연기

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화재와 관련하여 연기의 특성을 공부합니다.

기출문제를 먼저 풀어보고 암기해야 할 내용을 정리하겠습니다.

 

연기 기출문제 풀이(총 18문제. 추가예정)

2013년 23번. 가연물 연소 시 발생되는 연기의 농도와 가시거리에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 어둡침침한 것을 느낄 정도의 감광계수는 0.5 m⁻¹이고 가시거리가 4 m이다.
② 건물을 잘 아는 사람이 피난에 지장을 느낄 정도의 감광계수는 0.3 m⁻¹이고 가시거리가 5 m이다.
③ 건물을 잘 알지 못하는 사람의 경우 가시거리는 20 ~ 30 m이고 감광계수는 0.07 ~ 0.13 m⁻¹이다.
④ 감광계수로 표시한 연기의 농도와 가시거리는 반비례의 관계를 갖는다.

해설

전항 정답처리 되었습니다. 하단에 있는 이론정리 표를 참조하세요

 

2013년 24번. 건축물 내 연기유동과 확산에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 연기가 수평으로 유동할 경우 속도는 약 0.5 ~ 1m/s이다.
② 건물 내부의 온도가 건물 외부의 온도보다 높을 경우 굴뚝효과에 의한 연기의 흐름은 아래로 이동한다.
③ 계단실 등 수직방향으로의 연기속도는 화재초기 약 1.5m/s, 농연 시 약 3 ~ 4m/s로 인간의 보행속도보다 빠르다.
④ 연기의 비중은 공기보다 크지만 발생 직후의 연기는 온도가 높기 때문에 건물의 상층부로 이동한다.

해설

건축물 내 연기유동과 확산에 관한 설명을 검토해보면 다음과 같습니다:

  • ① 연기가 수평으로 유동할 경우 속도는 약 0.5 ~ 1m/s이다: 옳습니다. 수평 유동 시 연기 속도는 일반적으로 이 범위 내에 있습니다.
  • ② 건물 내부의 온도가 건물 외부의 온도보다 높을 경우 굴뚝효과에 의한 연기의 흐름은 아래로 이동한다: 옳지 않습니다. 굴뚝효과에 의해 연기는 위로 이동합니다.
  • ③ 계단실 등 수직방향으로의 연기속도는 화재초기 약 1.5m/s, 농연 시 약 3 ~ 4m/s로 인간의 보행속도보다 빠르다: 옳습니다. 
  • ④ 연기의 비중은 공기보다 크지만 발생 직후의 연기는 온도가 높기 때문에 건물의 상층부로 이동한다: 옳습니다. 뜨거운 연기는 상승하는 경향이 있습니다.

정답: ② 건물 내부의 온도가 건물 외부의 온도보다 높을 경우 굴뚝효과에 의한 연기의 흐름은 아래로 이동한다. 지문은 틀렸습니다.

 

2015년 13번. 연기 속을 투과하는 빛의 양을 측정하는 농도측정법으로 옳은 것은?

① 중량농도법
② 입자농도법
③ 한계도달법
④ 감광계수법

해설

연기 속을 투과하는 빛의 양을 측정하는 방법 중 가장 일반적으로 사용되는 방법은 감광계수법입니다. 감광계수법은 연기 농도를 빛의 투과율로 측정하는 방식으로, 연기 농도가 높을수록 빛의 투과율이 낮아지기 때문에 감광계수를 사용하여 연기 농도를 측정할 수 있습니다.

중량농도법과 입자농도법은 연기의 질량이나 입자 수를 측정하는 방법으로, 빛의 투과율을 측정하는 방식과는 다릅니다. 한계도달법은 특정 조건에 도달할 때까지의 시간을 측정하는 방법으로, 빛의 투과율과는 관련이 없습니다.

따라서, 연기 속을 투과하는 빛의 양을 측정하는 농도측정법으로 옳은 것은 감광계수법입니다.

