2009. 7.

담뱃불 發火에 대한 小考

춘천소방서

목    차

제1장 서론

제1절 연구의 필요성

제2절 최근 2년간 춘천소방서 화재통계분석

제2장 담배 및 담뱃불 화재의 이해

제1절 담배에 대한 이해

제2절 담뱃불 화재의 이해

제3장 담뱃불 발화실험 등

제1절 담뱃불 발화실험

제2절 담뱃불 발화에 대한 고찰

제3절 CCTV에 포착된 담뱃불 화재사례

제4장 결론

제1장 서론

제1절 연구의 필요성

미소화원이란 일반적으로 형상이나 에너지량이 외관상 극히 작은 발화원”으로 경미하고 작은 발화원을 총칭한다. 에너지 열량이 적기 때문에 일반적으로 무염연소의 발화형태를 취하고 유염연소에 이르기까지 일정시간을 요하며 가연물 표면연소 및 국부적으로 강하고 깊게 타들어 간 흔적으로 훈소화재, 심부화재의 형상을 보인다. 미소화원의 종류에는 담뱃불, 향불, 스파크불꽃 등 여러 가지가 있으나 최근의 각종 화재발생 통계를 근거로 보면 담배불씨가 가장 많은 원인으로 지목되고 있다. 2008년도 춘천소방서 발생 건수 총 449건 중 부주의 249건 가운데 77건으로 전체화재 대비 17.2%로 많은 비율을 차지하며 전기기구나 다른 연소기구와 달리 화재가 발생하였을 때 발화원인 담배 자체가 탄화되기 때문에 화재 감식현장에서 발화원으로 증거 발굴이 매우 어려운 실정이다.

본 연구 과제에서는 담뱃불에 대한 실험, 이론적 고찰, 감식요령 및 사례 등을 살펴봄으로써 현장 화재조사시 담뱃불 화재원인 감식에 도움을 주고자 한다.

제2절  최근 2년간 춘천소방서 화재통계분석

국가화재분류체계가 새로 마련된 2007년부터 2008년까지 2년간의 춘천소방서 화재통계현황을 살펴보면 아래와 같다.

1. 화재현황(최근 2년간)

년도별	건수	인명피해			재산피해			소실면적
		계	사망	부상	계	부동산	동산
2008년	449	17	3	14	1,380	897	483	16,392
2007년	491	19	5	14	1,642	1,039	602	15,920

2. 발화요인별(최근 2년간)

구 분	계	전기적	기계적	화학적	가스 누출	교통 사고	부주의	기타	자연적	방화	미상
2008년	449	94	23	1	5	5	249	8	4	39	24
2007년	491	98	22	2		8	277	11	9	34	30

3. 부주의 발화요인별 소분류(최근 2년간)

구 분	부주의 계	담배 꽁초	음식물 조리중	불장난	용접 절단	불씨 불꽃	쓰레기 소각	빨래 삶기	가연물 방치	논,밭 태우기	유류 취급중	폭죽 놀이	기타
2008년	249	77	42	16	21	30	23	1	11	2	1	2	23
2007년	277	84	55	30	17	29	33	2	8	6	1	0	12

이상의 새로운 국가화재분류체계에 의한 최근 2년간의 춘천소방서 화재통계를 분석하여 보면 전체 화재에서 부주의가 차지하는 비중은 55% 내외로 나타나고, 부주의 중 담뱃불에 차지하는 비중이 30% 내외로 나타나고 있다.  또한 전체 화재 중 담뱃불이 차지하는 비중이 17% 내외로 이는 100건 중 17건이라는 결코 무시할 수 없는 수치이다.

제2장 담배 및 담뱃불 화재의 이해

제1절 담배에 대한 이해

1. 담배의 유래

담배는 콜럼버스가 1492년 아메리카 대륙을 발견하고 상륙하여 당시 인디언들이 피우는 담배를 처음 본 후부터 비로소 문명인들에게 알려진 식물이다. 이렇게 발견된 담배는 전세계에 여러 경로를 밟아 퍼져 나갔다. 아시아에는 1571년 에스파냐 사람이 쿠바로부터 필리핀에 도입한 것이 처음이다. 중국에는 타이완을 거쳐 1600년에 처음 들어갔다. 한국에 담배가 들어온 시기와 경로에 대해서는 정확한 기록이 없다. 다만 국내 문헌에 단편적으로 나타난 기록들을 종합하면 1608〜1616년에 일본에서 들어왔다고 추측할 수 있다.

담배가 한국에 들어온 17세기초에는 의약품이 발달하지 못하였기 때문에 담배를 의약품으로 많이 사용하였다. 기생충으로 인해 복통이 심할 때 담배를 피워 진통시키고, 치통이 있을 때 담배 연기를 입안에 품어 진통시키며, 곤충에 물렸을 때 그 부위에 담배를 피운 후의 침을 바르고, 상처의 지혈 또는 화농방지제 등으로 이용하였다.

특히 문헌에 의하면 담(痰)을 치료하는 데 효과가 크다고 한다. 한국에 전래된 담배 피우는 풍습은 이렇다 할 기호품이 없었던 당시에 상하 계급을 막론하고 급속히 퍼져 나갔다.

