소방설비기사 소방원론 · 연소생성물과 열·연기

Combustion Products

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 보여요.

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

열전달 3가지 방식

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.

🌫️ 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.

중성대 높이60%

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

감광계수 (Cs)

Cs = 1L · lnI₀I [1/m]

L: 빛의 통과 거리(m), I₀: 입사광, I: 투과광. Cs가 클수록 연기가 짙어 시야 확보가 어렵습니다.

피난 한계 감광계수

Cs = 0.5 (1/m) : 피난 한계 / 가시거리 ≈ 5~10 m

Cs = 0.5 이상이면 피난이 곤란한 수준. 보행 속도가 급격히 감소합니다.

🎯 시험 포인트

① CO: 무색·무취, Hb 결합력 O₂의 200~300배. 화재 사망 원인 1위

② HCN: 질소 함유 물질 연소 시 발생, 세포호흡 차단

③ 열전달 3방식: 전도·대류·복사. 화재 시 대류가 주 확산 메커니즘

④ 복사열은 온도의 4제곱에 비례 (T⁴)

⑤ 중성대: 연기층/공기층 경계, 화재 진행 시 하강

⑥ 연기 수직 유동속도(2~5 m/s) >> 수평(0.5~1 m/s)