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인명검색에 걸리는 시간

서울 용산소방서 박지수 | 기사입력 2021/11/19 [11:00]

인명검색에 걸리는 시간

서울 용산소방서 박지수 | 입력 : 2021/11/19 [11:00]

플래시 오버 도달시간 단축

▲ [그림 1] 발화기-성장기-최성기-감퇴기(구획실 화재 진행단계 그래프)(출처 Karel Lambert “How long does search & rescue take?”)

 

위 그래프는 소방공무원이라면 입사시험 준비부터 승진시험, 자격증 시험까지 무수히 봐왔을 구획실내 화재 진행단계 그래프다. 

 

플래시 오버는 약 500℃ 부근에서 시작한다. 이는 가연물의 열분해 작용에 따라 발생하는 가장 보편적인 가스 중 하나인 일산화탄소의 발화온도와 상관성이 있는데 일산화탄소의 발화온도인 약 480℃에서 650℃ 사이에 플래시 오버가 발생하고 그래프는 급격한 기울기를 보인다. 

 

여기까진 책이나 동영상을 통해 그동안 많이 접했고 익숙한 내용일 거라는 생각이 든다. 플래시 오버의 열기를 실제로 느껴보지 못했을 순 있지만 그래프를 통해 적어도 플래시 오버 단계의 화재실은 500℃ 이상은 될 거라고 머리로 이해하고 있을 거다. 

 

이 그래프를 화재진압 상황에 적용했을 때 반사적으로 떠오르는 두 가지가 있다. 플래시 오버 단계에선 진입하면 안 된다는 것과 최대한 플래시 오버가 진행되기 전 현장에 도착하도록 서둘러야 한다는 거다. 하지만 그래프를 자세히 들여다보면 X축에 해당하는 시간 수치는 기재되지 않았다. 

 

플래시 오버로 발전할 가능성이 큰 아파트 세대에 얼마나 일찍 도착해야 할까? 그리고 도착해서 주어진 인명검색 시간은 얼마나 될까? 사실 화재실의 주어진 조건에 따라 많은 차이를 보이기 때문에 그래프에서는 편의상 화재 진행단계의 패턴을 이해하고 넘어가는 것으로 만족해야 할지도 모른다.

 

중요하게 봐야 할 점은 플래시 오버 도달시간이 최근 플라스틱과 같은 석유화학물 위주의 가연물로 채워지고 단열 시공기술의 발전으로 인해 단축됐다는 연구결과다(Euro Firefighter2 p111).

 

▲ [그림 2] UHP 장비로 많이 사용되는 Cold Cut Systems AB 사의 COBRA제품(출처 www.coldcutsystems.com/news/coldcut-cobra-in-poland)

 

이미 많은 국가에서는 플래시 오버 도달시간의 단축으로 인해 진압전술에도 변화가 일어나고 있다. 유럽이나 미국을 포함해 전 세계적으로 플래시 오버 도달시간이 많이 단축되면서 소방대 도착 전 화세가 강한 경우가 빈번해지고 있다.

 

이에 따라 전환 작전(Transitional Attack)1)을 적용하는 시도와 UHP(Ultra High Pressure) 장비를 적용해 화재실 외부에서 내부온도를 낮춘 뒤 진입해 화점을 진압하는 전술 등 다양한 시도가 이뤄지고 있다. 

 

현실적으로 전환 작전과 같은 난도 높은 진압전술 도입은 잘 짜인 훈련과 피드백을 통해 계속 다듬어 나가야 한다. 따라서 현장에서 성공적인 전술 수행에는 많은 시간과 노력이 필요하다.

 

새로운 UHP 장비 적용도 행정적인 절차나 예산 등의 문제로 시간을 두고 지켜봐야 한다. 하지만 마냥 기다릴 만큼 현장은 녹록지 못하다. 

 

최근 서울소방본부는 화재 건수 감소에도 인명피해가 증가함에 따라 SOP 개정을 통해 인명검색이나 구조 활동의 중요성을 더욱 강조하고 있다. 개정내용에는 선착대의 호스 전개 진압 활동과 인명검색 병행처럼 인명구조와 화재진압 모두를 강조하고 있다. 

 

이런 본부의 요구와 더불어 시대 흐름에 따른 플래시 오버 도달시간 단축과 열 방출량 증가가 동반되는 현장 상황은 대원들이 체력적으로나 환경적으로 가혹한 상황에 놓일 가능성을 높이고 있다.

 

인명검색에 걸리는 시간

시공기술의 발달로 단열성이 높아지는 화재실의 조건이나 석유화학 가연물이 많아지는 경향을 적극적으로 통제하기 어려운 현실에서 우린 훈련을 통한 현장대응능력 향상과 발전된 장비라는 변수를 통해 적극적으로 현장에 대응해 나가야 한다.