2. 담배제조 공정

① 원료가공 공정

- 연초를 투입하여 가습, 가향, 조화 등 제품특성에 맞게 가공하고 사이로(silo)에 저장

② 궐련제조 공정

- 궐련제조기에서 궐련지(셀룰로스)로 말아 막궐련(필터 없는 담배)를 만들고        필터와 막궐련을 팁페이퍼로 말아 필터(포리에틸렌)담배 제조

③ 포장 공정

-은박지, 갑포장지로 20개비씩 갑담배를 만들고 셀로판 포장기에서 OPP필름포장

3. 흡연인구

1980년 1천만명에서 1990년 이르러 1,190만명으로 증가, 1999년 기준 1,240만명으로 추산되며, 최근 15～19세의 여성 흡연자의 증가이다. 즉 ‘99년 15만명은 ’80년에 비해 약 6배, ‘90년에 비해 약 3배가 증가한 셈이다.

흡연률의 변화는 남성의 흡연률은 서서히 감소하고 여성 흡연, 청소년의 흡연은 빠른 속도로 증가하고 있는 추세이다.

제2절 담뱃불 화재의 이해

1. 담뱃불 등 미소화원의 연소형태

가. 무염화원

담뱃불과 같은 불꽃 없이 연기만 내고 중심에서 암적색의 불씨만을 갖고 재로 둘러싸인 향불, 모기향불, 왕겨불, 톱밥불 등과 책, 의류 짚더미, 가구 등의 가연물 속으로 깊숙이 파고 들어간 불씨를 말하며 이를 심부화재(深部火災 : Deep-seated Fire), 훈소화원(燻燒火源)이라고도 한다.

나. 유염화원

불꽃이 있는 성냥불, 촛불, 라이터불, 화덕불 등과 같이 화재위험성이 있는 불씨로서 공기(갱내 가스) 중이나 가연성 혼합 가스 등에 연소를 일으킬 수 있는 불꽃을 말하며 이를 나화(裸火: Naked  Light)이라고도 한다.

2. 무염연소와 유염연소

가. 무염연소

무염연소의 과정은 가연물이 열을 받아 분해되면서 발생된 가스가 증발하여 탄소만 남은 상태에서 탄소가 공기 중의 산소와 결합하는 표면연소 현상이 일어나는 것으로 이때 발생된 가스는 공기부족으로 연소범위를 벗어 나 연소되지 않은 상태로 방출되는 과정에서 발생한 가스는 급격히 착화온도이하로 냉각되어 기체연소형태인 확산 또는 예혼합기 연소가 일어나지 않는 것이다.

무염연소의 지속은 자체 구조상 내포하고 있는 공기가 충분하고 표면 연소에 의해 발생된 열이 인접한 가연물을 열분해시켜 탄소로 만들고 탄소가 표면에서 이탈할 수 있을 만큼 착화점이상으로 높일 수 있을 때 훈소는 지속되며 만약 가연물이 연소되어 발생된 열량이 인접한 가연물과 주변의 공기를 발화점이상으로 올리는데 충분하지 못하면 소화된다.

나. 유염연소

가연물이 연소하는 것은 실제로 가연물이 기체로 분해되면서 발생한 가스가 공기 중 산소와 결합하는 것으로 확산 또는 예혼합기 연소형태이며, 화염부분으로 지속적인 가연가스가 공급되면 연소는 지속되고 가연가스의 상태가 연소하기 위한 충분한 조건을 갖추지 못할 때는 소화된다.

다. 무염연소에서 유염연소로 전이

탄소가 된 가연물이 표면연소를 지속하지만 유염연소가 일어나지 않는 것은 발생된 가스의 농도가 공기부족으로 연소범위를 벗어난 상한값 이상의 농도로 방출하여 공기와 확산되는 과정에서 급냉되어 발생가스의 착화온도이하로 떨어져 기체연소인 확산 연소가 일어나지 않는 것이므로 급냉조건을 완화하거나 적당한 공기 공급으로 표면 연소 부분에서 예혼합기가 만들어 지면 기체가 착화되어 유염연소로 발전하게 된다.

3. 미소화원에 의한 일반적인 출화의 증명

가. 정확한 출화개소의 판단

미소화원은 화재진압 후 물적 증거를 남기지 않는 경우가 대부분이므로 정확한 발화개소를 찾는 것이 가장 중요하다.

나. 가연물 종류의 확인

발화개소의 잔해물로부터 가연물의 종류를 확인하여 화원이 존재할 경우 연소확대 가능성을 검토한다.

다. 기타 발화원에 의한 출화 가능성을 배제

발화부위에서 발화와 관련 지을만한 전기설비, 전기기계, 연소기구, 고온물체, 자연발화성 물질의 존재를 부정하고 촛불, 모기향 등이 설치된 불씨에 의한 출화 가능성을, 담뱃불씨에 대한 존재가능성을 검토한다.

라. 훈소의 지속과 발염

훈소의 지속 또는 중지여부는 상황에 따라 매우 다르게 나타난다. 훈소의 지속은 가연물의 밀도에 가장 영향을 많이 받으며 발염되는가, 훈소만이 지속되는가하는 것은 열의 축적조건과 통기에 의해 좌우된다. 통기는 열의 발산을 촉진하므로 강제보다는 자체에서 발생하는 드래프트 작용에 의해서 용이하게 발염된다. 발염 후에는 유염화재에 의한 연소형상을 나타나게 된다.

