[소방기술사] 화재 플룸(fire plume) - 불기둥

화재 플룸(fire plume) - 불기둥

 

안녕하세요. 아이꾸준입니다.

 

이번 포스팅에서는 소방기술사 시험에 자주 출제되는 화재 플름(fire plume)에 대해 간단히 알아보겠습니다.

 

화재 플름(fire pume) - 불기둥

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출처: https://www.researchgate.net/figure/The-fire-plume-of-a-gasoline-pool-243-m-diameter-72-The-arrows-indicate-the_fig5_337101866

화재 플룸은 가연성 액체 탱크에 화재가 발생했을 때 나타나는 현상으로, 거대한 화염과 검은 연기를 포함한 열기류를 뜻합니다.

쉽게 말해 불기둥입니다.

plume이라는 단어가 기둥이라는 뜻입니다.

 

화재 플름(fire pume)의 구분

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화재 플룸은 크게 3개의 영역으로 나눌 수 있습니다.

 

1. 연속화염영역

 - 지속적으로 화염이 존재하는 영역

 - 연소가스의 흐름이 가속되는 영역

 

연료가 다 타기 전까지는 화염이 지속적으로 존재하는 영역을 말합니다. 쉽게 말해 불이 있는 영역입니다. 온도가 가장 높기 때문에 연소가스가 빠른 속도로 위로 올라갑니다. (온도가 높을수록 밀도가 감소해 밀도차이로 위로 상승)

 

2. 간헐화염영역

 - 간헐적으로 화염의 생성 및 소멸이 반복되는 영역

 - 거의 일정한 유속이 유지되는 영역

간헐화염영역은 불이 있다 없다하는 구간을 말합니다. 화염의 크기가 일정하지 않기 때문에 존재하는 영역입니다. 외부의 온도, 바람의 세기, 인입되는 공기의 양에 따라 화염이 커지기도 작아지기도 합니다. 간헐화염영역은 상승속도가 일정한 구간입니다. 부력으로 인한 상승하는 힘과 중력으로 인한 하강하는 힘이 평형을 이루는 것입니다.

 

3. 부력화염영역

 - 화염이 존재하지 않고 연기(smoke)만 존재하는 영역

 - 높이에 따라 유속과 온도가 감소되는 영역

 

화염이 올라오지 못하고, 연기만 있는 영역을 말합니다. 연기의 뜨거운 온도로 인해 공기와의 부력차이로 연기가 올라가게 됩니다. 화염(열원)으로부터 거리가 꽤 멀어지고, 주변의 차가운 공기로 인해 온도가 떨어지면서 상승속도도 감소하게 됩니다.

 

 

스프링클러헤드의 방출속도와 화재플럼의 상승속도간의 관계

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화재플럼이 발생했을 경우에는 물을 미립자로 스프링클러를 통해 방출시키는 무수소화 방식을 사용합니다.

 

이때 스프링클러에서 물방울이 방출되는 속도가 있는데요, 이를 방출속도라 합니다.

그리고 화재 플럼의 상승속도가 있습니다.

 

만약 방출속도가 상승속도보다 작다면 어떻게 될까요? (방출속도 < 상승속도)

물방울들이 냉각효과와 에멀젼효과를 통해 화재를 진압해야하는데, 상승속도가 더 크기 때문에 물방울들이 연기와 함께 위로 올라가게 됩니다. 즉, 소화성능이 0(제로)이 되는 것입니다.

출처: https://www.semanticscholar.org/paper/Dynamics-of-the-fire-plume-Heskestad/c068d9057eef9884b01645fa06ea447fd3224930

 

그러므로 화재 플럼의 상승속도보다 더 큰 방출속도를 낼 수 있는 스프링클러 설비가 필요합니다.

 

감사합니다.