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Fire Sci. Eng. > Volume 36(5); 2022 > Article
산불로 인한 비화발생 시 비상소화장치를 활용한 건축물의 화재 예방에 관한 실험적 연구

요 약

본 연구는 산림인접지역의 민가 및 시설물 보호를 위해 강원도 동해안 지역에 설치한 비상소화장치의 실효성 검증을 목적으로 실증실험을 실시하였다. 이에 산불로 인한 비화 발생 상황을 재현하여 산림인접지역에서 산불로 인한 비화발생 시 인근 민가⋅시설물의 착화와 화염 확산여부 및 화재성상 분석을 통해 효과성을 확인하였다. 실험은 비상소화장치를 이용한 예비주수 여부와 시설물의 지붕과 벽 재질을 조건으로 총 4회에 걸쳐 실시하였다. 실험 결과 예비주수 여부에 따라 시설물의 착화 시간, 연소 범위, 온도 양상에 뚜렷한 차이를 보였으며, 비상소화장치를 이용한 예비주수가 연소확산 저지 및 초기 골든타임 확보에 큰 효과가 있는 것으로 확인되었다.

ABSTRACT

This study empirically verified the ability of emergency extinguishing equipment installed on the east coast of Gangwon-do to protect private houses and facilities that are adjacent to forest. A simulated wildfire was used to confirm the equipment’s effectiveness by analyzing the ignition of nearby homes and facilities, the spread of flames, and the fire characteristics in the presence of flying sparks. The experiment was repeated a total of four times by applying a preemptive water stream from the emergency extinguishing equipment onto the roof and wall of the facility. The experimental results showed, distinct differences in the ignition time, combustion range, and temperature distribution of the facility depending on whether it was exposed to a preemptive water stream. It was confirmed that the preemptive water stream had a significant effect on preventing the spread of combustion and establishing the initial golden time for the fire.

