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SUMMARY

목차

제1장 서론 31

1.1. 연구개발과제 요약서 31

1.1.1. 연구목표 31

1.1.2. 연구내용 32

1.1.3. 연구개발에 따른 기대성과 33

1.2. 연구개발의 필요성 34

1.2.1. 국내 소방대원의 화상에 의한 높은 공사상 현황 34

1.2.2. 높은 화상에 따른 공사상자 발생 원인 : 진압공간의 돌발상황 35

1.2.3. 개인용 보호장구의 발전 및 한계 36

1.2.4. 보호장구 평가기법의 문제점 37

1.2.5. 돌발위험상황에 대한 이해 및 지식의 변화 37

1.2.6. 보호장구 성능향상에 따른 현실적 문제점 38

제2장 극한환경하 돌발 위험상황 모의설비 구축 및 보호장구 성능 향상 상용화기술개발(한국건설생활환경시험연구원) 40

[1차년도] 40

2.1. 국내/외 극한환경 모의 시험 장비기술 분석 40

2.1.1. 극한화재환경 정의 40

2.1.2. 국내/외 모의 시험 장비 현황 46

2.2. 모의 재현 시설 요구성능 조사 65

2.2.1. 모의 화재 재현시설 성능 분석 65

2.2.2. 모의 화재 재현시설 설계 및 구축 68

2.3. 보호장구 국내/외 개발현황 및 부위별 취약점 조사 76

2.3.1. 보호장구 국내/외 개발현황 (위탁-신기방적) 76

2.3.2. 보호장구의 소개 개발을 위한 선행기술 조사 82

[2차년도] 95

2.4. 돌발 위험상황 측정설비 구축 및 장비 성능 최적화 및 필드 테스트 95

2.4.1. 모의 재현 실물 설비 측정 시스템 구축 95

2.4.2. 모의 재현설비 성능 최적화 97

2.4.3. 발생 시나리오 기반 모의필드 실험 및 위험도 DB구축 108

2.5. 현장 실태조사 결과를 바탕으로 한 개선방안 및 실용화 기술 132

2.51. 돌발상황관련 보호장구의 소재 활용기술 연구 132

2.5.2. 돌발상황 보호장구 소재의 융복합 기술개발 138

2.5.3. 열충격, 폭압 등 보호관련기술 개발 145

2.5.4. 설계기술, 공정/가공기술, 평가기술의 가이드 정립 147

2.5.5. 화재 실험과정에서의 화상예측을 위한 피부온도 변화 측정 150

[3차년도] 155

2.6. 평가시스템 재현성 확보, 보호장구 시제품 제작 및 상용화 기술 개발 155

2.6.1. 연구의 목적 및 방향 155

2.6.2. 평가시스템 최적화 및 안전장치 구성 159

2.6.3. 돌발상황시 보호장구 소재의 시제품 제작 및 성능평가 179

2.6.4. 긴급대응 보호장구 소재의 상용화 수준 기술 개발 193

제3장 극한환경하 돌발위험상황 특성분석 및 재현 설비 설계 (ULSTER UNIVERSITY) 196

[1차년도] 196

3.1. 돌발고위험의 종류별 분류 196

3.1.1. Industrial fire 196

3.1.2. Building fire 197

3.1.3. 화재환경 위험도 199

3.2. 극한환경하(돌발고위험)의 상황별 특성 분석 203

3.2.1. TPP test의 이론적 배경 203

3.2.2. 열류량 84 ㎾/㎡의 이론적 배경 207

3.2.3. 돌발고위험 flash fire의 화재 강도(열류량)에 대한 고찰 208

3.2.4. 시험 및 수치해석을 위한 방화복/인체 특성의 파악 211

3.3. 극한환경조건의 설계화재 개념 및 실험 기법 제안 214

3.3.1. 설계화재 개념정립 214

3.3.2. 현존 시험장비들의 검토 215

3.3.3. 시험장비 개발을 위한 이론적 검토 223

[2차년도] 231

3.4. 돌발고위험의 메커니즘 분석 및 화재발생 장소, 종류별 시공간 열전달 특성 규명 231

3.4.1. 화재발생공간의 이론적 설정 231

3.4.2. 구획화재(Compartment fire)에 대한 연구 흐름 231

3.4.3. 구획 내에서의 화재매커니즘 232

3.4.4. 구획화재 메커니즘 수치해석 및 분석 238

3.5. 돌발고위험 조건에서 소방대원의 보호장구 소재 열전달 성능 분석 249

3.5.1. Natural convection in layers of thermal protective clothing 249

3.5.2. Numerical simulations 253

[3차년도] 263

3.6. 돌발고위험의 설계화재강도하 보호장구의 착용조건 복합열전달 성능분석 263

3.6.1. 원단층 열물성 263

3.6.2. FEM 기법 Verification 265

3.6.3. 경계조건 설정 266

3.6.4. 원단층 내 복사열전달 구현 276

3.7. 돌발상황 대피확보를 위한 보호장구소재 최소요구 성능분석 기법 및 평가기술 제안 278

3.7.1. 통합 수치해석 시스템 278

3.7.2. 수치해석 결과의 검증 281

3.7.3. Parametric studies 286

제4장 돌발위험상황 대응 소방용 개인 보호구의 착용성능평가 기술 개발 (서울대학교) 289

[1차년도] 289

4.1. 돌발 고위험환경 하 소방용 개인보호구의 국내외 규격 및 대응범위 분석 289

4.1.1. 돌발고위험화재 상황 시 개입보호구의 국내외 규격 분석 289

4.1.2. 돌발고위험화재 상황 시 개인보호장구의 성능·기능범위 분석 305

[2차년도] 330

4.2. 개발품의 인체착용성 및 소방작업 시 활동성 개선 기술 330

4.2.1. 돌발 고위험환경 하 서열부담 경감을 위한 노멕스 음수 냉각의류의 인체착용성 향상 기술 개발 330

4.2.2. 돌발 고위험 소방복의 활동성 향상 기술 개발 : 소방복 내 노멕스 냉각복 착용이 모의 소방동작 동안 소방관의 작업 효율성에 미치는 영향 354

