[화재조사관 이야기] “열원은 작동기기? 복사열? 전선에 아크(Arc) 흔적이 있다면?”

원하지 않는 연소 현상이 발생한다는 건 유쾌하지 않은 일이다. 연소 현상의 규모에 따라 대수롭지 않게 분류하고 원인도 부주의나 아차 하는 실수 정도로 치부된다. 만약 연소 현상이 크게 작용해 원하지 않는 큰 불길로 다가온다면 우린 그걸 화재라 부른다. 

 

연소 현상이 크게 발생해 인명피해나 많은 재산피해를 낳으면 부주의 개념은 비난의 대상이 될 수 있다. 예를 들어 음식물 조리 중에 과열로 불이 나 조리 기구나 주방 일부가 그을린 형태의 화재라면 “조심하시지 그랬어요. 큰일 날 뻔했네요” 하지만 음식물을 조리하다 화재가 발생해 주변 건물까지 연소했다면 “정신을 어디에 두고 다니는 거야? 제정신이야? 미쳤어?” 하는 등 온갖 비난의 목소리가 나온다.

 

대부분 화재를 결과론적으로 이야기하고 결과가 경미하면 부주의도 대수롭지 않게 치부하는 게 우리 실정이다. 화재는 코고 작은 규모를 따져 비난의 목소리를 높일 게 아니라 정확한 원인을 찾아 예방 정책에 반영하고 유사 화재가 발생하지 않도록 하는 게 가장 바람직하다.

 

 

산업 현장에서 사용하는 기계는 사람이 작업할 때 수동으로 작동하는 기계가 있는 반면 1일 24시간, 세팅(setting)된 프로그램에 의해 자동으로 작동하는 기계도 있다. 이런 기계는 편리하지만 프로그램을 작업자가 입력해야 한다. 프로그램 입력 과정에서 실수나 오류가 입력되면 그대로 작동한다. 

 

자동이더라도 주변에서 기계의 작동을 지켜봐야 하고 안전을 항상 고려해야 한다. 하지만 우리 작업장이나 산업 현장은 그리 녹록지 않다. 인원 배치는 경제 사정을 고려해야 하고 경제 경영이라는 문제를 해결해야 하는 숙제가 있다.

 

안전함을 도모하려면 인력이 더 필요하고 인력을 배치하려면 경제 논리를 풀어야 하기에 어찌 보면 산업 현장의 인력 부족과 안전사고는 악순환되는 게 아닌가 생각해 본다.

 

발화지점을 판단하라!

어느 해 1월 말께 공장 내부에서 화재가 발생했다. 관계자 이 씨는 “공장 내부에서 취침 중이었는데 ‘펑’ 소리가 나고 타는 냄새가 나서 숙소 밖으로 나와보니 공장 내부에 불길이 크게 보여 진압은 생각하지도 못하고 황급히 공장 밖으로 대피했다”고 진술했다.

 

현장에 출동한 소방대가 도착하니 이미 작업장의 불은 최성기였고 건물 전체가 화염에 휩싸여 있었다. 인근 CCTV를 찾아 확인한바 화염 분출 전 섬광이 여러 차례 확인됐다.

 

현장에 잔류한 형태는 레이저 조각기를 중심으로 분열 흔적이 관찰되고 측면에 있던 분전반 차단기가 트립(trip)된 상태로 잔류했다. 레이저 조각기 컴퓨터 부분은 소훼된 형태가 식별됐다.

 

▲ [사진 1] 연소 형태

현장 도착 시 촬영한 사진이다. 작업장 전체가 화염에 휩싸여 있었고 화염은 내부에서 외부로 분출하고 있었다. 출입구를 제외하고 공장 건물 전체가 화염에 휩싸였다. 공장 건물 구조는 일자 형태로 내부에 작업대와 기계 등이 설치돼 있었다.

 

▲ [그림 1] 평면도

 

공장 내부에는 여느 공장과 같이 현장에서 사용하는 기계들이 필요한 위치에 정리ㆍ설치돼 있었다.

