목재 건축물의 화재 성상 : 소방원론

 

 

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1. 목재 건축물

가. 목재건축물 화재 특징

   ① 목재의 주성분 : 섬유소

   ② 수분함량 15% 이상이면 고온에 장시간 노출되어도 착화되기 어려움

   ③ 목재의 인화점 : 240 ~ 270 [℃]

   ④ 목재의 착화점 : 410 ~ 470 [℃]

   ⑤ 각지거나 표면이 거칠수록 연소하기 쉽다.

   ⑤ 화재시간 : 30 ~ 40분

   ⑥ 온도 : 1,100 ~ 1,300 [℃]

   ⑦ 화재성상 : 고온단기형 ★

   ⑧ 연료지배형

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나. 목조 건축물의 화재 확대 주요인

   ① 비화 : 화염 또는 열의 직접적인 접촉, 불티, 바람

   ② 화염의 접촉 : 화재로 인해 불티가 바람에 날아가 발화하는 것

   ③ 복사열 : 매질없이 전자기파 형태로 열전달하는 것,  화재시 가장 크게 작용

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다. 목재의 화재 상태와 연소속도

목재형태	연소가 빠르다.	연소가 느리다.
형상	사각인 것	둥근 것
건조상태	수분이 적은 것	수분이 많은 것
표 면	거친 것	매끄러운 것
외형 (두께,크기)	얇고 가는 것	두껍고 큰 것
색	검정색	백색
내화성, 방화성	없는 것	있는 것
기름, 페인트	페인트 칠한 것	칠하지 않은 것

라. 목조건축물의 화재성상

   ① 평면적 연소보다 천장, 계단을 통한 수직방향의 연소확대가 빠름

   ② 건물의 규모가 클수록 창, 출입구의 개구부가 많고 넓을 수록 연소열이 높고 화재성상이 빠르다.

   ③ 습도가 낮고 바람세기가 강할 수록 연소확대가 빠르다.

   ④ 수분이 적은 상태일 수록 연소가 더 잘되고 수분함량이 15 [%] 이상이면 고온을 장시간 접촉해도 착화하기 어렵다.

   ⑤ 화재 후 약 7~8분 후 최성기에 도달하는데 온도가 약 1,100~1,300 [℃]로 내화건축물 화재의 온도보다 높고 화세가

        강하다.

   ⑥ 최성기 이후 비화에 의해 화재 확대 위험이 높다.

   ⑦ 화염의 분출면적, 복사열이 커서 접근이 어렵다.

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마. 목재건축물의 화재 진행과정

 

<참고 : 용어>

   ① 무염착화 : 가연물이 재로 덮인 숯불모양으로 불꽃 없이 착화하는 현상

   ② 발염착화 : 가연물이 불꽃이 발생하면서 착화되는 현상

   ③ 맹화 : 화재의 최성기를 말한다.

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바. 출화의 구분

  1) 옥내 출화

    ① 천장 속 · 벽 속 등에서 발염착화한 때

    ② 가옥 구조 시에는 천장 판에 발염착화한 때

    ③ 불연 벽체나 칸막이의 불연천장인 경우 실내에서는 그 뒤판에 발염착화한 때

  2) 옥외출화

    ① 창·출입구 등에 발염착화한 때

    ② 목재 사용 가옥에서는 벽 · 추녀 밑의 판자나 목재에 발염착화한 때

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사. 목재건축물의 표준온도곡선

 

   ① 화재성상 : 고온 단기형

   ② 최고온도 (최성기 온도) : 1,300 [℃]

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아. 출화부 추정의 원칙

   ① 되괴방향법 : 출화가옥의 기둥 등은 발화부를 향하여 되괴되는 경향이 있으므로 이곳을 출화부로 추정하는 원칙

   ② 탄화심도비교법 : 탄화심도는 발화부에 가까울 수록 깊어지는 경향이 있으므로 이곳을 출화부로 추정하는 원칙

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자. 최성기의 상태

   ① 온도는 국부적으로 1,200 ~ 1,300 [℃] 정도가 된다.

   ② 상층으로 완전히 연소되고 농연은 건물전체에 충만된다.

   ③ 유리가 타서 녹아 떨어지는 상태가 목격된다.