4.2.3. 신속 회피를 위한 소방복의 경량화 및 감성소재 기술 개발 : 방화 부츠의 생리적 주관적 중량 역치 평가 379

[3차년도] 394

4.3. 돌발 고위험환경 소방복의 인체착용성 및 활동성 평가 394

4.3.1. 노멕스 허니콤 구조 직물 삽입 소방복의 인간공학적, 생리적, 주관적 반응 평가 394

제5장 돌발고위험상황에 따른 위험도 DB 구축 [동양대학교] 414

[1차년도] 414

5.1. 보호장구의 사용기간별 극한환경 내구성 성능 실태조사 420

5.1.1. 화재진압대원 개인보호장구 실태 조사 422

5.2. 돌발고위험상황 대응 보호장구의 취약성 등 문제점 분석 435

5.2.1. 돌발고위험 환경에 대한 인식 조사 436

[2차년도] 445

5.3. 돌발고위험 상황 발생 시나리오에 따른 위험도 분석 및 DB 구축 447

5.3.1. 돌발화염 발생의 시나리오 검토 447

5.3.2. 돌발화염 시나리오별 위험성 분석 449

5.4. 돌발고위험 상황 예방을 위한 보호장구 안전기준 개발 462

5.4.1. 돌발화염 경험자의 개인보호장비 성능 인식도 464

5.4.2. 돌발화염 대응을 위한 보호장구 안전기준 473

[3차년도] 476

5.5. 돌발고위험상황 대응 보호장구 소재의 사업화 수요분석 476

5.5.1. 소방대의 사업화 수요분석 477

5.5.2. 민간 소방분야의 사업화 수요분석 478

5.6. 보호장구 소재의 사업화 장애요인 분석 및 극복방안 도출 479

5.6.1. 사업화 장애요인과 극복방안 479

5.6.2. 실사용 보호장구의 열방호 성능 시험 481

참고문헌 487

표 2.1. 국내 실화재 평가 시설 47

표 2.2. 국외 실화재 평가 시설 48

표 2.3. 100 ㎾/㎡ Halogen heater 실험 결과 75

표 2.4. 국내/외 방화복 원단 구성 현황 77

표 2.5. 소방용 방화복 겉감 성능 비교 79

표 2.6. 소방용 방화복 안감 성능 비교 80

표 2.7. 소방용 방화복 중간층 성능 비교 81

표 2.8. 개인보호장비 일반시험 기준 82

표 2.9. 개인보호장비 성능시험 82

표 2.10. 특수방화복 및 보호장구 규격 주요 개정 내용 83

표 2.11. 화염마네킨 실험 결과 88

표 2.12. 재료별 연전도율 89

표 2.13. 126 ㎾/㎡ Halogen heater 실험 결과 93

표 2.14. 피부화상 온도조건 도달시간 104

표 2.15. 실화재 시험 결과 정리 111

표 2.16. ISO 13785에 따른 전면부 화재노출 시험 114

표 2.17. 실험개요 115

표 2.18. 취약부위 실험체 종류 118

표 2.19. 손 부위 피부화상 온도조건 도달시간 120

표 2.20. 팔 부위 피부화상 온도조건 도달시간 126

표 2.21. 인체피부와 센서의 열물성 153

표 2.22. 실험결과 요약 179

표 2.23. 취약부위 실험체 종류 180

표 2.24. 소재별 열전도율 182

표 2.25. 실험체 종류 184

표 2.26. 실험체 종류 187

표 2.27. 화상도달시간 188

표 2.28. 실험체 종류 191

표 3.1. 온도에 따른 인체 반응 (NIST) 199

표 3.2. 화재노출환경의 구분 201

표 3.3. Post-flashover fire에서의 열류량 209

표 3.4. 구획에 사용된 재료의 물성 238

표 3.5. Air properties at varying time 251

표 3.6. Material properties 256

표 3.7. Material properties 259

표 3.8. Material properties of skin 281

표 4.1. 국내 소방용 개인보호구 성능평가 시험기준 291

표 4.2. 한국산업규격 Ⓚ의 소방용 개인보호구 성능평가 시험표준(이미지참조) 292

표 4.3. ISO의 소방용 개인보호구 성능평가 시험표준 293

표 4.4. American Standard Test and Materials (ASTM)의... 294

표 4.5. National Fire Protection Association (NFPA)의... 295

표 4.6. European Nations (EN)의 소방용 개인보호구 성능평가 시험표준 295