 

목격자 진술과 발화지점 판정

○○채널 직원은 위 평면도에 방으로 표시된 부분에서 취침 중이었다. ‘펑’ 소리에 잠에서 깨 방을 나와 공장 내부를 확인하니 불길에 휩싸여 있었다. 불을 끌 생각조차 못 하고 황급히 밖으로 대피했다. 화재 신고 후 11분 만에 소방대가 현장에 도착했다. 도착 당시 공장은 이미 최성기로 건물 전체가 화염에 휩싸여 있었다.

 

인근 공장에 설치된 CCTV를 확인하니 공장 건물에 내부인이나 외부인의 출입은 없었고 화염 분출 전 섬광이 확인됐다. 현장에서는 레이저 조각기를 중심으로 분열 흔적이 관찰되고 측면에 설치된 배전반 내부 차단기가 트립된 상태로 잔류했다.

 

레이저 조각기와 CNC 조각기를 제어(control)하는 컴퓨터 부분에서 분열 흔적이 식별되고 그 지점에 연소 확대한 형태로 판단했다.

 

일반적으로 화재 현장에서 흔하게 식별되는 차단기는 전기적 이상이 있어야 작동한다. 하지만 차단기와 연결된 전선에 반드시 그 흔적이 남는 건 아니다. 통상 단락 흔적을 남기지만 전혀 관찰되지 않을 때도 있다.

 

단락을 확신하고 흔적을 찾다가 전선의 나선(裸線) 형태만 확인하고 전기적 이상이 전혀 없는 상태로 잔류해 있으면 조사관은 살며시 딜레마(Dilemma)에 빠지곤 한다. ‘트립되면 전기적 이상인데 어찌 전선에 흔적이 남지 않는가?’ 하는 의문이 든다.

 

가연물에 따라 다소 차이는 있지만 염전류(炎電流)가 있기 때문이다. 염전류는 연소하는 화염에 탄소나 그을림과 미연소 기체 등이 어우러져 통전된다. 이때 전선 간 화염이 지나면서 30㎃ 이상의 전류를 감지하고 통전하기 때문에 차단기가 작동(트립)하는 현상이 발생한다.

 

▲ [사진 2] 연소 현상

공장 뒤 동쪽에서 촬영한 형태다. 출입구 방향에서 연소하는 형태가 관찰되고 건물 후면 창고 부분은 미연소 상태다. 이는 관계자 이 씨가 취침 중 ‘펑’ 하는 소리에 잠에서 깨 나와보니 공장 안에 불길이 있어 밖으로 탈출했다는 진술과도 일치하는 부분이다.

 

▲ [사진 3] 건물 소훼 형태

 

소훼 상태를 살펴라!

건물은 전체적으로 소훼됐고 연소 형태를 자세히 살펴보면 출입구 부분과 건물 끝부분에 소훼 상태가 약하게 잔류했다. 창고 지붕 일부는 미연소 상태였고 공장 건물 작업장 부분은 전소했다.

 

▲ [사진 4] 공장 내부

공장 내부는 전소돼 지붕을 지지했던 목제 지붕틀이 붕괴한 상태로 잔류했다. 이렇게 소훼된 상태에서 발화지점의 특징을 찾기란 그리 녹록지 않다. 연소 형태와 구조물에 잔류한 연소 흔적 등을 종합하고 탄화한 외곽부터 내부로 연소 흔적을 찾아 들어가며 증거를 수집하는 게 바람직하다.

 

▲ [사진 5] 내부 오른쪽

평면도 상으로 출입구 오른쪽이며 관계자 이 씨가 취침 중이던 지점이다. 출입구 바로 오른쪽 샌드위치 패널 하단 일부가 원색으로 보존돼 있다는 건 화염이 상부에서 하부로 전파했다는 증거가 될 수 있다. 연소 형태를 보면 화장실보다는 방의 탄화 형태가 심하게 잔류했다.

 

이는 관계자 이 씨가 탈출할 때 방에는 화염이 없었으나 탈출 후 연소 확대한 형태로 해석된다. 건물 오른쪽의 연소 형태를 확인했다면 왼쪽도 확인해 연소 방향성을 따라가면서 발화지점을 추론하면 도움이 된다.

 

▲ [사진 6] 내부 왼쪽

공장 내부 왼쪽은 상단에 수열을 많이 받은 형태였다. 바닥은 상대적으로 수열을 적게 받은 형태로 잔류했고 목재 일부도 미연소 상태로 잔류했다.

