화구(Fire ball)

화구의 정의

화구는 과열된 액화가스 탱크가 파열하며 생기는 구형 화염이다.

쉽게 말해, 쏟아진 가연성 가스에 한꺼번에 불이 붙어 공처럼 부푼 불덩어리다.

화구는 BLEVE 의 한 단계지만, 독립적인 열 피해 원인으로 다룬다.

형성 과정

먼저 외부 화재로 용기 벽의 강도가 떨어져 내압을 견디지 못하고 파열한다.

파열 순간 과열 액체가 급감압되어 증기와 액적이 공기와 섞인다.

가연성 혼합기가 점화되면 구형 화염이 생기고, 고온 가스의 부력으로 떠오른다.

화구는 수 초 안에 소멸하며, 그 전까지 강한 열복사를 낸다.

유형 비교

화구는 원인과 연소 형태에 따라 BLEVE 화구, 증기운 화구, 분출 화염으로 나뉜다.

BLEVE 화구는 지속시간이 짧지만 복사열 강도가 커서 피해 범위가 넓다.

증기운 화구는 점화 전 혼합 과정이 필요해 발생 조건이 까다롭다.

분출 화염은 연속 공급이 있어 화구보다 장시간 유지된다.

화구와 풀 화재

헷갈리기 쉬운 것이 화구와 풀 화재다. 둘 다 불이지만 복사 특성이 다르다.

화구는 짧은 시간에 매우 큰 열복사를 내고, 풀 화재는 긴 시간 일정한 복사를 낸다.

답안에서는 두 현상의 복사 특성 차이를 구분해 쓰는 것이 감점을 줄인다.

흔한 실수

채점에서 자주 감점되는 실수가 몇 가지 있다.

첫째, 화구를 폭발과 같은 현상으로 쓰는 것이다. 파괴력의 주원인은 열복사다.

둘째, 과열 액체가 파열과 동시에 감압되는 조건을 빠뜨리는 것이다.

셋째, 화구 크기와 지속시간 식을 질량 구간 없이 단일 식으로 쓰는 것이다.

직접 풀기

방금 배운 형성 조건을 적용해 보자.

화구 형성에는 과열 액체, 탱크 파열, 방출, 점화원이 순서대로 갖춰져야 한다.

그럼 보기 가운데 화구 형성 조건이 아닌 것을 골라 보자.

정리

정답은 단순 가스 누출이다. 과열 액체가 파열하고 점화되어야 화구가 된다.

정리하면 화구는 가압 액화가스 탱크 파열 후 점화되어 생기는 구형 화염이다.

피해의 주원인은 열복사이며, 과압은 부차적이다.