1. 서 론

기후변화로 인한 건조일수 증가와 국지적 강풍으로 대형산불 발생은 증가하고 있으며, 산림의 입목량 증가와 지피물(낙엽, 잡초, 고사목 등) 퇴적, 높은 비율의 침엽수림 분포로 산불의 대형화⋅확산의 위험이 커지고 있다. 산불 발생 증가와 대형화 추세는 기후변화에 따른 전세계적 추이로 국내에서도 대형 산불이 지속적으로 발생하고 있다(1). 그리고 봄철에 발생하는 산불의 특성으로는 건조한 초목과 낙엽의 연소로 인접 가연물로의 비화가 급격하게 일어난다. 화재 시 연기 온도는 550 °C~600 °C, 화염 높이 25 m~35 m 화재 중심부의 온도 1,100 °C~1,200 °C에 육박한다. 또한, 능선과 능선 사이의 경사 구간에서는 지형적으로 빠른 연소 양상을 나타낸다(2).
2022년 1월부터 3월까지 총304건의 산불이 발생하여 전년 동기 167건의 대비 1.8배 증가하였으며, 이 기간에 발생한 경북⋅강원 산불은 역대 최장의 진화시간(231 h)이 소요되어 많은 피해를 야기시켰다. 2022년 3월 4일부터 2일간 발생한 경북(울진, 삼척)⋅강원(강릉⋅동해, 영월) 지역의 산불은 최대 풍속 26 m/s의 강풍으로 인해 대형산불로 확산되면서 산림 2만1천 ha, 주택322채와 농업시설 281동의 재산피해와 276세대(438명)의 이재민이 발생하였다(3).
동해안 지역은 입지적 조건으로 인해 침엽수가 잘 자랄수 있는 환경이 조성되어 있어 지역 내 침엽수 단순림이 다수 분포하여 산불 발생의 위험이 크다. 소나무와 같은 침엽수 단순림은 산림 연료의 수분함량이 낮고 송진과 같은 정유 성분이 풍부하여 산불에 상대적으로 취약하며, 동해안 일대는 양간지풍의 영향으로 산불 발생 시 바람을 타고 빠르게 산불이 확산될 가능성이 크다. 최근에는 산림인접지역 내 귀산촌, 펜션 단지, 요양원, 창고, 사찰 등 시설물 및 건축물의 화재화중 증가로 화재 성장이 가속화되는 양상이며, 가옥 주변의 창고, 보조 건물, 화목 더미 등 화염에 취약한 환경 조성으로 산불 발생 시 비화로 인한 착화 위험 또한 증가하였다.
이에 산불과 산림인접지역 시설물에 대한 연구가 지속적으로 선행되어 왔다. 권춘근 등(4)은 산림 내 주요 시설물에 대해 현장조사를 실시하고 산불위험성 분석 기준을 연구하고, 시설물 중심의 산불방지대책을 제안하였으며, 채종식(5)은 산불로 인한 산림시설물 피해저감 방안에 관한 연구를 통해 산불과 인접 시설물 피해의 연관성을 파악하고 시설물 보호대책을 마련하였다. 염찬호(6)는 산림인접 시설물들의 산불방지에 관한 연구를 통해 포항산불 당시 산불피해 시설물 조사를 토대로 피해 원인을 파악하고 피해 최소화 방안을 도출하였으며, 또 다른 논문을 통해 고성산불 당시 시설물 재질, 이격거리와 숲가꾸기 여부에 따라 시설물 피해특성을 분석하였다. 이예은 등(7)은 건축물 화재 주수방식에 따른 진화효과 및 비화발생 양상에 따라 불티가 산불로 전이될 수 있는 가능성을 현장실험 사례를 통해 도출하고 산불피해 저감을 위한 적정 주수방법을 제안하였다.
또한 대부분의 산불은 도심으로부터 원거리에 위치해 있는 지형적 특성이 있어 소방대원과 산불 진압 요원의 출동과 현장 진입이 용이하지 않으며, 나무가 대량으로 밀집되어 있고 경사진 길이 협소하여 산불진화 인력이 투입이 된다고 하더라도 신속하게 진화를 할 수 있는 환경이 아니기에 진화에 어려움을 겪고 있다(8).
이에 강원도 동해안을 중심으로 산림인접지역의 민가⋅시설물 보호를 위해 주민주도의 자체 방어체계 구축 및 초기대응을 위한 비상소화장치가 설치되었다. 주민주도의 비상소화장치 사용은 2019년도 4월 고성산불 당시 주택 22채 중 19채를 방어한 사례를 통해 그 효과성이 확인되어 2020년도 말부터 강원 동해안 지역 6개 지역에 총700개(2021년 5월 기준)의 비상소화장치가 설치되었다.
따라서 본 연구에서는 강원도 동해안 지역에 설치하고 소방청에서 전국으로 확대 설치를 계획하고 있는 산림인접지역의 비상소화장치에 대한 실효성 검증을 위해 산불발생 시 비화로 인한 건축물 화재 전이 현상을 모사하여 실증실험을 통해 건축물의 화재확산 및 비화로 인한 시설물 보호의 효과성을 도출하고자 한다.

2. 비상소화장치 개요 및 설치현황

비상소화장치는 산림인접마을의 자체적인 대응력 향상을 목적으로 2020년 8월부터 2021년 5월까지 강릉시, 동해시, 속초시, 삼척시, 고성군, 양양군 6개 시⋅군에 700대(2021년 5월 기준)가 설치되었다(Table 1).
Table 1
Current Status of Emergency Fire Hydrant Installation by Region
Installation Type Fireplug & Emergency Fire Hydrant Water Storage Tank & Pump Total
Gangneung-si 211 - 211
Donghae-si 46 - 46
Sokcho-si 40 - 40
Samcheok-si 61 - 61
Goseong-gun 188 19 207
Yangyang-gun 135 - 135
Total 681 19 700
비상소화장치는 소화장치함과 호스릴 호스, 관창, 연결커플링, 앵글밸브, 옥외소화전, 소화기 등이 비치된 일체형 소화시설로 소화장치함에 있는 장치를 이용해 화재를 직접 진압하거나, 화재 확산 경로 또는 인근 시설물 및 주택에 예비 주수하여 불길이 번지는 것을 방지하기 위해 산림인접지역에 설치되었다. 비상소화장치는 설치 지역의 지리적⋅지형적 특성을 고려하여 소화전에 연결하거나 상수도 배관이 미흡한 경우 수조방식으로 설치하여 소화용수를 공급하는 형태로 구축되었다(Table 2, Figure 1).
Table 2
Configuration of Emergency Extinguishing Equipment Box
Title Standard Amount
Ground Hydrant 100 mm 1
Emergency Fire Hydrant Box 1,400 mm (w) × 550 mm (d) 1,340 mm (h) 1
Solar LED Light 21 × 11.5, IP65 1
Angle Valve 314 ø 1
Hydrant Hand Wheels 25 A 1
Connection Coupling 65 A × 25 A 1
Fire Hose Reel 25 A × 100 m 1
Sluice Valve Wrench 1200 mm 1
Fire Hose 40 A × 15 m 2
Fire Nozzle 40 A (Aluminum Material) 1
Intermediate Coupling 65 A × 40 A 1
Dry Powder Extinguisher 3.3 kg 2
Figure 1
Installation status of emergency extinguishing equipment.
kifse-36-5-114-g001.jpg

