화재이론 — A~D급 분류와 플래시오버ㆍ백드래프트

목조건축물 화재는 발화 → 최성기 → 연소낙하 → 진화의 경과를 밟으며, 최성기 온도가 약 1,100~1,300℃로 높고 지속시간이 짧다(대개 30분 이내). 가연물 자체가 구조체이므로 화세가 급격히 커지고 비화(飛火)에 의한 인접 건물 연소 확대가 특징이다. 반면 내화건축물은 최성기 온도가 약 900~1,000℃로 상대적으로 낮으나 지속시간이 길다(2~3시간). 구조체가 타지 않는 대신 열이 실내에 갇혀 축적되기 때문이며, 그래서 내화구조의 내화시간 기준이 시간 단위로 정해진다. 화재하중(fire load)은 그 공간에 있는 가연물의 총량을 목재의 등가 중량으로 환산해 바닥면적으로 나눈 값(kg/㎡)으로, 화재의 지속시간과 최고온도를 예측하는 지표다. 화재가혹도(fire severity)는 화재하중(양적 요소)과 화재강도(질적 요소, 단위시간당 열방출률)의 곱으로 이해되며, 「얼마나 오래」와 「얼마나 세게」를 함께 본다. 개구부의 크기도 결정적 변수인데, 환기지배형 화재에서는 개구인자(개구부 면적 × 개구부 높이의 제곱근)가 연소속도를 좌우한다.

중질유 탱크 화재에서 나타나는 세 현상은 이름이 비슷해 자주 뒤섞인다. 보일오버(boil over) 는 탱크 하부에 물이나 수분을 함유한 에멀션 층이 있을 때, 표면에서 아래로 내려온 고온층(heat wave)이 그 물층에 도달해 물이 순간적으로 기화하면서 부피가 급팽창해 위의 기름을 탱크 밖으로 분출시키는 현상이다. 화재 발생 후 상당 시간이 지나 일어나며 가장 위험하다. 슬롭오버(slop over) 는 고온의 유면에 물이나 소화용수를 방수했을 때 그 물이 급격히 증발하면서 유류를 밀어내 넘치게 하는 현상으로, 보일오버보다 규모가 작고 소화 활동 중에 발생한다. 프로스오버(froth over) 는 화재가 아닌 상태에서 탱크 속의 물이 고온의 점성 유류에 의해 가열되어 거품처럼 넘쳐흐르는 현상이다. 여기에 오일오버(oil over) 를 더하기도 하는데, 탱크 내 유류가 저장량의 절반 이하일 때 화재로 내부 압력이 상승해 탱크가 폭발하며 유류가 분출하는 현상으로 앞의 셋보다 위험도가 크다. 셋을 가르는 기준은 「물이 어디에 있었는가」와 「불이 났는가」다 — 보일오버는 탱크 바닥의 물, 슬롭오버는 밖에서 뿌린 물, 프로스오버는 화재 없이 탱크 안의 물이다. 방지 대책으로는 탱크 하부의 물을 주기적으로 배출(드레인)하고, 유면에 직접 강하게 방수하지 않으며, 탱크를 냉각해 열파의 하강을 늦추는 것이 든다.