마. 유염화원과의 구분

라이터 불, 성냥불씨, 촛불 등 유염화원인 경우에는 급속하게 화재로 발전(개방된 상태인 경우 5분 이내에 초기 진화불가 상태로 발전)하나 담뱃불씨, 용접불씨, 모기향 등 무염화원은 가연물에 접촉되어 비교적 장시간의 훈소단계를 거쳐 착염되며 이때까지의 경과시간은 수 십분에서 수 시간이 되기도 한다. 따라서 발생장소에서 마지막 인적행위를 조사하여야 한다.

4. 담뱃불의 온도 및 연소 매카니즘

가. 담뱃불의 온도

담뱃불은 적열상태에서 중심부의 연소최고 온도는 약 700〜800℃

정도이며 자신은 착염되지 않는다.

훈소가 지속될수 있는 가연물과 접촉 →훈소 →착염 →출화에 이른다 그러나 실제 실험을 통하여 발염시키는 것이 용이하지 않으나 접촉된 물체가 종이류, 낙엽, 신문지, 등의 천연섬유는 일반적으로 발염이 용이하며, 같은 종류라 할지라도 형태 및 접촉상황에 따라 훈소의 지속이나 착염여부가 달라진다.

나. 담뱃불에 대한 연소 매카니즘

1) 발화 가능성

가) 담뱃불 온도

- 중심부 온도 : 700～800。C

- 흡연시 온도 : 840～850。C

- 표면온도 : 200～300。C

- 권지의 연소선단 : 550～600。C

나) 연소성

- 풍속 1.5m/sec(최적조건), 3m/sec 이상시 꺼지기 쉬우며,

산소농도 16%이하에서는 연소하지 않음

다) 연소시간

-레귤러 사이즈(84㎜) 1개피 : 수평 : 13～14분 소요, 수직 : 11～12분 소요

라) 점화원으로서 특징

- 대표적인 무염화원

- 이동이 가능한 점화원

- 필터(합성섬유, 펄프)와 몸체(종이, 연초)로 구성 : 가연성이 존재

- 흡연자는 화인을 제공할 수 있는 개연성이 존재(인적행위)

2) 착화 가능성

가) 가솔린

가솔린에 대한 착화점은 280～300。C이므로 이론상 착화가 가능하지만 담뱃불의 표면은 탄화된 재와 공기 또는 탄산가스가 많은 공기로 둘러 쌓여 있어 열을 흡수하고 불이 붙어 있는 부분이 시시각각으로 이동하며 또한 발생 열량은 타지 않은 부분을 연소시키기 위하여 대부분의 열량을 소비하게 되므로 가솔린 증기가 접해 있는 부분을 착화점이상으로 가열시키지 못한다. 따라서 담뱃불은 가솔린 증기에 착화하지 않는다.

나) 도시가스

도시가스는 탄화수소의 혼합물로 조성되어 있고 주성분인 수소의 착화점은

585。C, 일산화탄소 651。C, 메탄은 537。C로 표면 온도가 300。C 전 후인 담뱃불로서는 도시가스 온도를 착화점이상으로 가열시키기 어려워 착화되지 않는다.

다) 면제품(방석,이불,의류 등)

무염착화 후 무염연소를 계속하며 신문지 등의 가연물이나 조연재, 공기유입 등 연소조건이 갖추어 지면 불꽃을 일으키며 유염연소 한다.

라) 화학섬유, 혼합섬유

담뱃불이 접촉한 부분만 용융 또는 탄화한 후 소화된다.

마) 종이류

접은 신문지 위에서는 접촉 부분만 탄화하지만 휴지통속이나 축열조건이 좋은 부분에 구겨 넣거나 다른 가연물과 섞여 있는 경우에는 무염착화한 후 일정시간이 경과하면 발염착화 한다.

바) 카페트(모, 나이론계, 아크릴계 섬유)

담뱃불이 접촉된 부분만 탄화 또는 용융된다.

사) 우레탄 폼 방석

접촉부위만 약간 탄화되고 착화되지 않는다.

아) 발포스치로폼

접촉부위만 용융되고 착화되지 않는다.

자) 부스러기류(톱밥, 고무, 스폰지, 가죽)

톱밥부스러기는 무염→발염연소에 이르나 기타 부스러기류는 무염 연소만 한다. 톱밥의 경우 0.5m/sec 전후 미풍에서는 발화가 잘 일어나나 무풍하에서는 발염연소가 잘 일어나지 않는다.

고무부스러기의 경우 부스러기 표면에 담뱃불을 접촉했을 때 10분 정도 경과 후 독립무염 연소를 하고 연소범위가 확대되며 연기의 발생량이 많아진다. 이때 어떤 가연물이 접촉되어 있다면 연소확대될 수 있다. 담뱃불을 고무 부스러기 속에 넣었을 때는 무염연소나 발염도 없이 꺼진다.

가죽의 경우에는 표면에 놓았을 경우와 부스러기 속에 넣었을 경우 모두 10 ～12분 경과 후 발연과 무염연소가 확대된다. 이때 가연물이 접촉되어 있으면 발염착화 될 수 있다.

