연소상황 관찰

1. 연소의 상승성(역삼각형적 연소 특성)

 

건물의 연소특성으로 직소(直燒)나 반소(半燒)된 화재현장에서 합판벽이나 판재벽이 화재기점으로부터 역삼각형(∇)적으로 연소 확대된 흔적이 많다. 이는 수평연소를 1로 할때 상방으로 20, 하방으로 0.3정도의 비로 연소된다는 실험적 결과에 의한 연소현상으로 대체적으로 연소정도가 심한 현장에서도 적용된다.

 

        사진출처(www. croberts.com)

 

사진출처(www. chemaxx.com) 가정집 화재의 V패턴

 

V패턴을 나타내면서 화재가 진행된 모습

 

2. 도괴상황(倒壞狀況)

 

건축물의 가구재는 역학적으로 서로가 서로를 받혀 힘의 균형을 이루도록 설계 시공되었으므로 화재시 구조재나 가구재 등이 화열에 의해 취약 또는 소락되어 평형을 상실, 집적물이나 건물자체 하중에 취약 또는 탈락된 부분을 향해 넘어지게 된다.

이런 현상관찰이 도괴방향에 의한 발화부추적이다. 콘크리트 일체식 건물이나 브로크, 연와조같은 조적식 건물에 있어 내장재나 내부의 선반 및 적재물, 가구식 건물(철재앵글이나 목재)인 공장이나 창고건물 같은 곳에서는 공작물이나 그 부속물, 시설물의 취약, 전도상황이 이러한 관점에서 관찰대상이 된다.

3. 탄화심도

 

건물의 주가구재인 내․외장용 목재는 화열에 의해 가열되면 분해가스를 발생하며 여기서 분출되는 가스가 분해연소를 함으로써 오래 타게 되면 목재 심층부의 가스까지 분출되면서 타므로 분출구가 넓고 깊어지는 경향이 있다.

따라서 탄화심도 측정기로 분출구가 아닌 탄질부의 탄화심도를 비교 측정하여 발화부 판단의 자료로 삼는데 비교할 소잔 목재의 탄질부는 연소조건을 고려하여 동일한 높이에서 측정하되 4면이 노출된 목재는 4방에서 모두 측정하여 비교 검토하여야 한다.

  가. 탄화심도 영향요인

      ① 화열의 진행속도와 진행경로

      ② 공기조절 효과나 대류여건

      ③ 목재의 표면적이나 부피

      ④ 나무종류와 함습상태

      ⑤ 표면처리 형태

  나. 탄화심도 측정방법

      ① 동일점에서 동일압력으로 3회 이상 측정하여 평균치 산출

      ② 계침을 기둥 중심선에 직각으로 삽입

      ③ 평판계침을 사용할 때에는 수직재에 있어서는 평면판을 수평으로, 수평재는 반대로 평판면을 수직으로 삽입

      ④ 탄화균열의 요철부를 측정

      ⑤ 가늘어져 측정 불가능시는 연소되지 않은 부분의 직경을 측정하여 비교

      ⑥ 중심부까지 탄화된 것은 원형이 남아 있어도 전소로 간주

   다. 측정범위와 측정점

      ① 발화부로 추정되는 범위내에서 중심부를 택한다.

         이때 중심부를 향한 면과 반대측을 측면부별로 동일방향에서 측정

      ② 간마다 측정

      ③ 수직재와 수평재를 구별하여 비교측정하고, 재질이나 경이 도일 내지 유사한 것에 대하여 측정 비교

      ④ 측정점은 동일소재, 동일높이, 동일위치마다 측정

   라. 절단면에 의한 연소상태 관찰

      ①절단면(수평절단)의 중심부 형태에 의하여 연소방향을 판단한다. 장기간 연소됐거나 강소된 면은 깊은 반월형을 나타내며 그 면쪽이 발화부 방향

      ② 탄화심도 측정과 같은 요령으로 위에서 아래로 각각 절단하여 관찰

      ③ 탄화심도 또는 절단면의 측정 결과를 같은 면에 작성 비교

4. 균열흔(龜裂痕 또는 龜甲痕 : Alligator pattern)

 

타고 남은 목재의 가스 분출구와 탄질부가 형성한 무늬의 모양이 거북이나 악어의 등 모양과 비슷하다 하여 구갑흔이라고도 부르는데 비교관찰시는 목재가 같은 종류여야 판단이 용이하다. 목재의 분해연소로 인해 형성된 가스 분출구는 깊고 넓어지는 과정에서 탄질부가 떨어져 나가거나 도괴 또는 직소(直消)되는 과정에서 탈락되는 경우가 많아 다른 조사, 특히 탄화심도 비교측정 방법을 뒷받침하는 정도에 그치는 것이 바람직하다.