정답: ④ 감광계수법

 

2015년 14번. 건축물 내의 연기유동에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 화재실의 내부온도가 상승하면 중성대의 위치는 높아지며 외부로부터의 공기유입이 많아져서 연기의 이동이 활발하게 진행된다.
② 고층 건축물에서 연기유동을 일으키는 주요한 요인으로는 온도에 의한 기체 팽창, 외부 풍압의 영향 등이 있다.
③ 연기층 두께 증가속도는 연소속도에 좌우되며 연기 유동속도는 수평방향일 경우 0.5-1m/s , 계단실 등 수직방향일 경우 3-5 m/s이다.
④ 연기는 부력에 의해 수직 상승하면서 확산되며 천장에서 꺾인 후 천장면을 따라 흐르다 벽과 같은 수직 장애물을 만날 경우 흐름이 정지되어 연기층을 형성한다.

해설

 화재실의 내부온도가 상승하면 중성대의 위치는 낮아집니다.

정답: ① 

 

2015년 18번. 혼소의 일반적인 진행속도(cm/s) 범위로 옳은 것은?

① 0.001-0.01
② 0.05-0.5
③ 0.1-1
④ 10-100

해설

혼소는 불완전, 느린 연소입니다. 기타 훈소의 특징은 하단에 이론정리 참고.

혼소의 일반적인 진행속도는 대략 0.001~0.01 cm/s의 범위에 해당합니다. 따라서 정답은 ①번입니다.

정답: ② 0.05~0.5

 

2016년 18번. 힌클리(Hinkley) 공식을 이용하여 실내 화재 시 연기의 하강시간을 계산할 때 필요한 자료로 옳은 것을 모두 고른 것은?

가. 화재실의 바닥면적
나. 화재실의 높이
다. 청결층(clear layer) 높이
라. 화염 둘레길이

① 가, 나
② 나, 라
③ 가, 다, 라
④ 가, 나, 다, 라

해설

힌클리(Hinkley) 공식을 이용하여 실내 화재 시 연기의 하강시간을 계산할 때는 보기의 모든 자료가 필요합니다. 기타 자세한 설명은 하단에 이론정리에서 참고.

따라서, 정답은 ④번입니다.

 

2017년 12번. 구획실 내 화염(가로 2m, 세로 2m)에서 발생되는 연기 발생량(kg/s)을 힌클리(Hinkley) 공식을 이용해 계산하면 약 얼마인가? (단, 청결층(clear layer)의 높이 1.8m, 공기의 밀도 1.22kg/m³, 외기의 온도 290K, 화염의 온도 1,100K, 중력가속도 9.81m/s²이다.)

① 3.15 ② 3.32 ③ 3.63 ④ 3.87

해설

    \[ \dot{m} = 0.188 \times P \times H^{3/2} \]

여기서: – \dot{m} : 연기 발생량 (kg/s) – P : 화염 둘레 길이 (m) – H : 청결층 높이 (m) 이 식은 화염 둘레 길이와 청결층 높이를 이용하여 연기 발생량을 계산하는데 사용됩니다. 이제 이 공식을 이용하여 연기 발생량을 구하는 과정을 살펴보겠습니다. 주어진 변수들: – 화염의 가로 길이 = 2 m – 화염의 세로 길이 = 2 m – 청결층 높이 H = 1.8 m 먼저 화염의 둘레 길이 P를 계산합니다. 직사각형 형태의 둘레는 다음과 같습니다:

    \[ P = 2 \times (가로 + 세로) = 2 \times (2 + 2) = 2 \times 4 = 8 \, \text{m} \]

힌클리 공식을 적용하여 연기 발생량을 계산:

    \[ \dot{m} = 0.188 \times P \times H^{3/2} \]

여기서 P = 8 m이고, H = 1.8 m입니다.

    \[ H^{3/2} = (1.8)^{3/2} = \sqrt{(1.8)^3} = \sqrt{5.832} \approx 2.414 \]

전체 공식을 대입하여 계산합니다:

    \[ \dot{m} = 0.188 \times 8 \times 2.414 \]

    \[ \dot{m} \approx 0.188 \times 19.312 \]

    \[ \dot{m} \approx 3.63 \, \text{kg/s} \]

따라서, 힌클리 공식을 통해 연기 발생량을 구한 결과는 약 3.63 kg/s입니다. 이 식은 주어진 값과 일치하며, 이를 통해 연기 발생량을 정확하게 계산할 수 있음을 확인할 수 있습니다.