 

하지만 다양한 훈련과 새로운 장비의 도입은 현실에서 많은 시간과 노력이 필요하다. 여기 전술훈련과 새로운 장비 도입보다 시간과 노력이 적게 들면서 인명구조에 도움을 줄 수 있는 연구가 있어 소개하고자 한다.

 

바로 인명검색 시간을 데이터화한 벨기에 소방의 실험이다. 인명검색 시간과 이에 따른 공기호흡기 공기사용량 데이터를 활용해 내부진입시간, 탈출시간과 같은 중요한 전술적인 결정을 내리는 데 도움이 될 거다.

 

실험내용

2017년 7월 벨기에 우스트캄프지역에서 방 한 칸 인명검색에 걸리는 시간을 측정하는 실험을 진행했다. 벨기에 브뤼셀과 네덜란드 전역 소방서 12곳에서 모인 88명의 진압대원은 2인 1조, 44개 팀으로 구성됐다. 평균적인 실험결과를 위해 피실험자는 다음과 같은 인적구성을 이뤘다.

 

- 참가자 나이: 21세부터 62세

- 근무연수: 1년부터 33년

- 신장: 168~198㎝

- 몸무게: 57~118㎏

- BMI수치: 18~36

- 출동이 많은 소방서와 상대적으로 한적한 소방서

- 정기적으로 실화재 훈련을 받는 대원과 그렇지 못한 대원

 

2인 1조로 된 팀은 8개의 실험장소를 거치며 실험을 진행하고 각 장소 중간중간마다 충분한 휴식을 취할 수 있도록 간식과 음료를 준비해 뒀다. 휴식시간은 따로 정하지 않고 충분히 회복될 때까지 제공했다. 농연으로 가득 차 있다는 가정을 충족하기 위해 가리개를 착용하고 인명검색 활동 시 적어도 무릎 하나는 바닥에 대면서 낮은 자세로 수행하게 했다.

 

실험 시작 전 비교작업을 위해 공기호흡기 압력과 심박수, 산소포화도를 측정했다. 총 8개의 실험 중 7개는 인명검색 활동이었고 마지막 여덟 번째는 호스와 동시에 화점으로 진입하는 활동이었다.

 

실험이 끝나고 공기호흡기 압력과 심박수, 산소포화도를 측정하고 실험 강도가 어땠는지 간단한 인터뷰를 진행했다.

 

▲ [그림 3] 강당 내 설치된 실험장소 전경(출처 Nathalie Van Moorter)

 

7개의 방은 건설용 비계를 활용해 벽체를 구획하고 타프로 덮어 실험자들이 내부를 미리 볼 수 없도록 했다. 추가로 입구에서 내부를 바로 볼 수 없도록 벽체를 설치했다.

 

방 4개는 침실을 가정했고 나머지 3개는 사무실을 가정했다. 가구 없이 완전히 비워놓은 침실, 사무실을 하나씩 설치했고 나머지 침실과 사무실의 가구 배치는 동일하게 했다.

 

순서상 세 번째인 침실과 사무실에는 70㎏짜리 구조대상자 인형을 배치했다. 침실은 약 12㎡(3.5×3.5)고 사무실은 약 31㎡(6.82×4.5) 크기였다.

 

실험 당시 피실험자에게 제시된 구체적인 상황은 먼저 내부진입한 다른 팀이 어느 정도 화세를 잡고 화재를 진압하는 도중에 피실험자 팀이 투입되는 방식이다.

 

마지막 7번째 방은 충수된 호스와 함께 10m 정도 되는 복도를 가스쿨링하며 진입해 인명검색과 구조 활동을 하는 실험을 했다(앞선 6개 방은 강당에 설치하고 7번째 방은 야외에 설치했다).

 

▲ [그림 4] 호스와 함께 진입하는 실험(출처 Nathalie Van Moorter)

 

▲ [그림 5]호스와 함께 진입하는 실험2(출처 Steve De Blauwe)


결과
네 종류의 침실 공간에서 유의미한 결과가 도출됐다. 아무것도 없는 빈 침실 공간에서 가장 적은 시간이 걸렸고 분당 4.63㎡의 활동을 수행한 것으로 보인다. 팀별로 편차가 크다는 것도 알 수 있다. 가장 빠른 팀은 평균치의 절반도 안 되는 시간이 걸렸지만 가장 느린 팀은 평균에서 세 배가 넘는 시간이 걸렸다.

 

▲ [표 1] 네 종류 침실 공간에 대한 실험결과(가장 빠른 팀과 가장 느린 팀 수치도 평균 계산에 넣었다.)

