- 주택화재 예방을 위한 -

주택화재 재현실험 세부계획

2012. 2.

	소방방재청
	강원소방본부

「주택화재 등 재현실험」세부 추진계획

□ 실험개요

□ 주    최 : 소방방재청․대검찰청

□ 주    관 : 강원도 소방본부(강원소방학교)

□ 후     원 : 한국내화건축자재협회, 한국화재감식학회, 한국전기안전 공사, 한국건설기술연구원

□ 장    소 : 강원도 소방학교(후정 주차장)

□ 일    정 : ’12. 2. 21(화) - 2. 22(수), ※ 1일차 : 1-3실험, 2일차 : 4실험

세부일정

일   시

구    분

비   고

21일

13:00-13:30(30‘)

▷ 행사준비 및 실험진행 안내 등

◦ (청) 정창영 계장

13:30-13:50(20‘)

▷ 식전행사(내빈소개 및 청장님 말씀)

◦ (청) 정창영 계장

13:50-14:00(10‘)

▷ 실험개요 및 진행방식 안내

◦ (청) 정창영 계장

14:00-18:00(240‘)

〈실험1〉:주택화재 재현실험 및 강평(120‘)

〈실험2〉:건물외장재 연소실험 및 강평(60‘)

〈실험3〉:유해가스실험(실험용쥐) 및 강평(60‘)

〈공통〉: 개요설명→재현실험→전문가 강평

◦ 실험1․3 : 청주관

◦ 실험2 : 본부주관

(방호구조과장)

◦ 개요설명

- 현황판 이용, 주관기관별 청장님 등 보고

18:00 이후

▷ 석식(태백시내) 및 숙소(오투리조트) 이동

◦ (청) 주관

22일

08:00-09:00(60‘)

▷ 숙소내 매식 및 학교이동/실험장 참석

◦ (청) 정창영 계장

09:00-10:00(60‘)

▷ 행사준비 및 실험개요, 진행방식 안내

◦ (청) + (본부)

10:00-12:00(120‘)

〈실험4〉:차량화재 재현실험 및 강평(120‘)

◦ 실험4 : 본부주관

(방호구조과장)

12:00-12:10(10‘)

▷ 폐회(청장님 말씀)

◦ (청) 정창영 계장

□ 참여인원 : 약 300명

- 소방 200, 대검찰청 5, 유관기관 85, 대학교수, 언론사 등 10

□ 재현실험 운영 및 기관별 역할분담

〈세부운영〉

□ 공통 실험진행 순서

- (실험1,3) 실험개요 설명․보고 → 실험진행 → 재현실험 분석 및 전문가 강평

※ 보고자 : 정창영계장(청), 재현실험분석(참가자 전원), 전문가 강평(실험1:김광선교수,임우섭연구원, 실험3:이해평교수)

- (실험2,4) 실험개요 설명․보고 → 실험진행 → 재현실험 분석 및 전문가 강평

※ 보고자 : 방호구조과장(강원본부), 재현실험분석(참가자 전원), 전문가 강평(실험2:강계명교수, 실험4:이강복교수)

재현실험분석 : 참가자 전원 실험진행 후, 구조물 탄화 등을 육안감식 및 현장토론

〈역할분담〉

소방방재청		◦ 주택화재 등 재현실험 주최 및 제반사항 총괄 ◦ 실험1․실험3 주관운영 ◦ 재현실험 소요물품 제작 등
강원본부		◦ 주택화재 등 재현실험 주관 및 제반준비 총괄 ◦ 실험2․실험4 주관운영 ◦ 행사진행 세부비품 준비 및 운영 등
대검찰청		◦ 실험1테마(3)중, 유증기착화 실험 공동참여, 기자재 준비 등
자재협회		◦ 재현실험 구조물 제작 지원 및 공동참여 ◦ 실험3중 실험용 생쥐 연소장치 및 기자재 준비 등
자문그룹		◦ 각 실험(4)후, 재현실험 결과분석 및 강평 ← 5명
시․도 등		◦ 실험 후, 구조물 탄화 육안확인 및 질의응답․토론 등