 

연기 발생량 공식(심화)

 

2017년 17번. 연기의 피난한계에서 발광형 표지 및 주간 창의 가시거리(간파거리)는? (단, L은 가시거리, C_s는 감광계수이다.)

① L = \frac{1 \sim 2}{C_s} m

② L = \frac{3 \sim 4}{C_s} m

③ L = \frac{5 \sim 10}{C_s} m

④ L = \frac{11 \sim 15}{C_s} m

 

해설

연기의 피난한계에서 발광형 표지 및 주간 창의 가시거리(간파거리)는 감광계수에 따라 달라집니다. 이를 계산하는 공식은 다음과 같습니다:

    \[ C_s \cdot D = K \]

여기서,

  • C_s : 감광계수
  • D : 가시거리 [m]
  • K : 상수 (발광형: 5~10, 축광형(비발광형): 2~4)

위 공식을 이용하여 발광형 표지의 경우 가시거리는 다음과 같이 표현될 수 있습니다:

    \[ L = \frac{5 \sim 10}{C_s} \, \text{m} \]

따라서 발광형 표지의 가시거리는 보통 5~10m의 범위로 고려됩니다. 주어진 보기 중에서 이 범위에 해당하는 것은 ③번입니다:

    \[ L = \frac{5 \sim 10}{C_s} \, \text{m} \]

따라서 정답은 ③번입니다.

 

2017년 18번. 제한된 공간에서 연기 이동과 확산에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 고층 건물의 연기 이동을 일으키는 주요 인자는 부력, 팽창, 바람 영향 등이다.
② 중성대에서 연기의 흐름이 가장 활발하다.
③ 계단에서 연기 수직 이동속도는 일반적으로 3~5m/s 이다.
④ 거실에서 연기 수평 이동속도는 일반적으로 0.5~1.0m/s 이다.

해설

연기 이동과 확산에 대한 이해는 화재 안전에서 매우 중요합니다. 각 설명에 대해 검토해 보겠습니다.

2. 중성대에서 연기의 흐름이 가장 활발하다. – 중성대는 연기와 신선한 공기가 만나는 경계면으로, 연기의 흐름이 가장 활발한 곳이 아닙니다. 중성대는 연기가 상층으로 상승하고 신선한 공기가 하층으로 유입되는 지점입니다.

따라서 옳지 않은 설명은 ②번입니다.

2017년 22번. 화재 시 연기 성질에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 연기란 연소가스에 부가하여 미세하게 이루어진 미립자와 에어로졸성의 불안정한 액체 입자로 구성된다.
② 연기 입자의 크기는 0.01~10μm에 이르는 정도이다.
③ 탄소입자가 다량으로 함유된 연기는 농도가 짙으며 검게 보인다.
④ 연기의 생성은 화재 크기와는 관계가 없고, 총 면적과 구획 크기와 관계가 있다.

해설

각 보기의 내용과 화재 시 연기 성질에 관한 설명이 옳은지 확인해 보겠습니다.

① 연기란 연소가스에 부가하여 미세하게 이루어진 미립자와 에어로졸성의 불안정한 액체 입자로 구성된다. – 옳음

② 연기 입자의 크기는 0.01~10μm에 이르는 정도이다. – 옳음

③ 탄소입자가 다량으로 함유된 연기는 농도가 짙으며 검게 보인다. – 옳음

④ 연기의 생성은 화재 크기와는 관계가 없고, 총 면적과 구획 크기와 관계가 있다. – 옳지 않음 (연기의 생성은 화재 크기와도 관계가 있다)

따라서 정답은 ④번입니다.

 

2018년 25번. 건축물 내 연기유동의 원인을 모두 고른 것은?

가. 부력효과
나. 바람에 의한 압력 차
다. 굴뚝(연돌)효과
라. 공기조화설비의 영향

  1. 가, 다
  2. 나, 라
  3. 가, 나, 다
  4. 가, 나, 다, 라
해설

건축물 내 연기유동의 원인은 다양한 원인이 적용되는것으로 자세한 설명은 아래 이론파트 설명 참조.