표 4.7. 돌발고위험 상황 대비_소방용 보호구 소재 성능평가 항목들 296

표 4.8. 위험 노출 수준에 따른 보호복의 재료수준과 국제표준 298

표 4.9. Static ROM과 Dynamic ROM의 측정 항목 (Coca et al., 2010) 302

표 4.10. 캐나다 소방관의 신체 적합도 평가 (Deakin et al., 1996) 303

표 4.11. 돌발 고위험 상황과 소방용 개인보호장비 관련 설문조사 문항 309

표 4.12. 설문 응답 소방관들의 인구통계학적 특성 310

표 4.13. 소방작업 동안 돌발 고위험 상황 경험 여부 및 횟수 312

표 4.14. 소방 경력에 따른 돌발 고위험 상황 경험 여부 313

표 4.15. 돌발 고위험 상황 대비 현 소방 개인보호구 아이템별 개선점 318

표 4.16. 돌발 고위험 상황 대비 현 소방 개인보호구 기능/특성별 개선점 319

표 4.17. 네 실험 조건에서 부위별 피부 온도... 338

표 4.18. 더운 환경에서 운동과 회복 동안 서열부담 경감을 위한 냉각의류... 346

표 4.19. 선행 연구들에서 사용(개발)된 소방모의 작업 357

표 4.20. 본 연구에서 사용된 설문지 362

표 4.21. 네 종류의 냉각의류 착용 실험 조건에서 소방모의 소방작업 완료시간 364

표 4.22. 네 종류의 냉각의류 착용 실험 조건에서 각 소방 동작(작업)별 소요된 시간... 364

표 4.23. 네 가지 실험의류 조건에서 모의 소방 작업을 반복하는 동안 주관적 반응 369

표 4.24. 네 가지 실험의복 조건에서 소방모의 작업 전후 주관적 반응 371

표 4.25. 본 연구에 사용된 기존 KFI 소방복과 본 연구에서 새롭게 개발된 허니콤... 397

표 4.26. 본 연구에서 사용된 허니컴 구조 직물 소방복과 현재 KFI 인증 소방복의... 400

표 4.27. 본 연구에 사용된 소방복 각 아이템별 중량 402

표 4.28. 본 연구에서 사용된 인터뷰 설문지 (Kim, Jung, Kim, & Lee, 2019) 406

표 5.1. 국내 화재 발생건수 및 인명/재산 피해 현황 414

표 5.2. 국내 소방관서 및 소방인력 현황 415

표 5.3. 소방관 공·사상 현황 416

표 5.4. 화재진압 소방대원의 보호장구 보급 현황 417

표 5.5. 화재진압대원의 개인보호장구의 주요 KFI 인정기준 418

표 5.6. 보급이 필요한 보호장구 현황 인식 조사 419

표 5.7. 설문조사 기본 인구학적 정보 421

표 5.8. 화재진압대원 개인보호장구 지급 부족 현황 423

표 5.9. 개인보호장구 지급기준 적합성 및 개선 필요성 424

표 5.10. 개인보호장구 성능·품질 만족도 425

표 5.11. 화재진압 중 개인보호장구 손상·불량 경험 426

표 5.12. 개인보호장구 성능·내구성 저하 시점 427

표 5.13. 개인보호장구 성능·내구성 저하 원인 428

표 5.14. 개인보호장구 성능·내구성 저하시 대처 방법 429

표 5.15. 개인보호장구 개선사항 의견 432

표 5.16. 사용기간에 따른 내구성 등급표(안) 434

표 5.17. 화재진압 현장의 위험도 인식 437

표 5.18. 화재진압 중 극한환경 노출 가능성 438

표 5.19. 화재진압 중 극한환경 경험 횟수 439

표 5.20. 극한환경 목격 횟수 440

표 5.21. 경험·목격한 극한환경의 종류 440

표 5.22. 극한환경 노출 시 자신의 안전 확보 대응 인식 441

표 5.23. 극한환경에 의한 부상 경험 442

표 5.24. 극한환경에 의한 부상 부위 442

표 5.25. 부상 및 후유증에 의한 업무지장 기간 443

표 5.26. 개정된 방화복의 KFI인정기준의 주요 변경 사항 446

표 5.27. NFPA 101의 시나리오별 화재특성 및 상황 448

표 5.28. 플래시오버 경험 사례 인터뷰 449

표 5.29. 백드래프트 경험 사례 인터뷰 453

표 5.30. 롤오버 및 플래시오버 경험 사례 인터뷰 457

표 5.31. 화재현장에서의 돌발화염 노출 가능성의 인식 차이 비교 466

표 5.32. 돌발화염 유경험자의 화재현장 위험성에 대한 인식 차이 비교 468

표 5.33. 돌발화염 유경험자들의 돌발화염 노출 가능성에 대한 인식 차이 비교 470