 

가구가 배치된 침실은 평균적으로 인명검색 활동 시간이 더 소요됐다. 충수된 호스를 들고 인명을 검색하는 경우 호스 없이 한 세 번째 실험보다 60% 이상 시간이 더 소요됐다. 시간 이외에도 공기 사용량을 눈여겨볼 필요가 있었다. 호스 없이 작업할 경우 평균 분당 66에서 70ℓ를 사용했다.

 

사실 개인 편차가 심한 편이었는데 분당 29ℓ인 사람부터 184ℓ인 사람까지 있었다. 호스와 함께 작업할 경우 평균 분당 84ℓ를 사용했고 이는 호스 없는 상황보다 21% 정도 높은 공기 사용량을 보였다. 호스를 들고 검색 작업 시 작업시간이 더 지체돼 총 공기 사용량은 거의 두 배에 가까웠다.

 

사무실은 사이즈로 봤을 때 침실의 2.5배 정도 됐지만 검색시간이 2.5배 걸리진 않았다. 빈 사무실 공간은 22% 정도, 가구와 구조대상자가 배치된 공간보다는 70% 정도 더 시간이 소요됐다. 공기 소요량은 평균 분당 62에서 74ℓ정도 사용해 침실과 비슷했다.

 

▲ [표 2] 세 종류 사무실 공간에 대한 실험결과(가장 빠른 팀과 가장 느린 팀 수치도 평균 계산에 넣었다.)


호스진입 실험

10m 복도에서 호스를 들고 냉각하며 진입하는 데는 평균 1분 43초가 걸렸다. 가장 빠른 팀은 복도를 통과하는 데 38초 걸린 반면 가장 느린 팀은 4분 34초가 걸렸다. 검색 활동과 가장 두드러진 차이점은 공기 소모량이었는데 평균 98ℓ가 소모됐다.

 

공기 사용량

공기호흡기는 300㍴ 충전 시 2040ℓ(6.8ℓ 공기실린더 기준)가 담긴다. 비상용으로 50㍴를 남겨 놨을 때 실제 현장에서 사용하는 공기는 1700ℓ가 된다.

 

교육기관에서 분당 공기 40ℓ를 소모한다고 하는 곳도 있지만 호스 없이 인명검색 활동을 하는데 분당 70ℓ의 공기를 사용했다. 호스를 들고 인명검색 활동을 하면 분당 84ℓ를 사용했다.

 

평균적으로 계산했을 때 현장에서 탈출하기 전까지 호스 없이 인명검색 작업은 24분 정도 가능하고 호스를 들고 하면 약 20분 정도 가능하다.

 

호스를 들고 화점을 향해 나아가는 활동 시 분당 98ℓ를 사용한다고 했는데 이는 교육기관에서 말하는 평균 공기사용량인 40ℓ보다 2.5배가 많은 양이다. 이는 학교에서 가르치는 것보다 훨씬 적은 수치인 17분 정도의 활동만 가능하다.

 

인명검색과 구조

대원들 간의 큰 시간 편차를 보인 분야였는데 몇 가지 이유를 찾을 수 있었다.

 

- 넓은 범위 검색: 즉각적으로 양옆에 위치

- 신속한 진행

- 상황인지 능력

 

▲ [그림 6] 일렬로 인명검색하는 대원들(이 방식으로는 앞에 있는 대원은 바로 옆에 구조대상자가 있음에도 한참 뒤에 발견하게 된다. 출처 Steve De Blauwe)

 

과거 교육기관에서는 대원들에게 일렬로 자세를 잡고 활동하도록 가르쳤다. 최근엔 내부 진입 시 1m 이상 거리를 두고 양옆에서 작업하도록 가르치고 있다.

 

호스 없이 작업할 때는 양팔을 벌려 손이 닿는 거리에서 넓은 범위 인명검색이 가능하다. 두 번째로 편차를 보인 이유는 몇몇 팀에서 인명검색 작업 중 머뭇거리는 경우였다.

 

세 번째 이유로는 상황인지 능력이었는데 어떤 팀은 같은 공간을 두세 번 중복 검색해 소중한 시간을 낭비했다. 반면에 비교적 시간이 적게 걸린 팀들은 검색을 소홀히 하고 지나가는 부분이 있었다. 옷장 안이나 침대 안이 충분히 검색되지 않은 게 대표적이었다. 속도와 꼼꼼함 두 마리 토끼를 잡기는 힘들었다.

 

테스트를 통해 호스를 들고 인명검색과 구조를 하면 시간이 오래 걸리고 공기 사용량도 늘어난다는 걸 알 수 있다. 호스를 들고 작업한다면 공기실린더 하나로는 제한된 작은 공간에서만 활동하는 게 타당해 보인다.