정답은 모든 요소가 해당되어 ④번입니다.

 

2019년 19번. 연소생성물 중 연기가 인간에 미치는 유해성을 모두 고른 것은?

ㄱ. 시각적 유해성
ㄴ. 심리적 유해성
ㄷ. 생리적 유해성

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄷ
  3. ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄴ, ㄷ
답안

연소생성물 중 연기가 인간에게 미치는 유해성은 다음과 같습니다.

ㄱ. 시각적 유해성 – 연기로 인해 시야가 가려져 피난 경로를 찾기 어렵게 됩니다.

ㄴ. 심리적 유해성 – 연기로 인해 공포감과 불안감을 유발할 수 있습니다.

ㄷ. 생리적 유해성 – 연기의 유독성 가스로 인해 호흡기 및 생리적 기능에 치명적인 영향을 줄 수 있습니다.

따라서 정답은 ④번입니다.

 

2019년 20번. 연기농도를 측정하는 감광계수, 중량농도법, 입자농도법의 단위를 순서대로 나열한 것으로 옳은 것은?

1. m^{-1}, 개\text{개}/\text{cm}^3, \text{mg}/\text{m}^3

2. m^{-1}, \text{mg}/\text{m}^3, 개\text{개}/\text{cm}^3

3. m^{-3}, \text{mg}/\text{m}^3, 개\text{개}/\text{cm}^3

4. m^{-3}, 개\text{개}/\text{cm}^3, \text{mg}/\text{m}^3

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연기농도를 측정하는 각 방법의 단위를 확인해 보겠습니다.

– 감광계수: m^{-1}

– 중량농도법: mg/m^3

– 입자농도법: 개/cm^3

따라서 정답은 ②번입니다.

 

2020년 23번. 힌클리(Hinkley)의 연기하강시간(t)에 관한 식으로 옳은 것은? (단, t는 연기의 하강시간(s), A는 바닥면적(m²), Pf_f는 화재둘레(m), g는 중력가속도(m/s²), H는 층고(m), Y는 청결층 높이(m)이다.)

1.

    \[ t = \frac{20A}{P_f \times g} \left( \frac{1}{\sqrt{H}} - \frac{1}{\sqrt{Y}} \right) \]

2.

    \[ t = \frac{20A}{P_f \times \sqrt{g}} \left( \frac{1}{\sqrt{H}} - \frac{1}{\sqrt{Y}} \right) \]

3.

    \[ t = \frac{20A}{P_f \times g} \left( \frac{1}{\sqrt{Y}} - \frac{1}{\sqrt{H}} \right) \]

4.

    \[ t = \frac{20A}{P_f \times \sqrt{g}} \left( \frac{1}{\sqrt{Y}} - \frac{1}{\sqrt{H}} \right) \]

답안

힌클리(Hinkley)의 연기하강시간(t) 식은 다음과 같습니다.

    \[ t = \frac{20A}{P_f \times \sqrt{g}} \left( \frac{1}{\sqrt{Y}} - \frac{1}{\sqrt{H}} \right) \]

따라서 정답은 4번입니다.

 

2020년 25번. 연기농도와 피난한계에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, C_s는 감광계수이다.)

1. 반사형 표지 및 문짝의 가시거리(L)는 \frac{2 \sim 4}{C_s} m이다.

2. 발광형 표지 및 주간 창의 가시거리(L)는 \frac{5 \sim 10}{C_s} m이다.

3. 가시거리(L)와 감광계수(C_s)는 비례한다.

4. 감광계수(C_s)는 입사된 광량에 대한 투과된 광량의 감쇄율로, 단위는 m^{-1}이다.

답안
정답은 ③번입니다. 가시거리와 감광계수는 반비례 관계입니다.