제3장 담뱃불 발화실험 등

제1절 담뱃불 발화실험

1. 실험개요

가. 일시 : 2004년 8월 20일(금) 10:00〜16:00

나. 장소 : 춘천소방서 옥상

다. 실험당시 기상상황 : 맑음, 온도26.4℃, 습도48%, 풍향 서북서(2〜3m/s)

라. 실험인원 : 춘천소방서 화재조사팀

마. 발화원 및 착화물

1) 발화원 - 담배(This)

	- 길이 84㎜ - 둘레길이 22㎜ - 필터길이 26㎜ - 궐련지길이 58㎜

완전연소까지 9분00초소요	완전연소까지 9분53초소요	완전연소까지 10분20초소요

2). 착화물 - 휴지통(플라스틱, 철재), 톱밥, 대팻밥, 재떨이, 방석

2. 실험내용 및 방법

가. 재떨이 내부에 담뱃불 접촉

1) 이론적 고찰

유리 재떨이는 연소열에 의해 가열된 부분(내부)이 고온으로 되어 팽창하려고 하는 응력이 생기며 화염에 직접 접하지 않은 부분(외부)은 응력이 거의 없어 내부 응력이 유리 강도 이상으로 커지면 열적 파괴가 일어난다. 즉 유리제품내의 축열상태가 열적 파괴를 일으키기에 충분해야 한다. 또한 열적 파괴를 일으키는 내부와 외부의 온도차는 유리의 종류에 따라 다르지만 일반적으로 내부온도가 230～245℃로 상승하고 외부온도가 120～180℃로 온도차가 110～137℃가 될 때 열적파괴를 일으켜 파열된다.

일반적으로 유리는 약250℃에서 균열이 생겨 떨어지며 약 600 ～ 650℃에서 끝이 둥글어지므로 파손된 유리조각이 깨긋하고 불규칙할 때는 약 10분이내에 강렬한 열을 받은 것이며, 매연이 낀 유리조각은 화재초기나 훈소화재와 같이 발열이 심하고 열을 서서히 받았음을 알 수 있다.

2) 현상(실험)적 고찰

- 실험전 사진 - 내용물 담배꽁초	- 담뱃불 착화중간 단계 - 무염연소 진행중	- 유리파손(연소진행) - 소요시간 12분 40초 - 유리파손후 약1분 10초후 화염 분출

나. 방석 등 천 제품 발화실험

1) 이론적 고찰

무염착화 후 무염연소를 계속하며, 신문지 등 얹어 놓으면 발염에 이르러 조연제와 공기 유입요건이 충족시에는 발염하여 연소확대될 가능성이 있음.

2) 현상(실험)적 고찰

- 실험전(담뱃불 착화)	- 실험회수 : 총 10회 실시(담뱃불 소화시 까지 착화되지 않음) - 평균 소요시간 10분 10초

다. 톱밥 및 대팻밥 발화실험

1) 이론적 고찰

톱밥은 무염연소 후 일정시간이 경과되면 발염연소에 이르고 0.5m/sec 전후의 미풍하에서는 발화가 잘 일어나나 무풍하에서는 발염 연소가 잘 이루어지지 않는다. 톱밥 화재시 담뱃불이 침투하여 타들어가면서 생긴 단층부분의 물결상태(파도형상)을 관찰한다

대팻밥의 경우 톱밥과 달리 표면적이 적고 밀도가 높아 착화가 용이하지 않으나 착화시 톱밥보다 무염연소의 단계를 짧게 거쳐 유염연소 단계에 도달 연소진행속도가 빠르다.

※ 무염흔

초기발화 단계의 연소흔으로 열원과 접한 가연물의 접촉부나 미소화원에 의한 초기 연소흔으로 물질이 착화되어 불꽃없이 연기만 내면서 나타내는 흔적으로 국부적으로 패인형상이고 깊게 소실되거나 뚜렷한 연소경계면이 일정범위로 형성되는 것이 일반적이며, 발염으로 급격히 연소가 확장되어 연소범위가 넓어진 경우에도 구별되는 특징(훈소흔)이 있다.

2) 현상(실험)적 고찰

가) 톱밥

- 담뱃불 착화전	- 실험횟수 : 총 1회 실시 - 담뱃불 소화시간 : 9분 50초 - 담뱃불 소화후에도 무염연소 진행

나) 대팻밥

- 담뱃불 착화 직후	- 실험횟수 : 총 10회실시(담뱃불 소화시 까지 착화 되지 않음) - 평균 소요시간 : 10분 10초

라. 휴지통(철재, 플라스틱) 발화실험

1) 이론적 고찰

가) 철재휴지통의 경우

동질의 가연물에 담뱃불이 접촉되어도 모든 경우에 동일하게 발화되는 것은 아니다. 무염착화가 되는 가연물은 축열 조건에 따라 발화여부가 결정된다. 휴지통 등과 같이 열이 축적되기 좋은 조건에서는 일정시간 무염 연소 후 발염착화가 된다. 이 밖에도 공기의 공급이 양호한 용기안이나 상자속 등은 발화에 충분한 축열 조건이 된다. 철제 쓰레기통 금속의 변색흔을 식별하고 내부에 남아 있는 담배꽁초와 가연물의 탄화물(재)을 확인한다.