□ 재현실험 세부 추진계획

〈재현실험 추진개요〉

□ 2. 21

○ 1차 실험(3개 테마) - 13:30~16:00 / 샌드위치패널 4개동(스티로폼, 우레탄, 그라스울)

- 1테마 주택 연소실험(본부, 자재협회, 건설기술연구원)

- 2테마 유증기 착화(폭발) 실험(본부, 대검, 전기안전연구원)

- 3테마 전기화재 단락실험, 트래킹 실험(본부, 전기안전연구원)

* 크기 : 2.4m× 3.6m× 2.4m

○ 2차 실험 - 16:00 ~ 17:00 / 샌드위치패널 실험체 3개체(스티로폼, 우레탄, 그라스울)

- 건물외장재 연소특성 재현실험(본부, 자재협회, 건설기술연구원)

* 크기 : 4m× 3m× 1m

○ 3차 실험 - 17:00 ~ 18:00 / 샌드위치패널 실험체 3개체(스티로폼, 우레탄, 그라스울)

- 유독가스 유해실험(본부, 자재협회, 건설기술연구원)

* 크기 : 1.41m× 1.41m× 1m

□ 2. 22

○ 4차 실험 - 09:00 ~ 12:00(승용차, 승합차 각 한 대)

- 자동차 엔진룸 과열화재 및 방화화재 재현시험(본부)

※ 청주관 → 1차, 3차 실험   본부주관 → 2차, 4차 실험

공통준비사항

▷ 실험에 동원된 서별 조사관은 화재조사 기동복 바지, 동잠바(검정색), 헬멧 및 조사조끼를 착용 한다.

▷ 당일 기상․풍향․풍속․습도 측정 한다

▷ 펌프차 1대(4명), 구급차 1대(3명) 현장 근접배치 및 소화기 준비(10대)

▷ 당일 동원된 조사관은 무전기(이어폰 또는 송수신보조장비) 1대 씩 준비한다.(무전기 16대 - 본부석 3대, 행사진행요원 13, 교통통제 및 행사보조 3)

▷ 당일 교통통제 및 행사진행 보조 요원 5명 확보한다.(의무소방원)

▷ 원활한 행사진행을 위해 사회자가 5분 단위로 진행과정을 알린다.

1차 - 1테마 : 주택화재 연소실험

❍ 연구배경

- 샌드위치 패널은 연소 특성상 외부화염이나 복사열에 의해 착화  될 수 있고 한번 불이 붙은 패널(스티로폼)은 철판 안쪽에서 연소가 진행되어 화재를 진압하기가 상당히 어렵다.

* 2011(총 화재 2,399건) 샌드위치패널 화재 179건(7.5%), 인명피해 11명(사망1, 부상10), 재산피해 3,199백만원

｢화재사례」

- 2008.1.7. 경기도 이천 코리아 냉동창고에서 냉동설비 공사 중 용접불티 비산   으로 추정되는 화재․폭발이 발생하여 40명이 사망하고 10이 부상하는 대형사고가   발생함.

❍ 가  설 ← 화재의 이동방향, Flash over 현상, 건축물의 붕괴 연구

- 연소 후 내부와 외부의 연소패턴이 다를 것이다.

- 내장재에 따라 최고온도 및 호홉 보호선(1.5m) 높이가 다를 것이다.