 

2021년 14번. 구획실 화재 시 발생하는 연기의 유해성 및 제연에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 화재 시 발생하는 연기 및 독성 가스는 공급되는 공기량에 따라 농도가 변화한다.
  2. 화재실의 제연은 거주자의 피난경로와 소방대원의 진압경로를 확보하는 것이 주목적이다.
  3. 화재실의 제연은 화재실의 플래시오버(flashover) 성장을 억제하는 효과가 있다.
  4. 화재 최성기에는 공기를 유입시키는 기계제연이 효과적이다.
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화재 최성기에는 공기를 유입시키는 기계제연이 효과적이지 않습니다. 기계제연은 주로 화재 초기 및 성장 단계에서 효과적이며, 최성기에는 오히려 공기 유입이 화재를 확산시킬 수 있습니다.

따라서 정답은 ④번입니다.

 

2022년 24번. 연기 제어방법 중 회석에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 회석에 의한 연기제어는 연기를 외부로만 내보내는 것이다.
  2. 스모크샤프트를 설치하여 제어하는 방법이다.
  3. 출입문이나 벽을 이용하여 장소 간 압력차를 이용한 방법이다.
  4. 신선한 다량의 공기를 유입하여 연기생성물을 위험수준 이하로 유지한다.
답안

회석에 의한 연기제어는 신선한 다량의 공기를 유입하여 연기생성물을 위험수준 이하로 유지하는 방법입니다.

따라서 정답은 ④번입니다.

 

2024년 24번. 가시거리의 한계치를 연기의 농도로 환산한 감광계수(m^{-1})와 가시거리(m)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 감광계수 0.1은 연기감지기가 작동할 정도이다.
  2. 감광계수 0.3은 가시거리 2이다.
  3. 감광계수 1은 어둡침침한 것을 느끼는 정도이다.
  4. 감광계수로 표시한 연기의 농도와 가시거리는 비례관계를 갖는다.
답안

가시거리의 한계치를 연기의 농도로 환산한 감광계수(m^{-1})와 가시거리(m)에 관한 설명으로 옳은 것은 감광계수 0.1은 연기감지기가 작동할 정도입니다.

따라서 정답은 ①번입니다.

 

 

 

 

 

이론 정리

ㄱ. 감광계수

감광계수 (m⁻¹) 가시거리 (m) 상황
0.1 20~30 연기감지기가 작동할 때의 농도
0.3 5 건물 내부에 익숙한 사람이 피난에 지장을 느낄 정도의 농도
0.5 3 어두운 것을 느낄 정도의 농도
1 1~2 거의 앞이 보이지 않을 정도의 농도
10 0.2 ~ 0.5 화재 최성기 때의 농도, 유도등이 보이지 않음
30 – 출화실에서 연기가 분출할 때의 농도

 

ㄴ. 중성대

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중성대(Nuetral Plane)에 대한 이론 정리

중성대는 건물 내 화재 시 연기와 공기의 흐름에서 중요한 개념 중 하나로, 연기가 상승하고 신선한 공기가 유입되는 경계면을 의미합니다. 중성대의 위치는 화재 현장에서의 공기 유동과 연기 제어에 중요한 영향을 미칩니다.

중성대의 정의

중성대(Nuetral Plane): 중성대는 건물 내에서 연기와 공기의 이동 경계면으로, 연기가 위로 상승하고 신선한 공기가 아래로 유입되는 층을 말합니다. 중성대는 보통 화재 실내의 압력 분포에 의해 형성됩니다.

중성대의 형성과 이동

  • 온도 차이: 화재로 인해 실내 온도가 상승하면, 내부의 뜨거운 공기는 부력에 의해 상승하고, 외부의 차가운 공기는 하강하게 됩니다. 이로 인해 중성대의 위치가 형성됩니다.
  • 압력 차이: 건물 내부와 외부의 압력 차이에 의해 중성대의 위치가 변할 수 있습니다. 화재로 인해 실내 압력이 증가하면 중성대는 아래로 내려갑니다.
  • 중성대의 높이: 중성대의 높이는 일반적으로 화재실 내부 온도가 상승할수록 낮아집니다. 이는 뜨거운 공기가 상승하고 차가운 공기가 하강하는 경향 때문입니다.

