<119플러스> 2021년 12월호와 2022년 1월호에서 ‘소방용 열화상카메라의 전술적 운용방법’에 대해 소개했었습니다. 그 글은 홍콩소방학교에서 배운 내용과 인터넷 블로그 ‘Insight Fire Training’에서 공부한 내용을 화재 현장에 적용해 보며 정리한 내용입니다.

 

이번 호에서는 <119플러스> 2022년 2, 3월호에서 서울 김준경 반장님께서 쓰신 ‘화재실 내부 진입 시 고려해야 할 사항’과 관련해 ‘Go/No-Go 의사결정 모델’, ‘화점까지 가는 길(kill zone)’에 대한 내용을 나누고자 합니다.

 

열화상카메라(TIC)와 BE-SAHF 지표 평가 model

우리는 화재 현장에서 상황판단을 위해 BE-SAHF 지표 평가 model1)을 사용해야 합니다. 소방용 TIC를 활용하면 화점 위치나 공기 흐름 경로 파악, 구조대상자 검색 등의 활동에 많은 도움이 됩니다. 현장 활동을 하는 모든 대원이 항상 TIC를 소지해 사용할 수 있는 건 아닙니다.

 

하지만 이상적으로는 화재 현장의 모든 진압대원은 소방용 TIC를 반드시 소지하고 사용해야 합니다. 그래야 BE-SAHF 지표 평가 model을 통해 화재 현장(화재실) 상황을 좀 더 명확하게 판단할 수 있을 겁니다. 따라서 화재 현장에서 TIC와 BE-SAHF 지표 평가 model 사용은 ‘꼭 필요한 것(non-negotiable)’입니다.

 

바로 진입할 건가? 아니면 잠시 후에 진입할 건가?

(Entry: Go/No-Go Decision Making)

구획실 화재 현장에서 ‘바로 진입할 건가? 잠시 후에 진입할 건가(Go/No-Go)?’에 대한 의사결정은 진압대원이 주관적으로 판단하는 게 아니라 데이터와 근거를 통해 전술적으로 접근해야 합니다. 이를 위해선 소방용 TIC와 BE-SAHF 지표 평가 model의 적극적인 활용이 필요합니다.

 

Go/No-Go 의사결정 모델에서는 네 가지 주요 요소를 평가해야 합니다. 

 

ㆍ연기층 높이(Smoke, 구획실 내부의 연기층 높이 또는 개구부에서 보이는 중성대의 높이)를 확인합니다.

ㆍ공기(Air, 연기의 난류, 바닥으로 유입되는 공기)의 유동 속도를 확인합니다.

ㆍ열(Heat, TIC로 확인한 진압팀 앞 전체 공간의 온도 ≥ 260℃(500℉), 열분해 상태, 주수된 물방울의 증발속도와 과열, 포화된 수증기로 인해 감소된 열/온도)을 확인합니다. 

ㆍ화염(Flame, 환기 유도에 의한 발화, rollover, flame pocket과 같은 플래시 파이어(flash fire))의 형태를 확인합니다.

 

이 모델은 초급지휘관(assist company officer, 부센터장), 현장 지휘관(IC)이 전술적으로 구획실 내부로 진입하기 전이나 구획실 내부에서 전진할 때 주변 환경의 극단적인 열 조건의 가능성을 인지하고 사용하는 의사결정 도구입니다.

 

Go/No-Go 기준에 따라 ‘No-Go(진입 불가)’ 결정을 내린다고 해서 ‘Go(진입)’가 중단된다는 건 아닙니다. 이는 내부로 진입하기 전이나 화점에 도착할 때까지 화재 성장을 늦추는 조건을 만들어 ‘Go’ 결정을 내릴 수 있도록 해야 한다는 의미입니다.

 

진입(Gaining Entry)

다음 중 어느 하나의 상황이라도 관찰되면 ‘No-Go’로 판단합니다. 또 구획실 안으로 또는 구획실 내에서 전술적으로 전진하기 전에 주변 환경 조건을 완화하고 진입 또는 진행해야 합니다.