■ 철재 휴지통 감식요령

① 쓰레기를 넣어 둔 채로 바로 위에서 사진촬영

② 쓰레기를 합판 등에 쏟아 놓고 쓰레기통과 같이 사진 촬영

③ 쓰레기속에서 종이,천,성냥개비,꽁초등을 찾아내어 가지런히 놓고 촬영

④ 불씨가 된 발화원, 가연물의 증거 수집 및 철재 변색흔 등을 식별

⑤ 쓰레기통을 제거 후 바닥재 소훼흔 등을 관찰

⑥ 휴지통의 금속면에 초기에는 그을림이 부착되고 양이 증가하다가 열을 지속적으로 받으면 그을림이 소실되며 수열에 의해 붉은색→청색으로 변화되는 과정은 온도차이를 나타내며 연소가 강할수록 회백색이 되므로 발화전 철재색깔을 파악한다.

나) 플라스틱제 쓰레기통의 경우

열에 의해 용기가 탄화되거나 용융상태에서 굳어 버리기 때문에 현장에서 이들 물증을 확인하여야 한다. 용융된 플라스틱통 속에는 연소되지 않은 담배꽁초 등의 가연물이나 탄화된 물질 등이 섞여 있게 되므로 이들을 확인해야 한다.

화재현장에서 발견한 플라스틱의 연소상태를 플라스틱의 물성과 연소특성에 따라서 정확하게 이해하여야만 정확한 연소경로를 확인할 수 있고 발화지점 및 착화원인을 규명하는데 결정적인 판단을 내릴 수 있게 된다.

■ 플라스틱 휴지통 감식요령

① 플라스틱 용기는 열에 녹아서 없어질 경우도 있으나 바닥부분이 남아 있는 경우가 많다.

② 형체가 없어졌다고 삽 등으로 파헤치지 않도록 주의(물로 씻어 내면 관찰가능)

③ 사진촬영은 뒤집어서 하고 바닥 장판제를 살펴 연소방향 등을 관찰

④ 휴지통과 내용물 등을 가지런히 놓고 사진촬영한다.

2. 현상(실험)적 고찰

가) 철재 휴지통

- 철재 휴지통 - 내용물 : 신문, A4용지	- 실험횟수 : 총 6회실시 - 착화시간 : 5분 11초	- 실험후 바닥 장판제 탄흔 (철재 휴지통모양의 흔적이 남음)

나) 플라스틱 휴지통

- 플라스틱 휴지통 - 내용물 : 신문, A4용지	- 실험횟수 : 총 4회실시 - 착화시간 : 3분 12초	- 실험후 바닥 장판제 탄흔 - 휴지통 자체 완전탄화 (휴지통잔해가 남아있음)

제2절 담뱃불 발화에 대한 고찰

1. 재떨이에 대한 고찰

가. 세라믹 재떨이

ceramics이란 일반적으로 규산 염광물질을 열처리에 의해 만들어진 제품을 말하며 요업제품이나 도자기 등을 일컫는 것으로 최근 활용범위와 중요성이 높아지고 있는 물질이다. 활용범위는 보온, 단열재, 방음재, 보도타일, 내외장용 타일, 벽돌류, 세라믹 시멘트, 모래 등 토목, 건축용 자재, 연마자료 등이다. 세라믹의 일반적인 특성은 불에 연소하지 않고 부패되지 않으며, 녹이 슬지 않고 내마모성, 방음성, 내열성, 전기불량도체, 방온, 방습, 변질되지 않는 성질을 가지고 있다.

나. 유리재떨이

유리 재떨이는 연소열에 의해 가열된 부분(내부)이 고온으로 되어 팽창하려고 하는 응력이 생기며 화염에 직접 접하지 않은 부분(외부)은 응력이 거의 없어 내부 응력이 유리 강도 이상으로 커지면 열적 파괴가 일어난다. 즉 유리제품내의 축열상태가 열적 파괴를 일으키기에 충분해야 한다. 또한 열적 파괴를 일으키는 내부와 외부의 온도차는 유리의 종류에 따라 다르지만 일반적으로 내부온도가 230～245。 C로 상승하고 외부온도가 120～180。C로 온도차가 110～137。C가 될 때 열적파괴를 일으켜 파열된다.

일반적으로 유리는 약250。 C에서 균열이 생겨 떨어지며 약 600 ～ 650。 C에서 끝이 둥글어지므로 파손된 유리조각이 깨긋하고 불규칙할 때는 약 10분이내에 강렬한 열을 받은 것이며, 매연이 낀 유리조각은 화재초기나 훈소화재와 같이 발열이 심하고 열을 서서히 받았음을 알 수 있다.

다. 플라스틱(멜라민 수지) 재떨이

Melamine Resin은 멜라민과 포름알데히드(포르말린)의 축 중합(축합 반응의 반복에 의한 중합체 생성 반응) 반응에 의해 얻어 지는 것으로 무색 투명하며 기계적 성질이 우수하여 소화재료와 도료로 이용되고 성형 후의 팽창이나 수축도 적다. 내수성, 내열성, 내약품성, 염색성, 내아크성, 내트레킹, 전기 절연성이 좋아 전기부품, 식기, 일용품 등 성형품을 만드는데 사용된다. 멜라민수지의 연소생성물은 일산화탄소, 이산화탄소, 저급 지방산, 에틸알콜, 아세트알데히드, 아세틸렌, 에탄, 프로필렌 등이며 멜라민 수지는 약 400。 C에서 연화 또는 용융, 450。 C ～700。 C에서 발화한다.