표 5.34. 돌발화염 유경험자들의 돌발화염 대응 능력의 인식 차이 비교 472

표 5.35. 연도별 소방공무원 증가 추이 477

표 5.36. 개인보호장비 보급 현황 478

그림 1.1. 연구개발의 세부 추진체계 31

그림 1.2. 최근 8년간 소방공무원 사고 발생현황(업무유형별) 34

그림 1.3. 돌발 고위험 상황에 따른 부상 위험 35

그림 1.4. 장비의 구성 및 보유율 (연합뉴스 2012년 2월) 36

그림 1.5. 방화내의 착용에 따른 화재 저감정도 38

그림 1.6. 소방용 방화복 현황 39

그림 2.1. 구획화재의 발전 과정 40

그림 2.2. Backdraft의 발전과정 45

그림 2.3. 국내 극한환경 묘사 시험시설 47

그림 2.4. 원단직물시험 (a)시험 장비 구성 및 (b)결과데이터 종류 50

그림 2.5. RPP 시험 장비 51

그림 2.6. CCHR 시험 장비 구성 52

그림 2.7. SET 시험 장비 53

그림 2.8. Instrumented manikins (미국) 56

그림 2.9. Instrumented manikins (영국, BTTG Fire Technology Services) 56

그림 2.10. Instrumented manikin 및 센서분포 57

그림 2.11. 열유속 센서 58

그림 2.12. Manikin 화재시험 58

그림 2.13. Fire Room and Traversing Manikin 59

그림 2.14. 실화재 규모 극한 돌발화재 재현 설비 60

그림 2.15. 소형 규모 극한 돌발화재 재현 설비 61

그림 2.16. Quartz lamp thermal flux 장비 62

그림 2.17. piece polar weave thermal blanket 측정결과 63

그림 2.18. 시간에 따른 SRB Heat flux input 결과 63

그림 2.19. 6-panel lamp 장비 (우)장비사진 및 heat flux 위치 (우) 실험결과 64

그림 2.20. ISO 2685 버너 64

그림 2.21. ISO 2685 Burner 구동 (좌)온도- ℃ (우)방출열-㎾/㎡ 65

그림 2.22. 일반 구획화재에서의 구획 내부온도 변화 66

그림 2.23. 재 진압공간의 화재성장에 따른 구획내온도변화 67

그림 2.24. 건축물 단열기준 따른 화재 시 구획내부온도 68

그림 2.25. 열유속 측정 센서 69

그림 2.26. Halogen 및 Carbon heater (좌)설계도 (우)제작사진 70

그림 2.27. 콘히터를 이용한 특수방화복 원단의 화재성능시험 결과 71

그림 2.28. 6-array halogen heater 3D 설계도 72

그림 2.29. 6-array halogen heater의 2D simulation 결과 72

그림 2.30. 발열체 제작 (좌)설계도, (우)구동사진 73

그림 2.31. 100 ㎾/㎡ Halogen heater 실험 결과... 74

그림 2.32. 100 ㎾/㎡ 이상 급 9-array Halogen heater 설계도 75

그림 2.33. 몰리브덴 계열 초고온발열체 76

그림 2.34. 개인용 소방보호장구 현황 77

그림 2.35. 소방용 특수방화복 성능인증 77

그림 2.36. 고기능 섬유의 난연성(LOI) 시험결과... 78

그림 2.37. 개인보호장비 취약부위 테스트... 87

그림 2.38. 개인보호장비 취약부위 테스트 (좌)시험전, (우)시험후... 87

그림 2.39. 소방관 화상의 해부학적 위치 88

그림 2.40. 84 ㎾/㎡ 화염마네킨 실험... 89

그림 2.41. 84 ㎾/㎡ 실화재 시험... 90

그림 2.42. 84 ㎾/㎡ 실화재 시험 결과 (좌) 시험 전/후 사진 (우) 화상노출부위 91

그림 2.43. 84 ㎾/㎡ 실화재 시험 결과 사진 (특수방화복) 91

그림 2.44. 84 ㎾/㎡ 실화재 시험 결과 사진 (소방장갑) 92

그림 2.45. Halogen heater Heat flux 측정 결과 93

그림 2.46. 126 ㎾/㎡ Halogen heater 방화복 실험 결과 93

그림 2.47. Halogen heater 기타보호장구 실험 결과 94

그림 2.48. 방화내의 착용에 따른 화상 저감정도... 96

