2타입은 2020년 용인시 소재 (주)양지SLC 물류창고 냉동ㆍ냉장창고다.
냉동ㆍ냉장 물류창고 화재 특성
1. 플래시오버 도달시간(F.O.T)이 매우 짧고 우레탄폼 양에 따라 최성기 시간 결정
2. 냉동ㆍ냉장실 내부의 뿜칠 된 우레탄폼 연소 시 화재 연기 복도ㆍ통로로 확산, 연기폭발 위험
3. 냉동창고 보관물품(육류) 특성상 냉동실로 연소 확대 시 가연물로 전환ㆍ화재진압 장시간 소요
4. 대형물류창고 증가ㆍ건설환경 변화로 PC(Precast Concrete) 공법 확대, 화재 중기 이후 연기 연소(Smoke Burn), 연기폭발(Smoke Explosion) 위험성
 |
2020년 경기도 용인시 양지면 소재 프리캐스트 콘크리트(PC) 구조인 냉동ㆍ냉장창고 용도의 양지SLC 물류창고 지하 4층에서 화재가 발생했다. CCTV 영상과 시간별 주요 조치사항을 확인해 보니 물탱크실에서 시작된 화재는 온도가 낮은 냉동실까지 연소 확대되지 않았고 주로 냉장실로 확대됐다.
특히 복도 층으로 분출되는 우레탄폼 화재 연기는 좁은 통로로 인해 압력이 높아지면서 연기폭발에 따라 급격한 연소가 진행됐고 작업자 중 총 13명의 사상자(사망 5, 중상 1, 경상 7)가 발생했다. 연기폭발로 인해 T자 복도 구획이 붕괴했지만 냉동실로는 연소 확대되지 않으면서 다행히 화재는 더 번지지 않았다.
대형물류창고 중 냉동ㆍ냉장창고는 냉동 물품을 보관해 영하의 낮은 온도를 유지한다. 따라서 화재 발생 시 냉동실로 연소 확대되지 않고 복도나 통로 등 냉동실이 아닌 곳에서만 화재가 발생할 가능성이 크다. 이런 이유로 타 물류창고보다 화재위험도가 낮다.
냉동ㆍ냉장물류창고 특성상 우레탄폼 패널 또는 우레탄폼 뿜칠 된 실에서 화재가 발생하면 우레탄폼의 연소율에 비해 질량 감소율이 매우 높다.
따라서 다량의 화재 가스는 1차 연기폭발을 해 빠른 최성기로 화재 성장 후 빠른 쇠퇴기를 맞이한다. 다만 소방관 진입 시 2차 연기폭발이나 백드래프트 등의 위험성이 존재한다.
실제 냉동창고인 양지SLC 대형물류창고에서 1차 연기폭발 시 상주 근무자 다수가 사망했고 통로 내벽이 폭발로 파괴돼 소방관 진입 시 2차 연기폭발 현상은 발생하지 않았다. 그러나 구획실이 유지됐다면 2차 연기폭발도 염두에 둬야 한다.
4. 2타입에 대한 대책
1) 화재방어선 구축을 통한 연소 확대 저지가 중요하다
 |
냉동ㆍ냉장창고의 핵심은 냉장실과 상온 부대시설에서 시작된 화재가 냉동실로 연소 확대하는 걸 방지하는 데 있다. 2013년 5월 발생한 경기도 안성시 코리아 냉동ㆍ냉장창고 화재의 경우 초기 빠른 연소 확대로 화재방어선 구축이 어려웠다.
따라서 창고에 보관 중이던 1만t의 냉동실 고기류가 가연물이 돼 장장 68여 일간 화재가 진행됐다. 결국은 지상 4층, 연면적 5만465.12㎡의 건물이 전소했다. 반면 2020년 7월 발생한 용인 양지SLC 냉동창고(오뚜기 물류센터)의 경우 선착대 도착 당시 최성기의 대형화재였지만 초기 방어선을 구축함으로써 4시간 만에 진압해 더 이상의 큰 피해는 막을 수 있었다.