* 샌드위치 패널 내장재의 종류 : 스티로폼, 그라스울, 우레탄

❍ 검   증

- 스티로폼, 우레탄, 그라스울 각동에 펠릿(화목난로 연료)으로 착화

- 열전대, CCTV 설치(내부), 캠코더, 열화상카메라(외부) 설치

❍ 실험방법 → 3개동을 동시에 착화하여 착화시간 및 연소속도 관찰

○ 실험장비

- 열전대 12개 설치(내부)

- 데이터 기록계 1대(외부)

- CCTV 1대 설치(내부)

- 캠코더 1대 설치(외부)

- 열화상카메라 설치(외부)

1차 - 2테마 : 유증기 폭발실험

❍ 연구배경

- 유증기 폭발화재는 전체화재 중 아주 적은 부분을 차지하고 있지만 강력한 파괴력으로 많은 인명피해와 재산피해를 동반한다. 그러나 유증기 폭발화재는 구조물의 크기, 개구부의 크기, 주변온도 등 변수가 많아 과학적으로 입증하기 쉽지 않다.

｢화재사례」

- 2011.1.15. 인천 옹진군 자월도 북쪽 4.8km 해상에서 부산선적 유류 운반선 두라 3호(419톤)가 폭발과 함께 선체가 두 동강 나는 사고가 발생하여 5명이 사망하고 6명이 실종되는 사고가 발생함.← 유증기 폭발 추정

❍ 가  설

- 유증기는 구조물의 크기 및 개구부, 주변온도에 따라 폭발시간이 다를 것이다.

- 폭발에 창문 파괴형태(비산거리 및 형태/리플마크)가 다를 것이다.

* 점화원 : 압전기(스파크)

❍ 검   증

- 마네킹 상(얼굴), 중(허리), 하(무릎)에 압전기 설치하여 점화원 제공

- CCTV 설치(내부), 초고속카메라, 열화상카메라(외부) 설치, 유류가스검지관, GC

❍ 실험방법 → 휘발유 2ℓ를 마네킹이 설치된 바닥에 뿌린 후 압전기로 점화원 제공

○ 실험장비

- CCTV 1대 설치(내부)

- 초고속카메라 설치

- 압전기 1대 설치(내부)

- 캠코더 1대 설치(외부)

- 열화상카메라 설치(외부)

- 유류가스검지관

- 가스크로마토그래프(GC)

1차 - 3테마 : 유증기 폭발실험

❍ 실험배경

- 2011년 전체화재 43,875건 중 전기화재가 24.3%(10,663건)을 차지하고 있을 정도로 비중이 크다. 이러한 측면에서 보면 전기로 인한 화재 개연성을 정확하게 이해하고, 전기화재로 인한 주변 가연물의 연소형상을 연구할 필요가 있다.

* 화재현장의 용융흔은 전기화재의 직접적인 원인일 수 있으며, 발화지점을 추정하는데 중요한 증거물임.

｢화재사례」

- 2012.1.15. 포항북부시장에서 전기로 추정되는 화재가(식당 냉각기 근처에서 전기로 추정되는 증거물 발견) 발생하여 2층에서 잠자던 50대 부부가 숨지고 70대 노인이 화상을 입는 사고가 발생함.← 국과수 전기화재로 발표

❍ 실험방법

- 전기배선 단락 실험 장치를 이용한 배선단락 실험

- 콘센트 트래킹 재현실험

* 트래킹(Tracking) : 전압이 인가된 이극 도체간의 고체절연물 표면에 수분을 많이 함유한 먼지 등 전해질의 미소물질, 전해질을 함유하는 액체의 증기 또는 금속가루 등의 도체가 부착하면 그 절연물 표면의 부착물 간에 소규모 방전이 발생한다. 이것이 반복되면 절연물의 표면에 점차로 도전성의 통로(track)가 형성되는데 이 현상을 트래킹(tracking)이라고 한다.

❍ 실험장치 ← 전기안전연구원 설치 운영(화재감전연구부 김동우 연구원)

○ 실험장비

- 단락, 트래킹 실험 장치

- 초고속카메라

- 용융흔 감정장비 등

1실험(3개테마) 세부실험 및 실험기자재 공통운영

1. 실험방법

○ 열전대 12개 (2개면× 6개)를 설치하여 온도를 측정한다.

○ 좌측후면 모서리에 펠릿을 놓고 라이터를 이용 점화한다.