 

▲ [그림 1] Go/No-Go 결정 model(출처 Scott Stilborn)

 

ㆍ연기: 빠르게 하강하는 연기층이 관찰될 때

ㆍ공기: 난류성의 빠르게 흐르는 연기(공기)가 관찰될 때

ㆍ열: 진압대원 앞 전체 공간이 260℃(500℉) 이상의 온도, 가연물의 열분해, 바닥에 주수된 물의 빠른 증발, 수증기의 포화, 과열로 인한 TIC의 기능 저하가 관찰될 때

ㆍ화염: 플래시 파이어 전파가 관찰될 때

 

연기와 공기(Smoke and Air)

▲ [그림 2] 양방향 공기 흐름(출처 FKTP FD-205 Decision Making Student Docu.)

구획실 화재에서 관찰되는 중성대는 화재의 성장이나 위치, 화재의 급기영역과 배기영역이 분리된 곳을 나타내는 중요한 지표입니다. 중성대는 구획실 외부에서는 육안으로 쉽게 보이지만 내부에서는 쉽게 보이지 않을 수도 있습니다.

 

TIC를 통해 중성대를 좀 더 명확하게 식별할 수 있습니다. 화재실 내부 연기 흐름을 볼 수 없는 농연의 환경에서는 TIC가 중성대를 확인할 수 있는 유일한 방법입니다. [그림 2]는 화재실의 출입문을 열었을 때 중성대 주변의 공기가 양방향으로 흐르는 걸 보여줍니다. 

 

이 그림 속의 진압대원들은 양방향의 공기 흐름(bidirectional flow)이 관찰되고 고열이 분출되는 연기층 아래에서 내부로 진입 중입니다.

 

진압대원들이 Go/No-Go 의사결정 모델과 TIC를 효율적으로 사용하면 출입문 개방 시(Door entry situation) 과열된 환경에서 활동하지 않도록 구획실 내부 환경에 대한 인식능력을 높일 수 있다는 걸 보여줍니다.

 

빠르게 하강하는 연기층은 화재가 성장하고 있음을 나타냅니다. 이때 상대적으로 빠른 속도의 공기 흐름으로 인해 난류가 발생하는 경우가 많습니다.

 

화재가 성장(연기층의 하강)해 급기구가 배기구로 전환될 수도 있습니다. 단방향으로 연기 흐름이 빠져나가는 곳에서 활동하는 진압대원들은 심각한 부상이나 사망의 위험에 노출됩니다.

 

이런 상황에서 안타깝게도 많은 소방관이 순직했습니다. 온도가 증가함에 따라 급격한 화재성장(RFD, Rapid Fire Development) 위험도 증가합니다.

 

이 점을 고려할 때 화재 성장을 지연 또는 제한하기 위해 출입문 통제 대원(door man)을 배치하거나 스모크 커튼(smoke curtain)을 사용해 내부로 유입되는 공기를 제한하는 게 필요합니다.

 

열과 화염 속에서의 TIC 데이터(Thermal Data)

화재실로 유입되는 공기의 양이 줄어들지 않으면 화재는 매우 빠르게 성장합니다. 우리가 착용하는 PPE는 열 손상 없이 복사열과 대류열 속에서 우릴 지켜주지 못합니다(아라미드 계열 후드는 약 300℃(572℉), 폴리카보네이트로 만들어진 면체의 렌즈는 약 230℃(447℉)에서 녹기 시작합니다).

 

▲ [그림 3] 시간에 따른 중성대의 하강(출처 FKTP FD-205 Decision Making Student Docu.)

 

소방용 TIC는 열원의 ‘보이는(겉보기) 온도(apparent temperatures)’를 판독합니다. 이는 사전 설정된 방사율(emissivity, 대부분의 소방용 TIC는 0.95)에 기초한 추정치입니다. 이렇게 보이는 온도는 특정 수치(몇 ℃)가 아닌 시간에 따라 어떻게 변화하고 있는가에 대한 관점에서 사용돼야 합니다.

