전기화재 원인조사

출처: 김광선, 화재조사권 강화를 위한 개선방안 연구용역 보고서

전기화재조사

화재조사자

• 조사자 임무 : 화재 원인 및 기인물 파악
• 조사는 빠를수록 좋음
• 가능한 모든 화재 원인을 추적
• 화재의 단서 수집 시 화재감지기의 외관조사 중요
• 화재조사표의 내용은 모두 작성
• 화재목격자의 진술을 참고, 물적 증거 확보에 전력
• 사진 촬영 및 근거 포착
• 화재 조사 전 안전성 확인 : 전원 및 가스 차단, 붕괴위험 확인 등
• 도든 전선은 통전 상태로 간주
• 보호구 및 복장을 갖출 것
• 인화성 물질 존재하는 경우 전기기기의 작동 금지
• 화재현장의 보존
• 화재 현장 도착 당시의 상황 기억
• 중요한 물건은 타 버리기 전에 사진 촬영
• 전원 차단시 과전류 보호장치의 동작 방지

현장조사 절차

1. 화재 발생
2. 화재 진압
3. 화재 조사
4. 발화 지점 결정
5. 기인물 또는 발생기기 결정
6. 전기로 인한 화재가능성 검토
7. 전기화재 / 미결정 / 비전기 화재 구분

전기화재 여부의 결정

• 점화원인의 추적, 구분 : 아크, 스파크, 단자과열, 정전기, 인화 물질, 고장부품, 결함 등
• 점화원인 기기의 결함 여부 : 기기 노후, 오조작, 과실, 전기기기의 잘못 설치, 사고, 설계결함, 제작결함

목격자 증언

• 증언 청취시 질문은 일반적인 내용부터 시작
• 효과적인 육하원칙에 의거 증언을 청취
• 추가 목격자 확인 및 화재 조사표를 활용
• 조사표에는 목격, 청음, 냄새, 느낌, 상태, 동작 등 포함

조사표 일반사항

• 건물 준공시기
• 전기설비 변경부분 및 공급전압
• 과전류 보호장치 동작 여부
• 전기설비의 고장 유무
• 점화원으로 가능한 전기설비 등

조사표 상세사항

• 인입 전선의 종류, 굵기, 접속 상태 등
• 수배전, 분전밥의 위치, 정격, 배선, 보호장치, 결함 등
• 코드, 플러그 (과전류 장치, 전선, 접지, 연결상태 등)
• 스위치, 콘센트 (과전류 장치, 전선, 사양, 재질 등)
• 등기구 (과전류 장치, 전선, 종류, 정격, 재질 등)
• 변압기 (과전류 장치, 전선, 접지, 용도, 사양 등)

출화의 원인

1. 전기배선 및 전기기기로부터 출화
2. 누전에 의한 출화
3. 정전기 불꽃에 의한 출화

전기배선 및 전기기기로부터 출화

• 출화개소 부근에 전기배선 또는 전기기기가 있으면, 통전 입증이 우선
• 전열기의 취급 불량, 구조 불량, 부품의 트래킹, 누전, 단락, 반단선, 과부하, 접촉 불량 등의 출화 요인은, 과학적인 입증에 따라 판정

누전에 의한 출화

• 출화 개소 부근이 누전 경로를 형성하는 곳인지 검토
• 누전점에서 접지점으로 흐른 출화점의 경로를 확인하여 판정

정전기 불꽃에 의한 출화

• 출화 개소 부근에 정전기의 발생 요건과 착화물의 존재 여부 조사
• 정전기 불꽃 에너지가 최소 점화 에너지 이상으로 될 수 있는지 검토 후 판정

통전 입증

• 전기에 기인하는 것인가를 결정하기 위해 행하는 최조의 작업으로 통전상태 확인
• 단락흔이 발견된 경우 전원측의 차단기까지 전체가 통전, 부하측에서 전원측으로 조사 실시

• 통전 입증
• 코드와 콘센트의 접속여부
• 기구 스위치의 ON/OFF 상태
• 기기회로의 전기적 용흔 여부
• 유리관 퓨즈 : 퓨즈의 용융온도는 1,083 ℃, 유리관이 녹아도 퓨즈는 형태 유지

         - 과전류가 커질수록 유리관 벽면에 부착되는 퓨지 가용체의 용융 비산물이 많아지는 경향

         - 전기적 요인 : 과전류 → 퓨즈 용단 → 퓨즈 가용체의 용융 비산

         - 외부열적요인 : 유리관 및 캡 부분의 열 변형 → 비산흔적 없음

• 콘센트 및 플러그

         - 플러그 한쪽 극만 용융 : 접촉부 과열 추정 (통전상태이어야 함)

         - 플러그 양극 용융 : 트래킹 현상 추정 (플러그가 꽂혀 있어야 함)

출처: 블로그, 오늘을 살고서

커버나이프 스위치

• 단락 : 퓨즈부분이 넓게 용융 또는 전체가 비산되어 커버 등에 부착
• 과부하 : 퓨즈 중앙부분이 용융
• 접촉불량 : 퓨즈 양단 또는 접합부에서 용융 또는 끝부분에 검게 탄화된 흔적이 나타남
• 외부화염 : 대부분 용융되어 흘러내린 형태로 나타남

