본 연구는 동일 비율로 휘발유와 혼합된 인화성 액체 200 ml를 축소 모의된 구획 공간에 채우고 착화시켰을 때의 특성을 해석하였다. 구획된 공간의 한 변은 2,000 mm이며, 연소가 진행된 장치의 길이는 1,000 mm이다. 휘발유와 알코올을 혼합한 물질의 화염 전파 속도가 0.7 s로 가장 빠르고, 가장 늦은 물질은 휘발유와 경유를 혼합한 물질로 1.2 s이다. 화염이 최성기에 가장 빨리 도달한 물질은 휘발유와 아세톤을 혼합한 것으로 25.5 s가 소요되었다. 또한 휘발유와 경유를 혼합한 물질은 163.7 s로 가장 늦었다. 연소의 지속 시간은 휘발유와 경유를 혼합한 물질이 332.7 s로 가장 길었으며, 가장 짧은 것은 휘발유와 시너를 혼합한 물질로 121.5 s이다. 따라서 화재 현장을 조사하는 화재조사관은 최초 목격자의 진술은 물론 화염의 특성을 종합적으로 분석할 필요가 있다.
본 연구는 동일 비율로 휘발유와 혼합된 인화성 액체 200 ml를 축소 모의된 구획 공간에 채우고 착화시켰을 때의 특성을 해석하였다. 구획된 공간의 한 변은 2,000 mm이며, 연소가 진행된 장치의 길이는 1,000 mm이다. 휘발유와 알코올을 혼합한 물질의 화염 전파 속도가 0.7 s로 가장 빠르고, 가장 늦은 물질은 휘발유와 경유를 혼합한 물질로 1.2 s이다. 화염이 최성기에 가장 빨리 도달한 물질은 휘발유와 아세톤을 혼합한 것으로 25.5 s가 소요되었다. 또한 휘발유와 경유를 혼합한 물질은 163.7 s로 가장 늦었다. 연소의 지속 시간은 휘발유와 경유를 혼합한 물질이 332.7 s로 가장 길었으며, 가장 짧은 것은 휘발유와 시너를 혼합한 물질로 121.5 s이다. 따라서 화재 현장을 조사하는 화재조사관은 최초 목격자의 진술은 물론 화염의 특성을 종합적으로 분석할 필요가 있다.
This study analyzed the flame characteristics when igniting 200 ml of flammable liquids containing equal parts gasoline and another flammable liquid. These mixtures were used to fill a divided space in a simulation. The length of one side of the divided space was 2,000 mm, and the length of the comb...
This study analyzed the flame characteristics when igniting 200 ml of flammable liquids containing equal parts gasoline and another flammable liquid. These mixtures were used to fill a divided space in a simulation. The length of one side of the divided space was 2,000 mm, and the length of the combustion device was 1,000 mm. The mixture with alcohol had the highest flame propagation speed (0.7 s), while the mixture with light oil showed the lowest (1.2 s). The gasoline and acetone mixture reached peak flame in 25.5 s, at the highest speed, while the mixture with light oil reached peak flame in 163.7 s at the lowest speed. The gasoline and light oil showed the longest continuous combustion time (332.7 s), while the gasoline and paint thinner showed the shortest (121.5 s). A fire inspector who is examining the scene of a fire needs to analyze both the statements of the first eyewitness and the flame characteristics collectively.
This study analyzed the flame characteristics when igniting 200 ml of flammable liquids containing equal parts gasoline and another flammable liquid. These mixtures were used to fill a divided space in a simulation. The length of one side of the divided space was 2,000 mm, and the length of the combustion device was 1,000 mm. The mixture with alcohol had the highest flame propagation speed (0.7 s), while the mixture with light oil showed the lowest (1.2 s). The gasoline and acetone mixture reached peak flame in 25.5 s, at the highest speed, while the mixture with light oil reached peak flame in 163.7 s at the lowest speed. The gasoline and light oil showed the longest continuous combustion time (332.7 s), while the gasoline and paint thinner showed the shortest (121.5 s). A fire inspector who is examining the scene of a fire needs to analyze both the statements of the first eyewitness and the flame characteristics collectively.
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문제 정의
따라서 본 연구는 일상생활에서 주로 사용되는 인화성 액체를 일정 비율로 혼합하여 축소 모의된 구획 공간에 채우고 착화시켰을 때 화염의 전파 속도, 연소 패턴, 방사 범위, 연소 시간 등을 객관적으로 제시하여 화재원인 조사를 위한 기초 자료를 확보하는 데 있다.