 

TIC를 통해 측정한 연기 온도의 판독 값이 260℃(500℉)라면 실제 연기 온도는 훨씬 더 높을 겁니다. 따라서 동일 지점의 온도가 증가하는지, 감소하는지를 판단해야 합니다. 

 

PPE와 TIC 기능의 한계로 진압대원 앞 전체 공간의 온도 260℃(500℉)를 Go/No-Go 기준으로 사용합니다2).

 

첫째, 우리가 화재 현장에서 사용하는 PPE는 약 260℃ 이하의 환경에서 약 5분 동안 작동할 수 있는 기준인 3등급(extreme class)에 맞춰 설계돼 있습니다.

 

둘째, 현대의 구획실 화재 현장에서 화재는 내부온도가 260℃까지 성장하는 데 몇 분 정도의 시간이 걸리지만 260℃(롤 오버가 발생하기 시작하는 온도) 이후에는 몇 초 만에 플래시 오버로 성장할 수 있습니다.

 

특수방화복(turn out gear)의 최소 열 보호 성능의 기준도 플래시 오버 온도(약 530℃)에서 2도 화상을 입기 전 약 17초 동안 대원을 보호하도록 설계돼 있습니다. 마지막으로 연소물질의 종류에 따라(관련 연구에 따라) 다르지만 100~250℃ 사이에 대부분의 고체 가연물에서 열분해(pyrolysis)가 일어납니다. 

 

또 가연물의 열분해, 바닥에 주수된 물의 빠른 증발, 수증기 포화, TIC 사용 온도 범위 초과로 인한 선명도 감소 또는 TIC 기능 상실과 같은 열 상태를 평가하기 위해 다른 열 데이터(thermal data: 중성대, 경계면 높이, 온도, TIC의 민감도 모드와 색상배열)를 평가해야 합니다.

 

구획 마감재와 가구의 열분해 또는 바닥에 주수된 물의 빠른 증발은 모두 상당한 열에너지가 구획실 내에 존재한다는 징후입니다. TIC의 선명도 감소나 기능 저하는 구획실 온도가 TIC의 사용 온도 범위를 넘어서고 있음을 의미합니다.

 

진압대원들은 주변 환경을 260℃(500℉) 미만으로 냉각하기 위해 물을 주수하고 공기 유입을 제한해 구획된 환경을 완화할 수 있는 조건을 만들어야 합니다. 주수의 효과를 계속해서 확인하는 것도 중요합니다.

 

이는 시각적 관찰과 TIC를 전방과 상방, 후방으로 스캔해 확인할 수 있습니다. TIC의 스캔 방향을 바꿔 주변 환경의 열 강도를 보다 정확하게 관찰하고 주변 조건을 판단할 수 있습니다([그림 3] 참조).

 

▲ [표 1] Thermal classes(출처 Insight Fire Training)

 

[표 1]은 다양한 열 등급(thermal classes)을 보여줍니다. Go/No-Go 의사결정 모델은 진압대원이 구획실에 진입할 때만 유용한 게 아닙니다. 적절히 사용할 경우 구획실 내에서 전진하기 전 지침을 제공할 수 있습니다.

 

잘 훈련된 진압대원들은 하나의 문에서 또 다른 문으로 이동하기 위해 바로 앞의 환경을 완화한 다음 더 앞으로 나아갈 수 있습니다.

 

그렇다고 상황이 나빠지지 않는다는 보장은 없지만 주수 기법 숙달과 훈련을 통해 적절하게 조치한다면 PPE가 열적 손상 없이 더 오랜 시간 동안 정상적인 기능을 할 수 있는 보다 안정적인 환경(Thermal Class II)을 만들 수 있습니다.

 

이런 조건이 해결되면 진압대원들은 다시 아래 사항을 검토해야 합니다.

 

ㆍ연기층이 상승했는가?

ㆍ연기의 움직임이 느려졌는가?

ㆍ260℃(500℉) 미만으로 온도가 감소했는가, 열분해가 감소했는가, 시야는 선명해졌는가?

ㆍ아직도 플래시 파이어가 관찰되는가?

