목재의 탄화심도 분석방법

화재현장에서 목재의 탄화심도 분석은 화재의 강도, 연소 경로, 지속 시간, 그리고 발화 지점을 추정하는 데 중요한 역할을 합니다. 목재는 화재 현장에서 흔히 발견되는 가연성 물질 중 하나로, 연소 후 탄화된 흔적을 남깁니다. 이러한 탄화된 흔적을 분석함으로써 연소 경로와 발화지점을 특정할 수 있습니다. 이번 글에서는 목재의 탄화심도를 분석하는 방법과 유의사항 등 그 중요성에 대해 알아보겠습니다.

목재의-탄화-심도

 

1. 목재의 탄화 과정과 특성

목재는 화재에 노출되면 높은 온도에 의해 연소되며, 그 과정에서 탄화가 발생합니다. 목재의 탄화 과정은 크게 발화, 연소, 그리고 잔류 탄화로 나뉩니다. 목재의 겉표면은 불길에 의해 탄화되고, 내부로 갈수록 온도 변화가 다르게 나타나기 때문에 탄화심도는 불에 노출된 시간과 화재 강도를 나타내는 지표로 활용될 수 있습니다.

(1) 목재 탄화의 메커니즘

목재가 화재에 노출될 때, 겉면이 먼저 가열되면서 수분 증발이 일어나고, 이어서 열분해가 발생합니다. 그 결과, 목재의 표면이 탄화되며, 이때 발생한 열이 목재의 내부로 서서히 전달됩니다. 내부는 상대적으로 낮은 온도에서 천천히 탄화되며, 이러한 탄화 패턴이 목재에 남게 됩니다.

(2) 탄화심도의 의미

목재의 탄화심도는 목재가 화재에 노출된 후 탄화된 깊이를 말합니다. 이는 화재의 강도와 지속 시간, 열전달 방식 등을 추정하는 데 유용한 정보를 제공합니다. 일반적으로 탄화 깊이가 깊을수록 화재가 강했고, 오랜 시간 동안 불에 노출되었다는 것을 의미합니다. 단, 목재가 화재진압 과정에서 소화수에 의해 탈락되는 현상이 발생하는데 이것을 목재가 완전 소실되었다고 오인해서는 안됩니다. 바닥에 떨어진 목재가 발견된다면 복원하여 원래의 위치를 잡고 그곳에서 연소 경로를 확인하는 과정을 거쳐야 합니다.

 

2. 목재의 탄화심도 분석방법

탄화심도 분석은 연소된 물질의 열의 강도나 타는 시간을 측정하는 것보다는 화재확산을 평가한 데 적합하다고 할 수 있습니다. 목재의 경우 탄화된 깊이와 정도를 측정함으로써 열원에 노출된 열의 강도와 연소방향성 파단 등을 유추해 볼 수 있습니다. 일반적으로 열원으로부터 멀어질수록 탄화심도는 낮아지기 때문에 화재가 확산된 방향을 추론할 수 있습니다.

(1) 탄화심도 패턴분석에 영향을 주는 변수

① 탄화패턴을 만든 열원이나 연료원이 하나인지 아니면 하나 이상인지를 확인하는데 도움이 됩니다. 예를 들면, 목재의 한쪽 방향으로만 탄호가 진행되었다면 하나의 열원에 의해 연소가 진행되었다는 점과 연소방향성을 추정할 수 있습니다.  

② 탄화 측정값은 반드시 동일한 물질에 대해서만 비교 측정해야 합니다. 동일 목재를 가지고 측정값을 비교할 때 유의미합니다.

③ 연소속도에 많은 영향을 주는 환기 요건을 고려해야 합니다. 목재가 환기구 및 개구부 주변에 있을 경우 공기의 유동에 의해 더욱 많이 탈 수 있음을 고려해야 합니다.

④ 탄화심도 측정은 일관성 있는 방식으로 측정해야 합니다.  반드시 동일한 도구를 사용하고 동일한 압력으로 측정해야 증거로서의 가치가 있습니다.

(2) 탄화심도에 영향을 주는 요인

① 화재열의 진행속도와 진행경로

② 개부구 등으로 공기조절 효과 및 대류 여건

③ 목재의 표면적 및 부피

④ 나무의 종류와 습도 상태

⑤ 목재 표면의 마감처리 형태

(3) 탄화심도 측정방법

① 탄화심도는 동일한 측정지점에서 동일한 압력으로 여러번 측정하여 그 평균값을 산출한다.

② 탄화심도 측정기의 계침을 기둥 중심선에서 직작으로 삽입하여 측정한다.

③ 소실된 나무의 탄화심도를 측정하고자 할 때 소실된 나무의 깊이를 전체 깊이 측정에 합산하여야 한다.

④ 탄화 및 균열이 발생한 철(凸) 부위를 측정한다.

⑤ 가늘어져 측정이 골란할 때는 연소되지 않은 부분의 지름을 측정하여 소잔부분의 지금과 비교하여 산출한다.

⑥ 중심부까지 탄화된 것은 원형이 남아 있어도 완전하게 연소된 것으로 본다.

 

3. 목재 탄화심도 분석의 유의사항

목재의 탄화심도를 분석하고 측정할 때는 다음과 같은 사항에 유의해야 합니다.

(1) 목재의 종류

목재의 종류에 따라 탄화 속도와 탄화 패턴이 다르므로, 목재의 종류를 정확히 파악한 후 분석해야 합니다. 예를 들어, 경목과 연목은 열에 대한 반응이 다르며, 탄화 속도가 다르기 때문에 주의해야 합니다.

(2) 화재 환경 고려

목재가 노출된 환경에 따라 탄화 패턴이 달라질 수 있습니다. 예를 들어 바람, 습도, 열의 방향 등 여러 요소가 탄화에 영향을 미치므로 이를 고려하여 분석해야 합니다. 특히, 개구부 및 환기의 영향에 따라 화재의 확산 속도 및 방향성이 크게 바뀔수 있기 때문에 화재 환경을 반드시 고려해야 합니다. 

(3) 외부 요소의 영향

다른 가연성 물질이 목재 주변에 있었는지, 물이나 소화약제의 사용으로 인해 탄화 과정에 영향을 받았는지 여부를 고려해야 합니다. 또한 화재를 진압하는 소방관에 의해 탄화된 목재가 파손되거나 유실될 수 있고, 이로 인해 완전 소실된 형태로 오인할 수 있는 상황이 생길수 있기 때문에 화재현장을 발굴 및 복원하여 왜곡을 줄이고 정확하게 분석해야 합니다.

 

목재의 탄화심도 분석은 화재 현장에서 화재 원인과 강도를 규명하는 중요한 절차입니다. 물리적 측정, 패턴 분석, 온도와 시간 추정, 화학적 분석 등을 통해 목재가 얼마나 오랜 시간, 어떤 강도의 열에 노출되었는지를 파악할 수 있습니다. 철저한 탄화심도 분석은 연소 방향성과 발지점으를 추론하는 데 중요한 단서가 됩니다.