본 연구에서는 일정 비율로 휘발유와 혼합된 인화성 액체를 축소 모의된 구획 공간에 채우고 착화시켰을 때의 특성을 해석하여 다음과 같은 결과를 얻었다.
제안 방법
연소 실험이 진행될 때 디지털카메라(Digital Camera, Nikon Co., D-80, Japan) 및 비디오카메라(Video Camera, Samsung Co., SV-U10, Korea)를 사용하여 영상을 확보했으며 연소가 진행될 때의 연소 패턴, 최성기의 화염의 크기, 방사 범위 및 연소 시간 등을 해석하였다.
, SV-U10, Korea)를 사용하여 영상을 확보했으며 연소가 진행될 때의 연소 패턴, 최성기의 화염의 크기, 방사 범위 및 연소 시간 등을 해석하였다. 즉, 화염이 인화성 액체에 착화되어 성장하고 소화되는 과정을 동영상으로 촬영하여 시분할(time sharing) 화면을 해석함으로서 연소 과정의 층류 또는 난류, 최성기 등을 판정하였다.
대상 데이터
Figure 1은 혼합유의 흘림 실험(oil flow test)을 수행하기 위한 실험 공간의 개략도이다. 구획된 공간은 가로, 세로, 높이가 각각 2,000 mm이며, 아연도금강판(galvanized steel iron)으로 제작한 것이다. 또한 모서리 및 중간에 지지대를 세워 물리적 충격에 견딜 수 있게 하였다(7).
Figure 8은 휘발유와 알코올의 혼합 물질이 연소될 때 생성된 화염의 실체 사진이다. 실험에 사용된 메틸알코올 (methyl alcohol 4L, 녹색약품(주), 한국)은 공업용으로 100 ml 중에 메탄올이 84% 포함되어 있는 것이다. Figure 5(a)는 실험 준비가 완료된 실체 사진, Figure 8(a)는 흘림 실험 준비가 완료된 것이다.
그리고 실험이 진행된 내부의 바닥은 비닐 장판을 깔았으며, 실험이 진행될 때 주변 온도는 21℃, 상대 습도는 60 ± 2% 등을 유지시켰다. 흘림 실험에 사용된 인화성 액체는 휘발유(gasoline), 등유(kerosene), 경유(diesel), 시너(thinner), 벤젠(benzene), 아세톤(acetone), 알코올(alcohol), 대두유(bean oil) 등이며, Table 1은 주요 특징을 나타낸 것이다(8,9). 구획된 공간에 Figure 2와 같은 흘림 실험 장치를 설치하고 휘발유와 나머지 인화성 액체를 50 : 50으로 혼합하여 200 ml를 채우고, 가스 토치를 이용하여 화염을 착화시켰다.
성능/효과
(1) 휘발유와 실험에 사용된 인화성 액체를 50 : 50의 비율로 혼합하여 200 ml를 실험 장치에 채우고 착화시켰을 때 연소되는 색은 대부분 검정이었다. 또한 화염의 하단 부분은 층류 패턴을 나타냈고, 상단 부분은 난류 패턴이 지배하는 것으로 확인되었다.
(2) 휘발유와 알코올을 혼합한 물질의 화염 전파 속도가 0.7 s로 가장 빠른 것으로 확인되었고, 가장 느린 혼합물은 휘발유와 경유로 1.2 s 등으로 확인된 바 화재 조사관은 현장 조사를 실시할 때 인화 물질의 종류 및 패턴 등을 고려하려 해석할 필요가 있다.
(3) 시분할된 동영상의 분석에서 혼합유가 연소를 시작하여 화염이 최성기에 가장 빨리 도달한 것은 휘발유와 아세톤을 혼합하였을 때로 25.2 s이다. 또한 가장 늦게 최성기에 도달한 것은 휘발유와 경유를 혼합했을 때로 163.
(4) 혼합물의 연소 지속 시간은 휘발유와 경유를 혼합한 물질이 332.7 s로 가장 길었으며, 가장 짧은 것은 휘발유와 시너의 혼합물로 121.5 s로 약 2.7배 차이가 있음을 알 수 있었다.
화염의 길이는 최대 400 mm 정도까지 성장하였고 대부분 난류 패턴을 보여줬다. 또한 초기 착화된 지점의 화염이 더 크고 색상이 더 진한 것으로 확인되었다. Figure 9(d)는 연소가 완료된 실체 사진이며, 연소가 완료된 시간은 195.