3. 비상소화장치 실효성 검증 실험

본 실험은 산림인접지역에서 산불로 인한 비화발생 시 민가⋅시설물 착화와 화염 확산여부 및 화재성상 분석을 통해 조건별 비상소화장치의 정량적 실효성 검증을 목적으로, 전문가 자문을 통해 실험환경을 설계하였다. 실험은 국립산림과학원 실험센터에서 실시하였으며, 산림인접지역의 민가⋅시설물의 지붕-벽 재질과 예비주수 여부를 주요 실험조건으로 하였다.

3.1 실험조건

산림인접지역의 경우 처마 및 지붕 구조재, 목조 마루와 난방효율 증가를 위한 비닐, 플라스틱과 같은 가연물질 부착으로 산불 발생 시 복사열과 비화물로 민가, 시설물에 착화⋅화염이 전이되는 경우가 많다. 또한 시설물 주변에 야적된 화목, 폐지 등으로 화세 확장과 화염 전이에 유리한 조건을 제공하거나 샌드위치 패널로 제작된 창고와 비닐하우스의 근접 배치로 산불의 화염이 시설물로 전이⋅확산되기도 한다.
이러한 산불 확산⋅전이 상황을 재현하기 위해 본 실험에서는 산림인접지역의 환경적 특징을 구현하여 지붕과 건축물 주변에 낙엽을 배치하고 장작을 축조하였다. 낙엽은 산림청 국립산림과학원에서 연구를 위해 실제 산림에 분포되어 있는 낙엽을 항온⋅항습기로 건조한 것으로 매 실험에 1 kg의 동일한 양을 지붕과 장작 주변에 배치하였다. 장작은 화목보일러에 사용하는 것으로 매 실험에 100 kg씩 동일한 양을 비화발생장치가 도달하는 벽체에 지면으로부터 약 30 cm 이내로 축조하였다. 장작의 함수율은 산불이 빈번하게 발생하는 봄철 수목의 함수율인 10% 내⋅외로 설정하였으며, 건축물 내부에는 복사열로 인해 창문이 변형될 경우 창문으로부터 비화 불티가 들어와 내부 가연물을 착화시키는 상황을 가정하여 실내에 커튼과 카펫을 두어 산림인접지역 민가의 환경을 재현하였다. 산림인접지역의 건축물은 주로 농기구를 보관하는 창고로 사용되거나 가옥으로 사용하고 있으며, 장시간 비화열로 인해 창문 등 개구부의 변형으로 불티가 건축물 내부로 들어오면 커튼이나 카펫, 농기구 등에 전이되어 화재가 확대된다. 이를 재현하기 위해 Figure 2와 같이 창문주변에 커튼과 창문 하부에 카펫(러그)을 배치하였다.
Figure 2
Configuration of experimental environment (wood, fallen leaves, curtains, lugs).
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본 실험의 주요 조건은 비상소화장치를 활용한 예비주수의 여부와 가설 건축물의 지붕-벽 재질로 각각의 실험 조건에 따라 4동의 가설건축물을 대상으로 동시에 2차례의 실험을 실시하였다. 지붕 및 벽체의 재질은 산림인접지역의 산불피해 주택의 재질을 조사한 결과와 산불피해 시설물의 연료구조별 주 전이 경로를 인용하였다(9). 산불피해를 입은 주택들의 재질은 경량철골 슬레이트(39.3%), 경량철골 아스팔트 싱글(19.1%), 샌드위치 판넬(9%)이며, 산불피해 시설물의 연료구조별 주 전이 경로를 분석한 결과 아스팔트싱글의 지붕과 드라이비트 벽체의 경우 비화물과 복사열에 의해 산불로 인한 화원이 전이되었음을 알 수 있었다(10). 본 연구에서는 산림인접지역에 가장 많이 축조된 건축물의 재질과 비화물에 의해 건축물의 화재가 많았던 재질로 Table 3, Figure 3과 같이 실험체를 설계하였다.
Table 3
Experimental Condition
Experiment 1 Experiment 2
Roofing Material PVC Slate Roof Asphalt Shingle
Wall Material Sandwich Panel Drivit
Preemptive Water Stream × (Experiment 1-1) × (Experiment 2-1)
○ (Experiment 1-2) ○ (Experiment 2-2)
Figure 3
Test specimen of an experiment.
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예비주수를 실시하는 실험군에 대해서는 비상소화장치와 동일한 소화전의 형식승인 및 제품검사의 기술기준을 적용받는 옥내 소화전을 활용하여 180 s간 건축물의 지붕과 벽체, 지붕위에 축적된 낙엽과 건축물 주변의 장작에도 예비주수를 실시하였다.