그림 2.49. 고위험화재 모의재현설비의 단계별 설계 및 제작 97

그림 2.50. 장비 성능 최적화를 위한 Calibration test 98

그림 2.51. Calibration test 결과 99

그림 2.52. 실험체 종류 101

그림 2.53. 실험장비 사진 102

그림 2.54. 원단 후면 바탕체의 시간-온도 곡선 (온도변화-화상 상관관계) 103

그림 2.55. 원단 후면 바탕체의 시간-온도 곡선 (가열중단 후 바탕체의 열보유) 105

그림 2.56. 열원 16초간 노출 후 실험체의 외관비교 105

그림 2.57. 4차 히터의 설계/제작/Calibration 107

그림 2.58. Calibration test 결과 108

그림 2.59. 실화재 calibration test 109

그림 2.60. 실화재실험 전경 109

그림 2.61. 실화재실험 전후 방화복 상태 113

그림 2.62. 화상 취약부위인 팔부위 실험체 제작 117

그림 2.63. 방화도구 착용 실험체 118

그림 2.64. 취약부위 열성능 실험장비 및 Calibration 119

그림 2.65. 손부위 시간-온도 그래프 121

그림 2.66. 손 부위 화상발생 실험 결과 123

그림 2.67. 실험 전후 장갑 상태 124

그림 2.68. 방화장갑 융복합기술 개념도 125

그림 2.69. 팔부위 시간-온도 그래프 128

그림 2.70. 손부위 화상발생 지점 129

그림 2.71. 실험 전후 실험체 상태 130

그림 2.72. ISO 9705 Standard room corner test 132

그림 2.73. 용산주택화재에서 사용된 개인보호장비 133

그림 2.74. 국외 방화복 화재시험 및 반사테이프 적용사례 134

그림 2.75. 소방용 특수방화복 성능시험 및 제품검사 기술기준 135

그림 2.76. 84 ㎾/㎡ 실화재 시험 결과 사진 (1차년도 결과 발췌) 136

그림 2.77. 3M사 신형 반사테이프 137

그림 2.78. 열보호 성능 확보 방안 137

그림 2.79. 표면처리를 통한 열보호성능 향상 138

그림 2.80. 소방공무원 복제세칙 일부 139

그림 2.81. 국내/외 화재진압대원 착용장비무게 141

그림 2.82. underwear 착용 유무에 따른 화상예측 시험결과 142

그림 2.83. 화염 노출에 따른 화상분포(좌) 및 화상발생 사례(우) 143

그림 2.84. 방화복 부위별 TPP(좌) 및 THL(우) 측정결과 144

그림 2.85. 미국 방화복 추가 Layer 구성현황 144

그림 2.86. 급기에 따른 구획 내 상황의 변화 145

그림 2.87. Backdraft 상황에 따른 온도/압력 변화 146

그림 2.88. 소방복의 공기층에 따른 열보호성능(TPP) 변화 146

그림 2.89. 돌발위험상황 노출(좌) 및 부상 현황(우) (1차년도 보고서 발췌) 148

그림 2.90. 돌발상황 노출에 따른 소방대원 대응사례 148

그림 2.91. Layer 구성 취약부위 보안 방안 (등) 149

그림 2.92. 해외 반사테이프 적용 디자인 사례 150

그림 2.93. 해외 반사테이프 종류 150

그림 2.94. 개인보호장구의 방화성능 및 화상예측 151

그림 2.95. TPP용 구리센서, 슈피트뵐터 열유속계, 콜러세란 센서 152

그림 2.96. 1/4인치 공간을 확보 10초 화염 노출에 따른 구리 및 콜러세란... 152

그림 2.97. KCL 피부 묘사 센서, 표피층 카본 코팅후 및 센서 구성 안 153

그림 2.98. 국가별 소방대원 공사상 통계 156

그림 2.99. 우리나라 화재발생통계 (행정안전부, 2006~2014년) 157

그림 2.100. 단계별 가열장비 개선 159

그림 2.101. 발열체 검토 160

그림 2.102. 다양한 가열형태 검토 161

그림 2.103. View factor 계산을 통한 irradiance 예측 162

그림 2.104. 히터도면 163

그림 2.105. Calibration plan 165

그림 2.106. Calibration results from intermediate-scale apparatus 166

그림 2.107. Full-scale 가열장비세트 168