※ 플라스틱 재료의 연소형태는 열을 받았을 때 화학변화를 수반하지 않고 용융되고 냉각되면 굳어 버리는 열가소성과 열을 받으면 화학변화를 일으키며 용융되지 않고 연소되는 열경화성이 있다. 열가소성으로는 폴리에틸렌, 폴리에스테르,메타크릴수지  등으로 연소하기 쉽고 자기연소성이 있으며 열경화성 수지는 멜라닌계, 염화비닐,테프론 등 난연성이 많다.

2. 휴지통에 대한 고찰

동질의 가연물에 담뱃불이 접촉되어도 모든 경우에 동일하게 발화되는 것은 아니다. 무염착화가 되는 가연물은 축열 조건에 따라 발화여부가 결정된다. 휴지통 등과 같이 열이 축적되기 좋은 조건에서는 일정시간 무염 연소 후 발염착화가 된다. 이 밖에도 공기의 공급이 양호한 용기안이나 상자속 등은 발화에 충분한 축열 조건이 된다. 철제 쓰레기통 금속의 변색흔을 식별하고 내부에 남아 있는 담배꽁초와 가연물의 탄화물(재)을 확인한다.

■ 철재 휴지통 감식요령

① 쓰레기를 넣어 둔 채로 바로 위에서 사진촬영

② 쓰레기를 합판 등에 쏟아 놓고 쓰레기통과 같이 사진 촬영

③ 쓰레기속에서 종이, 천, 성냥개비, 꽁초 등을 찾아내어 가지런히 놓고 촬영

④ 불씨가 된 발화원, 가연물의 증거 수집 및 철재 변색흔 등을 식별

⑤ 쓰레기통을 제거 후 바닥재 소훼흔 등을 관찰

⑥ 휴지통의 금속면에 초기에는 그을림이 부착되고 양이 증가하다가 열을       지속적으로 받으면 그을림이 소실되며 수열에 의해 붉은색→청색으로 변화      되는 과정은 온도차이를 나타내며 연소가 강할수록 회백색이 되므로 발화전      철재색깔을 파악한다.

플라스틱제 쓰레기통의 경우에는 열에 의해 용기가 탄화되거나 용융상태에서 굳어 버리기 때문에 현장에서 이들 물증을 확인하여야 한다. 용융된 플라스틱통 속에는 연소되지 않은 담배꽁초 등의 가연물이나 탄화된 물질 등이 섞여 있게 되므로 이들을 확인해야 한다.

화재현장에서 발견한 플라스틱의 연소상태를 플라스틱의 물성과 연소특성에 따라서 정확하게 이해하여야만 정확한 연소경로를 확인할 수 있고 발화지점 및 착화원인을 규명하는데 결정적인 판단을 내릴 수 있게 된다.

■ 플라스틱 휴지통 감식요령

① 플라스틱 용기는 열에 녹아서 없어질 경우도 있으나 바닥부분이 남아

있는 경우가 많다.

② 형체가 없어졌다고 삽 등으로 파헤치지 않도록 주의(물로 씻어 내면

관찰가능)

③ 사진촬영은 뒤집어서 하고 바닥 장판제를 살펴 연소방향 등을 관찰

④ 휴지통과 내용물 등을 가지런히 놓고 사진촬영한다.

3. 가솔린에 대한 고찰(가솔린   C5H12～C9H20)

가. 용 도 ; 자동차 및 항공기 등의 연료, 공업용 용제, 희석제, 추출제

나. 제 법 ; 원유정제시 얻어지며 제조법에 따라 직류가솔린, 분해가솔린, 개질               가솔린, 중합가솔린, 합성가솔린 등 여러 종류가 있다.

다. 성  상

○ 주성분은 C5H12～C9H20의 알칸 또는 알켄이다.

○ 비점=30～250℃  비중=0.65～0.76  증기비중=3～4  발열량=12,000kcal/kg               인화점=-20～-43℃ 발화점= 300℃  연소범위=1.4～7.6%

○ 무색 투명한 액상 유분으로 휘발유 특유의 냄새가 난다.

○ 물에 녹지 않고 유지 등을 잘 녹이며 유기용제와 잘 혼합한다.

○ 비전도성으로 정전기의 발생 축적시키므로 대전을 일으키기 쉽다.

라. 위험성

○ 점화원 또는 정전기 스파크에 의해서 인화가 용이하다.

○ 증기는 공기보다 무겁기 때문에 낮은 곳에 흘러 체류하기 쉬우며 먼            곳에서도 인화하기 쉽다.

○ 연소범위의 하한이 낮아 조금의 증기량만 있어도 연소할 가능성이 있다

연소범위 하한 1.4vol%는 1드럼통의 공간에 휘발유 약 9g이 존재하면            형성된다. 따라서 빈용기에 증기가 잔류하지 않도록 한다.

○ 비전도성으로 정전기의 발생, 축적시키므로 대전을 일으키기 쉽다.

○ 제1류위험물과 같은 강산화제와 혼합하거나 또는 강산류가 혼합하면 혼            촉 발화한다.

마. 저장 및 취급

○ 화기엄금, 불꽃, 불티, 접촉방지, 가열금지, 직사광선을 차단한다.