3.2 실험방법

본 실험에서 비화 생성은 국립산림과학원에서 연구⋅개발한 비화발생장치를 사용하여 비화상황을 재현하였으며, 수관화 상황에서 비화가 가장 많이 발생함에 따라 비화발생장치의 열량은 수관화 발생 열량인 약 8,900 kW/m2로 설정하였다. 이때 비화발생장치와 건축물의 이격거리는 3 m로, 30 min 동안 장치를 가동하여 실험을 진행하였다.
비화발생장치의 높이는 실험체인 가설건축물의 지붕에 비화물이 도달할 수 있도록 3 m 이상의 높이로 설정하였으며, 총 3기의 장치를 배치하여 수관화 상황을 재현하였다(Figure 4).
Figure 4
Design of experimental structure and thermocouple point.
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풍속은 산불 발생 시 평균 풍속인 5 m/s로 설정하였으며, 비화발생장치의 풍속에 영향을 주는 외부 바람은 없었다.
가설 건축물은 3.0 m (D) × 2.4 m (W) × 3.0 m (H)의 규격으로 그림과 같이 제작하였으며, 지붕과 벽체의 온도를 측정하기 위해 각각 9개씩 18개의 포인트에 열전대를 설치하였다. 건축물의 온도는 Graphtec社의 midiLOGGER GL820을 통해 1 s 샘플링 간격으로 실시간 측정⋅기록하였다.
열유속계는 창문으로부터 복사열을 측정하기 위해 가설건축물 내부 중앙에 설치하였으며, 건축물 내부의 비화상황 및 화재 확산 상황을 확인하기 위해 정면부는 개방하여 화재 양상을 확인할 수 있도록 하였다(Figure 5).
Figure 5
Experimental layout.
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4. 실험결과

동일 위치에 지붕과 벽체가 동일하게 제작된 실험체를 안착하여 비화발생장치를 가동하였다. 비화가 발생한 대형산불로 가정하여 지붕과 벽체 주변에 쌓인 지피물(낙엽 등)에 착화되어 실험체 지붕 및 벽체에 화재가 전이되는 양상을 확인하였다.
실험체의 재질에 따라 실험 1, 2로 구분하여 각각 비화발생장치 가동 전 예비주수 사용 유무에 따라 지붕과 벽체의 온도변화 양상, 주변 지피물과 장작 등의 착화 여부, 실험체 내부로의 화재 전이 등을 알아보았다.
본 실험에서 열유속계를 통해 창문이 변형하여 비화로 인한 복사열을 측정하기 위해 설치하였으나, 창문의 훼손이나 변형으로 인해 비화의 복사열을 측정할 수 없어 실험결과에서는 제외하였다.본 실험의 한계점으로 열유속계의 설치는 실험체 건축물 외부에 설치하여 비화발생장치의 복사열을 측정하는 것이 좋을 것으로 사료된다.