5. 용융흔(熔融痕)

 

건물내 장치나 장식물인 유리나 거울, 알루미늄 제품, 새시 등은 화재초기 화열로도 쉽게 탈락 또는 용융되는 경향이 있다. 알루미늄이나 이와 유사한 합금물은 화재초기인 약 600°C에서 용해되며 이것이 밑바닥으로 떨어져 다른 물체를 덮게 되면 바닥물체가 덜 타거나 질식소화되어 원형으로 잔존하게 되는 경우도 많으므로 바닥에는 인화성 물질이 살포된 경우라도 그 냄새의 일부가 남게 되는 수가 많이 있다.

 

한편 유리는 약 250°C에서 균열이 생겨 떨어지고 약 650~750°C에서 물러지며, 약 850°C에서 용해되어 흘러 떨어진다. 유리의 뽀족한 끝은 약 600~650°C에서 끝이 둥글어지므로 유리의 이와같은 현상은 화재시 그유리가 창문에 끼워져 있었음을 판단할 수 있게 된다.

 

파손된 유리조각이 깨끗하고 불규칙한 때는 약 10분 이내에 강렬한 열을 받은 것이며 매연이 낀 유리조각들은 훈소화재 때와 같이 발연이 심하고 열을 서서히 받았다는 것을 알 수 있다. 석유와 같이 기름류에 의한 것은 깨진 유리모양이나 매연의 색도 훈소화재 때의 양과는 조금씩 다르다. 또 매연이 낀 유리조각에 반점들이 있을때는 창문에 부착되어 있다가 소화작업 때 파손된 것으로 판단할 수 있다. 파손유리가 건물내부에서 발견된 경우 그 조각이 깨끗하고 직사각형 비슷한 모양을 하고 있으면 이는 화재전 이미 어떤 외력에 의해 파손된 것임을 예견하게 하고 견고한 물체가 유리를 파손케 한 경우는 그 접촉점을 깃점으로 하여 방사상으로 파손되어 사각형이나 삼각형의 조각으로 분산 탈락하게 되기 때문이다. 매연이 낀 유리조각과 매연이 안 낀 유리조각이 동일장소, 위치에서 발굴되는 경우, 매연이 안낀 유리조각은 화재 초기에 강열한 화염을 받은 것으로 판단할 수 있다.

일반적으로 열을 많이 받은 유리조각은 아주 불규칙하고 괴상한 모양으로 남게 된다.

또 다이나마이트 같은 고성능 폭발물에 의해 파손된 유리는 가느다란 모양으로 파손되고 은빛을 내게 되며, 성능이 약한 폭발물의 경우는 그 조각이 크다.

구리나 쇠붙이 등의 금속물은 그 용융점이 높고 특히 쇠붙이(철)는 일반화재에서는 용융현상을 보기 어렵다. 그러나 용융현상이 있다면 화재원인이 된 직접적인 자료도 될 수 있다.

 

※ 상태에 따른 유리 모양

 1. 충격에 의해 파손된 창유리

유리는 일반적으로 고체처럼 보이지만 과냉된 액체로서 유리가 장력을 받으면 휘게되고 깨지기 전에 충분한 정도로 구부러진다. 물체가 유리에 부딪혔을 때 유리의 탄성한계에 도달할 때까지 창유리는 바깥쪽으로 휘다가 부서진다. 충격에 의한 유리파손은 두 가지 형태의 금(직선과 원형)을 만들어 낸다. 깨진 유리창의 가장자리에는 연속적인 커브, 패각모양의 금이 나타나며, 이들 패각상 모양의 금들은 유리의 한쪽 면에 대략 수직하고는 다른 면에는 대략 평행하게 굽어져 있다.

 

 

충격에 의한 유리파손

 

2. 창유리의 열에 의한 파손

유리는 균일하지 않은 열에 의해서 깨질 수 있다.  창유리 주위에 불규칙적인 곡선이 생기려는 경향을 보여주며 금의 가장자리에는 패각선 모양이 나타나지 않고, 대부분 매끄러운 곡선 형태이다.

 

 

열에 의한 유리의 파손

 

3. 창유리 조사시 고려되어야할 사항

  о 방안의 카페트 위에서 발견되는 상대적으로 그을음이 없는 유리 또는 유리 위에 모든 화재 파편이 있을 때, 이것은 화재가 일어나기 전이나 화재의 초기에 유리창이 깨졌다는 것을 강력하게 시사한다.