(1) 휘발유와 실험에 사용된 인화성 액체를 50 : 50의 비율로 혼합하여 200 ml를 실험 장치에 채우고 착화시켰을 때 연소되는 색은 대부분 검정이었다. 또한 화염의 하단 부분은 층류 패턴을 나타냈고, 상단 부분은 난류 패턴이 지배하는 것으로 확인되었다.
Figure 3(d)는 연소가 완료된 실체 사 진이다. 연소가 완료된 시간은 169.9 s로 측정되었고, 연소가 완료될 때의 연기의 색상은 흰색으로 확인되었다. 흘림 실험 장치의 내부 및 외부는 열과 연기에 의한 그을음과 같은 소손 패턴을 나타냈으며, 최초에 착화된 부분이 더욱 심하게 소손되었다(10-12).
1 s로 측정되었고, 화염의 최대 길이는 800 mm 정도로 측정되었다. 이때의 화염 패턴은 대부분 난류 패턴을 보였으며, 초기 착화된 지점의 화염이 더 크고 색상이 더 진한 것으로 확인되었다. Figure 3(d)는 연소가 완료된 실체 사 진이다.
2 s로 측정되었고, 화염의 길이는 400 mm 정도로 측정되었다. 이때의 화염의 패턴은 대부분 난류 패턴을 보였으며, 초기 착화된 지점의 화염이 더 크고 색상이 더 진한 것으로 확인되었다. 화염의 색상은 진한 주황색을 보였다.
7배 차이가 있음을 알 수 있다. 이상의 결과에서 알 수 있듯이 인화성 액체의 혼합 유형에 따라 연소의 지속성, 화염의 크기, 확산 패턴 등의 차이가 있다는 것을 알 수 있다. 따라서 화재 현장을 조사하는 화재조사관은 방 · 실화 물질이 무엇이며, 연기의 색상 변화, 탄화 심도 등을 입체적으로 고려하여 원인을 분석한다면 원인 판정의 오류를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
이상의 결과에서 알 수 있듯이 휘발유와 혼합된 인화성 액체의 종류에 따라 화염의 전파 속도, 최성기의 화염의 크기, 연소의 지속성, 확산 패턴 등의 차이가 있다는 것을 알 수 있었다. 따라서 화재 현장을 조사하는 화재조사관은 최초 목격자의 진술은 물론 화염의 연소 특성 등을 입체적으로 분석할 때 원인 판정의 신뢰성을 높일 수 있을 것이다.
7배 차이가 있음을 알 수 있었다. 즉, 혼합 조건에 따라 연소의 확산 속도가 다르다는 것을 알 수 있고, 혼합 물질의 연소 지속 시간과도 관계있다는 것이 확인되었다.
9 s로 측정되었다. 화염의 길이는 최대 400 mm 정도까지 성장하였고 대부분 난류 패턴을 보여줬다. 또한 초기 착화된 지점의 화염이 더 크고 색상이 더 진한 것으로 확인되었다.
2 s가 소요되었다. 화염의 색상은 연한 주황색으로 확인되었고, 하단 부분의 화염은 층류의 패턴이 지배하였고 상단 부분의 화염은 난류의 패턴이 확인되었다. Figure 4(c)는 화염이 최성기에 도달하였을 때의 실체 사진으로 소요 시간은 163.
Figure 7(c)는 화염의 최성기를 나타낸 실체 사진이다. 화염의 최성기 도달 시간은 25.2 s로 측정되었고, 화염의 길이는 400 mm 정도로 측정되었다. 이때의 화염의 패턴은 대부분 난류 패턴을 보였으며, 초기 착화된 지점의 화염이 더 크고 색상이 더 진한 것으로 확인되었다.
Figure 3(c)는 화염이 가장 크게 성장되었을 때의 실체 사진이다. 화염이 가장 크게 성장될 때의 도달 시간은 92.1 s로 측정되었고, 화염의 최대 길이는 800 mm 정도로 측정되었다. 이때의 화염 패턴은 대부분 난류 패턴을 보였으며, 초기 착화된 지점의 화염이 더 크고 색상이 더 진한 것으로 확인되었다.
후속연구
따라서 화재 현장을 조사하는 화재조사관은 방 · 실화 물질이 무엇이며, 연기의 색상 변화, 탄화 심도 등을 입체적으로 고려하여 원인을 분석한다면 원인 판정의 오류를 줄일 수 있을 것으로 판단된다.
참고문헌 (12)
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