출제기준 단원 「열팽창 및 물질의 변형」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
묻는 꼴
문제 수
무엇을 묻나
금속기둥 만곡 해석
1
만곡 방향으로부터 화염 방향을 추정하는 논리 판단
벽면 화재플럼 패턴 식별
1
수직벽면에서 나타나는 패턴 종류를 구분하는 능력
스프링 붕괴로 화염 방향 추정
1
스프링 변형 정도로 화염의 강도·진행을 추정하기
뜻
금속 부재는 열을 받으면 강도가 약화되어 열을 많이 받은 쪽으로 휘어지는 성향을 보인다. 따라서 금속기둥의 만곡 방향은 화염이 강하게 작용한 쪽을 가리키므로, 반대 방향으로 휘어졌다는 설명은 물리적 원리에 반한다.
금속 스프링이나 얇은 금속 부재의 붕괴 정도는 화염 노출의 강도와 노출 시간에 비례한다. 스프링이 심하게 붕괴된 부위는 화염이 가장 강하게 또는 가장 오래 닿았던 부분으로 해석하여 화재의 진행 방향을 추정한다.
액체 가연물이 바닥에 고여 탈 경우에는 주변부터 타들어가 중앙이 남는 도넛 패턴이 나타난다. 이 패턴은 증발연소의 전형적 형태로서, 중앙이 타지 않고 남은 모양을 통해 액체 고착의 유무를 판단한다.
천장 충돌 등으로 화염의 형태가 변할 때에는 단순히 화염 길이가 줄어든다고 단정할 수 없다. 천장과의 상호작용은 화염의 수직 성장을 제한하면서 수평 확장과 열 축적을 초래할 수 있으므로, 형태 변화가 반드시 길이 감소를 의미하지는 않는다.
예제
문제 유형: 금속기둥 만곡 방향 판단. 관찰된 만곡이 화염의 반대 방향이라고 서술한 보기가 있을 경우, '열을 받은 쪽으로 휜다'는 기본 원리에 따라 해당 보기를 오답으로 처리한다. 비교 기둥의 재질, 설치 각도, 하중 등은 보조적으로 고려한다.
문제 유형: 침대 스프링 붕괴 해석. 스프링의 붕괴가 심한 쪽을 화염의 강한 작용 쪽으로 해석하면 정답이다. '붕괴가 화염과 무관하다'는 서술은 물리적 원리와 어긋난다.
문제 유형: 액체 가연물 흔적 판별. 바닥에 남은 도넛 형태는 증발연소에 따른 패턴이므로 도넛을 증발연소와 연결하면 정답이다.
대표 기출 3문항
화재현장 금속기둥에서 보이는 만곡현상을 관찰하여 화염의 방향을 판단할 때 먼저 검사해야 할 사항이 아닌 것은?
비교하는 기둥들이 유사한 하중을 받고 있는 것인지를 검사한다.
비교하는 기둥들의 설치각도가 직각을 이루고 있는지를 검사한다.
비교하는 기둥들이 같은 재질과 두께로 만들어진 것인지를 검사한다.
화재현장의 하중을 받는 구조물들은 화염을 먼저 받게 되는 면의 반대 방향으로 기울어지는 만곡을 검사한다.
정답과 해설 보기
정답 ④ · 화재 현장에서 금속 기둥의 변형 및 만곡 현상은 비교 분석을 통해 정확한 화염의 진행 방향을 유추하는 데 활용됩니다. 하지만 보기 4번처럼 구조물들이 무조건 화염을 받는 면의 '반대 방향'으로 기울어진다고 일반화하는 것은 부정확하며, 일반적으로 기둥은 열을 가장 먼저 강하게 받은 쪽(화염 방향)의 강도가 약해져 그 방향으로 휘어지거나 기울어지는 양상을 보입니다.
금속기둥 만곡 방향은 열을 강하게 받은 쪽으로 휘어지므로, 반대 방향으로 기울어진다는 설명은 틀리다.
다음 중 화재플럼(Fire Plume)에 의해 수직벽면에 생성되는 패턴으로 옳지 않은 것은?
V 패턴
모래시계 패턴
도넛형태 패턴
U 패턴
정답과 해설 보기
정답 ③ · 문항은 화재플럼이 수직벽면에 남기는 패턴 중 올바르지 않은 것을 묻는다. 수직벽면에는 V, U, 모래시계 형태 등이 흔히 나타나며 플럼 흐름의 방향과 강도에 따라 이러한 패턴이 형성된다.
화재플럼이 수직벽면에 남기는 패턴은 V, U, 모래시계 등이 대표적이며, 도넛 형태는 수평면이나 천장 등에서 나타나는 패턴이므로 수직벽면 패턴으로는 옳지 않다.
화재패턴 중 붕괴된 침대 스프링에 대한 설명으로 옳은 것은?
스프링의 붕괴된 부위과 붕괴되지 않은 부위를 비교하여 화염외 방향을 추정할 때 붕괴된 부위 방향을 화재의 진행방향으로 판단할 수 있다.
화재이전 부터 침대 위에 무거운 것이 올려져 있다면 화염의 방향과 상관없이 붕괴될 수 있으며, 소락몰에 의한 영향은 없다.
무거운 것이 올려져 있지 않다면 스프링은 붕괴되지 않는다.
화재이후에도 붕괴되지 않고 남아있는 스프링은 붕괴된 스프링과 같이 탄성을 잃어버린다.
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 붕괴된 침대 스프링의 소손 패턴을 통해 화염의 진행방향을 추정하는 방법을 묻고 있다. 스프링의 붕괴 정도는 노출된 열량과 방향에 비례하므로 붕괴된 부분이 화염이 강하게 작용한 방향을 가리키는 유효한 단서가 된다.
스프링의 붕괴 정도는 화염 노출 강도와 방향에 비례하므로, 붕괴된 부위가 화염이 강하게 작용한 방향을 가리킨다.