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차. 연소확대 ★

   ① 접염 : 화염 또는 열의 접촉에 의하여 불이 다른 곳으로 옮겨 붙는 것

   ② 비화 : 불티가 바람에 날리거나 화재현장에서 상승하는 열기류 중심에 휩쓸려 원거리 가연물에 착화하는 현상

   ③ 복사열 : 복사파에 의하여 열이 높은 온도에서 낮은 온도로 이동하는 것

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카. 훈소

  ① #훈소

     ㉠ 불꽃 없이 연기만 내면서 타다가 어느 정도 시간이 경과 후 발열될 때의 연소상태

     ㉡ 착화에너지가 충분하지 않아 가연물이 발화하지 못하고 다량의 연기가 발생되는 연소상태

  ② 훈소흔 : 목재에 남겨진 흔적

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타. 목재의 균열흔

완소흔	700~800[℃] 삼각 또는 사각 형태 수열흔
강소흔	900 [℃] 깊은 요철 형성된 수열흔
열소흔	가연물이 1,100[℃] 정도의 고온 상태에 접하여 일시에 연소하게 되면 홈이 아주 깊은 상태가 되는데 맹렬한 확산 중심부분 등에서 나타남
주염흔	일반화재에서 연기를 왕성하게 내면서 타는 상태가 지나치게 되면 가연성 물질에 따라 차이는 있으나 활활 타오르는 단계를 지나 연기가 줄고 불꽃의 양이 커지는 것 같은 상태로 바뀌면서 건물 등 불연성 구조물이나 재질에 불꽃흔적을 남김

2. 내화건축물

​ 가. 내화건축물의 내화 진행과정

 

   ① 성장기 : 공기의 유통구가 생기면 연소속도는 급격히 진행되어 실내에 순간적으로 화염이 가득하게 되는 시기

   ② 최성기 : 실내의 온도가 800 ~ 1,100[℃] 의 고온상태를 계속할 때의 상태

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나. 내화건축물의 표준온도곡선

 

   ① 화재성상 : 저온 장기형

   ② 최고온도(최성기 온도) : 900 ~ 1,100 [℃]

   ③ 시간 경과시의 온도

      ㉠ 30분 후 : 840 [℃]

      ㉡ 1시간 후 : 925 ~ 950 [℃]

      ㉢ 2시간 후 : 1,100 [℃]

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【 실내화재와 실외화재】

  ▣ 실내화재는 실외화재에 비해 화재로 인한 연소열을 외부로 방출하기 어렴다.

     ◈ 실내화재는 구획이 되어 있어 공기(산소) 공급이 충분하지 않다.

     ◈ 에너지 축적이 용이하고 공기공급이 충분하지 않을 수 있다.

  ▣ 이런 이유로 실내의 온도가 급격히 상승하여 가연물의 열분해 또는 증발을 촉진하게 된다. 어느 순간 화재실 전체의

       가연성 혼합기가 형성되면 실전체로 화염이 확산되는데 이를 #플래시 #오버 현상이라고 한다.

  ▣ 플래시 오버는 화재 성장기에 발생되며 플래시 오버 이후를 최성기라고 한다.

  ▣ 플래시 오버 발생까지의 시간을 피난 허용시간이라고 한다.

         ※ 플래시 오버 : 순간적인 화재 확대 현상

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[플래시 오버 (Flash over) 현상]

   ◈ 실내(구획)화재의 특징적 현상

   ◈ 순간적인 화재 확대 현상

   ◈ 에너지의 축적에 의해 발생

   ◈ 성장기에서 발생, 발생 이후는 최성기

   ◈ 연료지배화재에서 환기지배화재로 전환

   ◈ 피난허용시간

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<플래시 오버 발생시간에 영향을 주는 인자>

   ◈ 내장재의 재질 및 두께, 화원의 크기, 개구부의 크기

<플래시 오버 발생시간이 짧아지는 조건>

   ◈ 내장재가 열분해되기 쉽고, 열전도율이 적을 수록, 내장재의 두께가 얇고 표면적이 클수록, 화원의 크기가 클수록,

        개구부의 크기가 작을 수록 불에 잘 타는 재질일 수록

   ◈ 가연성 재료 : 3~4분

   ◈ 준불연성 재료 : 5~6분

   ◈ 불연성 재료 : 7 ~8분

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[ #백드래프 (Back draft 현상]

  ▣ #실내화재 는 #실외화재 에 비하여 공기의 유통이 자유롭지 못하다.

       화재가 최성기로 접어 들면 많은 양의 공기를 필요로 하지만 개구부가 폐쇄되어 있는 실내라면 공기 공급이 어렵게

       되어 연소현상이 원활하지 못하게 된다. 이때 문을 열거나 공기공급을 하게 되면 실내에 축적되어 있는 가연성 가스가

       폭발적으로 연소하게 되는데 이를 백드래프 현상이라고 한다.