○ 증기의 누설 및 액체의 누출을 방지하고, 용기는 차고 건조하며 통풍환기가 잘            되는 곳에 저장한다.

○ 강산화제, 강산류와의 접촉을 피한다.

○ 저장취급 중 정전기의 발생 및 축적을 방지하며 취급소내 전기설비에 대         해서는 방폭조치.

마. 유독성

○ 탄화수소류의 독성은 있으나 강하지 않은 편이며 자동차 연료용은 안           티녹킹제(사에틸 연)를 혼합하고 있어 독성은 강하다.

○ 연소생성물은 불순물에 의해 아황산가스가 발생하고 엔진내의 고온에         의해 질소 산화물이 생겨 유독하다.

그러므로 가솔린 증기가 폭발한계 내에 있는 부분에 담뱃불을 가지고 있어도 또는 담뱃불을 흡연해도 가솔린 증기에 착화되지 않는다.

담배의 무염착화 상태에서는 중심부의 온도가 700～800。C로 되어 있지만 표면은 공기 또는 탄산가스가 많은 공기로 둘러 쌓여 있어 열을 빼앗아 상승하고 또 불이 붙어 있는 점은 시시각각 이동하므로 불이 극히 가깝더라도 가솔린의 발화점인 280～300。C에 달할 수 없기 때문이다. 따라서 담뱃불은 점화원으로서 열원부족으로 가솔린의 발화점까지 혼합기체를 실체적으로 가열할 수 없으므로 인화될 가능성은 없다고 할 수 있다.

4. 면제품류에 대한 고찰

가. 목면제 방석

방석커버면은 담뱃불을 접촉시킨 후 10분경 후 약 2x2cm에 무염연소가 진행되었으며, 목면에는11～12mm/min속도(이론상) 무염연소가 진행되었으며, 이때 신문지 등 얹어 놓으면 발염에 이르러 조연재와 공기 유입요건이 충족시에는 발염하여 연소확대될 가능성이 있음.

나. 화학섬유류

화학섬유의 대표적인 폴리에틸렌류의 섬유는  연화, 수축이 되는 내열성을 가지며 연소시 녹아 흐르면서 타면 화염과 접촉시 용융이 되면 지속적으로 연소이며 단단한 회갈색의 잔사형태를 남긴다. 실험대상 의류에서는 표면에 담뱃불을 접촉 10분 경과시 (1.4x2.5cm 정도 탄화 됨))담뱃불이 접촉된 부문만 용융되고 독립적인 연소에 이르지 않았으며 모직류(스웨터)는 같은 조건에서 1.8x1.1cm 정도, 담뱃불 접촉부분에 용융, 탄화됨.

다. 가죽

가죽표면에 담뱃불을 놓았을 경우에 약 10분 경과시 (1x1cm 정도 탄화됨) 발연과 무염연소가 확대된다. 이때 주변에 가연물이 접촉되어 있으면 발염착화가 될 가능성이 있다.

라. 침대매트리스

침대매트리스에 담뱃불을 놓았을 경우에 약 10분 경과시 (1.4x2.8cm 정도)용융, 탄화되므로 연소조건 충족시 발염착화에 이르며 침구류에 대한 감식요령은

① 메트리스위 이불의 종별과 펴 놓은 즉 발화전 상태를 파악한다.

② 이불의 경계(갈림부분)를 따서 타 들어간 상태를 명확히 알아 본다.

③ 이불이 탄 상태와 불길의 방향성을 알아내어 이불의 범위를 확정한다

④ 불탄 이불의 종류를 조사하고 순차적으로 타들어간 정도를 측정한다.

⑤ 이불의 연소형태가 한쪽으로부터 타서 진행된 흔적이 있을 때는 1차 현상으로 판단한다.

⑥ 담뱃불외 화재 열에 의한 것을 즉 겹친 것이 타거나 여러개의 탄 흔적이 발견시 2차 현상으로 판단

⑦ 침대의 경우 스프링이 많이 찌그러진 부분을 1차 현상이라고 판단

⑧ 침대위에 여러장의 이불이 있을시 깊게 타서 들어간 흔적(V 형상)을 관찰한다.

5. 스치로폼에 대한 고찰

발포 스치로폼은 담뱃불이 닿은 부분만 용융하고 착화발염하지 않으며, 톱밥은 무염연소 후 일정시간이 경과되면 발염연소에 이르고 0.5m/sec 전후의 미풍하에서는 발화가 잘 일어나나 무풍하에서는 발염 연소가 잘 이루어지지 않는다. 톱밥화재시 담뱃불이 침투하여 타들어가면서 생긴 단층부분의 물결상태(파도형상)을 관찰한다.

※ 무염흔

초기발화 단계의 연소흔으로 열원과 접한 가연물의 접촉부나 미소화원에 의한 초기 연소흔으로 물질이 착화되어 불꽃없이 연기만 내면서 나타내는 흔적으로 국부적으로 패인형상이고 깊게 소실되거나 뚜렷한 연소경계면이 일정범위로 형성되는 것이 일반적이며, 발염으로 급격히 연소가 확장되어 연소범위가 넓어진 경우에도 구별되는 특징(훈소흔)이 있다.