출처: 충남뉴스미디어

배선용 차단기 및 누전차단기

• 조작핸들의 ON-OFF 상태로 전기회로 이상상태 추정 가능
• 누전, 과부하, 단락 등

단락흔과 열흔

• 출화원인, 단락흔 (1차흔) - 방향성, 경계성, 규칙성 조직, 광택, 둥근 용단 확인
• 화재열, 열흔 (2차흔) - 무광택, 용융 범위 넓음, 하부 용융, 가늘게  늘어짐
• 단락(합선)되는 과정에서 아크에 의해 전선 등 도체가 용융된 후 응고되어 남아 있는 망울(흔적)을 단락흔(短絡痕, arc bead 또는 electrical molten mark)이라고 한다. 단락흔은 1차단락흔과 2차단락흔으로 분류하고 있다. (출처, 2017 이의평, 단락흔으로 발화개소를 입증한 화재사례의 분석)

출처, 2017 이의평, 단락흔으로 발화개소를 입증한 화재사례의 분석

https://www.j-kosham.or.kr/journal/view.php?number=567&viewtype=pubreader#!po=68.7500

단락흔으로 발화개소를 입증한 화재사례의 분석

 

전기화재 정밀조사 일반사항

일반적으로 화재현장에서 실제로 어느 부분에서 발화가 시작되었는가를 찾기 위해서는 우선 화재 패턴을 조사함. 전선 또는 그 주위의 파괴부위나 접점을 조사하고 박스와 전기부품, 스위치 등도 조사함. 이렇게 하여 제품이나 기기에서 문제가 있었다고 판단되면 그 기기 제품에 대한 상세 조사에 들어가게 된다

• 명판(name plate)
• 기기제품의 오용, 남용, 수리 여부
• 설계 불량과 제작 불량

기기제품의 발화부위 결정시 주요단서

1. 화염의 확산
2. 고열과 저열부분
3. V패턴
4. 화재의 온도
5. 화재 당시 기기제품의 위치
6. 발화점의 규명
7. 절연열화
8. 화재발생시 기기 및 제품의 상태
9. 화재진행방향

 

1. 화염의 확산

일단 발화가 시작된 곳으로 다시 불길이 들어오는 경우는 없다. 그 이유는 발화지점의 연료가 이미 다 타버린 이후이기 때문이다. 그러므로 많은 경우 발화점의 화재피해 또는 손상상태가 그 주위보다 적다는 사실. 일부의 부품이 그대로 있거나 화재손상 정도가 미약하고 그 주위에 큰 손상이 발견되면 대개 그 부위가 바로 발화점이 된다.

 

2. 고열과 저열부분

전기화재의 경우 전기사고에 의한 열로 시작된다. 이 열이 다시 화재를 발전시켜 피해를 확대하며 종종 밥ㄹ화점의 피해가 주위보다 극심할 경우가 많다. 이는 앞의 내용과 완전히 상반되므로, 지속적인 발열에 의한 화재와 열이 없는 상태에서 순간적으로 일어난 화재로 구분하여 적용한다.

대기의 아크는 화재가 나더라도 차가운 상태에서 발화가 되지만, 지락 또는 접촉 불량의 경우 아크가 지속되고 발열이 계속되는 화재이므로 후자의 경우 열발생과 고장에 의한 열이 계속 추가되어 발화점이 가장 심하게 손상을 입게 된다. 

따라서 현장의 조사에서 고열부분과 함게 저열부분 조사도 병행하여 상황에 적합하게 접근해야 한다.

출처, 제인일보

 

3. V패턴

화재감식에 있어 V패턴은 자주 이용되고 있다. 화재에서 V패턴이란 불길이 그 발화지점으로부터 위로 그리고 밖으로 타 생기는 형태를 말한다.

불이 타면 연소가스가 발생되어 그 주위의 공기를 뜨겁게 데우고 이 뜨거운 공기와 연소가스는 위로 향하게 되며 이에 따라 불도 올라가게 된다. 이렇게 올라가며 주위 양쪽을 또 뜨겁게 데우게 된다. 그러므로 화재가 벽 아래쪽에 있는 유출구(outlet)에서 시작되었다면 화재의 피해형태가 V자를 그리게 됨. V자의 뽀족한 부분이 유출구를 가리키며 위로 V자를 그리는 형태가 되는 것임

출처, 화재보험협회, 신이철-건축물 외장재 화재 시 수직 확대 위험성에 대한 실험적 고찰

4. 화재의 온도

보통 페인트의 경우 온도가 상승할수록 페인트가 물러지고 온도가 더 올라가면 변색이 일어난다. 온도가 더욱 상승하면 흑색으로 바뀌고 계속 온도가 올라가면 플라스틱과 색소를 태워서 회백색으로 변하게 된다. 

어느 지점에서 페인트가 회백색으로 변한 곳을 발견하면 그 곳이 발화점이라고 할 수 있으며, 그 지점에서는 전기 사고에 의해 추가적인 열이 가해졌음을 추론할 수 있다.