따라서 냉동ㆍ냉장창고 화재의 경우 무인파괴방수차나 굴절, 고가 등 특수차량의 선제적 출동 조치와 장비들을 활용한 초기 대응이 성패를 좌우한다. 무인파괴방수차로 외벽을 제거해 화재방어선을 구축하고 냉동실로 연소 확대 방지에 주력해야 한다.
5. 3타입 화재사례와 문제점
3타입은 2022년 평택시 소재 팸스 신축공사장(냉동ㆍ냉장 물류창고)이다.
신축공사장(냉동ㆍ냉장 물류창고) 화재 특성
1. 우레탄폼 뿜칠 유증기가 점화해 초기부터 Ultrafast 급 화재로 확대
2. 우레탄폼 패널의 지속적인 열분해로 전 주기에서 급속한 화재 진행(Rapid Fire Progress) 현상
※ Rapid Fire Progress: 플래시오버, 백드래프트, 화재가스발화(F.G.I.), 연기폭발 등
3. 소방시설 미설치로 내부 소화활동설비 활용 불가ㆍ내부 진입 지연
4. 우레탄폼 연소 시 순간 질량 감소율이 높아 다량의 화재 가스 발생으로 소화 곤란
 |
2022년 경기도 평택시 청북읍 소재 팸스 물류창고 화재 장소는 프리캐스트 콘크리트(PC) 구조로 우레탄폼 패널과 우레탄폼이 뿜칠 시공됐다. [표 2]와 같이 화재는 상온 창고 화재와 정반대로 우레탄폼의 급속한 열분해에 따라 화재 가스가 연소하면서 최성기에 도달한다.
또 신축공사장은 우레탄폼 뿜칠 후 마감 상태가 아니어서 완공 후 가동 중인 냉동창고보다 오히려 위험도가 매우 높다.
신축공사장은 뿜칠 된 우레탄폼으로 인해 초기 플래시오버 도달시간이 매우 짧아 소방관은 연소 확대 방지에 주력할 수밖에 없다. 하지만 대다수 신축공사장은 다수 사상자가 발생하는 화재로 연소 확대에만 주력하기엔 한계점이 물론 존재한다.
다행히 팸스 화재는 고립된 관계인이 없었다. 그런데도 소방관의 안타까운 사고가 있었는데 쇠퇴기에 일어났다.
신축공사장은 반복적으로 기술하지만 뿜칠 된 우레탄폼이 노출돼 있어 언제 급속 화재 진행 현상이 진행될지 예측이 어렵다.
실제 팸스 화재를 진압한 대원들은 백드래프트의 전조 증상인 휘파람 소리와 공기가 뿜어져 나왔다가 빨려 들어가는 현상을 밤새 듣고, 봤다고 한다. 그러다 결국 [그림 2]와 같이 잔화 정리 시 급속 화재 진행 현상이 발생했다.
 |
3타입의 문제점은 신축공사장의 가연물인 뿜칠 된 우레탄폼이다. 이를 효과적으로 제어하는 게 성공적인 현장 대응 솔루션의 초석이다.
그럼 공사장에서 사용 중인 우레탄폼의 연소 특징을 알아보자. 공사장에서는 난연성의 우레탄폼을 사용한다. 난연성이기 때문에 공사 현장의 관계인은 화재가 발생하지 않는다고 생각한다.
정확히 말하면 직접 불이 붙지 않는다. 양초를 생각하면 쉽다. 보통 양초는 양초에 직접 불이 붙는 게 아니고 심지의 열이 양초를 녹여 기화된 가스가 탄화하는 거다.
우레탄폼도 마찬가지다. 난연성 우레탄폼은 점화로 생성된 화염이 지속적인 열에너지를 공급하고 우레탄폼은 화염에 의해 연소하면서 연기와 그을음이 생성된다. 대형물류창고의 우레탄폼 패널과 벽, 천장에 뿜칠 된 난연성 우레탄폼은 약 400℃에서 80% 이상의 질량 감소율을 보인다.
이는 성장기 화염에서 난연성 우레탄폼은 연소율보다 질량 감소율이 상당히 높아 구획실 공간에 가연성 기체인 화재 가스(Fire Gas)가 대류 현상에 의해 천장부에 체류하는 고온 가스가 된다.