그림 2.108. 소방개인보호장구 평가실 배치계획도 170

그림 2.109. 평가실 구축 계획도 171

그림 2.110. 평가실 조감계획도 172

그림 2.111. 히터 안전거치대 계획도 및 실물사진 173

그림 2.112. 방열셔터 계획도 및 실물사진 174

그림 2.113. Full-scale apparatus assembly 175

그림 2.114. Instrumented thermal manikin 176

그림 2.115. Sensor map 176

그림 2.116. Measurement and analysis system 178

그림 2.117. Phase별 SAP 구조 181

그림 2.118. 화학구조 및 acrylic SAP 가교 구조 181

그림 2.119. SAP의 시간에 따른 수분 흡수량 변화 182

그림 2.120. 다양한 형태의 Aramid Honeycomb 소재 183

그림 2.121. Nomex honeycomb 성능확인 실험결과 185

그림 2.122. 실험 후 실험체 상태 (outer laver, moisture laver, thermal laver's... 186

그림 2.123. Bench-scale 3-layer fabric tests at 126 ㎾/㎡ 188

그림 2.124. Full-scale manikin test at 126 ㎾/㎡ 190

그림 2.125. Thermal manikin test 192

그림 2.126. 특수방화복 원단 구성 193

그림 2.126. 기술이전 의향서 195

그림 3.1. Industrial fire 197

그림 3.2. 화재발전단계 및 돌발고위험 화재구간의 정의 198

그림 3.3. 화상 노출한계조건 200

그림 3.4. 화재노출조건의 구분 202

그림 3.5. TPP등급의 정의 203

그림 3.6. 인체피부허용시간과 흡수된 열량 간의 상관관계 205

그림 3.7. 인체피부허용시간과 흡수된 열량 간의 상관관계 206

그림 3.8. Flash fire 정의를 위한 시험 결과 208

그림 3.9. Room fire에서 방사되는 열류량 210

그림 3.10. 소방방화복의 구성 211

그림 3.11. 3-D body scanning 213

그림 3.12. Air gap의 분포도 213

그림 3.13. TPP 시험장비 217

그림 3.14. NIST 장비 220

그림 3.15. Ulster university 장비 222

그림 3.16. Coordinate system for view factor calculation 224

그림 3.17. Prototype 모델(모델 1)의 고안 및 모델의 기하학적 상관관계변화에... 226

그림 3.18. 모델 2의 기하학적 구조 227

그림 3.19. 모델 3의 기하학적 구조 및 시험체 노출표면에서의 열복사량 229

그림 3.20. 모델 4의 기하학적 구조 및 시험체 노출표면에서의 열복사량 230

그림 3.21. 구획 내 화재기류 234

그림 3.22. 구획별 화재기류 형태 236

그림 3.23. 화재구획 239

그림 3.24. 수치해석의 검증 240

그림 3.25. 구획 평면 및 해석결과 (Fuel adjacent to the wall) 242

그림 3.26. 시뮬레이션을 위한 구획 평면도 (구획크기, 화원위치, 측정위치, 개구부 등) 244

그림 3.27. Wood pallet stack의 발열량 245

그림 3.28. Contour map of gas temperature 247

그림 3.29. Contour map of ceiling temperature in 3.5MJ wood fire 248

그림 3.30. Heat flux distribution on right side door opening at different... 249

그림 3.31. Layer orientation schematics for Rayleigh number calculation 250

그림 3.32. Relationship between Ra and △T in horizontal orientation(이미지참조) 251

그림 3.33. Effect of air gap on convection in horizontal orientation at heat... 252

