화재가나면 중성대가 생기는 원인이 뭔가요?

Question

소방관으로 부터 이야기를 들었습니다. 화재가나면 중성대를 찾는다고 하더라구요. 이 중성대라는게 왜 생기는것이며 이 중성대를 어떻게 찾을수가있나요? 아무것도 안보일거 같은데..?

Answer 1

안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.

건물화재가 발생하면 연소열에 의한 온도가 상승함으로서 부력에 의해 실의 천정 쪽으로 고온기체가 축적되고 온도가 높아져 기체가 팽창하여 실내외의 압력이 달라지는데 대체적으로 실의 상부는 실외보다 압력이 높고 하부는 압력이 낮다. 따라서 그사이 어느 지점에 실내외의 정압이 같아지는 경계면(0포인트)이 형성되는데 그 면을 중성대(neutral plane)라고 한다. 그러므로 중성대의 위쪽은 실내 정압이 실외보다 높아 실내에서 기체가 외부로 유출되고 중성대 아래쪽에는 실외에서 기체가 유입되며, 중성대의 상부는 열과 연기로부터 생존할 수 없는 지역이고 중성대의 하층부는 신선한 공기에 의해 생존할 수 있는 지역이 된다.

Answer 2

안녕하세요. 박재민 과학전문가입니다.

화재시 중성대는 건물 내부의 압력이 외부의 압력과 일치하는 수직적인 위치가 생기는데, 이 위치를 중성대라 합니다. 중성대 상부는 기체가 실내에서 외부로 유출되고 중성대 하부는 외부에서 실내로 기체가 유입됩니다.이러한 원리로 인해 화재시 중성대가 생기게 됩니다.

즉, 화재시 건물 내부의 공기가 부력으로 상승하면서 상층부는 실내의 공기압이 실외보다 크고 하층부는 그 반대가 되는데, 그 중간에는 실외압과 실내압이 같아지는 경계면이 생기게 되며 이를 중성대라 합니다.

Answer 3

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 소방관분이 말씀하신 중성대는 화재 현장에서 화염이 공기 중의 산소를 소모하여 자연적으로 꺼진 구역을 말합니다. 지금까지는 이런 구역을 소방관의 경험과 지식을 바탕으로만 찾아야 했으나 기술의 발전으로 열화상 카메라나 드론을 이용하여 빠르게 찾아낼 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.

화재가 발생하면 공기 내 산소량이 급격히 감소하고 이산화탄소와 물증기 등의 생성으로 인해 공기의 밀도가 증가하여 중성대가 생긴다. 중성대는 연기와 함께 나타나며, 대기 환경을 나쁘게 만드는 유해물질을 포함하고 있으므로 인체에 해로울 수 있다.