 

▲ [사진 7] 건물 전체 연소 형태

건물 내 CNC 조각기도 전체적으로 상부에서 하부로 연소한 형태로 관찰됐다. 지붕을 지지했던 목제 틀이 가운데 부분으로 붕괴해 있다. [사진 7] 오른쪽 목제 지붕틀은 소실됐으나 왼쪽의 목제 지붕틀은 잔류한 형태였다.

 

▲ [사진 8] CNC

CNC 주변의 수열 흔적은 노란색 화살표 방향으로 연소 진행패턴이 식별되고 천장의 목제 지붕틀 고정 부분은 소실됐다. 지붕틀 가로 지지대는 소락해 있다.

 

▲ [사진 9] 튜브 히터

작업장 중간 지점에 설치된 튜브 히터 연통의 색깔이 깔끔하게 잔류한 건 발열되고 있었음을 의미한다. 즉 발열한 상태에서 연통 부분에 전도열이 있어 그을음이 응착하지 않은 채 잔류한 것으로 해석된다.

 

발열한 상태에서 주변 가연물에 복사열이 도달ㆍ발화했을 가능성도 있으나 관계인은 작업이 끝난 후에 튜브 히터를 사용하지 않았다고 진술했다.

 

▲ [사진 10 ] 전기 히터

전기 히터 변색 흔적에서 그을음 일부가 식별되고 발열하지 않은 상태에서 수열 받을 때 나타나는 군청색으로 변색해 있었다. 철재에 외부 수열이 가해지고 적열상태 온도 약 1천℃ 내외의 수열을 받으면 철재가 만곡이나 변형 없이 군청색으로 변한다. 한겨울 난로 변색으로도 발열 여부를 가늠할 수 있다.

 

▲ [사진 11] 분열 흔적

레이저 조각기와 컴퓨터 사이에서 분열 흔적이 관찰되고 주변으로 연소 확대한 흔적이 있다. 또 다른 지점과 비교할 때 연소한 형태와 벽면의 변색 흔적이 밝게 잔류했다. 분열 흔적이 관찰되고 밝게 연소한 흔적은 가연물에 따라 다르게 나타날 수 있다.

 

하지만 공장 내부 가연물의 조건이 비슷할 때 이 같은 연소 흔적이 관찰된다면 발화부일 가능성을 염두에 두고 조사하는 것도 하나의 방법일 거다.

 

▲ [사진 12] 전선의 특이점

전선에서 전기적 특이점이 관찰됐으나 연결된 부하나 기기가 확인되지 않았다. 용융점이 있는 부분부터 전선의 변색 흔적이 짧게 식별됐다. 촉각으로 확인했을 때 원 전선과 같은 경도를 확인했다. 배전반 내 차단기 철재 잔해물을 확인하니 차단기는 트립된 상태였다.

 

▲ [사진 13] 차단기 부품

위 사진의 차단기는 레이저 조각기로 연결됐던 것으로 추정되나 배전반으로 연결된 전선의 소훼 상태가 심하고 단선돼 있어 부하 측 확인은 불가했다.

 

▲ [사진 14] 차단기 확인

위 사진에서 왼쪽 차단기는 ON, 오른쪽 차단기는 트립 상태로 확인했다. 차단기를 확인할 때 접점만 보는 게 아니라 접점과 레버, 레버 걸림쇠, 걸림쇠 위치 등을 모두 확인해 On, Off, Trip 등을 논해야 오류가 적다.

 

단순하게 접점만 확인하고 이격된 걸 본 후 Trip, Off를 논하는 건 오류가 있을 수 있으니 신중히 살펴야 한다.

 

차단기 레버는 화재 이전에 작동하고 작동한 상태에서 수열을 받으면 움직임 없이 그대로 경화돼 멈춘 형태로 잔류한다. 차단기 내부 스프링이나 접점이 변형 없이 그대로 잔류하는 경우가 대부분이다. 그러나 접점을 누르고 있는 플라스틱이 용융 또는 소실되며 접점 형태 일부가 변형되기도 한다.