   ◈ 백드래프트 현상은 최성기 이후에 발생한다.

   ◈ 개방된 개구부를 통해서 화염이 외부로 분출된다.

   ◈ 급격한 압력상승으로 건물이 붕괴될 수 있다.

 

<백드래프트가 되기 쉬운 조건>

   ◈ 밀폐된 공간에서 연소가 일어날 때

   ◈ 실내에 다량의 가연성 가스가 존재할 때

   ◈ 실내온도가 매우 높을 때

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【 출제예상문제】

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1. 목재건물의 화재성상은 내화 건물에 비하여 어떠한가 ? ④

   ① 저온 장기형이다.               ② 저온 단기형이다.

   ③ 고온 장기형이다.               ④ 고온 단기형이다.

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[목조건물의 화재성상] ① 화재성상 : 고온 단기형

  ② 최고온도(최성기 온도) : 1,300 [℃]

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2. 가연물질이 재로 덮인 숯불모양으로 불꽃없이 착화하는 것을 나타내고 있는 것은 ? ①

  ① 무염착화           ② 발염착화               ③ 맹화                 ④ 진화

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[해설] ① #무염착화 : 가연물이 재로 덮인 숯불모양으로 불꽃 없이 착화하는 현상

          ② #발염착화 : 가연물이 불꽃이 발생되면서 착화되는 현상

          ③ #맹화 : 화재의 최성기를 말한다.

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3. 목조 건축물의 화재진행상황에 관한 설명으로 알맞은 것은 ? ③

   ① 화원 - 무염착화 - 출화 - 소화

   ② 화원 - 발염착화 - 출화 - 소화

   ③ 화원 - 무염착화 - 발염착화 - 출화 - 성기 - 소화

   ④ 화원 - 무염착화 - 출화 - 성기 - 소화

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[목조건축물의 화재진행상황]

   화원 - 무염착화 - 발염착화 - 출화(발화) - 최성기 - 연소낙하 - 소화

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4. 목조 건축물의 화재가 발생하여 최성기에 도달할 때 연소온도는 대략 몇 [℃] 인가 ? ③

   ① 300            ② 800                 ③ 1,300                 ④ 1,800

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[목조건물의 화재 성상] ① 화재성상 : 고온단기형 ② 최고온도(최성기 온도) : 1,300[℃]

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5. 출화란 화재를 뜻하는 말로서 옥내출화, 옥외출화로 구분한다. 이 중 옥외출화 시기를 나타낸 것은 ? ② 

   ① 천장 속, 벽 속 등에서 발염 착화된 경우

   ② 창, 출입구 등에 발염 착화한 경우

   ③ 가옥구조시에는 천장 판에 발염 착화한 경우

   ④ 불연천장인 경우 실내의 그 뒷면에 발염 착화한 경우

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[옥외 #출화 시기]

   ① 창·출입구 등에 발염착화한 때

   ② 목재사용 가옥에서는 벽 ·추녀 밑의 판자나 목재에 발염착화한 때

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6. 출화부 추정의 원칙 중 탄화심도에 대한 설명으로 옳은 것은 ? ④

   ① 탄화심도는 발화부와 상관관계가 없다.

   ② 탄화심도는 발화부에서 멀리 있을 수록 깊어지는 경향이 있다.

   ③ 탄화심도는 황린을 발화부에 근접시켜 측정한다.

   ④ 탄화심도는 발화부에 가까울수록 깊어지는 경향이 있다.

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[ #탄화심도법 ] 탄화심도는 발화부에 가까울 수록 깊어지는 경향이 있으므로 이곳을 출화부로 추정하는 원칙

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7. 내화 건물 화재의 표준시간 온도곡선에 있어서 화재발생후 1시간이 경과할 경우 내부 온도는 대략 어느 정도인가 ? ① 

  ① 950 [℃]          ② 1,200 [℃]             ③ 800 [℃]            ④ 600 [℃]

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[시간경과시의 온도]

   ① 30분 후 : 840 [℃]         ② 1시간 후 : 925~950 [℃]             ② 2시간 후 : 1,010 [℃]

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8. 내화 건축물의 화재에서 공기의 유통이 원활하면 연소는 급격히 진행되어 개구부에 진한 매연과 화염이 분출하고