제3절 CCTV에 포착된 담뱃불 화재사례

본 사례는 CCTV에 포착된 식당을 겸용하는 육가공공장에서 발생된 담뱃불에 의해 발화된 화재사례로 착화조건이 열악함에도 발화로 이어진 것으로 화재는 착화․발화 당시의 조건이 맞는다면 언제 어디서든 화재가 발생할 수 있다는 위험성을 경고하기에 충분하다.

1. 실화자를 포함한 6명의 육가공공장 직원들이 육가공 작업을 마치고 식당에서 술자리를 벌이는 모습.

시간 00:07:47

2. 실화자를 포함한 일행이 술자리를 마치고 식당을 나오는 모습.

시간 00:56:16

3. 건물 뒤에 위치한 실화자의 자동차와 건물 뒤로 나가는 비상구의 위치

자동차

비상구

4. 실화자가 비상구로 나오는 모습

시간 01:01:50

5. 실화자가 담배를 물고 비상구를 나오는 모습.

시간 01:01:54

6. 실화자가 여전히 담배를 물고 있는 모습.

시간 01:01:59

7. 실화자가 담뱃불 투기한 것으로 보임.

시간 01:01:05

8. 실화자가 자동차를 타고 있음.

시간 01:02:12

9. 자동차 출발과 담뱃불은 아스팔트에 위치함.

시간 01:02:24

10. 자동차가 지나며 담뱃불이 아스팔트 바닥에서 육가공포장 종이박스 쪽으로 위치가 이동됨.

시간 01:02:29

11. 종이박스에서 발화의 징후가 보임

시간 01:14:36

12.종이박스에 착화․발화됨.

시간 01:14:50

13. 종이박스에 발화되어 연소확대 시점

시간 01:22:46

14. 종이박스에 완전히 발화되어 연소확대 시점

시간 01:27:11

15. 다른 지점으로의 연소확대 시점

시간 01:29:25

16. 다른 지점의 종이박스에 전면적으로 연소확대

시간 01:31:37

17. 육가공공장의 샌드위치패널 외벽에 착화․발화하기 시작함.

시간 01:36:01

제4장 결론

1. 담뱃불 발화원 규명

발화원인 담배의 작은 불씨는 감식현장에서 화재진압작전에 따른 주수활동으로 대부분 현장에서 존재하지 않는 경우가 많으므로 착화된 가연물을 조사하여 미세한 발화원에서 가연물에 착화될 수 있는 환경조건, 시간적인 관계 등을 입증함과 동시에 흡연이나 흡연자에 대한 조사가 이루어져야 한다

2. 발화원과 가연물과의 관련성

담뱃불 화재원인은 상황증거에 의한 것이므로 담뱃불이 발화원으로 작용된 사항을 입증하기 위하여 주위에 존재하는 가연물과 상호관계를 증명하는 것이 필요하다. 이를 위해서는

첫째, 발화원이 가연물을 착화시킬 수 있는 상황에 있었으며, 열에너지가         충분히 착화시킬 수 있는가를 분명히 한다.

둘째, 담뱃불의 발화원으로부터 타오른 상황이 주변의 가연물의 연소형태        중에서 나타남을 입증한다.

셋째, 출화개소에 있었던 가연물의 연소상황으로부터 화재상황으로 연소가        확대된 경로가 존재하는 것을 입증하여야 한다.

3. 다른 발화원의 부정

담뱃불 발화 원인의 판정에 있어서 발화원이 복수로 나타나는 경우, 담뱃불외의 발화원에 대한 발화 가능성이 없다는 것을 반증사실에 의하여 확실하게 입증되어야 한다.

4. 담뱃불 화재에 대한 조사요령

담뱃불은 그 자체가 대부분 탄화되기 때문에 감식현장에서 발화원으로 남아 있지 않은 경우가 많으므로 화재원인 입증을 위해서는 발화지점의 소손상황, 관계자의 진술, 환경조건 등 상황증거를 근거하여 종합적으로 검토하여야 한다.

담뱃불 화재현장의 조사는

① 담뱃불에 의해 착화될 수 있는 가연물을 밝혀 둔다.

② 흡연행위가 있었다는 것을 증명한다.

③ 흡연행위와 착화발염까지 경과시간이 착화물과의 관련성을 입증한다.

④ 가연물은 축열조건에 따라 발화여부가 결정되므로 발화 가능한 가연물, 공기의 공급, 풍향 등 발화에 필요한 축열조건을 입증한다.

따라서 조사자는 흡연행위에 대한 인적조사, 축열조건, 연소조건, 화재패턴을 관찰하여 발화가능성을 입증해야 하며 대부분 현장은 진화활동으로 인해 화재발생 전의 상태와 동일한 경우가 드물기 때문에 이들을 종합하여 결론을 얻을 수 있는 총체적인 안목이 필요하다.

참고문헌

○ 춘천소방서 화재재현실험서, 2004. 8. 20.

○ 화재조사 알고리즘, 강원도소방본부.

○ 담뱃불 발화에 관한 연구, 한국화재조사학회, 2002.

○ 화재원인 조사기법, 인천광역시소방본부, 2003.

○ 경기도소방학교, 화재조사 교재, 현대인쇄사, 2002.

○ 2007 화재통계연보, 강원도 소방본부, 2008.

○ 2008 화재통계연보, 강원도 소방본부, 2009.