이 가스가 지속해서 급속하게 연소하는 거고 이 가스가 좁은 통로를 타고 분출하면 산소와 결합하면서 연기폭발, 백드래프트와 같은 급속 화재 현상이 발생하게 된다.
현장 대응 방법은 이를 역으로 활용하면 된다. 우레탄폼은 양초와 같이 화재 가스가 연소한 것이기 때문에 가스가 체류할 수 있는 공간을 없애주거나 가스를 강제 배연 해주면 된다. 즉 구획실인 환경을 없애주면 되는 거다.
신축공사장 화재대응 솔루션은 강제 배연과 외벽 제거가 핵심 솔루션이다. 물론 때에 따라 1타입과 2타입의 대책이 될 수도 있을 거다.
6. 3타입에 대한 대책
|
|
  ▲ [그림 3] 우레탄폼 구획실 내ㆍ외부 연소 비교실험 |
[그림 3]과 같이 실험을 통해 확인해 봤다. 구획실 내부는 촛불로 점화했음에도 20초 이내에 중성대가 형성될 정도로 급격한 화재가 진행됐다. 구획실 외부는 토치로 강하게 연소시켰으나 8초 만에 자연 소화됐다. 이 비교실험을 통해 우레탄폼은 축열조건, 구획조건이 필요하다는 걸 알게 됐다.
따라서 우레탄폼 화재인 2, 3타입은 축열ㆍ구획조건을 없애는 구획실 배연과 외벽 제거가 핵심이다. 외벽 제거는 가연물인 우레탄폼을 제거하는 것이기에 제거 소화에도 해당한다고 할 수 있다.
 |
[그림 4]는 팸스 신축공사장 208호 축소모형 재현실험으로 개구부 하부와 상부 개방을 비교해 봤다. 구획실 하부 개구부는 물류창고 하역장 출입문으로 가정하고 개방해 보니 팸스 물류창고 화재 현장에서 진압대원들이 밤새 목격한 연기가 뿜어져 나왔다 빨려 들어가는 백드래프트 현상이 재현됐다.
또 상부 개구부는 화재 진행으로 중성대 상부에 크랙, 샌드위치 패널 일부 이탈을 가정한 후 개방해 보니 내부 압력 증가로 다른 개구부까지 추가 개방되고 [그림 2]와 같은 급격한 연소가 진행되는 걸 확인했다.
우레탄폼 구획실 화재의 중성대 기준 하부 개구부 개방과 상부 개구부 개방의 차이를 알 수 있었다. 따라서 현장 대응을 위해 외벽을 제거할 때는 반드시 대원이 내부에 진입해선 안 되며 급격한 연소가 진행됨을 염두에 둬야 한다.
이 실험을 할 때 ‘과연 외벽 제거로 화재대응을 안전하고 효율적으로 할 수 있을까?’ 하는 합리적 의심은 있었으나 외벽 제거를 통해 연기(가연성 가스) 배출로 화재 특이현상이 발생하지 않았고 성공적인 화재대응을 해냈기에 확신할 수 있었다.
 |
외벽 1면(직상층 포함) 이상을 제거하는 게 급속 화재 진행 현상을 방지할 수 있는 최상의 대책이다. 이를 증명하는 게 [그림 5] 사례다. 이 두 사례는 진압대원 진입 전 무인파괴방수차를 활용해 외벽 1면을 제거했다. 두 화재도 신축공사장 화재였다.
오히려 이천시 한익스프레스 화재가 초기 화세가 더 강했고 용인시 로지스코 신축공사장이 규모는 더 컸다. 하지만 급속 화재 진행 현상은 나타나지 않았다. 화재 초기와 쇠퇴기에 무인파괴방수차로 외벽을 제거했기 때문으로 분석된다.
 |
문제는 팸스 화재와 같이 실제 현장에서 [그림 6]처럼 무인파괴방수차량을 사용할 수 있는 여건은 마련되지 않는다는 점이다. 따라서 건축심의 때 건물 주변 동서남북으로 소방차가 진입할 수 있는 공간을 확보해야 한다.
또 소방대는 초기부터 특수차량 배치를 고려한 화재 현장 차량 배치를 고려해야 한다. 신축 공사 현장에서 사용 중인 하이랜더, 굴삭기 등도 적극적으로 활용해야 한다. 지휘관은 화재 현장의 여건에 맞춰 소방관 진입 전 외벽 제거를 가장 먼저 고려해야 한다.