 

어떤 상황에서는 검색과 호스를 통한 진압 활동이 동시에 이뤄져야 하는 상황도 있다. 예를 들어 정확한 화점실이 발견되지 않은 아파트에서는 인명검색과 동시에 가스를 냉각하면서 진입해야 한다.

 

어떤 상황에서는 호스가 굳이 필요 없는 상황도 있다. 철근콘크리트 구조의 아파트에서 화점 층 위를 검색한다면 호스 없이도 검색이 가능한 상황이 대다수일 거다.

 

보완할 점

- 방 하나씩만 검색했는데 현실에서는 방 여러 개를 검색하는 경우가 대부분이다.

 

- 방문 앞에서 바로 시작했지만 현실에서는 문 앞에 도달하기 전, 검색 활동을 시작하기 전 계단 오르기와 같은 활동이 포함되고 체력이 소진과 동시에 그만큼 공기를 사용하게 된다.

 

- 실제 연기와 열을 재현하지 못했다.

 

- 구조대상자 인형 하나를 사용했고 문 근처에 배치해 실제 현장보다 난도가 낮았다.

 

- 가리개를 해서 전혀 볼 수 없는 상태였지만 현실에서는 어느 정도 볼 수 있다.

 

실험내용을 보면서 본인이 현장에서 인명검색할 때 어떤 방법으로 하는지, 효율적인 인명검색 활동이 되고 있는지 한 번쯤 생각해보는 기회가 됐으면 한다. 실험결과 데이터는 내부진입, 탈출과 같은 중요한 전술적인 결정을 내릴 때 유용하게 사용할 수 있을 거다. 

 

▲ [표 3] 국민의 거주 공동주택(아파트) 평면의 시대적 경향

▲ [표 4] 아파트 공간별 평균 크기

 

[표 3]를 보면 아파트 주거 양식이 점점 지배적으로 바뀌고 있는 한국에서는 아파트 평면이 다른 많은 주거형태에도 영향을 주고 있음을 예상할 수 있다.

 

실제로 마당이 있는 한옥이나 규모가 있는 단독주택이 아닌 이상 대부분 일반적으로 [표 3]에 제시된 네 개의 아파트 평면처럼 거실과 주방을 중심으로 방이 배치되는 형태가 일반적이다. 평면을 눈에 익혀놓고 현장 도착하기 전 대략적인 공간구조를 예상하는 것도 도움이 될 거다.

 

또 [표 4]를 보면 알 수 있듯이 거실과 주방을 제외한 방의 크기는 15㎡ 내외로 위 실험에서 침실 크기로 정한 12㎡에서 도출된 결괏값을 적절하게 반영해 사용해도 큰 무리가 없을 거다. 

 

70년대 이후 평면 변화에서 눈에 띄는 점은 2Bay, 3Bay, 4Bay로 늘어나는 트렌드를 따라 방에서 창호의 비중이 커진다는 거다. 내열 구조인 철근 콘크리트 벽체를 대신해 유리가 자리를 차지한다면 방에는 거대한 급기구가 추가된다는 측면에서 화재 시 진압대원에게는 더 가혹한 조건이 될 수도 있다.

 

플래시 오버 도달시간의 단축과 석유화학 가연물의 증가, 단열 시공기술의 발전, 창호의 비중이 커지는 평면 등 화재진압의 측면에서 가혹한 환경이 조성되고 있다.

 

장기적으로는 잘 짜인 훈련과 그에 맞는 피드백 그리고 장비의 발전을 통해 국민의 생명과 재산을 지키고 현장 대원의 안전을 책임질 수 있었으면 한다.




1) 전환 작전(Transitional Attack): 많은 양의 화염이 창문 밖으로 분출되거나 바로 내부진입이 어려울 정도로 열 방출량이 많은 상황에서 외부에서 직사 주수로 천장을 향해 주수(스프링클러 효과)하고 30~60초 안에 내부진입을 하는 진압 전술. 충분한 소방용수와 외부진압팀, 내부진입팀의 호흡이 중요한 난도 높은 전술이다.

 

참고문헌

1. 인명구조 소요시간 실험내용 및 [그림 1, 3, 4, 5, 6](Karel Lambert, How long does search & rescue take?, 2018, cfbt-be.com)

2. 플래시 오버 도달시간단축과 전환작전(Transitional Attack)(Paul Grimwood, Euro Firefighter2, 2017, p.29, p.111)

3. [표 3], [표 4](최권종, 진정, 국민주택(전용 85㎡ 이하) 아파트평면의 변화에 대한 연구, 한국주거학회논문집, 2015, p.127, p.128)

 

서울 용산소방서_ 박지수 : pjs8891@seoul.go.kr

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2021년 11월 호에서도 만나볼 수 있습니다.> 

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