○ 발화 후 20분후에 펌프차량을 이용 강제 진화한다.

○ 진화 후 건물 내․외부 연소패턴 비교 한다.

○ 연기발생에 따른 호흡보호선(1.5m)에 도달 시간을 측정한다.

2. 실험기자재

순번	장 비	수 량	담당자	비 고
1	열전대	12×3=36	대검찰청	대상별 좌․우측면 6개설치
2	데이터기록계	1	한국건설기술연구원	3개 대상 동시측정
3	CCTV	1×3=3	실무추진기획단	대상별 1개 씩 적정위치 설치
4	캠코더 (고정대 포함)	4	화재조사관 4명	전․후면 고정 2대 설치 및 위치이동식 촬영 2대
5	열화상카메라	1	화재조사관 1명	전면에서 촬영
6	초시계	1	화재조사관 1명	연소시간 측정 및 기록
7	라인	1	실무추진기획단	호흡보호선 표식(광고사 의뢰)

1실험(2테마) 유증기 착화실험 세부운영 방안

1. 실험방법

○ 실험실 바닥을 전기온돌장판 설치, 상온(18℃) 유지 한다

○ 바닥에 휘발유 2리터 뿌리고 10분간 유증기를 발생시킨다.

○ 초고속 카메라를 외부 창문 방향에 설치하여 폭발장면을 촬영한다.

○ 마네킹을 실험실 중앙에 입식하여 폭발에 따른 변화를 관찰한다.

○ 문과 창문은 닫은 상태에서 실험한다.

○ 폭발 후 바닥에 체류하고 있는 유증을 채취하여 분석한다.

○ 마네킹 인근 바닥에서 30cm 높이 이내(10cm마다)에 압전기 3개 설치한다.

○ 인화성액체 사용 유․무 확인을 위하여 유류가스 검지관을 사용 한다

○ 유류성분 분석을 위해 소방과학연구소에 가스크로마토그래피 분석을 의뢰한다.

○ 폭발 후 유리창 잔해물에 나타난 리플마크 확인 및 비산거리 측정 한다.

○ 폭발에 따른 종이벽지의 연소패턴을 분석한다.

2. 실험기자재

순번	장 비	수 량	담당자	비 고
1	CCTV	1	실무추진기획단	적정위치 설치
2	캠코더 (고정대 포함)	4	화재조사관 4명	전․후면 고정 2대 설치 및 위치이동식 촬영 2대
3	열화상카메라	1	화재조사관 1명	전면에서 촬영
4	초고속카메라	1	화재조사관 1명	창문방향 안전위치에서 촬영
5	압전기	4	화재조사관 1명	설치 3, 예비 1
6	증거물보관함	3	화재조사관 1명	시료 3개 채취
7	마네킹	2	실무추진기획단	실험실 중앙설치, 의복세트준비(가발포함)
8	도배지(도배용구)	-	화재조사관	실험실 내부 도배, 종류별 4종
9	줄자	2	화재조사관 1명	유리잔해물 비산거리 측정
10	초시계	1	화재조사관 1명	유증발생 시간측정
11	비이커	2	실무추진기획단	500㎖ 용
12	휘발유	20ℓ	실무추진기획단	40ℓ
13	풍선	20	실무추진기획단	화염전파 측정용
14	매크로 접사렌즈	1	실무추진기획단	촬영용
15	가 위	1	실무추진기획단	시편 채취용
16	실험세트	1세트	실무추진기획단	배선용1,누전3,전선50m,플러그
17	공구세트	1세트	실무추진기획단	작업용 일체

2차 : 연소특성, 3차 : 유독가스실험

❍ 실험배경

- 샌드위치 패널 내장재에 따라 착화온도 및 시간, 연소속도가 틀리다. 이러한 연소특성을 파악하여 화재조사 및 화재진압 등에 활용하고자 함.

- 내장재 종류별 연소 시 나오는 유독가스 유해성을 실험 하고자 함.

