화재시 인간에 대한 열적 효과 및 비열적 효과

개요

인간은 고온 분위기나 강한 방사열에 노출되면 대사가 촉진되어 혈액순환이나  호흡이 빨라지고 열로 인한 통증이나 화상을 입는다.

인간이 주위로부터 전도․대류․복사에 의해서 받은 열은 땀이나 호흡 등으로  발산하지만 과도하게 열을 받으면, 열의 일부는 신체조직 및 체액에 저장된다.

인체가 열의 흡수와 발산에 평형을 유지하고 있을 때는 정상이지만 이 밸런스가 깨지면 여러 가지 장해를 일으키게 된다.

화상은 비교적 짧은 시간의 열의 축적에 의해 발생하며, 열응력은 비교적 긴 시간의 열의 축적에 의해 발생한다.

인간과 환경사이 열 교환 경로

고열부가 직접 물리적으로 접촉하고 있는 경우 열은 전도로 교환된다.

신체는 대류에 의하여 분위기와 열교환한다.

방사열은 화염과 같은 높은 열원으로부터 피부로 직접 흡수된다.

받은 열의 대부분은 폐로부터의 호흡이나 피부로부터의 땀의 발산 등으로 잃어버리지만 나머지는 신체조직 및 체액에 열로서 저장된다.

3. 고온 환경과 복사와의 관계

①고온에 의한 열적 손상에는 비교적 긴 시간의 노출에 의한 열응력과 즉각적인 화상이 있다

②피부는 45℃에 도달하면 통증을 느낀다

③인체와 복사열과의 관계

[eqn: t=C(k rho c)[ {T _{ig} -T _{INF }} over {dot{q˝}} ] ^{2}]

즉, 인간이 방사열을 받았을때의 내용시간은 방사열의 제곱에 반비례하며 열관성에 비례하고 온도차의 제곱에 비례한다.

4. 열적손상

화상

1도 화상 : 홍반성화상, 변화가 피부의 표층에 국한되는 것으로 환부가 빨갛게 되며 가벼운 부음과 통증을 수반한다.

2도 화상 : 수포성화상, 피부 깊숙이 화열이 침투되어 분비액 많이 쌓여 화상 직후 혹은 하루 이내에 물집이 생김

3도 화상 : 괴사성화상, 피하지방 깊숙이 화열이 침투하여 피부의 전체 층이 괴사하여 궤양화 하는 화상

4도 화상 : 흑색화상, 더욱 깊은 피하지방 근육 또는 뼈까지 도달하는 화상

열응력

열 응력은 신체의 내부온도가 41℃에 도달할 때 일어나며, 비교적 긴 시간동안의 열의 노출에 의해 발생한다.

인체에 열 응력이 발생하면 인간은 의식을 잃고 사망으로 이어질 수 있다.

비교젹 짧은 시간에 발생하는 화상은 4 [eqn: kw/m ^{`2}] 의 열류가 필요하고, 태양열과 같은 1[eqn: kw/m ^{`2}] 의 열에 장시간 노출하면 약한 화상을 입는다.

피부에 대한 복사가열의 영향평가는 피부에 수포화상이 발생하는 응답시간으로 평가하고 있다.

5. 비열적 손상

1)마취성 가스

①수면상태와 같은 마취상태로 피난능력을 감퇴시키고 결국에는 사망에 이르게 하는 가스

②CO, HCN, 고농도의 CO2, 저농도의 O2에 의해 마취상태가 도래

2)자극성 가스

①HF, HCL, HBr, 아크로레인, 포름알데히드등

②감각기관인 눈, 기도, 폐등에 자극을 주어 통증을 유발시키고 무의식화를 초래한다

③자극성가스의 무의식화 작용은 노출기간과 노출기간이후로 구분되어 작용한다

3)연기에 의한 가시도 악화

①빛이 연기중의 검댕같은 입자와 타르성의 응축성분에 의해 감소되어 가시도가 저하된다.

②연기에 의한 가시도 악화는 화재의 첫 번째 영향으로 열적손상이 문제되기이전에 발생한다.

③가시도는 물체의 조명도계수Cv와 감광계수 Cs의 비로 표시되는 가시거리 Lv로 표시된다.

4. 결론

화재가 인체에 미치는 영향은 위의 열적, 비열적손상이 주가되며 이외에도 건물붕괴에 의한 위험, 심리적 충격등이 영향을 미친다.