그림 3.34. Effect of air gap on convection in vertical orientation at heat... 253

그림 3.35. Ulster model 254

그림 3.36. View factor geometry 255

그림 3.37. FEM modelling schematics for TPP test 255

그림 3.38. Time-temperature pronles during 10s exposure to 84 ㎾/㎡ 257

그림 3.39. Stoll's criterion during 10s exposure to 84 ㎾/㎡ 257

그림 3.40. Ulster model with boundary conditions 259

그림 3.41. Schematic for heat transfer in 3 layers 260

그림 3.42. Time-temperature profiles of front surface of Nomex IIIA at x＝0 261

그림 3.43. Time-temperature profiles of Nomex IIIA at x＝3,4㎜ 261

그림 3.44. Time-temperature profiles of back surface of Nomex IIIA at x＝L 262

그림 3.45. Time-temperature profiles of back surface of Nomex IIIA at x＝L 262

그림 3.46. 원단층 구성 264

그림 3.47. Thermal properties 264

그림 3.48. Thermal energy exchange in assemble, temperature dependent... 265

그림 3.49. Analytical vs FEM at flux of 84 ㎾/㎡ 266

그림 3.50. Upgraded 7-layer model configuration depicting cross-section... 267

그림 3.51. Single layer subjected to non-linear thermal boundary conditions 267

그림 3.52. 기하학적 상관관계:(a) 3D (b) 2D 269

그림 3.53. View factor 계산기법 비교 270

그림 3.54. 실험체 노출표면 view factor 분포 270

그림 3.55. Boundary conditions for source and outer shell 271

그림 3.56. Effect of Temperature Change on boundary layer thickness δ 273

그림 3.57. Free convective boundary layer profile width 273

그림 3.58. Amount of convective loss at the edge of heat source at Pr ＝ 0.7 274

그림 3.59. (a) Outer Shell (b) Moisture Barrier (c) Thermal Liner; thermal... 275

그림 3.60. Air cavity width effect on optical thickness and radiation... 276

그림 3.61. Optical thickness at absorption coefficient of 5 m-1(이미지참조) 277

그림 3.62. Percentage of flux absorbed by air molecules for black body... 278

그림 3.63. Upgraded model comprised of 3-skin layers 279

그림 3.64. 7-layer model comparison, fabric surface and moisture barrier... 282

그림 3.65. 7-layer model comparison, thermal liner and skin temperature... 283

그림 3.66. 7-layer model comparison, thermal liner and skin temperature... 285

그림 3.67. Possible reaction case studies and results 286

그림 3.68. Nomex® underwear attached to skin 287

그림 3.69. Radiation-conduction capabilities of different materials at... 288

그림 3.70. Increased performance of protective assemble dependent on ε 288

그림 4.1. 화염마네킹을 이용한 성능평가 도식도 300