다른 방법으로 구리, 알루미늄, 철 등의 녹는점을 이용하여 화재상황의 온도 및 발화점을 간접적으로 예측할 수 있다.

 

5. 화재 당시 기기제품의 위치

최근 알루미늄 제품의 사용이 증가하고 있음. 알루미늄은 녹는점이 낮으므로 화재현상에서 흔히 알루미늄이 녹은 것을 발견할 수 있는데 이를 통해 화재당시 기기나 제품이 어떠한 위치에 있었는가를 알 수 있다.

녹은 알루미늄이 어느 방향으로 흘러갔는가를 조사하면 화재규명에서 중요한 방향성을 알 수 있으며, 발화원과 발화점을 찾는데 유용하다. 또한 플라스틱도 녹아서 흘러내리므로 화재시 기기나 장치가 어떤 형태로 있었는지 유추할 수 있다.

 

6. 발화점의 규명

기기나 제품을 발화원인이라고 단정한 후에도 그 제품의 어느 부위에서 발생하였는지 찾아야 한다. 이를 위해 녹은 프라스틱을 분석하는데, 플라스틱이 녹아 흘러가면서 전자부품이나 다른 플라스틱 부위를 감싸고 덮게 되는데 이를 수거한 후 단면을 잘라서 내부상황을 확인한다.

플라스틱이 녹아서 부품을 덮칠 때 손상을 입지 않은 경우라면 그 부품은 거의 손상 없이 드러날 것이고, 부품이 이미 타버리고 난 후에 플라스틱이 덮었다면 탄 상태로 확인될 것이다.

보통의 경우 내부는 영향을 잘 받지 않으므로 부품의 윗부분은 피해를 입을 지라도 내부는 그대로 유지되는 경우가 많다.

 

7. 절연열화

현재 대부분의 절연물질은 플라스틱으로 되어 있는데, 이 플라스틱은 온도에 따라 색깔이 변하는데 이를 이용하여 절연재의 열화 상태를 판단할 수 있다. 

플라스틱 절연재는 보통화재의 온도에서 흑색으로 변하지만, 특별히 높은 온도(전기적 고장)에서 흰색으로 바뀔 수 있다.

변압기, 전동기 등의 내부 권선 절연물에 대해 내부에서는 회백색이고 외부에서 흑색으로 변화되어 있다면 이는 내부에서 일어난 전기화재로 판단할 수 있다. 

만약, 외부 절연물질이 회백색으로 심하게 손상되었다면 문제는 외부의 화재가 변압기에 손상을 가한 것으로 볼 수 있다.

 

8. 화재발생시 기기 및 제품의 상태

제품이 화재 당시 동작중이니지 아닌지를 판단하기 위해서는 일반적으로 물리적 증거에 의존하며, 증인이나 최초 발견자의 의견 또는 진술도 이용된다.

전기기기가 사용 중인지 아니면 플러그만 꽂힌 상태로 사용 안했는지 여부는 매우 중요하다

다만, 기기나 제품이 OFF상태였다고 하더라도 전기화재가 그곳에서 일어나지 않았다고 단정할 수는 없음. 왜나하면, 전기기기 내부에서도 지속적으로 동작하는 부품이 존재할 수 있기 때문이다.

출처, 한국화재보험협회 - 영국 그렌펠타워의 화재확대과정

 

9. 화재진행방향

화재가 내부에서 밖으로 진행되었는지, 외부에서 안으로 진행되었는지 여부를 가리기 위해 함이나 박스내부의 화재 피해도를 조사한다.

함이나 박스는 통상 금속제로 되어 있어 그 내부 부품은 손상되어도 박스는 보통 그대로 남아 있다.

일반적으로 박스내부가 균일하게 피해를 입었다면 대개의 겨우 화재시 밖에서 안으로 진행했다고 할 수 있다.

불길이 박스 내부로 들어가기는 어려운데, 박스 내 공기가 데워져 팽창하고 있고 내부의 플라스틱 등이 열에 녹아 가스를 발생하고 있기 때문이며, 박스내의 높은 압력이 불길을 밖으로 몰아낸다.

하지만, 이러한 불길이 지속적으로 가해지면 박스내부의 가스가 점화하게 되고 내부가 동일한 정도로 전소하게 된다.

반대로 박스 내 부품의 전기적 고장으로 발화가 시작된 경우, 온도가 올라가면서 가연성 가스가 나오게 되고 이 가스가 박스내부를 채우게 된다.

온도가 더 올라가면 가스가 점화되고 박스 내에서 미약한 폭발현상이 나타난다. 박스 내부에 고압이 형성되고 이 압력으로 박스가 밖으로 늘어나거나 덮개 또는 접합부분이 손상되어 불길이 밖으로 나오게 된다.

그리하여 화재 손상은 불길이 나오는 출구부분에서 극심하게 되는데, 이 경우 박스 상부 및 측면에 심한 손상을 입지만 다른 부분은 상대적으로 적다.

https://imnews.imbc.com/replay/2022/nwdesk/article/6408539_35744.html

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※모든 정보는 안전보건공단 자료를 활용하였습니다. 안전보건공단에 감사드립니다.