마치며
지금까지 세 가지 타입의 대형물류창고 화재 특성과 문제점, 현장 대응 대책에 대해 알아봤다. 다시 정리하자면 대형물류창고 건축 구조와 샌드위치 패널 심재, 용도별 화재대응 전략ㆍ전술을 구분ㆍ운영해야 한다.
대형물류창고는 PCㆍRC 구조로 변화하면서 좀 더 대형화되고 외벽 샌드위치 패널 심재의 불연화 재료 사용에 따라 내화구조로 변화하고 있다. 이런 건축물은 기존 물류창고 화재와는 전혀 다른 양상을 띤다.
또 대형물류창고라더라도 우레탄폼이 뿜칠 된 냉동ㆍ냉장창고와 상온ㆍ정온 창고는 정반대 화재양상을 보인다. 우레탄폼을 뿜칠하고 아직 마감이 안 된 신축공사장의 경우 운영 중인 대형물류창고에 비해 위험성이 더 높다.
따라서 이번에 새롭게 만든 3타입의 대형물류창고 화재대응 표준작전 절차(SOP)를 준용해 타입별 맞춤형으로 화재에 대응해야 한다.
두 번째, 세 가지 타입의 화재 성장 특성 등을 고려해 대응 전략(내부 진입) 기준과 초진 선언 기준, 완진 선언 기준을 명확히 해야 한다.
지휘관은 직관적 판단을 지양하고 표준화된 내ㆍ외부 측정 도구 등을 활용해 열 온도, 연기판독, 위험징후 등을 모니터링해야 효과적으로 화재진압과 대원 안전을 확보할 수 있을 거다.
정확한 판단에 의한 신속한 공격적 내부 진입은 화재를 조기에 차단할 수 있다. 다만 내부에 진입해 진압활동 중 화재가 확대되면 방어전략으로 변경해 운영해야 한다.
세 번째, 소방대원 내부 진입 전 4면 중 1면(직상층 포함) 이상 외벽을 사전 제거해야 한다. 이는 이 글에서 밝히는 대형물류창고 화재진압 대응 기술의 핵심 대책이라고도 할 수 있다. 4면 중 1면 외벽(직상층 포함) 이상 제거는 두 가지 효과가 있다.
첫 번째는 화재 성장단계 초기에 우레탄폼 화재의 축열 방지역할을 해 초기 화재 강도를 약화할 수 있다. 두 번째는 전 주기에서 발생하는 급속 화재 진행(Rapid Fire progress) 현상을 방지할 수 있다.
급속 화재 진행 현상인 플래시오버와 롤오버, 백드래프트, 화재 가스 발화, 연기폭발은 구획실에서 발생하는 화재 이상 현상이다.
따라서 4면 중 1면 이상을 제거하면 내화구조의 구획 공간이 개방돼 더는 구획실 화재가 아니므로 급속 화재 진행 현상을 방지할 수 있다. 이번 연구를 통해 구획실 외벽 1면 이상 제거 효과를 화재사례에서도 확인했다.
신축공사장에서 외벽 제거는 가연물 제거 소화 측면에서도 긍정적이니 반드시 활용하길 바란다.
전국의 모든 동료 소방관이 ‘3 Types SOP’ 지식습득과 훈련을 통해 대형물류창고 화재에 성공적으로 대처했으면 하는 바람이다.
'화재감식평가' 카테고리의 다른 글
| [단독] 58시간 불탄 한국타이어 공장… 소방점검서 불량 ‘수두룩’ (0) | 2023.03.24 |
|---|---|
| [화재조사관 이야기] “잠깐 괜찮겠지?” 아차 하는 순간 화마가 영업장을 덮쳤다 (0) | 2023.03.20 |
| 화재조사 보고서 (0) | 2023.03.16 |
| 연기차단커튼- Ⅱ (0) | 2022.10.20 |
| 미국 APS ESS 화재ㆍ폭발 사고로 알아보는 ESS 화재 대책- Ⅰ (0) | 2022.10.20 |