그림 4.2. 한국 소방관들의 소방 보호복 동작적합성 평가를 위한 동작 프로토콜 304

그림 4.3. 소방 작업 동안 고위험 상황 경험... 312

그림 4.4. 돌발 고위험 상황을 경험했던 소방 화재 현장 314

그림 4.5. 돌발 고위험 상황에서 경험한 부상 및 사고 315

그림 4.6. WASP 소방용 셔츠 326

그림 4.7. VIKING 소방복 (덴마크) 327

그림 4.8. 이산화탄소 감지 부츠 (영국) 327

그림 4.9. 시야 보조 헬멧 (스웨덴) 328

그림 4.10. 장갑:Frontline Gloves 329

그림 4.11. 본 연구에서 새롭게 개발된 음수냉각조끼:... 333

그림 4.12. 직장온도의 시간에 따른 변화... 337

그림 4.13. 평균 피부온도(A)와 귀내온(B) 시간에 따른 변화... 338

그림 4.14. 심박수의 시간에 따른 변화... 340

그림 4.15. 생리부담지수의 시간에 따른 변화 그래프... 342

그림 4.16. 한서감의 시간에 따른 변화:전신 (A), 가슴 (B), 등 (C)과... 343

그림 4.17. 본 연구에서 개발된 모의 소방 작업 프로토콜 358

그림 4.18. 본 연구에서 사용된 냉각의류의 도식화 359

그림 4.19. 소방 모의 작업을 3회 반복하는 동안 각 작업별 심박수... 366

그림 4.20. 소방 모의 작업 동안 가슴 부위 의복내 온도(A)와 의복내 습도 (B)... 367

그림 4.21. 중량이 부가된 소방용 보호 부츠... 382

그림 4.22. 직장온도(A)와 평균 피부온도의 시간에 따른 변화(B)... 386

그림 4.23. 발 온도의 시간에 따른 변화 (A)와 운동 동안 발온도 상승값 (B)... 387

그림 4.24. 심박수의 시간에 따른 변화 (A)와 운동 동안 심박수 증가량 (B)... 388

그림 4.25. 전신 한서 감(A)과 발 한서 감(B)의 시간에 따른 변화... 389

그림 4.26. 발 온열 쾌적감(A)과 발 습윤감(B)의 시간에 따른 변화... 389

그림 4.27. 본 연구에서 사용한 노멕스 허니콤 구조 직물과 구조직물을 용한... 397

그림 4.28. 본 연구에서 개발된 허니콤 구조 직물 삽입 소방용 방화복 상의와... 398

그림 4.29. 본 연구에서 사용된 서멀 마네킹 (Newton)... 399

그림 4.30. 최대 산소섭취량 시험에 사용된 세 가지 조건:... 402

그림 4.31. 본 연구에서 사용된 최대산소섭취량 시험 프로토콜 403

그림 4.32. 본 연구에 사용된 모의소방 작업 프로토콜... 405

그림 4.33. 허니콤 소방복과 기존 소방복 착용 시 최대산소섭취량 (왼쪽)과... 408

그림 4.34. 허니콤 소방복과 기존 소방복 착용 시 최대 산소섭취량 시험 중 심박수... 409

그림 4.35. 허니콤 소방복과 기존 소방복 착용 시 최대산소섭취량 시험 동안... 409

그림 4.36. 허니콤 소방복과 기존 소방복 착용 시 모의 소방 작업 프로토콜 수행... 410

그림 4.37. 허니콤 소방복과 기존 소방복 착용 시 모의 소방 작업 프로토콜 수행 동안... 411

그림 4.38. 허니콤 소방복과 기존 소방복 착용 시 모의 소방 작업 프로토콜 수행 동안... 412

그림 5.1. 소방대원 보호장구 및 내구연한 417

그림 5.2. 열유속과 외기에 따른 소방대원 상태 분류 435

그림 5.3. 소방대원 개인 보호장구 착용시 화재 노출 전·후의 열, 연기 입자의 침투 436

그림 5.4. 개선된 특수방화복의 주요 변경 사항 445

그림 5.5. 돌발화염 경험사례 현장 개요도 458

그림 5.6. 화재진압대원들이 느끼는 화재현장 위험성 및 돌발화염 노출 가능성에... 465

그림 5.7. 화재현장에서의 돌발화염 경험 횟수 및 종류 467

그림 5.8. 화재진압 유경험자들의 돌발화염 대응 능력에 관한 인식도 471

그림 5.9. 화재현장에서 사용하던 특수방화복의 외관 상태 474

그림 5.10. 사용한 특수방화복의 열방호성능시험 과정 474

그림 5.11. 특수방화복 열방호성능시험 전·후 시편 475

그림 5.12. 보호장구 소재의 사업화를 위한 SWOT 분석 480

그림 5.13. 불꽃방호성능시험기의 구성 481

그림 5.14. 126㎾/㎡에서의 특수방화복의 온도상승 측정 곡선 482

그림 5.15. 불꽃열방호성능시험 시편의 시험 전·후 사진 482

그림 5.16. 특수방화복 및 소재 적용의 온도상승 비교 483

그림 5.17. 84㎾/㎡와 126㎾/㎡의 온도상승 비교 484

그림 5.18. 84㎾/㎡의 온도분포 해석 484

그림 5.19. 126㎾/㎡의 온도분포 해석 485