     실내는 순간적으로 화염이 충만하는 시기는 ? ②

   ① 초기               ② 성장기                ③ 최성기                  ④ 중기

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[성장기] 공기의 유통구가 생기면 연소속도는 급격히 진행되어 실내는 순간적으로 화염이 가득하게 되는 시기

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9. 목조건축물에서 발생하는 옥내출화시기를 나타낸 것으로 옳지 않은 것은 ? ②

   ① 천장 속, 벽 속 등에서 발염 착화한 경우

   ② 창, 출입구 등에 발염 착화한 경우

   ③ 가옥의 구조에는 천장 판에 발염 착화한 경우

   ④ 불연 벽체나 불연천장인 경우 실내의 그 뒷면에 발염 착화할 때

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[옥내 출화시기]

   ① 천장 속 · 벽 속 등에서 발염착화한 때

   ② 가옥 구조시에는 천장 판에 발염착화한 때

   ③ 불연 벽체나 칸막이의 불연천장인 경우 실내에서는 그 뒤판에 발염착화한 때

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10. 화재발생시 건축물의 화재를 확대시키는 주요인이 아닌 것은 ? ④

   ① 비화          ② 복사열          ③ 화염의 접촉(접염)           ④ 흡착열에 의한 발화

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[목조건축물의 #화재원인 ]

  ① #접염 : 화염 또는 열의 접촉에 의하여 불이 다른 곳으로 옮겨 붙는 것

  ② #비화 : 불티가 바람에 날리거나 화재현장에서 상승하는 열기류 중심에 휩쓸려 원거리 가연물에 착화하는 현상

  ③ #복사열 : 복사파에 의하여 열이 높은 온도에서 낮은 온도로 이동하는 것

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11. 착화 #에너지 가 충분하지 않아 가연물이 발화되지 못하고 다량의 연기가 발생되는 연소형태는 ? ①

   ① 훈소           ② 표면연소           ③ 분해연소                 ④ 증발연소

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[ #훈소 ]

  ① 착화에너지가 충분하지 않아 가연물이 발화되지 못하고 다량의 연기가 발생되는 연소 형태

  ② 불꽃없이 연기만 내면서 타다가 어느 정도 시간이 경과 후 발열될 때의 연소상태

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12. 내화건축물 화재의 진행과정으로 가장 옳은 것은 ? ③

  ① 화원 - 최성기 - 성장기 - 감퇴기

  ② 화원 - 감퇴기 - 성장기 - 최성기

  ③ 초기 - 성장기 - 최성기 - 감퇴기 - 종기

  ④ 초기 - 감퇴기 - 최성기 - 성장기 - 종기

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[ #내화건축물 의 화재진행과정]

   초기 → 성장기 → #최성기 → 감퇴기 → 종기

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13. 화재시 불티가 바람에 날리거나 상승하는 열기류에 휩쓸려 멀리 있는 가연물에 착화하는 현상은 ? ①

   ① 비화             ② 전도               ③ 대류                     ④ 복사

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[ #비화 ] 불티가 바람에 날리거나 화재현자에서 상승하는 열기류 중심에 휩쓸려 원거리 가연물에 착화하는 현상

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14. 목재의 상태를 기준으로 했을 때 다음 중 연소속도가 가장 느린 것은 ? ③

   ① 거칠고 얇은 것     ② 각이 있고 얇은 것     ③ 매끄럽고 둥근 것          ④ 수분이 적고 거친 것

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[ #목재 의 상태와 #연소속도 ]

목재형태	연소가 빠르다.	연소가 느리다.
형상	사각인 것	둥근 것
건조상태	수분이 적은 것	수분이 많은 것
표 면	거친 것	매끄러운 것
외형 (두께,크기)	얇고 가는 것	두껍고 큰 것
색	검정색	백색
내화성, 방화성	없는 것	있는 것
기름, 페인트	페인트 칠한 것	칠하지 않은 것

15. 출화가옥의 기둥, 벽 등은 발화부를 향하여 도괴되는 경향이 있으므로 이곳을 출화부로 추정하는 것을 무엇이라

     하는가 ? ③

   ① 접염비교법            ② 탄화심도비교법             ③ 도괴방향법              ④ 연소비교법

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[ #도괴방향법 ] 탄화심도와 마찬가지로 발화부 근처가 연소의 강도 및 시간 등이 더 크거나 길게 되므로 #발화부 방향으로

                            도괴되어 이를 추정하여 발화부를 찾는 방법을 말한다.