 

이러한 이유로 변형되는 부분을 신중히 살펴야 한다. 화재 현장에서 소훼된 차단기 접점은 대부분 이격된 상태로 잔류하는 경우가 많다.

 

▲ [사진 15] 폐쇄회로 분석

인근 작업장에 설치된 CCTV 화면이다. ①번 영상은 화재 발생 전, ②번 영상은 섬광이 발생하는 현상이 관찰되고 ③번은 섬광 발생 후 창문에서 연기와 화염이 관찰됐다. ④번 사진은 화염이 분출되는 현상이 식별된 후 주차된 승용차 미등에 불빛이 강하게 반사되는 장면이 관찰됐다.

 

▲ [사진 16] 화염 분출

 

위 사진은 화염이 창문을 통해 건물 외부로 분출하는 형상이다. 건물 전체로 연소 확대하는 모습이 관찰됐다. 섬광이 발생하는 건 전기적 요인에 의한 아크 현상이 CCTV에 비춘 것으로 해석된다. 몇 차례 섬광이 비추다 연기가 발생하고 화염이 관찰되는 건 전기적 요인에 의한 발화일 가능성이 크다.

 

연소 확대 경로를 추정하라!

최초 목격자인 관계자 이 씨는 ○○채널 직원으로 공장 내부 방에서 취침 중이었다. ‘펑’ 소리가 들려 방 밖으로 나와 확인하니 공장에 불길과 연기가 휩싸여 있어 황급히 밖으로 대피했다. 공장 건물 내부 연소 형태를 확인하니 이 씨가 취침 중이던 방이 상대적으로 소훼 상태가 심했다.

 

우측면은 소훼 상태가 심해 목제 지붕틀이 소실된 구간이 있었다. 소실된 구간의 중심에 있던 레이저 조각기와 컴퓨터 사이에서 분열 흔적이 관찰됐기에 발화지점은 레이저 조각기와 컴퓨터 사이로 추정했다.

 

화재 원인을 검토하라!

화학적인 요소들을 검토하면 작업장 내부에서 사용하는 자재는 석유화학 제품이긴 하나 열가소성 소재로 화학반응의 가능성은 적을 것으로 판단했다.

 

열가소성이 불에 타지 않는 건 아니나 발화 가능성이 적다고 봤기 때문이다. 또 탄화 잔류물에서 화학물질 개연성인 보관 용기 등이 식별되지 않아 화학적 요인의 가능성이 적어 보였다.

 

화재보험에 가입해 있고 화재 보험금 수령으로 수익 발생이 있을 수 있어 방화 가능성도 있다. 하지만 내부에 관계자 이 씨가 취침 중이었고 발화부로 추정되는 부분이 레이저 조각기가 있던 곳으로 주변에 특정되는 방화 도구나 형태가 식별되지 않는 점으로 볼 때 내부 방화 가능성은 적다고 판단했다.

 

또 출입문이 닫혀 있는 상태로 내부에 인명이 있어 외부인이 내부로 진입하기 어려웠을 뿐만 아니라 인근 CCTV에서 화재 공장이나 인근으로 출입하는 사람이 확인되지 않았기 때문이다.

 

전기적 요인은 분전반 차단기가 트립된 상태로 잔류했다. 대부분 화재 현장에서 트립된 차단기는 심심찮게 발굴된다. 이는 화재 원인이 전기적 요인이 아니더라도 전기가 통전되는 상황에서 일어날 수 있는 형태다.

 

부하의 연결이 확인되지 않은 전선에서 단락 흔적 형태가 관찰된 건 전기적 요인에 의한 발화 가능성이 있다. 전선이 발견된 지점을 중심으로 분열 흔적이 관찰됐다. 벽면이 밝은색으로 변색해 단락 흔적이 발생한 부분을 발화지점으로 추정했고 주변으로 연소 확대한 흔적으로 판단했다.

 

부주의 가능성은 현장에 잔류한 튜브 히터는 사용하지 않았다고 진술했으나 튜브 히터 색이 밝은색으로 잔류했다. 이는 발열할 때 표면에 열에너지가 존재하므로 그을음이 응착되지 않기 때문이다.