4.1 실험1 (경량철골 슬레이트-샌드위치패널)

본 실험에서는 경량철골을 이용한 슬레이트 지붕과 샌드위치 패널로 벽체를 구성한 건축물을 대상으로 비상소화장치의 효과성 실험을 실시하였다.
예비주수를 실시하지 않은 조건의 경우 비화발생장치 가동 7 s 후 지붕 위 낙엽 및 하부 낙엽과 장작에 불이 발생하였다. 지붕 착화 후 슬레이트가 녹으면서 급속도로 연소 확대가 진행되어 건축물 내부까지 화염이 확대되는 양상을 보였다. 슬레이트가 소실되고 25 min 뒤 샌드위치 패널 벽체 내부에서 열축적에 의한 발화가 시작됨에 따라 슬레이트와 샌드위치 패널은 산불 상황에서 상당히 취약한 것을 확인하였다.
Figure 6은 예비주수를 하지 않은 지붕의 온도변화를 나타내는 그래프이며 초기에 지붕위에 쌓인 낙엽에 비화로 인한 불티가 착화되어 최고 온도는 658 °C까지 상승하였다. 낙엽에 착화된 화염이 슬레이트까지 전이되어 지붕 일부가 소훼되었다. 지붕의 낙엽과 슬레이트가 소훼되어 온도는 외기와 동일하게 유지되었으며 약 1400 s 후 벽체(샌드위치패널)가 연소되면서 ROOF3의 온도가 485 °C까지 상승하는 양상을 보인다.
Figure 6
Roof temperature (Experiment 1-1).
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반면, Figure 7은 예비주수를 한 지붕의 온도변화이며, 예비주수로 인해 지붕에 쌓인 낙엽에 바로 착화되지는 않으나 약 900 s 후 일부 낙엽에 착화되어 400 °C까지 상승하나 수분을 함유한 낙엽들로 인해 화재확산의 양상은 보이지 않았다. 지붕 슬레이트의 소훼현상은 없었으며, 기존 형태를 유지하였다.
Figure 7
Roof temperature (Experiment 1-2).
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Figures 89는 예비주수 여부에 따른 벽체의 온도변화 양상이며, Figure 10의 사진과 동일하게 예비주수를 하지 않은 벽체에서는 주변의 장작과 낙엽에 의해 벽체까지 화재가 전이되는 양상을 보인다. 반면 같은 재질의 벽체에도 예비주수를 한 경우에는 불티로 인한 화재확산은 나타나지 않았다.
Figure 8
Wall temperature (Experiment 1-1).
kifse-36-5-114-g008.jpg
Figure 9
Wall temperature (Experiment 1-2).
kifse-36-5-114-g009.jpg
Figure 10
Experimental 1 images over time (left: not use preliminary water stream, right: use preliminary water stream).
kifse-36-5-114-g010.jpg
Figure 10은 실험 1의 시간대별 사진이며 예비주수 유무에 따라 육안으로도 확인 할 수 있을 정도의 차이를 볼 수 있다. 예비주수를 하지 않는 경우에는 비화가 발생과 동시에 건조된 낙엽에 착화가 되며 화재가 확대된다. 벽체에 쌓여있는 장작에도 화재가 전이되어 벽체까지 화재가 전이되는 양상을 보인다. 반면, 예비 주수를 할 경우에는 장작과 낙엽 일부만 연소를 하며 벽체도 그으름만 생기고 화재가 확대되지 않았다. 본 실험에서 예비 주수 여부에 따른 착화 및 연소범위의 차이로 온도 양상 또한 뚜렷한 대비를 보였다.

4.2 실험2 (아스팔트싱글-드라이비트)