 

▲ [그림 4] No-Go 상태에서 출입문의 냉각(출처 FKTP FD-205 Decision Making Student Docu.)

 

출입문에 진입할 때뿐 아니라 구획실 내에서 전진(이동)하거나 계단을 통해 구획실의 상부로 이동하는 동안에도 Go/No-Go 의사결정 모델을 사용함으로써 진압대원들이 열적으로 생존 가능한 환경에서 활동하도록 할 수 있습니다.

 

각 구획실의 환경은 Go/No-Go 의사 결정 모델에서 ‘Go’ 조건에 맞는 범위에 속하도록 완화돼야 합니다.

 

내부진압 작전(Interior Operations)

구획실 내에서 진압대원은 TIC를 사용해 항상 주변을 경계해야 합니다. 다음과 같은 BE-SAHF 지표 평가를 통해 주변 상황을 점검하는 것도 필요합니다.

 

ㆍ머리 위 연기층 상태를 관찰해야 합니다.

ㆍ대원들은 열연기의 흐름 경로 밖에 위치를 유지하거나 흐름 경로로부터 떨어진 곳에 있어야 합니다.

ㆍ열분해나 기타 열에너지 증가 지표에 주의를 기울여야 합니다.

ㆍ대원들의 위치 전방, 상방, 후방에서 화염이 성장하는 걸 확인해야 합니다.

 

관창수가 전방과 상방을 확인하는 동안 TIC를 소지한 대원이 전방, 상방, 후방을 확인합니다. 진압팀 전체의 안전하고 점진적인 이동을 보장하기 위해선 팀원 간 지속적인 의사소통이 필수입니다.

 

열적 환경의 점검(Checking Thermal Conditions)

구획실 내부의 화재진압 작전은 항상 TIC를 사용해 수행하는 게 이상적입니다. 하지만 TIC를 사용할 수 없거나 구획실 온도가 TIC의 작동(온도) 범위를 벗어났다면 진압대원들은 다양한 방법으로 중성대와 연기ㆍ공기의 흐름 속도를 평가해야 합니다.

 

여기엔 BE-SAHF 지표 평가와 주수의 적절성ㆍ그 효과 확인, 복사열로 인한 바닥의 증기 생산 관찰, 구획실 내 열분해, 플래시 파이어 징후 등을 관찰해야 합니다.

 

BE-SAHF 지표에 따라 구획실 내 진압대원은 항상 다음 세 가지 선택지를 고려해야 합니다.

 

1. 현 위치 유지: 연기 중심부 또는 연기 표면 냉각 (주수)기법을 사용해 현재의 위치를 보호합니다.

 

2. 전진: 숏펄싱, 롱펄싱 또는 직사주수로 연기 중심을 냉각하고 연기 표면 냉각 (주수)기법을 사용해 이동 또는 정지간 주변 공간을 냉각합니다3).

 

3. 철수: 상황이 악화될 경우 진압대원은 연기 중심 냉각 또는 연기 표면 냉각 (주수)기법을 사용해 자신을 보호하면서 철수하고 안전한 장소로부터의 재진입을 고려해야 합니다.

 

현장의 모든 조건(상황)이 다를 수 있습니다. 출입문은 일반적인 여닫이문이나 오버헤드 도어 또는 미닫이문일 수도 있습니다. 하지만 출입문 진입 절차의 개념은 변하지 않습니다. 진압대원들은 항상 외부로부터의 신선한 공기의 유입을 통제하면서 구획실 내의 연기를 효과적으로 관리하는 걸 목표로 합니다.

 

구획실에 진입할 때 진압대원은 항상 연기/공기의 흐름 경로를 관찰하고 내부 상황을 파악하는 동안 출입구 밖으로 연기가 이동하는지도 확인해야 합니다. 이런 단계에서는 연기 냉각을 위해 숏펄싱 또는 롱펄싱을 사용해 추가로 상부 연기층을 냉각하거나 조건에 따라 표면 냉각 주수기법을 사용해야 합니다. 