  о 파편들 위에서 발견되는 유리 조각은 대개 진압 작업 동안이나 오버홀 동안에 파손된 것이다.

  о 장식품, 그리고 벽과 마루의 포장재에 일반적으로 합성 섬유가 사용되기 때문에 두터운 석유 그을음은 촉매제로써 석유 추출물이 사용되었다 라는 증거가 되지 못한다

  о 복잡한 도로지도와 같이 깨진 유리나 잔금이 간 유리는 때때로 불길이 지나가는 동안 매우 빠르게 열이 형성되었음을 확실하게 보여준다.

  о 유리에 작은 구멍이 생기거나 유리가 잘게 부서지는 것은 화재를 진압하는 동안 뜨거운 창유리에 방수된 물이 부딪히기 때문이다.

  о 좁은 파편이나 기다란 파편들은 어떤 형태의 폭발이 있었음을 나타낸다.

  о 두꺼운 그을음이나 유리 파편 위의 니스는 화재 말기에 폭발이 일어났음을 나타낸다.

  о 그을음이 없거나 매우 희미한 코팅은 화재 초기에 폭발이 있었음을 나타낸다.

 

 

 

 

4. 열팽창된 전구

전구 등과 같은 유리로 만든 생활 용품은 가열된 유리 표면을 팽창시키면서 열원 쪽으로 휘거나 볼록해짐을 알 수 있었다. 유리가 약 750℃(1400℉)에서 녹을 때 열에 접한 면이 우선적으로 녹게되고 그것이 분자간의 응력을 잃을 때 그 방향으로 늘어지거나 흐르려고 하게된다.

이것은 전구가 가열될 때 팽창하는 내부 가스가 진행하는 불꽃 내에 있는 말랑말랑 해진 전구의 첫 번째 지역을 부풀게 하는 과압을 만들어 낸다. 이러한 "blowout"은 다가오는 불꽃과 접한 면이 보통 먼저 말랑말랑 해지기 때문에 불길이 다가오는 방향을 가리킨다.

 

 

 

6. 박리흔(剝離痕 : Spalling)

 

브로크, 벽돌, 콘크리트, 모르타르(Mortar) 등과 같은 시멘트를 재료로 한 건물의 불연성 건재류는 거의 수분을 함유하고 있으므로 각각 특유한 견고성을 유지하고 있는데 화재시 높고 낮은 온도에 오랜 시간동안 수열됨으로써 재질에 따른 특이한 박리현상이나 변색상태를 나타나게 된다. 즉 강열한 화염을 받을 경우 재질내 수분이 단시간에 탈수됨으로써 본래 재질특성을 상실하고 푸석푸석해져서 연소확대가 진행되어간 진행방향의 추적이 가능해 지는데 망치같은 것으로 두들겨서 떨어져 나가는 상태에 의해서도 확인이 가능하기도 하다. 그러나 일반적으로 화재초기부터 진화시까지 연소되어지는 발화부 부근의 구조물들은 자연박리, 탈락되는 경우가 많으며 신축건물일수록 함수량이 많아 잘 나타난다.

    ① 습기가 많은 신축건물 콘크리트

    ② 철근, 철망과 콘크리트의 열팽창차

    ③ 콘크리트 혼합의 정도차

    ④ 수열면과 이면부의 온도차

    ⑤ 마감처리된 면에 따른 수열차

 

 사진출처(www. interfire.org)

 

 

 발화지점 바닥 대리석이 박리되어 떨어진 흔적

 

발화지점 직상부 콘크리트가 화열에 의해 박리되어 떨어져 나감

 

화재실의 고열로 인한 천정부 콘크리트 박리
 

7. 발소흔(拔燒痕)

 

연소는 산소와의 친화력 때문에 외기와 급히 접하려고 하고, 상승화염은 층계나 창문 등을 따라 확산하게 되므로 건축에서는 이러한 연소통로를 개구부라 하며 화재에 있어 구조물의 취약부분이 화열로 소실, 소훼되면서 화염이 외부로 분출되는데 이렇게 생기게 된 연소의 경로 부위를 발소부라고 한다.