중성대의 영향

  • 공기 유입과 배출: 중성대의 위치는 건물 내 공기의 유입과 배출을 결정합니다. 중성대 위에서는 연기가 빠져나가고, 중성대 아래에서는 신선한 공기가 유입됩니다.
  • 연기 제어: 중성대의 위치를 이해함으로써 화재 시 연기의 이동 경로를 예측하고, 효과적인 연기 제어와 배출 시스템을 설계할 수 있습니다.
  • 굴뚝 효과: 건물 내부와 외부의 온도 차이로 인해 연기가 상승하는 현상을 굴뚝 효과라고 합니다. 중성대가 낮아지면 굴뚝 효과가 강해져 연기가 더 빠르게 상승할 수 있습니다.

중성대와 화재 안전

  • 화재 안전 계획: 중성대의 위치를 고려한 화재 안전 계획은 연기 배출 시스템과 피난 경로 설계에 필수적입니다. 이를 통해 연기 흡입으로 인한 인명 피해를 최소화할 수 있습니다.
  • 연기 제어 시스템: 중성대의 위치를 기반으로 연기 제어 시스템을 설계하여, 연기 확산을 방지하고 피난 시간을 확보할 수 있습니다.

참고 문헌

  • NFPA 92: Standard for Smoke Control Systems
  • SFPE Handbook of Fire Protection Engineering
  • CIBSE Guide E: Fire Safety Engineering

중성대는 화재 시 연기와 공기의 흐름을 이해하는 데 중요한 역할을 하며, 효과적인 화재 안전 대책을 수립하는 데 필수적인 요소입니다.

ㄷ. 훈소

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훈소의 특징

훈소는 불완전 연소의 한 형태로, 연소 반응이 매우 느리고 낮은 온도에서 발생합니다. 주로 연소 공기 공급이 제한된 상황에서 발생하며, 고체 연료의 표면에서 발생하는 경향이 있습니다. 훈소는 완전한 화염을 동반하지 않으며, 주로 미세한 입자와 연기를 방출합니다.

훈소의 주요 특징

  • 낮은 온도: 훈소는 약 200-600°C 사이의 낮은 온도에서 발생합니다.
  • 느린 연소 속도: 연소가 매우 느리게 진행되며, 연료의 표면에서만 발생합니다.
  • 불완전 연소: 연소 공기가 충분하지 않아 연료가 완전히 연소되지 않습니다.
  • 연기와 미세 입자 발생: 주로 연기와 미세 입자를 방출하여 시야를 제한하고, 건강에 해로운 영향을 미칠 수 있습니다.
  • 적은 열 방출: 훈소는 열 방출이 적어 주변 온도 상승이 미미합니다.
  • 주요 발생 장소: 주로 목재, 섬유, 종이 등 고체 연료의 표면에서 발생합니다.

반대 개념: 화염 연소

화염 연소는 연소 반응이 고온에서 매우 빠르게 일어나는 형태로, 불꽃을 동반하며 완전 연소를 지향합니다. 화염 연소는 연소 공기가 충분히 공급되는 조건에서 발생하며, 훈소와는 여러 면에서 대조적입니다.

화염 연소의 주요 특징

  • 높은 온도: 화염 연소는 약 1000-1500°C 사이의 높은 온도에서 발생합니다.
  • 빠른 연소 속도: 연소가 매우 빠르게 진행되며, 연료 전체에서 발생합니다.
  • 완전 연소: 연소 공기가 충분하여 연료가 완전히 연소됩니다.
  • 빛과 열 방출: 불꽃과 함께 많은 양의 빛과 열을 방출합니다.
  • 주요 발생 장소: 주로 액체 연료, 기체 연료 및 분말 형태의 고체 연료에서 발생합니다.

ㄹ. 힌클리 공식

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힌클리(Hinkley) 공식에 대한 공부 자료

힌클리(Hinkley) 공식은 실내 화재 시 연기의 하강시간을 계산하는 데 사용되는 공식입니다. 이 공식은 화재 안전 공학에서 중요한 도구로 사용되며, 화재 시 연기의 이동을 예측하여 피난 계획을 수립하는 데 도움을 줍니다.