 

튜브 히터가 작동하고 있었는지는 관계자 진술과 상충하는 부분이 있어 논하기 어렵다. 다만 경험칙에 비춰 본다면 튜브 히터는 작동하고 있었던 것으로 해석된다.

 

기계적 요인은 발화지점으로 추정되는 부분에 레이저 조각기와 컴퓨터가 설치돼 있었다. 레이저 조각기나 컴퓨터는 모두 전기를 동력으로 사용하고 기계적으로 구동되는 제품이다.

 

분열 흔적이 식별돼 기계적 요인에 의한 가능성을 완전히 배제할 순 없었다. 하지만 기계 내부에서 뚜렷한 증거를 찾을 수 없어 원인을 논하기 힘들다.

 

화재 원인을 검토할 때 “왜 규명된 원인 외 다른 원인을 설명하냐”는 질문을 받곤 한다. 규명된 화재 원인만 조사하다 보면 자칫 오류가 있을 수 있다. 원인에 치우쳐 설명하고 증거를 수집하다 보면 오류가 있다는 걸 인지하지 못하는 경우가 발생한다.

 

예를 들어 위에서 설명한 건물 내에서 섬광이 보인 형상은 전기적 아크란 선입견을 품고 조사하다 보면 다른 원인이 있다 해도 식별되지 않는다. 화재조사관은 항상 모든 원인을 열어 놓고 화재 현장을 살펴 조사해야 오류가 적다.

 

결론은?

○○채널 내부 방에서 직원 이 씨가 취침 중에 ‘펑’ 터지는 소리가 들리고 타는 냄새가 나서 밖으로 나와 황급히 대피했다. 외부인의 출입은 없었던 것으로 확인되고 출입구 부분은 소훼 상태가 적으며 공장 안쪽으로 갈수록 소훼 상태가 심하게 식별됐다.

 

건물 전체를 봤을 때 왼쪽의 목제 지붕틀이 소훼되긴 했으나 원형으로 유지돼 있었고 오른쪽의 경우 소훼 상태보다 소실 형태로 잔류했다.

 

공장 내부 중간 지점에 전기난로와 튜브 히터가 있었다. 전기난로에 그을림이 응착된 것으로 볼 때 화재 당시 발열하지 않았던 거로 생각된다. 튜브 히터가 그을림 없이 밝은색으로 잔류한 건 발열하고 있었을 개연성이 있다.

 

건물 내부에서 유일하게 분열 흔적이 관찰되는 곳은 레이저 조각기와 컴퓨터 사이로 그 부분에 어떤 가연물이 있었는지는 소실 상태가 심해 확인되지 않았다.

 

주변에 소락된 전선에서 단락 흔적이 발굴된 점이나 배전반의 차단기가 트립된 상태로 잔류한 점, 인근 공장에 설치된 CCTV 화면에서 화재 발생 전 섬광이 선행된 점 등으로 미뤄 볼 때 전기적 요인에 의한 화재 중 미확인 단락으로 생각했다.

 

현장에 잔류된 단락 흔적은 부하 측이 어디인지, 어떻게 연결됐는진 확인되지 않았다.

 

Tip!

법원 사실조회 의뢰서에서 질의하는 ‘미확인 단락’에 대한 의견이 다소 차이가 있는 것 같다. 차단기가 트립돼 있고 전선에서 단락 흔적이 확인되지 않아도 ‘확인되지 않은 단락’이라고 해서 미확인 단락이라고 표현하는 내용을 접할 때가 있다.

 

이런 표현은 자기 편의주의에서 오는 표현으로 이해된다. 단락이 확인되지 않은 현장에서 차단기 작동(Trip)만을 확인하고 미확인 단락이라고 할 수 없다.

 

미확인 단락은 분명하게 ‘단락 흔적’이 확인됐으나 전원 측이나 부하 측이 확인되지 않을 때 사용하는 용어다. 또 단락 흔적이 어떻게 형성됐는지, 어디에서 어디로 연결됐는지 알 수 없을 때 사용하는 용어다.

 

‘미확인 단락’은 반드시 단락 흔적을 확인해야 한다.

 

 

경기 김포소방서_ 이종인 : allway@gg.go.kr

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2024년 2월 호에서도 만나볼 수 있습니다.>