❍ 실험방법

- 내장재 별 3개의 실험체를(스티로폼, 그라스울, 우레탄) 연소하여 착화온도 및 시간을 측정함.

- 내장재 별 3개의 실험체를(스티로폼, 그라스울, 우레탄) 연소하여 가스에 노출된 실험용 흰쥐의 행동변화를 통해 가스 유해성을 평가

❍ 실험장치 ← 실험용 흰쥐 12마리(내화건축자재협회)

유독가스 실험장치

외장재 연소특성 재현실험

건물외장재 연소특성 세부실험 및 기자재 운영

1. 실험방법

○ 샌드위치 패널 시료에 열전대 6개를 설치한다.

○ 시료하단부에 팰릿을 놓고 점화한다.

2. 실험기자재

순 번	장 비	수 량	담당자	비 고
1	열전대	6×3=18	실무추진기획단	대상별 좌․우측면 6개설치
2	데이터기록계	1	화재조사관 1명	3개 대상 동시측정
3	캠코더 (고정대 포함)	4	화재조사관 4명	전․후면 고정 2대 설치 및 위치이동식 촬영 2대
4	열화상카메라	1	화재조사관 1명	전면에서 촬영 (독성가스실험 계속촬영)
5	초시계	1	화재조사관 1명	연소시간 측정 및 기록

4차 : 자동차 화재재현 실험

❍ 실험배경

- 외기에 노출된 자동차의 특성상 화재 시 화재패턴만을 가지고 분석하기 힘들다. 차량방화 특성 및 화재패턴(유리 리플마크, 내장재, 변색흔 등) 분석, 개구부가 자동차 화재 연소패턴에 미치는 영향을 분석하여 화재조사에 활용하고자 함.

❍ 가   설

- 엔진룸에서 발생한 화재는 승객실로 쉽게 연소확대 되지 않을 것이다.

- 엔진룸 화재는 내부배선에서 용융흔이 나타날 가능성이 있다.

- 화재패턴은 바람의 방향과 동일하게 나타날 것이다.

❍ 검   증

- 자동차 외부 화재패턴(유리 리플마크, 변색흔 등) 및 용융흔  확인

- 풍향과 풍속을 기록하여 자동차외부 패턴과 비교 분석

- 열전대 및 열화상카메라를 설치하여 엔진룸 내부온도 및 연소확대 경로 확인

❍ 실험방법 → 실험장비 : 열전대, 캠코더, 열화상카메라

- 엔진룸 내부에 가연물(기름걸레)을 방치하여 배기 메니폴더 열에 의해 착화

- 뒤 자석 시트 중앙에 가연물(기름 솜)에 착화

엔진룸 착화

뒷 좌석 착화

자동차 화재 재현 세부실험 및 기자재 운영

1. 실험방법

○ 실험 A

- 자동차 1대에 엔진룸 엔진위에 기름걸레를 올려놓고 과열 시킨다.

- 열전대를 자동차 엔진룸 1개, 운전석에 1개 설치 한다.

- 발화 후 엔진룸에서 승객룸으로 화재가 전이 되면 진화한다.

○ 실험 B

- 1대의 뒷좌석에 휘발유(발화봉)를 이용하여 점화한다.

- 열전대를 발화지점 1개, 개구부 인근 1개를 설치한다.

- 발화 후 최성기전에 펌프차량 이용 강제진화 한다.

2. 실험기자재

순번	장 비	수 량	담당자	비 고
1	열전대	2×2=4	실무추진기획단	실험별 각 2개
2	데이터기록계	1	화재조사관 1명	동해소방서 1대
3	캠코더 (고정대 포함)	4	화재조사관 4명	전․후면 고정 2대 설치 및 위치이동식 촬영 2대
4	열화상카메라	1	화재조사관 1명	전면에서 촬영
5	초시계	1	화재조사관 1명	연소시간 측정 및 기록
6	발화봉	1	실무추진기획단	막대봉(기름뭉치)이용 방화(점화)