화재 사망의 대부분은 화염이 아니라 연기·유독가스 흡입에서 와요. CO는 무색·무취로 헤모글로빈과 잘 결합하고, 열은 전도·대류·복사로 퍼져요. 중성대 아래 맑은 공기를 따라 낮은 자세로 대피하는 게 핵심이에요. 연기층·중성대 그림에서 열전달과 연기 흐름이 어떻게 바뀌는지 살펴봐요.
연소하면 무엇이 나오는가
☠️ 화재 사망의 주원인은 화염이 아니라 연기
화재 시 사망자의 약 70~80%는 화상이 아닌 연기(유독가스) 흡입에 의한 질식사입니다. 연소생성물의 종류와 위험성을 아는 것이 인명구조의 핵심입니다.
주요 연소가스와 위험성
Chart주요 연소가스와 위험성
구분
발생조건
특성
위험성
허용농도
CO (일산화탄소)
불완전연소 시
무색·무취, 공기보다 약간 가벼움
Hb 결합력 O₂의 200~300배, 혈액 산소운반 차단
50 ppm (8시간 TWA)
CO₂ (이산화탄소)
완전연소 시
무색·무취, 공기보다 무거움
호흡촉진 → 유독가스 흡입량 증가
5,000 ppm (0.5%)
HCN (시안화수소)
질소 함유 물질 (나일론, 우레탄 등)
아몬드 냄새, 맹독성
세포호흡 차단, 극소량 치사
10 ppm
HCl (염화수소)
PVC(염화비닐) 연소 시
자극성 냄새, 점막 손상
눈·기관지 자극, 폐수종 유발
5 ppm
열은 어떻게 전달되는가
열전달 3가지 방식
Chart열전달 3가지 방식
구분
정의
예시
특징
전도 (Conduction)
물질 내부에서 분자 진동으로 열이 이동
벽체를 통한 열전달, 금속 도체
열전도율(k)이 클수록 빠름
대류 (Convection)
유체(공기·액체)의 이동으로 열이 전달
화재 시 뜨거운 연기 상승, 플래시오버
화재 확산의 주요 메커니즘
복사 (Radiation)
전자기파(적외선)로 에너지 전달
태양열, 화염으로부터의 복사열
매질 없이 전달, 거리² 에 반비례
복사 열전달 (스테판-볼츠만 법칙)
q = ε·σ·A·T⁴
ε: 방사율(0~1), σ: 스테판-볼츠만 상수(5.67×10⁻⁸), A: 면적(m²), T: 절대온도(K). 온도의 4제곱에 비례 → 화재 시 온도 상승이 복사열을 급격히 증가시킵니다.
연기의 유동과 중성대
🌫️ 중성대란?
화재 시 실내에서 연기층(고온)과 공기층(저온)의 경계면을 중성대(Neutral Plane)라 합니다. 중성대 위는 연기가 밖으로 나가고, 아래는 외부 공기가 유입됩니다.
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화재 시 중성대와 연기·공기 유동 시각화
60%
연기 유동 속도
v = 0.5 ~ 1.0 m/s (수평) / 2 ~ 5 m/s (수직)
연기는 수직 방향으로 수평보다 2~8배 빠르게 이동합니다. 계단실 등 수직 통로가 연기 확산의 핵심 경로입니다.
💡 중성대와 피난
• 중성대 아래: 비교적 맑은 공기 → 낮은 자세로 대피
• 화재 진행 → 중성대 하강 → 대피 가능 시간 감소
• 제연설비의 목적: 중성대를 높이 유지 → 피난 시간 확보
연기의 농도와 감광계수
감광계수 (Cs)
Cs = 1L · lnI0I [1/m]
L: 빛의 통과 거리(m), I₀: 입사광, I: 투과광. Cs가 클수록 연기가 짙어 시야 확보가 어렵습니다.