 쉽게 되어 유증기가 폭넓게 분포되어 라이터와 같이 작은 불꽃을 가지고 점화될 경우에 그 주변에 있던 사람은 불꽃에 의해 머리카락, 눈썹, 옷의 보풀, 화상 등이 발생될 수 있다. 그러나 유증기 생성이 잘 되지 않는 경유나 등유 는 라이터와 같은 것으로 점화하기가 어렵고 종이와 같은 다른 매개물을 이용해야 가능할 수 있었다.
넷째, 연소되고 남은 PVC계 장판이 탄화수소계열로 이루어진 물질이더라도 가연성 고체에는 가스검지관 등의 반응이 나타나지 않았으나 유류는 반응이 식별되어 그 부분에 대해 폴리에틸렌 비닐봉지로 수거한 상태에서 7일이 경과하여도 GC/MS로 분석할 수 있었다.
둘째, 불꽃들은 화재확산에 중요한 인자로서 그것들이 주변이나 천장에 있는 물질을 연소시키면서 빠르게 연소가 확대되는 데 영향을 미친다. 휘발유나 시너는 연소되자 마자 불꽃들이 높이 솟았고 연소 확대가 빠르게 전개될 것이다.
셋째, 연소되고 남은 장판의 탄화 흔적은 가연성 고체일 때는 물질이 배치된 상태에 따라 균일하게 탄화되었으나 유류는 흘러가는 형태의 탄화형태가 식별되고 탄화된 가장자리를 벗어나 방울모양의 탄화형태가 식별되어 현격한 차이를 보였다. 또한, 가연성 고체는 바닥의 경사와 무관 하게 균일한 연소형태를 보였으나 유류는 바닥의 경사도에 따라 흘러간 모양의 탄화형태가 식별되고 탄화된 가장 자리와 중간부분에 점성에 의해 탄화형태가 발견되었다.
셋째, 연소되고 남은 장판의 탄화 흔적은 가연성 고체일 때는 물질이 배치된 상태에 따라 균일하게 탄화되었으나 유류는 흘러가는 형태의 탄화형태가 식별되고 탄화된 가장자리를 벗어나 방울모양의 탄화형태가 식별되어 현격한 차이를 보였다. 또한, 가연성 고체는 바닥의 경사와 무관 하게 균일한 연소형태를 보였으나 유류는 바닥의 경사도에 따라 흘러간 모양의 탄화형태가 식별되고 탄화된 가장 자리와 중간부분에 점성에 의해 탄화형태가 발견되었다.
첫째, 휘발유와 시너의 경우 바닥에 뿌려지자마자 기화가 쉽게 되어 유증기가 폭넓게 분포되어 라이터와 같이 작은 불꽃을 가지고 점화될 경우에 그 주변에 있던 사람은 불꽃에 의해 머리카락, 눈썹, 옷의 보풀, 화상 등이 발생될 수 있다. 그러나 유증기 생성이 잘 되지 않는 경유나 등유 는 라이터와 같은 것으로 점화하기가 어렵고 종이와 같은 다른 매개물을 이용해야 가능할 수 있었다.
둘째, 불꽃들은 화재확산에 중요한 인자로서 그것들이 주변이나 천장에 있는 물질을 연소시키면서 빠르게 연소가 확대되는 데 영향을 미친다. 휘발유나 시너는 연소되자 마자 불꽃들이 높이 솟았고 연소 확대가 빠르게 전개될 것이다. 그런 이유로 불꽃에 의한 유증기 생성이 촉진되면서 불완전연소가 이루어지기 때문에 연소되는 즉시 개구부에 서 검정색 연기를 목격할 수 있었다.

후속연구

또한, 화재현장은 물리적인 인자에 영향을 받아 성상이 매우 복잡하기 때문에 획일화된 상태에서 적용하는 것은 무리가 있으나 유류화재에 대한 감식기법에 대해 특수한 형태를 관찰할 수 있었으며 상당한 시간이 흘러도 증거물에서 유류의 흔적을 확인할 수 있는 GC/MS분석을 거쳐 화재조사의 시나리오를 구체화할 필요성이 있다.
본 실험에서는 가연성 고체에 대해서 유류와의 연소형태적인 측면과 분석기기의 사용에 대해서 실험적인 연구를 하였으나 가연성 고체 중에서 용융되어 연소되면서 적은 입자로 떨어지는 물질에 대해 비교 실험을 하지 못한 것이 아쉬웠다.

참고문헌 (7)

John D. Dehaan, "Kirk's fire investigation" (6ed), p 528, Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, New Jersey (2007).
Y. P. Lee, "Investigation of Techniques for Arson", Kwangsan Fire Station (2005).
National Emergency Management Agency, "Fire Statistics of Yearbook", National Emergency Management Agency (2007-2011).
Eric Stauffer, Julia A. Dolan and Reta Newman, "Fire debris Analysis", Elsevier (2008).
The American Society for Testing and Materials, "ASTM E 1618-10 : Standard Test Method for Ignitable Liquid Residues in Extracts from Fire Debris Samples by Gas Chromatography-Mass Spectrometry", The American Society for Testing and Materials (2010).
Research group of Chemistry text book, "Introduction to Chemistry of Zumdahl" (8ed), pp 445-448, Seoul Science Plus (2010).
D. H. Han, "A Study on Identify for Evidence Contained Flammable Liquids", National Fire Service Academy (2010).

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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