본 실험에서는 아스팔트싱글 지붕과 드라이비트 외장으로 벽체를 구성한 건축물을 대상으로 비상소화장치의 효과성 실험을 실시하였다.
예비주수를 실시하지 않은 조건의 경우 비화발생장치 가동 8 s 후 지붕 위 낙엽에 불이 착화되어 실험 시작 2 min 후 최대 온도를 기록하였으며, 9 min 경과 후 낙엽이 모두 전소되면서 지붕의 연소로 이어지지 않았다.
Figure 11은 예비주수를 하지않은 지붕의 온도이며, 비화발생장치에서 불티가 발생한 후 바로 지붕에 쌓여있는 낙엽에 착화되어 최고 온도 585 °C까지 상승한다. 아스파트싱글 지붕재질로 실험1과 같이 지붕의 소훼는 발생하지 않았다. 다만 드라이비트 벽체가 연소되면서 지붕까지 화재가 전이되는 현상을 보였다.
Figure 11
Roof temperature (Experiment 2-1).
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Figure 12는 예비주수를 한 지붕의 온도이며 불티가 발생 약 300 s 후 부분적으로 낙엽이 연소하는 양상을 보였다. 지붕에 쌓인 일부의 낙엽에만 착화되었으며, 젖어있는 낙엽으로 인해 연소확대 및 화재 전이는 보이지 않았다.
Figure 12
Roof temperature (Experiment 2-2).
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Figure 13은 예비주수를 하지 않은 벽체의 온도양상이며, 불티발생 직 후부터 서서히 연소하였고, 장작에 화염이 확대되기 시작하면서 벽체에 화재가 전이되기 시작하였다. 실험시작 후 720 s부터 벽체하부에 화염이 전이되어 드라이비트 내부가 연소되기 시작하였고 1440 s 후부터는 벽체 내부가 지속적으로 연소되어 변형이 발생하였다. 벽체가 연소하면서 창틀도 변형이 발생하였고 불티가 창문틈새로 들어갈 수 있는 공간이 발생하였다. 본 실험에서 사용한 비화발생장치는 1 kg의 목재팰릿을 연소하여 불티를 발생하는 장치로 창틀의 변형이 있을 때는 비화발생장치의 가동 후로 불티가 내부로 들어가는 상황을 목격할 수 없었다.
Figure 13
Wall temperature (Experiment 2-1).
kifse-36-5-114-g013.jpg
Figure 14는 예비주수를 한 벽체의 온도양상으로 벽체의 하부 일부만 장작과 낙엽의 연소로 온도가 상승하였고(WALL 7과 WALL 8) 수분을 함유한 장작과 낙엽으로 인해 자연소화되어 벽체에 영향을 미치지는 못하였다. 본 비교실험에서도 육안으로 볼 수 있듯이 예비주수 여부에 따라 확연한 차이를 볼 수 있었다.
Figure 14
Wall temperature (Experiment 2-2).
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Figure 15는 실험 2의 시간대별 사진이며 실험 1과 동일하게 예비주수 유무에 따라 육안으로도 확인 할 수 있을 정도의 차이를 볼 수 있다. 아스팔트싱글 지붕이 쉽게 타지 않는 재질로 실험1과 다르게 지붕의 연소는 발생하지 않았지만 드라이비트 벽체는 예비주수를 하지 않을 경우, 구조체 내부까지 연소가 확대되는 양상을 보인다. 반면, 예비주수를 한 경우에는 실험 1과 동일하게 약간의 그으름은 생기지만 건축물의 연소현상은 발생하지 않았다.
Figure 15
Experimental 2 images over time (left: not use preliminary water stream, right: use preliminary water stream).
kifse-36-5-114-g015.jpg

4.3 실험결과 소결

총 4번의 실험을 통해 비상소화장치를 활용한 예비주수의 효과를 도출할 수 있었다. 산림인접지역에 있는 건축물은 낙엽이 지붕 및 루프드레인 창틀 등에 많이 쌓이며 대부분 장작을 사용하여 난방을 사용하기에 화재의 위험성이 높다. 본 실험에서는 대형산불로 인해 비화가 발생하여 불티가 건축물에 전이되었을 상황을 재현하였다. 실험결과, 예비주수를 하지 않을 경우 건축물의 재질에 따라 화재 전이가 확인이 됐으며, 예비주수 할 경우 건축물의 내⋅외부 화재확산은 볼 수 없었다(Figures 1618).
Figure 16
Inside case 1 structure after experiment (left: not use preliminary water stream, right: use preliminary water stream).
kifse-36-5-114-g016.jpg
Figure 17
Inside case 2 structure after experiment (left: not use preliminary water stream, right: use preliminary water stream).
kifse-36-5-114-g017.jpg
Figure 18
Outside case 2 structure after experiment (left: not use preliminary water stream, right: use preliminary water stream).
kifse-36-5-114-g018.jpg
비상소화장치를 사용하여 약 180 s 정도 주수를 하여 지붕이나 건축물 주변의 가연물을 충분히 적셔두면 대형산불이 발생하여 불티가 발생하여도 건축물로의 화재 전이를 예방할 수 있을 것이다. 물론 본 실험에서는 비화발생장치를 사용하여 1 kg 목재팰릿 총 3개를 태워 불티를 만든 것으로 실제 대형산불과는 차이가 있겠지만 예비주수를 하여 소방차의 지원 전까지 어느정도 예방이 가능할 것이다.