힌클리 공식의 정의

힌클리 공식은 다음과 같습니다:

    \[ t = \frac{20 A}{p \sqrt{g}} \left( \frac{1}{\sqrt{y}} - \frac{1}{\sqrt{h}} \right) \]

여기서,

  • t : 연기의 하강시간
  • A : 화재실의 바닥면적
  • p : 화염 둘레길이
  • g : 중력가속도 (약 9.81 m/s²)
  • y : 화재실의 높이
  • h : 청결층(clear layer) 높이

힌클리 공식의 적용

힌클리 공식을 사용하여 연기의 하강시간을 계산하면, 실내에서 연기가 퍼지는 속도를 예측할 수 있습니다. 이를 통해 피난 경로를 설정하고, 적절한 환기 시스템을 설계하는 데 중요한 정보를 제공합니다.

참고 문헌

  • NFPA 92: Standard for Smoke Control Systems
  • SFPE Handbook of Fire Protection Engineering
  • CIBSE Guide E: Fire Safety Engineering

힌클리 공식은 화재 시 연기의 이동을 예측하는 데 중요한 도구이며, 이를 통해 화재 안전 대책을 효과적으로 수립할 수 있습니다.

ㄹ. 연기 유동의 원인

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건물 내 연기 유동의 원인에 대해 설명하겠습니다. 연기는 화재 발생 시 건물 내에서 다양한 원인에 의해 이동하게 됩니다. 주요 원인은 다음과 같습니다: **1. 온도 차이(열 부력):** – 화재로 인해 발생한 고온의 연기는 주변 공기보다 밀도가 낮아 위로 상승하게 됩니다. 이 현상을 열 부력(thermal buoyancy)이라고 합니다. – 고온의 연기가 상승하면서 차가운 공기와 섞이게 되고, 건물 내의 온도 차이로 인해 연기는 고층으로 이동하게 됩니다. **2. 기압 차이:** – 화재가 발생하면 화재 지역의 공기 압력이 증가하게 되며, 이로 인해 연기가 낮은 압력 지역으로 이동합니다. – 건물 내외의 기압 차이, 특히 문이나 창문이 열려 있으면 외부로 연기가 빠르게 빠져나가기도 합니다. **3. 기계 환기 시스템:** – 건물 내의 환기 시스템(공조 시스템, 팬 등)은 연기의 이동 경로에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. – 환기 시스템이 작동 중일 경우 연기가 시스템을 통해 다른 공간으로 이동하거나 배출될 수 있습니다. **4. 바람:** – 외부의 바람은 창문이나 환기구를 통해 건물 내부로 들어와 연기의 유동을 촉진시킬 수 있습니다. – 특히, 강한 바람은 연기를 특정 방향으로 빠르게 이동시킬 수 있습니다. **5. 화재 크기와 위치:** – 화재의 크기와 위치는 연기의 발생량과 이동 경로에 영향을 미칩니다. 큰 화재일수록 더 많은 연기가 발생하며, 화재가 발생한 위치에 따라 연기가 이동하는 경로가 달라집니다. – 화재가 건물 중앙부에서 발생하면 연기가 건물 전체로 퍼질 가능성이 높아지고, 외곽에서 발생하면 특정 방향으로 이동할 가능성이 높습니다. **6. 건물 구조:** – 건물의 설계와 구조, 예를 들어 계단, 엘리베이터 샤프트, 환기구 등이 연기의 이동 경로에 영향을 미칩니다. – 수직 샤프트(엘리베이터 샤프트, 배관 샤프트 등)는 연기가 빠르게 상층부로 이동하게 만듭니다. **7. 열류 현상:** – 화재로 인해 발생한 열류(thermoclines)는 연기를 수평적으로 이동시킬 수 있습니다. – 고온의 연기가 천장 근처에 머물다가 차가운 공기와 만나면서 수평적으로 퍼질 수 있습니다. 위의 요소들이 복합적으로 작용하여 건물 내 연기의 유동을 결정합니다. 화재 시 이러한 연기의 이동 경로를 예측하고 대비하는 것이 매우 중요하며, 이를 위해 건물 내 방연 구획 설정, 피난 경로 확보, 환기 시스템 관리 등이 필요합니다.

 

 

 

 

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