반응형
서브노트 400제 · 28번 · 중요도 ★★★
주제: 최성기 화재 성상 — 연소속도·온도·지속시간, 플래시오버 이후 에너지방출률 계산
주제: 최성기 화재 성상 — 연소속도·온도·지속시간, 플래시오버 이후 에너지방출률 계산
1. 서론
1) 의의
- 최성기(Fully Developed Stage)는 플래시오버 이후 실내 전체가 최대 연소상태에 도달한 단계로, 대부분 환기지배형 화재로 진행되어 구조물 안전성 평가·소방대 전술 수립에 가장 중요하게 다뤄지는 단계임
- 최성기 화재의 연소속도·온도·지속시간은 개구부 조건(환기인자)에 의해 정량적으로 추정할 수 있으며, 이를 바탕으로 에너지방출률(HRR)도 함께 산정할 수 있음
- 본 주제는 최성기 화재의 연소속도·온도·지속시간, 플래시오버 이후 에너지방출률 계산 2가지로 정리함
2) 구성
- 2장에서는 최성기 화재의 연소속도·온도·지속시간을 다룸
- 3장에서는 플래시오버 이후 환기지배형 화재의 에너지방출률 계산을 다룸
2. 최성기 화재의 연소속도·온도·지속시간
1) 연소속도(Kawagoe's Law)
- 최성기(환기지배형)에서는 가연물의 연소속도가 가연물 자체의 양이 아닌 개구부를 통한 공기(산소) 유입량, 즉 환기인자(A√H)에 의해 결정되며, 이를 나타낸 대표적 경험식이 Kawagoe's Law(R=5.5·A√H, kg/min)임
2) 온도와 지속시간
- 최성기 화재는 약 800~1100℃ 수준의 최고온도에 도달하여 구조물 손상위험이 가장 크며, 지속시간은 구획실 내 가연물이 모두 연소되는 데 걸리는 시간으로 화재하중을 연소속도(R)로 나눈 값으로 추정함
3. 플래시오버 이후 에너지방출률 계산
1) 공기유입량 기반 계산방법
- 환기지배형 화재는 연소에 필요한 산소가 개구부를 통한 유입공기량(m_air≈0.5·A√H, kg/s)으로 제한되므로, 여기에 단위 공기질량당 연소열(약 3,000kJ/kg)을 곱해 에너지방출률(HRR, Q)을 산정할 수 있으며, 환기인자(A√H)에 비례하는 근사식 Q≈1,500·A√H(kW)로 표현됨
2) 실무적 의미
- 이 계산값은 구획실 개구부 조건만으로 최성기 화재의 최대 발열규모를 추정할 수 있게 해주므로, 내화구조 설계·소방대 진입전술 수립 시 위험도 평가의 기초자료로 활용됨
4. 결론
- 최성기(환기지배형) 화재의 연소속도는 Kawagoe's Law(R=5.5·A√H)로, 지속시간은 화재하중/연소속도로 추정되며 온도는 약 800~1100℃에 이름
- 에너지방출률(Q≈1,500·A√H)은 개구부 조건만으로 최대 발열규모를 가늠하는 핵심 산출식으로, 환기인자(A√H)를 정확히 파악하는 것이 성패 요인임
- 실무적으로는 개구부 크기·화재하중을 함께 평가해 최성기 지속시간과 구조물 노출위험을 사전에 검토할 것을 권장함
참고 및 출처
※ 법령·기준은 개정될 수 있으므로 최신 규정을 확인할 것. Kawagoe's Law·에너지방출률 근사식의 계수는 교재·원출처에 따라 표기가 다를 수 있으므로 재확인할 것.
반응형