 

가스 냉각을 하려면 연기층 상층부의 여러 다른 위치를 목표로 펄싱해야 합니다. 따라서 최소한의 물을 사용해 화재 가스(연기)에 대한 냉각 효과를 극대화해야 합니다. 구획의 열적 안정상태를 방해하고 열층을 교란하는 어떠한 행동도 하지 않도록 주의를 기울여야 합니다.

 

관창수는 과도한 주수를 방지하는 것과 연기층 상층부에 충분한 양의 분무 주수를 하는 것 사이에서 세밀한 균형을 잡아야 합니다. 이는 각 상황이 전개되는 동안에만 파악할 수 있어 오로지 진압대원들의 판단이 우선될 겁니다.

 

가스 냉각을 하기 위한 최적의 위치나 주수 패턴ㆍ주수 기법이 적절하게 적용됐는지에 대해 평가하고 공기 유입을 최소화합니다.

 

화점의 위치를 알 땐 좁은 분무 주수(narrow cone angle fog stream) 또는 직사 주수 기법을 사용하고 낮은 자세로 이동해야 합니다. 정지나 이동 중에는 10초에서 15초마다 분무 주수해 HRR의 상승과 화재의 재성장을 억제해야 합니다. 

 

화재 가스 냉각이나 표면 냉각 기법은 모두 화재 발생 시 안전한 진입(전진) 수단을 제공하기 위한 겁니다. 목표는 뜨거운 가스층에서 나오는 열기(복사, 대류, 전도)를 감소시키는 데 있습니다. 선택한 주수 기법으로 주수된 물방울이 적절한 위치와 적절한 침투도를 지니는지를 지속해서 평가해야 합니다.

 

실내 환기 조건의 변화를 확인하기 위해선 화재로부터 안전한 대치 거리를 유지해야 합니다. TIC를 사용하면 이러한 평가의 정확도가 크게 향상되고 Go/No-Go 결정에 도움을 줄 수 있습니다.

 

TIC는 연기의 온도를 읽는 게 아니라 연기의 표면 온도와 일부의 대류를 통한 열이 전달되는 정도를 읽습니다. 실제 연기 온도는 일반적으로 TIC에 표시된 온도보다 훨씬 높습니다.

 

TIC에 표시된 열 데이터(예: 온도, TIC 민감도 모드, 색상 배열)와 함께 사용 가능한 모든 BE-SAHF 지표를 활용해 열 상태를 평가하는 게 중요합니다.

 

중앙소방학교를 포함한 각 지방소방학교에서도 화재진압전술과 관련된 전문교육과정에서 TIC를 활용한 교육내용이 많이 생기고 있습니다. 이런 교육을 통해 화재 현장에서 우리 모두 안전한 소방활동을 할 수 있길 바랍니다. 

 

 

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1) BE-SAHF 지표 평가 model: Building, Environment, Smoke, Air, Heat, Flame 등을 관찰해 화재의 진행 상황을 확인하는 방법

2) [표 1]의 thermal class 참조. 진압대원들이 착용하는 PPE는 3등급(thermal class) 환경에서 약 5분 동안 정상적으로 작동할 수 있게 설계됐습니다.

3) 어떤 진압대원들은 구획실 내에서 직사주수로 가스 냉각하기도 합니다.

 

참고문헌

1. Beth Weckman 17, page 24. ~ 30., From Knowledge To Practice FD-205 decision making Student Docu., 2014., https://guides. firedynamicstraining.ca

2. Lambert Karel, Insights concerning the door entry, www.cfbt-be.com

3. Benjamin Walker & Shan Raffel, page 11.~17., Fighting Fire, 2017., Pavilion Publishing and Media Ltd.

4. 화재실 내부 진입 절차 시 고려해야 할 사항, 김준경, <119플러스> 2021.12., 2022.01.

 

5. Instructor Andrew Starnes, Blog on Insight Fire Training LLC

 

경기 안산소방서(119+ 화재진압 발전 연구회)_ 최기덕 : smile9096@icloud.com

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2022년 8월 호에서도 만나볼 수 있습니다.> 

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