 

개방된 수직개구부를 통해 화재가 상층으로 확산

8. 변색흔(變色痕)

 

일반화재에서 녹거나 녹지 않는 금속 등 비가연물인 구조물, 내부 집적물로서 콘크리트 모르타르, 철 구조물, 철제캐비넷, 선반, 기계류, 냉장고 등은 수열정도에 따라 표면이 변색된다. 벽체에 형성되는 수열흔은 주연(走煙), 주염(走焰), 용융 등과 더불어 변색흔이 나타나게 되는데 배열, 배치 집적물건은 위치나 방향과 수열도에 따라 철판과 도색부분에 역삼각형적인 화열의 진행방향이 남게 된다. 또한 진화시 소방관 등의 주수로 녹의 색깔 차이가 나는 것도 볼 수 있는 변색상황이다. 토스타나 다리미와 같은 광택이 나는 특수금속류도 화열에 노출되면 표면에 특이한 색채가 나타나는데 이런 종류의 변색상황으로 화재현장내의 위치별 수열도와 확대진행방향을 판단할 수 있다.

 

축열식 온풍기 전면철판을 떼어낸 내부(책상과 밀착된 부분이 장시간 열이 전도된 형태)

9. 주연흔(走煙痕)

 

주연흔은 구조재의 천정이나 벽에 남긴 박리, 변색은 물론 화재 진행방향에 따라 주연흔을 남긴다. 훈소화재로서 장시간 발연하다가 범위가 넓어지면서 발염되는 화재나 석유화학제품, 석유류의 기름을 함유한 물건, 석탄, 고무. 셀룰로우즈 등과 같은 연소시 다량의 흑연(黑煙)이 발생하는 가연물이 다량 집적된, 외관상 밀폐된 내화조 건물내부에서의 발화부 부근내의 벽체나 천정은 심한 주연흔을 남기는 것이 상례이다. 그리고 다른 구획으로 연소확대되는 과정에서는 진행되어 가는 쪽의 벽 상측에 주연흔이 생기기도 한다.

10. 주염흔(走焰痕)

 

건물내부의 집적물과 연소조건에 따라서 건물 내 외벽에 주염흔이 생기느냐 주연흔이 생기느냐의 차이가 생긴다. 주염흔은 발연보다 왕성한 화열을 발산하는 가연 물건이나 연소 조건에 따라 내․외벽에 형성되는 수열흔적으로 대개 흰색이나 연한 갈색을 나타내기도 한다.

11. 훈소흔(燻燒痕)

 

발열체가 목재면에 밀착되었을때 그 발열체의 이면 목재면에서는 훈소흔이 남는다. 목재면의 훈소흔은 장기간에 걸쳐 무염(無焰)연소한 흔적이나 목재의 연결 접합부 부식부 등에 잘  생기고 출화부 부근에 훈소훈이 남아 있으면 그 부분을 발화부로 판단하여도 무방할 것이다. 연결부나 접합부는 장기간에 걸쳐 먼지 같은 것들이 쌓여 열전도율이 낮아져서 열이 축적되기 쉬우며 여기에 불티나 담배꽁초와 같은 화원(火源)이 떨어지게 되면 용이하게 착화된다. 그리고 연소면적은 서서히 확대되어 가지만 이때는 분해가스의 발생이 활발할 뿐 아니라 그양도 적어서 전면연소에 이르지 못하고 표면에만 연소를 하는데 이러한 상태를 훈소했다고 말하고 있으며 연소범위의 확대방향은 주로 갈라진 틈, 연결이나 접합된 틈 사이를 따라서 진행되며 점차 범위를 넓혀간다.

목재류의 훈소 형성의 이유는 갈라진 틈, 연결 또는 접합된 틈 사이에 쌓여 있는 먼지 등에 착화후 공기유동이 적기 때문에 외부로 방산되는 열량이 적어 결과적으로 열에너지가 높아지고 가스의 발생이 일시에 증대되는 시기에 발염연소하게 되므로 훈소흔이 남는다. 이러한 것은 그 부분이 패인 것처럼 소실되는 것이 특징이다.

12. 복사흔(輻射痕)

 

화원 건물에서 주변건물이나 수목 등 가열물에 열이 발산됨으로써 연소 또는 탄화, 변색흔을 남기는 경우가 많다, 이것은 주염흔을 보는 것과 같이 발화부를 깃점으로 점차 그 수열의 정도가 적어지는 것을 볼 수 있게 된다.

13. 기타흔적

기타 소사체의 위치, 형태를 비롯하여 집적물건 등의 소락형태, 위치, 순서 등의 흔적이 있으나 이는 건물의 구조나 물건 배열 등 여건에 따라 다르게 나타나는 경우가 많아 체계적으로 설명이 어렵지만 연소나 수열흔과 같은 관찰에 준하여 주의를 집중해야 한다.

반드시 확인되어야 할 사항으로 연소형태(폭발, 소훼 또는 파손상황), 각종 시정장치와 경첩 롤러 등, 유징 유취 등, 소형금속물의 수열상황, 시계 계측기의 위치와 지침의 상황, 화공약품류 등의 용기류 등이다