5. 결 론

기후변화로 인한 건조일수 증가와 강풍, 산림인접지역의 건축물, 펜션, 캠핑 등 여가시설의 증가로 산불의 위험성은 증가하고 있다. 특히 동해안 지역은 입지적 조건으로 침엽수 단순림이 많이 분포되어 산불의 위험성이 크다. 이에 대응하기 위해 산림청에서는 「K-산불방지 종합대책」으로 과학기술 기반의 산불예방⋅대응으로 국민안전 확보와 산불예방 홍보 강화로 산불방지 자발적 시민문화 확산 두가지의 전략을 수립하여 대책을 마련하고 있다(11). 소방청에서는 「산불재난 대응역량 강화」로 국가중요시설 및 산림인접 마을 자체방호력 강화를 위해 국가중요시설에는 방수포 설치 등을 실행하였고, 산림인접 마을에는 초동대응이 가능한 비상소화장치 또는 이동요 저수조를 설치하고 있다. 산림인접지역에 설치되는 비상소화장치는 2025년 기준 전국 4,064개소를 추가 설치할 계획이다.
본 연구에서는 소방청에서 추진하소방고 있는 산림인접지역에 설치하여 산불에 대한 초동대응을 위한 비상소화장치의 효과성을 검증하였다. 비화가 발생하는 산불 상황에서 산림인접지역의 민가 및 시설물에 비화물이 착화되어 화재가 발생되는 상황을 재현하고 실험을 통해 비상소화장치의 사전 사용 유무에 따른 효과성을 도출하였다.
경량철골 슬레이트의 지붕과 샌드위치패널을 벽체로 구성한 실험 1의 경우, 예비주수를 하지 않은 경우 비화발생 7 s 후 지붕 위 낙엽과 건축물 주변의 장작, 낙엽에 착화되었고 지붕이 소실되면서 건축물 내부까지 화염이 확산되는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 예비주수를 할 경우 비화발생 후 일부 낙엽에 착화하였지만 자연 소화되었다. 벽체의 경우도 하부쪽에 일부 착화되었다가 자연소화되어 예비주수의 효과성을 알 수 있었다.
아스팔트싱글의 지붕과 드라이비트 벽체로 구성한 실험 2의 경우, 예비주수를 하지 않은 경우 비화발생 8 s 후 지붕 위 낙엽에 착화되었고 9 min 경과 지중위 낙엽이 모두 소실 되었다. 벽체의 경우 건축물 주변의 장작의 지속적인 연소로 인해 드라이비트가 탈락하며 내장재까지 화염이 전이되는 것을 확인하였다. 반면, 예비주수를 할 경우 비화발생 후 일부 낙엽과 건축물 주변의 장작에 일부 착화되었지만 자연소화되어 실험1과 동일하게 예비주수의 효과성을 알 수 있었다.
실험결과를 종합적으로 보면, 비상소화장치를 활용하여 건축물에 예비주수를 할 경우 산불로 인해 비화가 발생하더라도 건축물 화재를 예방할 수 있음을 알 수 있었다. 아직까지 비상소화장치를 활용하여 어느정도 주수를 해야할지에 대한 매뉴얼은 없다. 또한, 실제 거주자가 자발적으로 사용하는 것으로 사용자마다 사용시간은 다를것이며, 산림인접지역 주변의 거주자가 성인 또는 노인이 대다수이므로 사용 시간에 대해 명확히 제시하기는 어렵다. 본 실험에서는 비화발생 전 예비 주수를 180 s간 실시하였으며, 이는 구조체의 지붕 및 벽체, 낙엽과 주변의 장작이 충분히 수분을 함유할 수 있는 시간으로 기준을 정하였다. 산림인접지역은 소방차도 진입이 곤란하여 골든타임 확보가 쉽지 않다. 산불이 발생할 경우 주민 자체적으로 비상소화장치를 활용하여 산림인접지역 건축물에 예비주수만으로도 소방차가 도착하는 골든타임을 확보할 수 있고, 비화로 인한 화재전이를 예방할 수 있다.
물론 대형산불의 경우 비화뿐만 아니라 산불로 인한 복사열로 인해 본 실험의 환경보다 더 열악한 환경으로 본 실험의 결과와 상이하여 일부 착화가 될 수 있지만, 소방차가 진입할 수 있는 골든타임 확보로 급격한 건축물 화재 전이는 예방할 수 있을 것으로 보인다.

후 기

본 실험적 연구는 소방청 소방대응력향상을위한연구개발지원사업(1761002380)의 연구비 지원을 받아 수행되었습니다.

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